一种用于建筑物基础加固的静压桩结构及其施工方法与流程

本发明属于建筑物基础加固技术领域，具体是涉及一种用于建筑物基础加固的静压桩及其施工方法。

背景技术：

目前建筑物地基加固方法较多，坑式钢管静压桩是一种应用非常广泛的加固方法，其原理是在已开挖的托换坑内，利用建筑物上部结构自重作支撑反力，用顶推千斤顶将无缝钢管逐段压入土中，然后在钢管内浇筑混凝土，起到加固作用。该方法可有效提高建筑物地基承载力，制止建筑物的不均匀沉降。但是现有技术中扔存在以下缺点及不足：

1、在自重湿陷性黄土地基或大厚度填土地基中采用钢管静压桩时，由于桩身的摩阻力较大，桩必须穿过自重湿陷性黄土层或大厚度填土层进入较好的持力层，设计桩长往往较大，但是对于压桩反力不足时，例如一两层的小建筑物自重太小、大直径钢管桩需要非常大的反力等等，压桩施工往往存在很大的难度，难以满足设计要求。

2、建筑物基础加固采用钢管静压桩时，钢管桩存在腐蚀生锈的问题使得钢管桩的耐久性得不到保障。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种用于建筑物基础加固的静压桩结构。该静压桩结构在起到加固建筑物基础的同时，还能够有效的减小压桩难度。

为实现上述目的，本发明静压桩结构采用的技术方案是：一种用于建筑物基础加固的静压桩结构，其特征在于：包括静压桩，所述静压桩的上端与建筑物基础相连接，所述静压桩的下端设置有周侧伸出所述静压桩的扩大板，所述扩大板上设置有用于插入地基下方土体的桩头，所述静压桩与周围土层之间设置有水泥加固层。

上述的一种用于建筑物基础加固的静压桩结构，其特征在于：所述静压桩与周围土层之间设置有注浆管，所述注浆管竖直布设，所述注浆管的管壁开设有多个用于将其内的水泥浆注入所述静压桩与周围土层之间以形成所述水泥加固层的注浆孔。

上述的一种用于建筑物基础加固的静压桩结构，其特征在于：所述静压桩包括桩身，所述桩身由多个钢管桩顺次焊接而成，所述桩身内浇筑有混凝土加固体。

上述的一种用于建筑物基础加固的静压桩结构，其特征在于：所述桩身的上端连接有补齐钢管，所述补齐钢管的上端与建筑物基础之间设置有托换板，所述补齐钢管的下端与桩身的上端焊接连接。

上述的一种用于建筑物基础加固的静压桩结构，其特征在于：所述静压桩上部的周侧设置有用于将所述静压桩的上部包裹并将地基下方的土体和建筑物基础相连接的承台。

上述的一种用于建筑物基础加固的静压桩结构，其特征在于：所述承台包括由普通混凝土浇筑成的承台体以及用于将所述承台体与建筑物基础之间的空隙填充的膨胀混凝土层。

为了有效、快速的实现上述静压桩结构的施工，本发明还提供了一种用于建筑物基础加固的静压桩结构的施工方法，本发明施工方法采用的技术方案是：一种用于建筑物基础加固的静压桩结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、开挖操作坑：在地面开挖操作坑，使所述操作坑延伸至建筑物基础的正下方；

步骤2、静压桩施工，其包括以下步骤：

步骤201、选取第一节钢管桩，在所述第一节钢管桩的下端焊接扩大板，并在所述扩大板上焊接桩头；

步骤202、在第一节钢管桩的上端放置垫板，在所述垫板与建筑物基础之间设置顶推千斤顶，利用所述顶推千斤顶将第一节钢管桩向下压入地基下方的土体；

步骤203、将所述顶推千斤顶和所述垫板取下，选取第二节钢管桩，将所述第二节钢管桩的下端与所述第一节钢管桩的上端焊接连接，在所述第二节钢管桩的上端放置垫板，在所述垫板与建筑物基础之间设置顶推千斤顶，利用所述顶推千斤顶将所述第一节钢管桩和第二节钢管桩整体压入地基下方的土体；

重复步骤203，完成多个钢管桩的压桩作业，从而形成桩身；

步骤3、静压桩与建筑物基础的连接，具体包括以下步骤：

步骤301、在所述桩身的上端安装牛腿支撑体，所述牛腿支撑体包括左牛腿和右牛腿，所述左牛腿包括左弧形板和安装在所述左弧形板上端的左顶板，所述右牛腿包括右弧形板和安装在所述右弧形板上端的右顶板，所述左顶板靠近右顶板的一端开设有呈半圆形的左缺口，所述右顶板靠近左顶板的一端开设有呈半圆形的右缺口；

