混凝土灌注桩纠偏方法与筏板基础灌注桩建造方法

摘要

本发明公开了一种混凝土灌注桩纠偏方法与筏板基础灌注桩建造方法，涉及桩基工程领域。本发明处理桩基施工位置偏差过大采用的方案是：混凝土灌注桩纠偏方法，增强和改善桩帽筏板基础上部结构，即增加与混凝土灌注桩桩帽相连的筏板中钢筋的数量，增加的钢筋在筏板基础上、下面双向布置。本发明还解决沉管灌注桩建造过程中，地下水或泥进入沉管，影响施工工效及质量的问题，采用的方案是：筏板基础灌注桩建造方法，在沉管灌注桩施工过程中，用桩靴替代干拌混凝土。此外，采用螺旋钻实施预钻孔，保证沉管作业正常实施；灌注桩钢筋笼的主筋的外侧连接限位钢筋，代替混凝土垫块；灌注桩顶部的主筋弯折为平直段，提高桩帽在筏板基础中的嵌固效果。

权利要求

1.混凝土灌注桩纠偏方法，其特征在于：额外增加与混凝土灌注桩桩帽相连的筏板中钢筋的数量，额外增加的钢筋在筏板基础中上、下面双向布置；筏板中额外增加钢筋量的计算方法为：S1.标记混凝土灌注桩桩基的设计间距为L，标记混凝土灌注桩桩基的实际位置偏移ΔL，ΔL大于施工验收规范允许值，标记筏板的原设计钢筋面积为As，按照公式1计算增加钢筋面积A：S2.根据增加钢筋面积A以及选用的钢筋的横截面面积As1，用A除以As1、取整后至少加一得到额外增加钢筋的根数。

2.筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：筏板中按照权利要求1所述的混凝土灌注桩纠偏方法增加钢筋量；此外，在沉管灌注桩施工过程中，沉管包括内沉管(1)和外沉管(2)，外沉管(2)的下端安装桩靴(3)；桩靴(3)包括底板，底板呈圆形，底板的一侧面设置一圈卡环，外沉管(2)的下端套于卡环的外侧并与底板顶紧；外沉管(2)内设内沉管(1)，内沉管(1)的下端位于卡环的内侧。

3.如权利要求2所述的筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：所述卡环和外沉管(2)之间垫设麻绳(4)。

4.如权利要求3所述的筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：所述外沉管(2)的内径为d，桩靴(3)的底板的直径为d+20mm，卡环的公称直径为d-35mm，卡环的高度为50mm；内沉管(1)的内径为d-90mm。

5.如权利要求2所述的筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：实施沉管作业过程之前，采用螺旋钻实施预钻孔，螺旋钻的直径小于或等于沉管桩的直径，预钻孔位置为桩位设计位置，钻入深度穿越桩基下部硬夹层或坚硬层土层。

6.如权利要求2～5任一权利要求所述的筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：所述灌注桩的钢筋笼包括主筋(5)和螺旋筋(6)，主筋(5)的外侧连接限位钢筋(7)，限位钢筋(7)的两端连接于主筋(5)，限位钢筋(7)的中部向主筋(5)的外侧凸出，限位钢筋(7)处浇筑混凝土后形成限位保护圈。

7.如权利要求6所述的筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：所述限位保护圈沿桩长不少于三处，各个限位保护圈内限位钢筋(7)的个数不得小于四个。

8.如权利要求7所述的筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：所述限位保护圈沿桩长间隔6～8米布置。

9.如权利要求6所述的筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：所述灌注桩的钢筋笼包括主筋(5)和螺旋筋(6)，灌注桩桩帽的主筋(5)弯折为平直段，且各主筋(5)的平直段向灌注桩的四周呈放射状布置。

10.如权利要求9所述的筏板基础灌注桩建造方法，其特征在于：所述主筋(5)通过“钢筋弯折工具(8)”弯折形成，钢筋弯折工具(8)包括握持杆，握持杆的一端连接弯头，弯头上设置钢筋卡口，钢筋卡口的开口方向与握持杆的方向相互垂直。

说明书

混凝土灌注桩纠偏方法与筏板基础灌注桩建造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及桩基工程领域，具体是对桩基施工位置偏差过大时纠偏的一种处理方法以及筏板基础灌注桩的建造方法。

背景技术

[0002] 在大规模桩基施工过程中，难免会出现个别桩基位置偏移，超出规范规定范围的情况，若桩基位置偏差过大，在筏板内部受力不均匀会导致其内部混凝土产生裂缝，并可能发展成为贯穿裂缝，对筏板结构造成危害。例如，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB20202-2002)对混凝土灌注桩的允许偏差位置进行了详细具体的规定。当桩基施工位置偏差过大时，又无法补桩的情况下，如何对这种情况进行处理，国内外桩基规范均未给出明确的处理方案。

