一种软硬岩复杂地层桩基结构及其施工方法与流程

本发明涉及地基建筑施工，具体涉及一种软硬岩复杂地层桩基结构及其施工方法。

背景技术：

1、在建筑物施工时，为了提高地基的牢固程度和抗震性能，通常会在地基处打入若干混凝土桩，从而在建筑物下方设置大量的柱形桩，能在一定程度上提高了建筑物的牢固程度。

2、而随着建筑物的大量建设，建筑工程不可避免的面临高应力软岩地段。柱形桩在下穿软岩变形段时，即在软硬岩复杂地层中夹有强风化层或软岩层，导致柱形桩础整体或局部受力偏大，从而导致建筑物工程整体稳定性受到威胁。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术的不足，目的在于提供一种软硬岩复杂地层桩基结构及其施工方法，采用本方案，能通过插杆对柱形桩底部进行固定，从而加强柱形桩的固定效果，提高了稳定性。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种软硬岩复杂地层桩基结构，包括：

4、柱形桩，所述柱形桩包括筒体，所述筒体的腔室底部带有滑动组件，所述滑动组件包括上滑板和下滑板，所述上滑板和下滑板的外径均和所述筒体内径尺寸相适配，且均和所述筒体内侧密封滑动连接，并能沿所述筒体轴线滑动；所述下滑板的底部通过若干第一压缩弹簧和所述柱形桩底部的端头连接；

5、所述上滑板和下滑板之间固定有圆台，所述圆台的小径端位于下滑板上，大径端位于上滑板上；从所述小径端到大径端方向，所述圆台的侧壁呈斜率逐渐变大的内凹圆弧状；

6、所述柱形桩的环向方向均布有若干插杆以及若干适配的通孔，所述插杆一端带有滚轮，且所述插杆一端通过滚轮抵接在所述圆台的侧壁上；所述插杆另一端插入通孔内。

7、相对于现有技术中，随着建筑物的大量建设，建筑工程不可避免的面临高应力软岩地段。柱形桩在下穿软岩变形段时，即在软硬岩复杂地层中夹有强风化层或软岩层，导致柱形桩础整体或局部受力偏大，从而导致建筑物工程整体稳定性受到威胁的问题，本发明提供了一种软硬岩复杂地层桩基结构，采用本方案，能通过插杆对柱形桩底部进行固定，从而加强柱形桩的固定效果，提高了稳定性。具体方案中，首先在基坑内插入筒体，筒体底部带有端头，其内部带有腔室，顶部开口，在筒体安装完成后，即可通过顶部开口，向筒体内浇筑混凝土，随着重力增加，从而向下挤压上滑板，迫使其向下滑动，而下滑板随动；这样，圆台的圆弧状侧面在向下移动时，会逐渐带动插杆向外伸出通孔，从而迫使插杆插入到外部的土层内，其中通过滚轮到弧形面上滚动，以减少摩擦力，并降低了对插杆其余方向的分力大小，避免了插杆由于其它方向过大的分力，导致自身具有偏移的倾向，从而导致无法快速从通孔伸出，甚至自身产生断裂；故本方案通过插杆实现整个柱形桩底部的固定，提高了柱形桩整体稳定性。

8、由于在软硬岩复杂地层中夹有强风化层或软岩层，导致柱形桩础整体或局部受力偏大，故为对柱形桩整体进行防护，避免中间层的软岩区域对柱形桩产生较大的应力，导致柱形桩不稳甚至被破坏，还包括支护筒，所述支护筒的外径和基坑内径相适配；所述柱形桩同轴插入所述支护筒内部，且所述柱形桩的外径和所述支护筒的内径相适配；所述柱形桩下端超出所述支护筒，且所述通孔位于所述支护筒之外。

9、为实现柱形桩的快速安装，所述柱形桩的环向周侧均布有若干导向条，所述导向条沿所述柱形桩轴线设置；所述通孔位于所述导向条处，并从所述柱形桩内侧贯通到所述导向条；

10、所述支护筒的内侧环向均布有若干和导向条相适配的导向槽，所述导向槽的深度小于所述导向条的宽度；且所述支护筒和所述柱形桩之间填充有保温材料。本方案中，通过若干导向条和导向槽的相互配合，能在插入柱形桩时实现快速导向，另外，由于支护筒的内侧壁具有内螺旋筋，无法施工较深的导向槽，因此，其导向槽的深度可小于导向条的宽度，到起到导向作用的同时，还能对柱形桩进行径向定位，随后在支护筒和柱形桩之间的缝隙内填充保温材料即可，提高了对柱形桩的保温效果。