安装所述牛腿支撑体的具体方法是：将所述左弧形板和右弧形板均紧贴在所述桩身的外壁，使所述左顶板和右顶板相拼接以使所述左缺口和所述右缺口拼接成供所述桩身向上穿出的圆形孔，然后通过螺栓将所述左弧形板和右弧形板相连接；

步骤302、在顶推千斤顶的左侧设置左托换千斤顶，在顶推千斤顶的右侧设置右托换千斤顶，使所述左托换千斤顶的下端与所述左顶板相连接，所述左托换千斤顶的上端与建筑物基础相连接，使所述右托换千斤顶的下端与所述右顶板相连接，所述右托换千斤顶的上端与建筑物基础相连接；

步骤303、在所述桩身与建筑物基础之间设置补齐钢管，将所述补齐钢管的下端与所述桩身焊接连接，并确保所述补齐钢管与所述桩身同轴布设；

步骤304、通过托换板将所述补齐钢管上端与建筑物基础之间的空隙填充；

步骤305、将所述左托换千斤顶和右托换千斤顶从所述牛腿支撑体和建筑物基础之间卸下来；

步骤306、将牛腿支撑体从所述桩身上卸下来；

步骤4、水泥加固层施工：在静压桩与周围土层之间浇灌水泥浆形成水泥加固层；

步骤5、承台施工：在所述操作坑内用混凝土浇筑承台，以用于将操作坑底部和建筑物基础连接。

上述的施工方法，其特征在于，步骤3中，在安装所述牛腿支撑体之前，向所述桩身的内部浇筑混凝土，从而在桩身内形成混凝土加固体。

上述的施工方法，其特征在于，步骤4中采用的具体步骤是：首先向静压桩与周围土层之间插入管壁开设有注浆孔的注浆管，然后向所述注浆管内注入水泥浆，进入所述注浆管内的水泥浆再从所述注浆孔浇灌到静压桩与周围土层之间，从而在静压桩与周围土层之间形成水泥加固层。

上述的施工方法，其特征在于，在步骤5中，在施工承台时，先在所述操作坑的底部浇筑普通混凝土以形成承台体，然后再在承台体上浇筑膨胀混凝土形成用于连接所述承台体和建筑物基础的膨胀混凝土层，最后用水泥黄土浆浇筑而成的填充层将地面与所述膨胀混凝土层的空隙填充。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过采用周侧伸出所述静压桩的扩大板，利用所述扩大板与静压桩周围的图层接触，在静压桩下压的过程中，静压桩的侧壁并不与周围土层发生接触，只有周侧伸出所述静压桩的扩大板与周围土层发生接触，这样能够有效的减小了静压桩下压的摩阻力，从而减小了压桩反力，即使是一两层自重较的小建筑物也能够提供足够的压桩反力。

2、本发明在静压桩与周围土层之间浇灌水泥浆而形成的水泥加固层，通过所述水泥加固层对由钢管制成的静压桩进行有效的保护，有效的避免静压桩发生腐蚀生锈的问题而使得钢管桩的耐久性得到保障。

3、本发明通过注浆管上的注浆孔将水泥浆从注浆管注入到所述静压桩与周围土层之间，这样能够使的水泥浆能够自下而上、均匀的注入到所述静压桩与周围土层之间，使得形成的水泥加固层均匀并有效的将所述静压桩与周围土层之间的空隙完全填充，以达到对静压桩的有效保护。

4、本发明通过设置所述承台，能够对静压桩上部进行有效的保护，增大了静压桩与建筑物基础的接触面积，同时所述承台也能够起到对建筑物基础的有效加固作用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明静压桩结构的结构示意图。

图2为本发明静压桩结构中静压桩、桩头和水泥加固层的连接关系示意图。

图3为图2中的a-a剖面图。

图4为本发明施工方法的方法流程图。

图5为本发明施工方法中利用顶推千斤顶对桩身进行顶压的使用状态示意图。

图6为本发明施工方法中辅助千斤顶的使用状态示意图。

图7为本发明施工方法中所使用牛腿支撑体的结构示意图。

附图标记说明:

1—静压桩；1-1—桩身；1-2—混凝土加固体；

1-3—补齐钢管；2—水泥加固层；3—承台体；

4—膨胀混凝土层；5—填充层；6—建筑物基础；

7—托换板；8—地基；9—扩大板；

10—桩头；11—注浆管；11-1—注浆孔；

12—地面；13—操作坑；14—垫板；

15—顶推千斤顶；16—左托换千斤顶；17—牛腿支撑体；

17-1—左弧形板；17-2—左顶板；17-3—右弧形板；

17-4—右顶板；17-5—圆形孔；17-6—螺栓；

17-7—耳板；17-8—加强肋板；18—右托换千斤顶。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种用于建筑物基础加固的静压桩结构，包括静压桩1，所述静压桩1的上端与建筑物基础6相连接，所述静压桩1的下端设置有周侧伸出所述静压桩1的扩大板9，所述扩大板9上设置有用于插入地基8下方土体的桩头10，所述静压桩1与周围土层之间设置有水泥加固层2。

