一种植入型钢管桩的锚固结构及其施工方法与流程

本发明属于钢管锚固施工，具体涉及一种植入型钢管桩的锚固结构及其施工方法。

背景技术：

1、钢管桩具有强度高、重量轻、易于加工、耐久性好等特点，是港口工程、桥梁工程、海上风电工程等工程领域常用的基础结构形式。在特殊的打桩环境中，例如复杂的岩层环境以及水中时，钢管桩无法采用常规的打桩工艺嵌入地基持力层，需采用钻孔植桩方案，将安装钢管桩的钻孔经过软土层打通至岩石层，将钢管桩固定在岩石层作为桩体的岩石层，避开土质软的区域。

2、而在深水区，钢管桩需要全部打入河床以保持稳定，与深水区不同的是，在浅水区的钢管桩需要露出水面以防止冲刷，钢管桩植入水中的部分为水域层，钢管桩在水域层受到水压的作用力，例如一下公开的钢管桩方案。

3、公开号cn111254918a公开了一种桩底锚杆加固的钢栈桥钢管桩锚固方法，包括施工准备：平整和清理场地，根据设计要求的间距、排距进行测量定位放线，确定桩心位置；2)沉桩施工：将沉桩困难的支栈桥墩的桩位排列方式由单排桩调整为板凳桩，采用履带起重机及振动桩锤锤击钢管桩，并按设计要求安装钢管桩间斜撑及平联结构，随后清理钢管桩内泥浆；3)清理钢管桩：用潜水泵抽出钢管桩内的水并清出淤泥；4)确定锚杆位置：在钢管桩的内部设置三个锚杆安装的孔洞，所述三个孔洞以钢管桩桩心为圆心呈圆周分布；5)安装钻机、钻孔清孔：确定步骤4)中所述孔洞的位置后，对钻孔位置进行定位，定位完成后，下放钻机对中风化岩层进行钻孔，钻孔完成后，清出孔内浮渣，保持孔内清洁；6)安装锚杆、排气孔：锚杆安装孔洞清孔完成后，安装锚杆钢筋笼和注浆通气孔，开始注浆；7)压浆：注浆时，随着水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出注浆管，直到注满为止；8)浇筑水下混凝土：下放混凝土导管，浇筑钢管内混凝土。

4、以上方案中将钢管桩植入岩层中，并将锚杆钢筋笼灌浆使其固定在岩层中，最终将钢管桩内注入混凝土，使得钢管桩通过锚杆钢筋笼与岩层固定，增强钢管桩的稳定性，但是钢管桩通常是穿过水中后锚固在岩土层，钢管桩植入河床中，水压也会作用在钢管桩，水深越大，对钢管桩的压力也越大，而钢管桩安装完成后通常都需要回填沙土等，以保持钢管桩内外的支撑稳定性，回填土时通过夯土设备将倒入钢管桩内的沙土压实，由于钢管桩的长度较长，不能保证每个区域的填土压实程度均一致，所以会出现强夯土层和弱夯土层，所以，弱夯土层对钢管桩的支撑力小且根据回填的顺序，弱夯土层通常位于钢管桩的底部，而底部的水压更大，会影响钢管桩的使用寿命。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种植入型钢管桩的锚固结构，解决现有钢管桩受力不均衡，使用寿命短的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种植入型钢管桩的锚固结构，包括延伸至岩石层表面的钻孔和通过钻孔植入岩石层的钢管桩；

4、所述钢管桩内自底端向顶端依次设置有第一锚固层、弱夯土层和强夯土层，在所述弱夯土层中还设置有若干支撑环，若干支撑环均与所述钢管桩的内壁面周向相抵，每相邻两支撑环的间距d为：

