一种用于大直径随钻跟随管桩的桩靴及其施工方法与流程

本发明属于管桩的桩靴技术领域，具体涉及一种用于大直径随钻跟随管桩的桩靴及其施工方法。

背景技术：

经济、环保、高强和质量稳定的预应力高强混凝土管桩克服了钢桩成本高、不耐腐蚀和灌注桩原料用量大、桩身质量无法保障的缺点，得到了广泛应用并不断向大直径大承载方向发展。但目前PHC管桩基础沉桩施工所采用最广泛的锤击法、静压法和预钻孔法因其技术特点无法满足环保、高强和质量稳定的需求，易造成桩身损伤或环境污染。一种随钻跟管桩机及随钻跟管桩施工方法(ZL201210022133.X)，钻进、沉桩和取土的同步进行，沉桩终了在管壁和孔壁间通过水泥浆粘结，施工文明无污染，是一种绿色环保的桩型。

在随钻跟管桩施工方法沉桩的过程中，桩靴既要保护桩端和持力层不发生破坏，同时也需要有利于螺旋钻杆向上排土。现有桩靴多为由钢制板材焊接而成，造价较高，同时易受地下空间环境的腐蚀，导致桩基础的附加沉降。

技术实现要素：

本发明的目的是要解决上述桩靴造价较高、容易受到环境腐蚀的技术问题，提供一种结构简单、造价成本底、结构可靠不易受到腐蚀的大直径随钻跟随管桩的桩靴及其施工方法。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述用于大直径随钻跟随管桩的桩靴，包括端板和环状的钢筋混凝土构件，所述端板为同心圆环状；

所述钢筋混凝土构件包括混凝土和嵌固在混凝土中的钢筋骨架，所述钢筋混凝土构件与端板连接一端的中心孔直径小于其底部中心孔的直径。

进一步地，所述钢筋骨架与所述端板通过焊接连接。

进一步地，为方便螺旋钻杆将土体沿管桩中空部分带出，所述钢筋混凝土构件的环向截面为直角梯形状，其斜边与水平面的夹角为45°～75°。

进一步地，为了在沉桩过程中保护桩身和桩端连接，所述端板的外径比适用于该桩靴的管桩的桩外径大10mm～25mm；所述端板的内径与适用于该管靴的管桩内径相等。

进一步地，为保证所述钢筋混凝土的结构更加稳固，提高所述钢筋骨架的承载力，所述钢筋骨架包括环状的钢筋环和设置在钢筋环上的若干平面钢筋，所述平面钢筋为梯形钢筋结构，所述平面钢筋关于所述桩靴的轴心沿圆周方向均匀设置，所述平面钢筋与所述钢筋环通过焊接连接。

进一步地，所述平面钢筋的数量是适用该桩靴的管桩预应力钢筋数量的整数倍。

进一步地，所述钢筋环包括连接所述平面钢筋内外两侧的一个以上内钢筋环和一个以上外钢筋环。

进一步地，为满足钢筋混凝土结构的承载力要求，所述钢筋环的直径为6mm～10mm；所述平面钢筋的直径为12mm～30mm。

一种用于大直径随钻跟管桩的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据随钻跟管桩所用管桩的直径设计桩靴的截面直径；

S2、根据以下数学模型，得到桩靴混凝土的设计强度σ_c：

其中，P为桩基础端承力，a和b分别是桩靴底面圆环的外直径和内直径，η为表征混凝土有限承载面积的系数，取值为0.85～0.96。

S3、将端板与管桩预应力钢筋连接；

S4、将平面钢筋焊接到端板上，通过钢筋环将平面钢筋连接；

S5、根据S2中得到的桩靴的混凝土强度σ_c浇筑桩靴的混凝土。

进一步地，所述S3中，端板与适用于该桩靴的管桩的预应力钢筋通过焊接连接；

所述平面钢筋以桩靴中心为圆点的圆周方向均匀分布，所述平面钢筋通过焊接与钢筋环连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用钢筋混凝土代替钢材，减少用钢量，大幅降低成本；而且本发明所述桩靴的成型可以和管桩的制备同步进行，减少运输周转及现场作业，并提高了桩靴与管桩间的连接质量；同时具有更好的耐腐蚀性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所述用于大直径随钻跟随管桩的桩靴的结构示意图；