本实施例中，所述静压桩结构在起到加固建筑物基础的同时，主要是通过采用周侧伸出所述静压桩1的扩大板9，即扩大板9的四周均伸出静压桩1，利用所述扩大板9与静压桩1周围的图层接触，在静压桩1下压的过程中，静压桩1的侧壁并不与周围土层发生接触，只有周侧伸出所述静压桩1的扩大板9与周围土层发生接触，这样能够有效的减小了静压桩1下压的摩阻力，从而减小了压桩反力，即使是一两层自重较的小建筑物也能够提供足够的压桩反力。同时，在静压桩1与周围土层之间浇灌水泥浆而形成的水泥加固层2，通过所述水泥加固层2对由钢管制成的静压桩1进行有效的保护，有效的避免静压桩1发生腐蚀生锈的问题而使得钢管桩的耐久性得到保障。

如图1、图2和图3所示，所述静压桩1与周围土层之间设置有注浆管11，所述注浆管11竖直布设，所述注浆管11的管壁开设有多个用于将其内的水泥浆注入所述静压桩1与周围土层之间以形成所述水泥加固层2的注浆孔11-1。

本实施例中，通过注浆管11上的注浆孔11-1将水泥浆从注浆管11注入到所述静压桩1与周围土层之间，这样能够使的水泥浆能够自下而上、均匀的注入到所述静压桩1与周围土层之间，使得形成的水泥加固层2均匀并有效的将所述静压桩1与周围土层之间的空隙完全填充，以达到对静压桩1的有效保护。

如图1、图2和图3所示，所述静压桩1包括桩身1-1，所述桩身1-1由多个钢管桩顺次焊接而成，所述桩身1-1内浇筑有混凝土加固体1-2。

本实施例中，所述静压桩1主要由多个钢管桩顺次焊接而成的桩身1-1和浇筑在所述桩身1-1内的混凝土加固体1-2构成，有效确保了静压桩1的强度。

如图1所示，所述桩身1-1的上端连接有补齐钢管1-3，所述补齐钢管1-3的上端与建筑物基础6之间设置有托换板7，所述补齐钢管1-3的下端与桩身1-1的上端焊接连接。

本实施例中，通过所述补齐钢管1-3和托换板7，能够有效的将静压桩1与建筑物基础6有效连接，实现了荷载从建筑物基础6、托换板7和静压桩1传递至地基8下方土层的有效传递。

如图1所示，所述静压桩1上部的周侧设置有用于将所述静压桩1的上部包裹并将地基8下方的土体和建筑物基础6相连接的承台。

本实施例中，通过设置所述承台，能够对静压桩1上部进行有效的保护，增大了静压桩1与建筑物基础6的接触面积，同时所述承台也能够起到对建筑物基础6的有效加固作用。

如图1所示，所述承台包括由普通混凝土浇筑成的承台体3以及用于将所述承台体3与建筑物基础6之间的空隙填充的膨胀混凝土层4。通过设置所述膨胀混凝土层4，利用其膨胀性能，确保所述承台体3与建筑物基础6的连接非常牢固。

如图4、图5、图6和图7所示的一种用于建筑物基础加固的静压桩结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、开挖操作坑13：在地面12开挖操作坑13，使所述操作坑13延伸至建筑物基础6的正下方；

步骤2、静压桩1施工，其包括以下步骤：

步骤201、选取第一节钢管桩，在所述第一节钢管桩的下端焊接扩大板9，并在所述扩大板9上焊接桩头10；

步骤202、在第一节钢管桩的上端放置垫板14，在所述垫板14与建筑物基础6之间设置顶推千斤顶15，利用所述顶推千斤顶15将第一节钢管桩向下压入地基8下方的土体；

步骤203、将所述顶推千斤顶15和所述垫板14取下，选取第二节钢管桩，将所述第二节钢管桩的下端与所述第一节钢管桩的上端焊接连接，在所述第二节钢管桩的上端放置垫板14，在所述垫板14与建筑物基础6之间设置顶推千斤顶15，利用所述顶推千斤顶15将所述第一节钢管桩和第二节钢管桩整体压入地基8下方的土体；