5、

6、其中l为所述钢管桩总长、l1为所述第一锚固层高度、l2为强夯土层深度，其中l2由机械装置计算而得为已知值，x为单个所述支撑环的宽度、n为所述支撑环的数量。

7、优选的，相邻支撑环之间连接有若干支撑杆，若干支撑杆在所述支撑环之间等距分布，若干所述支撑杆与若干所述支撑环组成第二锚固层。

8、优选的，所述第一锚固层包括若干钢筋条制成的钢筋笼以及将所钢筋笼凝固在岩石层的混凝土。

9、优选的，还包括若干固定筋和固定环；若干所述固定筋一端固定设置在所述第一锚固层另一端固定在所述固定环内部。

10、优选的，所述固定筋通过混凝土凝固在所述第一锚固层。

11、优选的，最顶端的所述支撑环连接有触发架，所述触发架用于均衡各支撑环所受负载；所述触发架为两个对角连接的矩形框架。

12、优选的，所述钢管桩至少植入至所述岩石层5m。

13、优选的，所述钢管桩植入所述岩石层深度与第二锚固层长度的比值为1∶1.33。

14、优选的，一种植入型钢管桩的施工方法，包括以下步骤：

15、s1：测定施工水域深度，根据水域深度确定钢管桩的桩长，并依次计算得出钢管桩底端植入岩石层的深度和钢管桩内底部预设第一锚固层的高度；

16、s2：依序钻孔、植桩和设置第一锚固层，完成钢管桩的预植入；

17、s3：根据钢管桩的长度、钢管桩内回填土的有效夯实深度和第一锚固层的高度计算得出钢管桩内回填土欠佳的区域，并对应在所述区域内设置支撑环；

18、s4：将支撑环安装固定后，钢管桩内回填土并夯实处理。

19、本发明的有益效果为：

20、一、第一锚固层以及对支撑环的放置位置和间距的计算，能够增强钢管桩抵抗水压的能力，提供更加有效的支撑，延长钢管桩的使用寿命，通过合理调整支撑环的数量和间距，可以避免不必要的材料浪费和施工成本。

21、二、钢筋笼在钢管桩内环底部灌入混凝土与岩石层凝固，形成第一锚固层，有效增强钢管桩在岩石层的稳定性，减少沉降和侧向位移；该方法操作简单，可以在现场快速完成锚固施工，减少施工时间和成本。

22、三、通过触发架的作用，将荷载力均衡传递至钢管桩的径向，然后再作用在受力环，若干受力环通过传动组件逐级向下传递荷载力，从轴向实现荷载力的传递。

23、四、通过合理设置锚固深度以及第二锚固层的比值，两者能够对钢管桩的桩内侧以及桩外侧进行支撑，及时在钢管桩受荷载力两者产生的支撑力足以抵抗荷载力对钢管桩的影响，使得荷载力对钢管桩的影响小，保证钢管桩在局部区域受荷载时，也不易发生倾斜和偏移等现象，从而使得钢管桩的垂直度在安全范围内。

技术特征：

1.一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于：包括延伸至岩石层表面的钻孔和通过钻孔植入岩石层的钢管桩；

2.根据权利要求1所述的一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于，相邻支撑环之间连接有若干支撑杆，若干支撑杆在所述支撑环之间等距分布，若干所述支撑杆与若干所述支撑环组成第二锚固层。

3.根据权利要求1所述的一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于，所述第一锚固层包括若干钢筋条制成的钢筋笼以及将所钢筋笼凝固在岩石层的混凝土。

4.根据权利要求1所述的一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于，还包括若干固定筋和固定环；若干所述固定筋一端固定设置在所述第一锚固层另一端固定在所述固定环内部。

5.根据权利要求4所述的一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于，所述固定筋通过混凝土凝固在所述第一锚固层。

6.根据权利要求1所述的一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于，最顶端的所述支撑环连接有触发架，所述触发架用于均衡各支撑环所受负载；所述触发架为两个对角连接的矩形框架。

7.根据权利要求1所述的一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于，所述钢管桩至少植入至所述岩石层5m。

8.根据权利要求2所述的一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于，所述钢管桩植入所述岩石层深度与第二锚固层长度的比值为1:1.33。

9.一种植入型钢管桩的施工方法，适用于以上权利要求1-8任意一项所述的一种植入型钢管桩的锚固结构，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种植入型钢管桩的锚固结构及其施工方法，属于钢管锚固施工技术领域，包括延伸至岩石层表面的钻孔和通过钻孔植入岩石层的钢管桩；钢管桩内自底端向顶端依次设置有第一锚固层、弱夯土层和强夯土层，在弱夯土层中还设置有若干支撑环，支撑环与钢管桩的内壁面周向相抵，每相邻两支撑环的间距d为：其中L为钢管桩总长、L<subgt;1</subgt;为第一锚固层高度、L<subgt;2</subgt;为强夯土层，其中L<subgt;2</subgt;由机械装置计算而得为已知值，X为单个支撑环的高度、n为支撑环的数量、d为相邻两支撑环的间距，第一锚固层以及对支撑环的放置位置和间距的计算，能够增强钢管桩抵抗水压的能力，提供更加有效的支撑，延长钢管桩的使用寿命。技术研发人员：刘志峰,王辉,魏楚凯,吴伟豪,史志恺,刘水周,付浩兵,郭子学,许佳师受保护的技术使用者：保利长大工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29