一种扩底型钢管桩结构及其施工方法技术

本发明专利技术是一种扩底型钢管桩结构及其施工方法，包括钢管桩，钢管桩下部外侧焊接有若干加劲板，钢管桩底部焊接有底封板，钢管桩底部沿钢管桩环向设置有若干扩底翼板，扩底翼板与钢管桩间通过铰链连接，扩底翼板下方安装有锥形套筒，钢管桩内部安装有注浆管，注浆管上方与注浆设备连接，注浆管底部连接有气囊。本发明专利技术对于钢管桩整体的竖向承载力有显著提高，可有效降低钢管桩桩长；无需大型设备，操作简单，施工方便快捷，且气囊式注浆保证了注浆范围和注浆效果的可靠性；保证了钢管桩的完整性，钢管桩可回收利用，大幅降低工程造价；保证了钢管桩侧摩阻力的有效性与安全性。管桩侧摩阻力的有效性与安全性。管桩侧摩阻力的有效性与安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种扩底型钢管桩结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及土木工程建设
，尤其涉及一种扩底型钢管桩结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]在土木工程建设工程中，钢管桩以其重量轻、刚度大，承载力高，桩长易于调节，运输方便，施工速度快的优点被广泛应用于下部承重结构。当钢管桩用于临时结构时，施工完成后，通常还要将钢管桩予以拔除，以免对后续工程和环境造成影响，同时也可实现材料的回收利用。钢管桩作为下部承重结构使用时提供的反力包括桩侧摩阻力以及桩端阻力两部分。桩端阻力与桩端面积以及桩端所在土层的地质参数相关，要增大桩端阻力，通常只能增加桩径或提高桩端土层的承载力。
[0003]目前已有的技术以及各自存在的的主要问题有：
[0004]1.利用注浆方式在钢管桩底部形成一个混凝土块体以提高桩端土层的承载力，该方法问题在于无法保证注浆范围以及注浆效果，且桩端面积并未增加，承载力提高有限。
[0005]2.利用机械将钢管桩底部管壁强行向外侧挤扩以达到增大桩端面积的目的从而提高承载力，该方法的主要问题有：钢管桩环向刚度极大，将钢管桩强行挤扩难以实现；挤扩范围有限，对于桩端承载力增加很小；挤扩后钢管桩结构遭到破坏，已无法保证其规范计算的承载力；挤扩后钢管桩无法恢复，钢管桩难以拔除，无法回收利用。
[0006]3.钢管桩底部增设扩大头装置，该方法由于底部扩大头直径大大超过钢管桩正常部分，因此在钢管桩打入过程中，从上至下形成的圆柱形土体空腔同样大于钢管桩，造成钢管桩外壁与土体间存在间隙，从而导致钢管桩侧摩阻力完全丧失，承载力仅靠桩端阻力提供，承载力大幅降低，且由于扩大头打入过程中对周边土体的扰动，极易造成塌孔。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在解决现有技术的不足，而提供一种扩底型钢管桩结构及其施工方法。
[0008]本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种扩底型钢管桩结构，包括钢管桩，钢管桩下部外侧焊接有若干加劲板，钢管桩底部焊接有底封板，钢管桩底部沿钢管桩环向设置有若干扩底翼板，扩底翼板与钢管桩间通过铰链连接，扩底翼板下方安装有锥形套筒，钢管桩内部安装有注浆管，注浆管上方与注浆设备连接，注浆管底部连接有气囊。
[0009]进一步的，底封板中心设有注浆孔，注浆孔顶面与注浆管相连，注浆孔底面与气囊相连。
[0010]进一步的，底封板底部焊接有环形定位卡环，定位卡环外径与锥形套筒内的定位卡板所形成圆柱体内径相等。
[0011]进一步的，铰链包含两个上耳板、一个下耳板及一个销轴，上耳板、下耳板对应位置均设置有销轴孔，上耳板焊接于钢管桩底部外侧，下耳板焊接于扩底翼板顶部外侧。
[0012]进一步的，每个扩底翼板与钢管桩间均由两个铰链连接，两个铰链对称布置于加
劲板两侧。
[0013]进一步的，锥形套筒包括环形钢板，环形钢板底部焊接有上底板，上底板底部焊接有锥形钢板，锥形钢板底部焊接有下底板，环形钢板内侧安装有若干定位卡板，定位卡板焊接在上底板顶部，扩底翼板插设在定位卡板与环形钢板之间。
[0014]进一步的，定位卡板与环形钢板间距等于扩底翼板的厚度。
[0015]进一步的，环形钢板内径等于钢管桩外径。
[0016]进一步的，定位卡板为矩形钢板，定位卡板高度大于扩底翼板长度，定位卡板顶部与底封板顶紧。
[0017]进一步的，加劲板和定位卡板数量与扩底翼板数量一致，加劲板与定位卡板上下一一对应且位于扩底翼板正中间位置。
[0018]进一步的，下底板直径小于上底板直径。
[0019]进一步的，扩底翼板为弧形钢板，直径与钢管桩横截面直径相同，长度在钢管桩半径与直径之间。
[0020]进一步的，加劲板底边长度与扩底翼板长度一致。
[0021]进一步的，本专利技术一种扩底型钢管桩结构适用于以淤泥、淤泥质土、淤泥质黏土、粉质粘土等土质为主的软土地区。
[0022]一种扩底型钢管桩结构的施工方法，包括如下步骤：