图2是本发明所述用于大直径随钻跟随管桩的桩靴中端板和钢筋骨架焊接结构示意图。

图中：1-端板，2-混凝土构件，21-混凝土，22-钢筋骨架，221-钢筋环，222-平面钢筋。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例中以直径为1000mm管桩的桩靴为例，如图1～图2所示，本发明所述用于大直径随钻跟管桩的桩靴，包括端板1和钢筋混凝土构件2；所述端板1为同心圆环状的钢板；所述钢筋混凝土构件2呈中心对称环状，所述钢筋混凝土构件与端板连接一端的中心孔直径小于底部中心孔的直径；所述钢筋混凝土构件2包括混凝土21和嵌固在混凝土中的钢筋骨架22；所述钢筋骨架22与所述端板1下表面通过焊接连接。

为了在沉桩过程中保护桩身和桩端连接，所述端板1外径比适用于该桩靴的管桩的外直径大10～25mm，本实施例中，管桩外径为1000mm，所述端板1外直径为1020mm，但本发明的桩板1的直径不局限于比管桩的外直径大20mm，也可以大10mm、15mm和25mm。所述端板1的内径与适用该桩靴的管桩内径相同。

为方便螺旋钻杆将土体沿管桩中空部分带出，所述钢筋混凝土构件2的截面为直角梯形，其斜边与水平面夹角为45°～75°，本实施例中，所述钢筋混凝土构件2横截面的斜边与水平面夹角为60°。

为保证所述钢筋混凝土构件2的结构更加稳固，提高所述钢筋骨架22使其承载力增大的有利作用，所述钢筋骨架22包括环状的钢筋环221和平面钢筋222，所述钢筋环221与所述平面钢筋222通过焊接连接固定，所述平面钢筋222为绕桩靴轴心沿圆周方向均匀分布，所述平面钢筋222为梯形钢筋结构，所述平面钢筋222的数量是适用该桩靴的管桩预应力钢筋数量的整数倍，本实施例中，所述平面钢筋222的数量与适用该桩靴的管桩预应力钢筋数量相等。所述钢筋环221为若干连接所述平面钢筋222内外两侧的钢筋圆环，本实施例中，所述钢筋圆环的数量为4个。

为满足钢筋混凝土结构的承载力要求，所述平面钢筋222的直径为12～30mm，所述钢筋环221的直径为6～10mm，本实施例中，所述平面钢筋222和所述钢筋环221的直接分别为20mm和8mm。

本发明所述用于大直径随钻跟管桩的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据随钻跟管桩所用管桩的直径设计桩靴的截面直径。

S2、根据以下的数学模型，得到桩靴混凝土的设计强度σ_c：

其中，P为桩基础端承力，a和b分别是桩靴底面圆环的外径和内径，η为表征混凝土有限承载面积的系数，取值为0.85～0.96，本实施例中，η取为0.95。

S3、将端板1与适用于该桩靴的管桩预应力钢筋通过焊接连接，完成预应力张拉。

S4、将平面钢筋222焊接到端板1上，通过钢筋环221将平面钢筋222连接固定，平面钢筋222以桩靴中心为圆心沿圆周方向均匀分布。

S5、根据S2中设计的桩靴的混凝土强度等级浇筑钢筋混凝土构件的混凝土。

S6、按相关规范要求对钢筋混凝土构件进行养护。

本发明采用钢筋混凝土代替钢材，减少用钢量，大幅降低成本；并且本发明中的桩靴的成型可以和管桩的制备同步进行，减少运输周转及现场作业，节约了施工成本，并提高了桩靴与管桩间的连接质量；同时具有更好的耐腐蚀性。

本实施例所述用于大直径随钻跟管桩的桩靴的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。