[0003] 此外，沉管灌注桩建造过程中，还存在以下几点问题。第一、按桩基施工规范，沉管灌注桩施工时需在其底部垫一定厚度的干拌混凝土，实现封水作用，再进行沉管施工。这样的方法在软弱复杂地质或需穿过地下水层的情况下并不适用，因为桩基在施工过程中，地下水或泥水会进入沉管中，从而影响桩基施工工效和桩基混凝土施工质量。

[0004] 第二、在成管过程中遇到软塑或硬塑粘土，振动沉管无法克服阻力，会遇到沉管困难的情况。此外，挤压桩群桩作业时会产生地面隆起的现象。

[0005] 第三、按照桩基规范，采用混凝土垫块或砂浆垫块，使桩基钢筋有足够的保护层，但在施工实施过程中，由于垫块及其绑扎刚度不够，会导致长桩桩基竖向主径偏位过大的问题。

[0006] 第四、现有的设计桩基顶部往往采用倒“八”字形的钢筋，如图5中的倒八字形钢筋5-1所示。这样的结构在地下水位变化比较大以及有上浮水压力的地方，桩帽抵抗上浮力的能力偏弱。其原因在于桩帽钢筋与筏板混凝土的接触面积不大，桩帽的嵌固效果差，限制了桩帽抵抗水平和竖向荷载的能力。

发明内容

[0007] 本发明首先要解决的技术问题是提供一种通过增加桩帽相连筏板基础中钢筋，增强桩基上部结构强度来处理桩基施工位置偏差过大的方法。

[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：混凝土灌注桩纠偏方法，额外增加与混凝土灌注桩桩帽相连的筏板中钢筋的数量，额外增加的钢筋在筏板基础中上、下面双向布置；筏板中额外增加钢筋量的计算方法为：

[0009] S1.标记混凝土灌注桩桩基的设计间距为L，标记混凝土灌注桩桩基的实际位置偏移ΔL，ΔL大于施工验收规范允许值，标记筏板的原设计钢筋面积为As，按照公式1计算增加钢筋面积A：

[0010]

[0011] S2.根据增加钢筋面积A以及选用的钢筋的横截面面积As1，用A除以As1、取整后至少加一得到额外增加钢筋的根数。

[0012] 本发明还提供一种筏板基础灌注桩建造方法，解决沉管灌注桩建造过程中，地下水或泥水易于进入沉管中，影响施工工效及质量的问题。

[0013] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：筏板基础灌注桩建造方法，筏板中按照上述“混凝土灌注桩纠偏方法”增加钢筋量；此外，在沉管灌注桩施工过程中，沉管包括内沉管和外沉管，外沉管的下端安装桩靴；桩靴包括底板，底板呈圆形，底板的一侧面设置一圈卡环，外沉管的下端套于卡环的外侧并与底板顶紧；外沉管内设内沉管，内沉管的下端位于卡环的内侧。

[0014] 本发明筏板基础灌注桩建造方法的有益效果是：用桩靴替代常规的干拌混凝土，有效防止沉管过程中水或泥灌入沉管内的现象，加快施工速度、提高桩基承载力、保证施工质量，并保证桩基正常施工。

[0015] 进一步的是：所述卡环和外沉管之间垫设麻绳。在桩靴的卡环外侧缠绕麻绳，用来对桩靴和外沉管的接触部分进行密封，减少泥或水渗入外沉管的可能性。

[0016] 具体的：所述外沉管的内径为d，桩靴的底板的直径为d+20mm，卡环的公称直径为d-35mm，卡环的高度为50mm；内沉管的内径为d-90mm。

[0017] 进一步的是：实施沉管作业过程之前，采用螺旋钻实施预钻孔，螺旋钻的直径小于或等于沉管桩的直径，预钻孔位置为桩位设计位置，钻入深度穿越桩基下部硬夹层或坚硬层土层。采用螺旋钻实施预钻孔，目的在于保证沉管作业可正常地实施。

[0018] 进一步的是：所述灌注桩的钢筋笼包括主筋和螺旋筋，主筋的外侧连接限位钢筋，限位钢筋的两端连接于主筋，限位钢筋的中部向主筋的外侧凸出，限位钢筋处浇筑混凝土后形成限位保护圈。在竖向主筋上加焊限位钢筋代替混凝土垫块，可大大提高工程质量，不用再预制混凝土垫块，不再需要养护混凝土垫块并等待垫块混凝土达到设计强度，较常规做法节省时间、加快桩基施工速度，桩基钢筋对中的效果好于常规做法。

