一种建筑物基础的加固结构及其施工方法与流程

本发明涉及建筑物基础加固技术领域，具体涉及一种建筑物基础的加固结构及其施工方法。

背景技术

既有建筑地基基础加固的原因有建筑物地基承载力不足、新建相邻建筑物施工影响、地下水位下降、桩基础质量不合格、地基勘测的探点数量少、对土层分析有误等，这些因素引起建筑物墙体裂缝、地基沉降及其他质量问题，使建筑物不能满足功能要求，严重威胁使用者的安全。如拆掉既有建筑重新建造，会浪费巨大的资金，在经济效益方面很不划算。采用地基基础加固的办法，不但可以弥补基础的问题，而且能节约费用。因此，许多建筑单位都采用地基基础加固的办法解决这一问题。

现有技术中，建筑物地基加固方法较多，坑式静压桩顶护是一种应用较为广泛的加固方法，其原理是在已开挖的坑内，利用建筑物上部结构的自重作为支撑反力，用千斤顶将钢管逐段压入土中，然后在钢管内浇筑混凝土，起到加固的作用。该方法可有效的提高建筑物地基承载力，制止建筑物的不均匀沉降。

但是，传统的坑式静压桩顶护仍存在如下问题：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（钢管）的摩擦阻力较大，桩身必须穿过自重湿陷性黄土地基或大厚度填土层进入较好的持力层，而桩身长度往往比较长，当压桩反力不足时，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、钢管桩长期在地基土层内埋着，存在腐蚀生锈的问题，使得钢管桩的耐久性得不到保障；3、钢管焊接时直接将端面对接接触焊接，接触面积小，焊接操作难度较大。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种减少施工操作难度，提高静压桩耐久性的建筑物基础的加固结构。

本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：

一种建筑物基础的加固结构，包括静压桩、桩头和水泥加固层，静压桩的上端与建筑物基础的底端固定设置，静压桩的下端与桩头固定连接，桩头底端伸入地基下方的土体内，水泥加固层设置在静压桩与周围土层之间，所述静压桩与桩头之间固定设置有用于扩大桩头在土体内的钻孔内径的扩容件，所述扩容件为中间粗、上下细的结构，所述扩容件的底端与桩头一体并平滑连接，所述扩容件的顶端与静压桩的底端固定连接，所述扩容件的最大横截面大于静压桩的横截面；所述静压桩的外侧竖直套设有防护管；所述防护管的外径小于扩容件的最大横截面；所述防护管的内径大于静压桩的横截面，使防护管与静压桩之间的空腔内浇筑水泥浆而形成水泥防护层。

通过采用上述技术方案，桩头带着扩容件及静压桩向地基土层内压入时，中间粗、上下细的扩容件将钻孔扩大为直径大于静压桩的孔，静压桩外侧套设的防护管，使静压桩不会与孔壁产生摩擦阻力；而防护管的外径小于扩容件的最大横截面，从而使在静压桩下压过程中，防护管与钻孔壁接触而产生的摩擦阻力大大降低，从而减小了对压桩反力的需求，降低了施工操作难度。并且防护管与静压桩之间的空腔内浇筑水泥浆而形成水泥防护层，使静压桩被包裹在水泥防护层的内部，防护管与周围土层之间形成水泥加固层，实现了对静压桩的双重保护作用，避免了静压桩长期埋在土中受腐蚀生锈的问题，从而提高了静压桩的耐久性能。

作为优选，所述防护管上均匀开设有注浆孔，所述注浆孔用于将防护管内注入的水泥浆注入防护管与周围土层之间而形成所述水泥加固层，所述防护管内注入的水泥浆填充在所述空腔内而形成水泥防护层。

通过采用上述技术方案，从防护管内注浆时，不仅可以在防护管与静压桩之间形成水泥防护层，而且水泥浆从注浆孔钻出并注入防护管与周围土层之间，形成水泥加固层，使防护管内外浇筑为一体，对静压桩形成双重保护及加固作用，有效的保护静压桩不被腐蚀，提高耐久性；同时，防护管相当于“锚”在了提高了水泥防护层与水泥加固层内部，从而提高了加固结构的整体结构强度。

作为优选，所述静压桩由多根钢管依次焊接而成后，向钢管内浇筑混凝土加固桨而得到；组成所述静压桩的每根钢管的顶端均一体设置有用于连接上下两根钢管的连接组件。

作为优选，所述连接组件包括底端封口的管状的内套和外套，所述内套和外套之间形成与钢管插接的插槽。

通过采用上述技术方案，将相邻的钢管通过连接组件焊接连接，上方的钢管插入下方钢管上连接组件的插槽内，焊接时上方的钢管被下方钢管支撑，降低了焊接操作的难度；同时增大了相邻钢管连接处的焊接接触面积，保证焊接强度和静压桩的整体结构强度。

作为优选，所述内套的外壁间隔设置有第一焊接块，所述外套的内壁间隔设置有第二焊接块，所述第一焊接块与第二焊接块相间设置。

通过采用上述技术方案，上方的钢管插入下方钢管上连接组件的插槽内的同时，将第一焊接块与第二焊接块融化，从而使上下两根钢管焊接在一起，焊接方便快捷；并且第一焊接块与第二焊接块将上方的钢管卡在中间，融化后将上方钢管与插槽之间的缝隙填满封堵，与连接组件成为一体，从而与下方的钢管成为一体。