重复步骤203，完成多个钢管桩的压桩作业，从而形成桩身1-1；

步骤3、静压桩1与建筑物基础6的连接，具体包括以下步骤：

步骤301、在所述桩身1-1的上端安装牛腿支撑体17，所述牛腿支撑体17包括左牛腿和右牛腿，所述左牛腿包括左弧形板17-1和安装在所述左弧形板17-1上端的左顶板17-2，所述右牛腿包括右弧形板17-3和安装在所述右弧形板17-3上端的右顶板17-4，所述左顶板17-2靠近右顶板17-4的一端开设有呈半圆形的左缺口，所述右顶板17-4靠近左顶板17-2的一端开设有呈半圆形的右缺口；

安装所述牛腿支撑体17的具体方法是：将所述左弧形板17-1和右弧形板17-3均紧贴在所述桩身1-1的外壁，使所述左顶板17-2和右顶板17-4相拼接以使所述左缺口和所述右缺口拼接成供所述桩身1-1向上穿出的圆形孔17-5，然后通过螺栓17-6将所述左弧形板17-1和右弧形板17-3相连接；

步骤302、在顶推千斤顶15的左侧设置左托换千斤顶16，在顶推千斤顶15的右侧设置右托换千斤顶18，使所述左托换千斤顶16的下端与所述左顶板17-2相连接，所述左托换千斤顶16的上端与建筑物基础6相连接，使所述右托换千斤顶18的下端与所述右顶板17-4相连接，所述右托换千斤顶18的上端与建筑物基础6相连接；

步骤303、在所述桩身1-1与建筑物基础6之间设置补齐钢管1-3，将所述补齐钢管1-3的下端与所述桩身1-1焊接连接，并确保所述补齐钢管1-3与所述桩身1-1同轴布设；

步骤304、通过托换板7将所述补齐钢管1-3上端与建筑物基础6之间的空隙填充；

步骤305、将所述左托换千斤顶16和右托换千斤顶18从所述牛腿支撑体17和建筑物基础6之间卸下来；

步骤306、将牛腿支撑体17从所述桩身1-1上卸下来；

步骤4、水泥加固层2施工：在静压桩1与周围土层之间浇灌水泥浆形成水泥加固层2；

步骤5、承台施工：在所述操作坑13内用混凝土浇筑承台，以用于将操作坑13底部和建筑物基础6连接。

本实施例中，该施工方法先开挖操作坑13，然后通过顶推千斤顶15将一节节钢管桩压入地基8下方的土体内，随后向静压桩1与周围土层之间浇灌水泥浆形成水泥加固层2，最后通过施工承台将操作坑13填充，并实现对静压桩1上端的保护。该施工方法简单、快捷、方便。

本实施例中，该施工方法通过在最下端的一节钢管桩的下端设置扩大板9，在钢管桩下压的过程中，仅仅是扩大板9与周围土层发生接触，有效的减小了钢管桩下压时的摩阻力，这样使得较小的建筑物仅提供较小的反力，即可实现整个静压桩1的顺利下压。

本实施例的步骤3中，步骤3中，在安装所述牛腿支撑体17之前，向所述桩身1-1的内部浇筑混凝土，从而在桩身1-1内形成混凝土加固体1-2。

本实施例的步骤4中采用的具体步骤是：首先向静压桩1与周围土层之间插入管壁开设有注浆孔11-1的注浆管11，然后向所述注浆管11内注入水泥浆，进入所述注浆管11内的水泥浆再从所述注浆孔11-1浇灌到静压桩1与周围土层之间，从而在静压桩1与周围土层之间形成水泥加固层2。

本实施例中，所述水泥加固层2的施工方法简单，能够在静压桩1与周围土层之间形成一层均匀的、密实的水泥加固层2，从而通过所述水泥加固层2对由钢管制成的静压桩1进行有效的保护，有效的避免静压桩发生腐蚀生锈的问题而使得钢管桩的耐久性得到保障。

本实施例的步骤5中，在施工承台时，先在所述操作坑13的底部浇筑普通混凝土以形成承台体3，然后再在承台体3上浇筑膨胀混凝土形成用于连接所述承台体3和建筑物基础6的膨胀混凝土层4，最后用水泥黄土浆浇筑而成的填充层5将地面12与所述膨胀混凝土层4的空隙填充。

本实施例中，所述承台的施工方法简单、有效，首先通过浇筑普通混凝土所形成的承台体3能够有效的与操作坑13的底部相连接，再通过浇筑膨胀混凝土形成的膨胀混凝土层4将承台体3与建筑物基础6之间的空隙进行有效填充，利用膨胀混凝土的膨胀性能，能够确保承台体3与建筑物基础6的连接非常紧密。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。