[0019] 更进一步的是：所述限位保护圈沿桩长不少于三处，各个限位保护圈内限位钢筋的个数不得小于四个。

[0020] 具体的：所述限位保护圈沿桩长间隔6～8米布置。

[0021] 进一步的是：所述灌注桩的钢筋笼包括主筋和螺旋筋，灌注桩桩帽的主筋弯折为平直段，且各主筋的平直段向灌注桩的四周呈放射状布置。灌注桩顶部的主筋为“L”形且放射状布置，增大桩帽钢筋与筏板混凝土的接触面积，提高桩帽的嵌固效果，增强了桩基及其筏板基础的抗浮能力和桩基的抗震能力。

[0022] 更进一步的是：所述主筋通过“钢筋弯折工具”弯折形成，钢筋弯折工具包括握持杆，握持杆的一端连接弯头，弯头上设置钢筋卡口，钢筋卡口的开口方向与握持杆的方向相互垂直。“钢筋弯折工具”适合于人工直接操作，可方便、快捷的完成桩帽顶部倒“L”钢筋的施工作业。

[0023] 筏板基础灌注桩建造方法，突破了现有桩基规范的技术规定，使施工进度快于常规做法，施工质量好于现有的施工规范、降低工程成本，利于沉管混凝土灌注桩快速、高效、高质量、低成本地完成建造；而且，建造方法突破了现有桩基规范的技术规定，使施工进度快于常规做法，施工质量好于常规的施工方法，具有施工速度快、环保、无污染、施工质量均匀可靠、承载能力高的优点，尤其适合大规模桩基作业。

附图说明

[0024] 图1是本发明筏板基础灌注桩建造方法施工流程图。

[0025] 图2是本发明筏板基础灌注桩建造方法中桩靴的示意图。

[0026] 图3是图2中的桩靴的横截面图。

[0027] 图4是本发明筏板基础灌注桩建造方法中限位钢筋的示意图。

[0028] 图5是本发明筏板基础灌注桩建造方法中灌注桩桩帽主筋与原设计的桩帽主筋的示意图。

[0029] 图6是本发明筏板基础灌注桩建造方法中使用到的钢筋弯折工具的示意图。

[0030] 图中零部件、部位及编号：内沉管1、外沉管2、桩靴3、麻绳4、主筋5、倒八字形钢筋5-1、螺旋筋6、限位钢筋7、限位保护圈的厚度h、钢筋弯折工具8。图2和图4中的尺寸标注单位均为mm。

具体实施方式

[0031] 混凝土灌注桩纠偏方法：额外增加与混凝土灌注桩桩帽相连的筏板中钢筋的数量，额外增加的钢筋在筏板基础中上、下面双向布置；筏板中额外增加钢筋量的计算方法为：

[0032] S1.标记混凝土灌注桩桩基的设计间距为L，把作用在筏板上的均布荷载假定为q，将作用在筏板上的荷载简化为简支梁，则作用在筏板上的弯矩Mo为：

[0033] Mo＝qL2/8                      公式1-1

[0034] 标记混凝土灌注桩桩基的实际位置偏移ΔL，ΔL大于施工验收规范允许值，则作用在筏板上的实际弯矩Md为：

[0035] Md＝q(L+ΔL)2/8                  公式1-2

[0036] 由于混凝土灌注桩桩基施工偏差过大，筏板中需比原设计额外增加钢筋，筏板中额外增加钢筋的补偿系数K为：

[0037] K＝Md/Mo-1＝[(L+ΔL)/L]2-1            公式1-3

[0038] 公式1-3中的“-1”表示的是扣除正常弯矩的作用，即扣除原设计不考虑实际位置偏移ΔL时的作用。无偏差时桩基上部筏板钢筋面积标记为As，那么筏板中因施工误差需增加钢筋面积A就为：

[0039]

[0040] S2.根据增加钢筋面积A以及选用的钢筋的横截面面积As1，用A除以As1、取整后至少加一得到额外增加选用钢筋的根数。考虑经济性，取整后加一即可得到额外增加钢筋的根数。

[0041] 例如，混凝土灌注桩桩基的设计间距L为2900mm，桩基筏板钢筋直径为20mm，间距为150mm，则钢筋的设计面积为As＝2094mm2/m。桩基施工偏差ΔL假定为160mm～340mm时，计算得到钢筋的补偿系数K和额外增加钢筋量见表1。额外增加钢筋需在桩顶筏板基础上下双向布置，额外增加钢筋单根长度为2(L+30d1)，其中d1为选用钢筋的直径。