[0023]第一步，在钢管桩下端安装或焊接扩底翼板、铰链、加劲板、锥形套筒、气囊、注浆管；
[0024]第二步，利用打桩机械将预制好的钢管桩打入土层并达到设计位置；
[0025]第三步，制备水泥砂浆并利用注浆设备往气囊内开始注浆；
[0026]第四步，注浆时注意观察注浆压力变化，随着注浆压力的逐渐增大，气囊膨胀并将锥形套筒逐渐向下顶离扩底翼板，待锥形套筒完全脱离扩底翼板时，注浆压力轻微突降，保持继续注浆并停止加压直到注浆压力稳定；
[0027]第五步，待注浆压力稳定后，继续增大注浆压力使气囊向四周膨胀，迫使扩底翼板绕铰链转动直至扩底翼板到达最终位置与加劲板紧贴；
[0028]第六步，停止注浆并封闭注浆管，待气囊内水泥砂浆固化，完成钢管桩施工。
[0029]本专利技术的有益效果是：本专利技术对于钢管桩整体的竖向承载力有显著提高，可有效降低钢管桩桩长；铰链式扩底翼板扩底通过注浆即可实现，无需大型设备，操作简单，施工方便快捷，且气囊式注浆保证了注浆范围和注浆效果的可靠性；本专利技术不会对原钢管桩造成任何破坏，保证了钢管桩的完整性，钢管桩可回收利用，大幅降低工程造价；保证了钢管桩侧摩阻力的有效性与安全性。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术打入土体前的剖面图；
[0032]图3为本专利技术锥形套管脱离时的剖面图；
[0033]图4为本专利技术注浆完毕后的剖面图；
[0034]图5为本专利技术打入土体前平面示意图；
[0035]图6为本专利技术注浆完毕后平面示意图；
[0036]图7为本专利技术桩尖部分剖面详图；
[0037]图8为本专利技术铰链构造平面图；
[0038]图9为本专利技术铰链构造立面图；
[0039]图中：1
‑
钢管桩；11
‑
底封板；12
‑
注浆孔；13
‑
定位卡环；2
‑
扩底翼板；3
‑
铰链；31
‑
上耳板；32
‑
下耳板；33
‑
销轴孔；34
‑
销轴；4
‑
加劲板；5
‑
锥形套筒；51
‑
环形钢板；52
‑
定位卡板；53
‑
锥形钢板；54
‑
上底板；55
‑
下底板；6
‑
气囊；7
‑
水泥砂浆；8
‑
注浆管；9
‑
注浆设备；10
‑
土体；
[0040]以下将结合本专利技术的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
[0041]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明：
[0042]如图1~图9所示，一种扩底型钢管桩结构，包括钢管桩1，钢管桩1底部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩底型钢管桩结构，其特征在于，包括钢管桩（1），钢管桩（1）下部外侧焊接有若干加劲板（4），钢管桩（1）底部焊接有底封板（11），钢管桩（1）底部沿钢管桩（1）环向设置有若干扩底翼板（2），扩底翼板（2）与钢管桩（1）间通过铰链（3）连接，扩底翼板（2）下方安装有锥形套筒（5），钢管桩（1）内部安装有注浆管（8），注浆管（8）上方与注浆设备（9）连接，注浆管（8）底部连接有气囊（6）。2.根据权利要求1所述的一种扩底型钢管桩结构，其特征在于，底封板（11）中心设有注浆孔（12），注浆孔（12）顶面与注浆管（8）相连，注浆孔（12）底面与气囊（6）相连。底封板（11）底部焊接有环形定位卡环（13），定位卡环（13）外径与锥形套筒（5）内的定位卡板（52）所形成圆柱体内径相等。3.根据权利要求2所述的一种扩底型钢管桩结构，其特征在于，铰链（3）包含两个上耳板（31）、一个下耳板（32）及一个销轴（34），上耳板（31）、下耳板（32）对应位置均设置有销轴孔（33），上耳板（31）焊接于钢管桩（1）底部外侧，下耳板（32）焊接于扩底翼板（2）顶部外侧。4.根据权利要求3所述的一种扩底型钢管桩结构，其特征在于，每个扩底翼板（2）与钢管桩（1）间均由两个铰链（3）连接，两个铰链（3）对称布置于加劲板（4）两侧。5.根据权利要求4所述的一种扩底型钢管桩结构，其特征在于，锥形套筒（5）包括环形钢板（51），环形钢板（51）底部焊接有上底板（54），上底板（54）底部焊接有锥形钢板（53），锥形钢板（53）底部焊接有下底板（55），环形钢板（51）内侧安装有若干定位卡板（52），定位卡板（52）焊接在上底板（54）顶部，扩底翼板（2）插设在定位卡板（52）与环形钢板（51）之间。6.根据权利要求5所述的一种扩底型钢管桩结构，其特征在于，定位卡板（52）为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡送宝，刘晓敏，周俊龙，谢朋林，邑强，宋立伟，耿文宾，强伟亮，李晓磊，李晓鹏，
申请(专利权)人：中国建筑第六工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：