11、为便于柱形桩的可拆卸连接，以实现更换，所述上滑板的上方填充有已成型的混凝土柱，所述插杆处套设有第二压缩弹簧。本方案中，在套筒内部的腔室中，可直接插入已成型的混凝土柱，这样，不仅能避免浇筑过程中混凝土泄露到上滑板下方，还能在需要更换柱形桩时，快速取出混凝土柱，此时上滑板和下滑板复位，而在第二压缩弹簧的拉力作用下，插杆缩回，以取出套筒，实现柱形桩的更换。

12、更进一步的方案，所述支护筒包括从内到外依次同轴设置的内钢筋笼和外钢筋笼，所述内钢筋笼和外钢筋笼之间通过直筋连接，所述外钢筋笼和所述基坑内侧壁之间留有间隙，且所述内钢筋笼的下端伸出所述外钢筋笼；

13、还包括第一锚杆，所述第一锚杆用于穿过所述支护筒侧壁，并穿过所述基坑局部内侧壁上的软岩面，伸入到软岩区域内，所述第一锚杆的伸入端依次从所述软岩区域伸入到硬岩区域内，并锚定于硬岩区域；

14、所述第一锚杆水平或倾斜朝上设置。相对于现有技术中，随着建筑物的大量建设，建筑工程不可避免的面临高应力软岩地段。柱形桩在下穿软岩变形段时，即在中风化岩层中夹有强风化层或软岩层，导致柱形桩础整体或局部受力偏大，从而导致建筑物工程整体稳定性受到威胁的问题，本发明提供了一种软硬岩复杂地层基坑支护结构，采用本方案，不仅能通过支护筒的内外依次浇筑形成对柱形桩进行整体支护，还能在软岩面处对柱形桩局部进行支护，以提高稳定性。具体方案中，包括用于支护基坑，并将柱形桩保护在内的支护筒，这样，不仅能保护柱形桩，减少外在条件的应力破坏，还能使柱形桩重复利用，或实现快速更换。

15、另外，由于现有技术中，一般会直接在基坑处插入支护结构或柱形桩，导致支护结构或柱形桩和基坑侧壁之间无法平整连接，基坑侧壁修整成平面耗时耗力，因此，本发明中支护筒内部包括从内到外依次同轴设置的内钢筋笼和外钢筋笼，内钢筋笼和外钢筋笼之间通过若干直筋连接固定，在下放内外钢筋笼后，可先在内钢筋笼上喷射钢钎混凝土，以在内钢筋笼上形成内模板，其中内钢筋笼通过螺旋钢筋笼、若干竖筋和钢筋网编制而成，用以形成钢筋密网，减小孔洞尺寸，以快速形成内模板；由于内钢筋笼的下端伸出外钢筋笼，这样，可使内钢筋笼插入到基坑底部，以形成底部密封，使内模板和基坑内侧壁之间形成浇筑空间，此时外钢筋笼位于浇筑空间内，通过在浇筑空间内浇筑混凝土，浇筑后凝固的混凝土能和基坑内侧壁之间无缝连接，即可使支护结构和基坑内侧壁之间形成整体，加强硬岩土层对支护结构和柱形桩的支撑，以提高支护结构对柱形桩整体的支护能力。

16、其次，由于在基坑内侧壁的局部位置带有软岩，当软岩的走向为水平或朝远离基坑的方向倾斜朝上时，则该处的软岩层具有较大的应力并挤压支护筒侧壁，会对支护筒产生局部较大的土压力，从而对支护筒局部造成应力破坏，甚至降低支护筒的稳定性，因此，可通过设置第一锚杆进行锚定，第一锚杆从支护筒的内侧壁依次穿过支护筒和软岩区域，并锚定到硬岩区域内，这样，通过硬岩区域的固定，使第一锚杆在支护筒的受力位置处进行对拉锚定，从而降低受力位置处所受到的应力破坏。其中，第一锚杆的方向需沿着软岩区域初始端的走向设置，当此方向无法锚定到硬岩区域时，可向周向方向调整钻孔的方向，直到能锚固到硬岩区域。

17、更进一步的，为减少软岩区域对支护筒的土压力，并降低应力集中，还包括分力组件，所述分力组件包括框架，所述框架位于所述软岩面位置处，并垂直于所述软岩面的主应力方向；

18、所述框架内带有若干分力区域，每个所述分力区域内均带有若干薄板，若干所述薄板均间隔设置，且所述薄板的设置方向和所述框架之间互有夹角；

19、相同所述分力区域内，若干所述薄板相互平行；不同所述分力区域之间，所述薄板的设置方向不同；

20、沿所述框架的周向方向依次设置有若干第二锚杆，所述第二锚杆的伸入端穿入到硬岩区域内锚定，且第二锚杆和所述框架固定连接。本方案中，可在软岩区域初始端，即软岩面处进行少量开挖，以判断软岩区域初始端的走向，即可大概判断软岩区域对支护筒的主要应力方向，此时，即可在开挖面处设置分力组件，分力组件包括框架、若干薄板以及若干第二锚杆，若干第二锚杆能用于将框架固锚固在开挖面处，而若干薄板插入软岩区域内，并朝不同方向设置，这样，当软岩部分松动并向支护筒方向移动挤压时，能分别朝向不同方向的分力区域移动，从而使主应力分流，减少了应力集中。