[0042] 表1不同桩基施工偏差情况下的额外增加钢筋量计算表

[0043]

[0044] 下面结合附图对本发明筏板基础灌注桩建造方法作进一步说明。

[0045] 筏板基础灌注桩建造方法，以振动沉管灌注桩施工为例进行说明。如图1所示，具体施工步骤如图1所示。此外，筏板中按照上述“混凝土灌注桩纠偏方法”增加钢筋量。

[0046] 在实施沉管作业阶段，如图2和图3所示，沉管包括内沉管1和外沉管2，外沉管2内设内沉管1，沉管的底部安装桩靴3，即外沉管2的下端安装桩靴3。桩靴3用于替代常规的干拌混凝土。桩靴3包括底板，底板呈圆形，底板的一侧面设置一圈卡环，卡环和底板之间可为一个整体，或者固定连接，例如焊接。外沉管2的下端套于卡环的外侧并与底板顶紧，内沉管1的下端位于卡环的内侧。

[0047] 为了提高桩靴3和外沉管2之间的密闭性，桩靴3的卡环和外沉管2之间垫设辅助增加密闭性的垫件，例如垫设麻绳4，如图2和图3。麻绳4对桩靴3和外沉管2的接触部分进行水封，减少泥水渗入外沉管2的可能性。例如，如图2所示，桩靴3的底板的直径为470mm，卡环的公称直径为415mm，卡环的高度为50mm；内沉管1的内径为360mm，外沉管2的内径d为450mm。上述桩靴3可替换为桩套筒，桩套筒的侧面与沉管配合，桩套筒的底部为封闭状，桩套筒起到和桩靴3相同的作用。

[0048] 在实施沉管作业阶段会遇到沉管困难情况，故在实施沉管作业之前，采用与沉管桩等直径的螺旋钻，在桩位设计位置实施预钻孔，钻入深度可控制在穿越桩基下部硬夹层或坚硬层土层为控制尺度，保证沉管作业可正常的实施。

[0049] 灌注桩的钢筋笼包括主筋5和螺旋筋6。制作钢筋笼时，如图4所示，主筋5的外侧连接限位钢筋7，限位钢筋7的两端焊接连接于主筋5，限位钢筋7的中部向主筋5的外侧凸出。限位钢筋7处浇筑混凝土后形成限位保护圈。限位保护圈的厚度如图4所示。限位钢筋7在同截面布置的个数取决于桩基的直径，对于中小桩基，其个数不得小于3个，最好不少于4个。
限位钢筋7在长度方向不得小于三个断面，例如沿桩长6～8米可设置一圈限位钢筋7。

[0050] 灌注桩的钢筋笼包括主筋5和螺旋筋6，灌注桩桩帽的主筋5弯折为平直段，平直段向灌注桩的四周呈放射状布置，平直段与主筋5其余部分相互垂直，如图5所示。主筋5的平直段的长度可按主筋5的锚固设计长度进行设置。灌注桩顶部的主筋5为“L”形且放射状布置，增大桩帽钢筋与筏板混凝土的接触面积，提高桩帽的嵌固效果，增强了桩基及其筏板基础的抗浮能力和桩基的抗震能力。为便于比较，图5中还绘制了现有设计中灌注桩桩帽的主筋5的形状为倒八字形钢筋5-1。

[0051] 桩帽的主筋5在弯折的时候可通过“钢筋弯折工具8”弯折形成。钢筋弯折工具8如图6所示，钢筋弯折工具8包括握持杆，握持杆的一端连接弯头，弯头上设置钢筋卡口，钢筋卡口的开口方向与握持杆的方向相互垂直。握持杆和弯头可为一整体，也可焊接连接。握持杆和弯头的长度根据需要弯折的钢筋确定。

[0052] 根据试验，主筋5采用屈服强度为460MPa的钢筋，不同直径的钢筋在弯轴直径为6d2时，弯曲90°时需要的力见表2。

[0053] 表2钢筋弯曲90°时需要的弯曲力

[0054]

[0055] 当桩基采用直径d2＝20mm的主筋5，通过钢筋弯折工具8进行弯折，钢筋卡口的宽度为50mm，钢筋弯折工具8的长度为1860mm。此时，两位普工分别施加约65kg的力就可完成桩帽顶部L形钢筋的弯曲工作。当桩基采用直径d2＝22mm的主筋5，钢筋卡口的宽度同上，钢筋弯折工具8的长度为2046mm。此时，两位普工分别施加约80kg的力就可完成桩帽顶部L形钢筋的弯曲工作。“钢筋弯折工具8”适合于人工直接操作，可方便、快捷的完成桩帽顶部倒L形钢筋的施工作业。