21、为便于薄板具有足够的长度，能提供足够长的分流长度，所述薄板的内侧伸出所述框架，并伸入到所述软岩区域内。

22、为实现整体防护，所述框架的尺寸和所述软岩区域的周向尺寸相适配。其中框架的形状可为圆形、方形等，只要能适配开挖面的周向尺寸即可。

23、由于第一锚杆需设置于或接近软岩面的中心位置，故为便于提供第一锚杆的穿出位置，所述框架的中心位置处带有套筒，所述套筒用于供所述第一锚杆穿过。

24、作为一种固定连接方式，所述第二锚杆和所述框架焊接。

25、为提高支护筒局部位置的结构强度连续性，在基坑局部内侧壁的软岩面处，所述支护筒内还设置有若干螺旋钢筋，所述螺旋钢筋的两端分别和所述内钢筋笼以及外钢筋笼焊接，且所述螺旋钢筋朝向所述软岩区域对支护筒外侧壁的主压力方向设置。本方案中，螺旋筋的方向为软岩区域对支护筒外侧壁的主压力方向，即通过螺旋筋的自身连续强度对局部软岩区域进行抗压。

26、更进一步的方案：

27、本发明还提供了一种软硬岩复杂地层桩基结构的施工方法，包括以下步骤：

28、s1：开挖基坑，并在所述基坑底部形成台阶；

29、s2：在所述基坑内侧壁上检测软岩面，并在所述软岩面处安装分力组件；

30、s3：随后在基坑内下放内钢筋笼和外钢筋笼，使所述内钢筋笼下端插入到台阶内；

31、s4：随后在内钢筋笼上喷射混凝土，形成内模板；

32、s5：在内膜板和所述基坑内侧壁之间的空间内浇筑混凝土，完成对支护筒的整体浇筑成型；

33、s6：然后在软岩面位置处从支护筒内侧到软岩区域方向钻孔，并安装第一锚杆；

34、s7：在支护筒内插入筒体，插入筒体后，在筒体内部浇筑混凝土，以完成柱形桩的成型；

35、s8：最后在支护筒和柱形桩之间的缝隙处填充保温材料，完成桩基施工。

36、更进一步的，所述步骤s2还包括以下具体步骤：

37、s21：检测到软岩面后，沿所述软岩面的周向方向，向软岩区域内开挖，当足够判断所述软岩区域初始走向时，停止开挖；

38、s22：将开挖面修整为垂直于初始走向的安装面；

39、s23：沿所述安装面的周向方向依次安装若干第二锚杆，使第二锚杆的伸入端穿入到硬岩区域内进行锚定；

40、s24：随后沿安装面的周向方向依次拼接框架，并将所述框架和若干第二锚杆端部进行焊接固定；

41、s25：在所述框架内部，依次在所述安装面上依次插入若干薄板，若干薄板划分到若干分力区域内；

42、s26：最后将若干薄板的两端分别和所述框架内侧壁焊接，完成分力组件安装。

43、更进一步的，在所述安装面上依次插入若干薄板时，需通过切割设备在所述安装面切割出供所述薄板插入的缝隙。

44、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

45、本发明提供了一种软硬岩复杂地层桩基结构及其施工方法，采用本方案，能通过插杆对柱形桩底部进行固定，从而加强柱形桩的固定效果，提高了稳定性。

46、本发明提供了一种软硬岩复杂地层桩基结构及其施工方法，采用本方案，在内钢筋笼上喷射钢钎混凝土，以在内钢筋笼上形成内模板，使内模板和基坑内侧壁之间形成浇筑空间，此时外钢筋笼位于浇筑空间内，通过在浇筑空间内浇筑混凝土，浇筑后凝固的混凝土能和基坑内侧壁之间无缝连接，即可使支护筒和基坑内侧壁之间形成整体，加强硬岩土层对支护结构和柱形桩的支撑，以提高支护结构对柱形桩整体的支护能力。

47、本发明提供了一种软硬岩复杂地层桩基结构及其施工方法，采用本方案，通过设置第一锚杆进行锚定，从而降低受力位置处所受到的应力破坏；还设置有分力组件，当软岩部分松动并向支护筒方向移动挤压时，能分别朝向不同方向的分力区域移动，从而使主应力分流，减少了应力集中。