作为优选，组成所述静压桩的每根钢管的外侧均竖直套设有防护管，所述防护管的顶端一体设置有所述连接组件，上方防护管的底端匹配插入相邻的下方防护管的连接组件上的插槽内，与扩容件相邻的防护管的底端与扩容件固定连接。

通过采用上述技术方案，实现上下防护管的插接固定连接。

本发明的第二个目的是提供一种建筑物基础加固结构的施工方法，利用上述建筑物基础的加固结构进行施工，可以降低施工操作难度。

本发明的第二个目的通过以下技术方案来实现：

一种建筑物基础的加固结构的施工方法，包括如下操作步骤：

（1）开挖加固坑，使所述加固坑延伸至建筑物基础的正下方；

（2）在底端设置有桩头的扩容件上焊接第一节钢管，在第一节钢管的外围套入第一节防护管，并将第一节防护管的底端与扩容件焊接为一体；

（3）将桩头插入加固坑内地基下方的土体内，在第一节钢管及第一节防护管的顶端放置垫板，在垫板与建筑物基础之间设置千斤顶，将桩头、扩容件、第一节钢管连同第一节防护管压入土体内；

（4）将千斤顶和垫板取下，在第一节钢管上端焊接第二节钢管，在第一节防护管上端放置第二节防护管，并在第二节钢管及第二节防护管的顶端放置垫板，在垫板与建筑物基础之间设置千斤顶，将第二节钢管连同第二节防护管压入土体内；

（5）重复上述步骤（4）的操作，完成多根钢管及多根防护管的焊接，并且静压桩及防护管的顶端均与建筑物基础的底端抵接；

（6）向静压桩内浇筑水泥浆；通过注浆孔向防护管内浇筑水泥浆，从而在静压桩与防护管之间形成水泥防护层，在防护管与周围土层之间形成水泥加固层；

（7）在加固坑内浇筑混凝土承台，将加固坑底部与建筑物基础固定连接，并将加固坑填满至地面。

通过采用上述技术方案，将防护管与钢管一起下压至土层内，防护管可以有效的保护钢管，防止压入过程中土粒散落并碰撞磨损钢管；并且防护管在下压过程中可以防止从土层散落的土粒跌落至钢管与钻孔壁之间而对后期注浆造成影响，保证有效的注浆体积。

作为优选，所述步骤（4）中，第一节钢管上端焊接第二节钢管的具体操作为：将第一节钢管顶端连接组件内的第一焊接块及第二焊接块加热融化后，将第二节钢管的下端插入第一节钢管顶端的插槽内，将第一节钢管与第二节钢管焊接连接。

作为优选，所述步骤（4）中，第一节防护管上端设置第二节防护管的具体操作为：将第一节防护管顶端连接组件内的第一焊接块及第二焊接块加热融化后，在第二节钢管的外围套入第二节防护管，并将第二节防护管的底端匹配插入第二节防护管顶端的插槽内，将第一节防护管与第二节防护管焊接连接。

通过采用上述技术方案，将相邻防护管焊接为一体，将相邻钢管焊接为一体。

作为优选，所述步骤（6）中，浇筑形成水泥加固层及水泥防护层后，在加固坑内设置千斤顶，将建筑物基础底部顶住，用支撑板将静压桩及防护管与建筑物基础之间的空隙填满。

通过采用上述技术方案，使建筑物基础被底部的加固结构紧密支撑，提高加固强度和稳定性。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

（1）扩容件的设置，使静压桩不会与孔壁产生摩擦阻力，并降低了防护管与钻孔壁接触而产生的摩擦阻力，从而减小了对压桩反力的需求，降低了施工操作难度；

（2）防护管的设置，实现了对静压桩的双重保护作用，避免了静压桩长期埋在土中受腐蚀生锈的问题，从而提高了静压桩的耐久性能；

（3）防护管可以有效防止静压桩压入土层内部的过程中，土层散落的土粒跌落至钢管与钻孔壁之间而对后期注浆造成影响，保证注浆加固的有效注浆体积，提高结构强度；

（4）连接组件的设置，使上方的钢管与下方钢管焊接时，上方的钢管被下方钢管支撑，降低了焊接操作的难度；同时增大了相邻钢管连接处的焊接接触面积，保证焊接强度和静压桩的整体结构强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为静压桩的结构示意图；

图3为静压桩的俯视结构示意图。

附图标记：11、钢管；2、防护管；3、扩容件；4、桩头；5、水泥加固层；6、水泥防护层；7、支撑板；8、注浆孔；10、周围土层；12、插槽；121、内套；122、外套；13、第一焊接块；14、第二焊接块；20、建筑物基础；21、地基；22、地面；23、加固坑；25、混凝土承台。

具体实施方式

一种建筑物基础的加固结构，如图1和图2所示，包括由若干根钢管11首尾焊接而成的静压桩、同心竖直套装在静压桩的每根钢管11外侧的防护管2、焊接在静压桩及防护管2底部的中间粗且上下细的扩容件3、平滑焊接在扩容件3底端的桩头4、设置在防护管2与周围土层10之间的水泥加固层5和填充在防护管2与静压桩之间的水泥防护层6。组成静压桩的钢管11内浇筑混凝土加固桨后得到带加固填充的静压桩，若干根防护管2的首尾焊接成一体。静压桩及防护管2的上端与建筑物基础20的底端之间填充有支撑板7，桩头4的底端伸入地基21下方的土体内。扩容件3的最大横截面大于静压桩及防护管2的横截面，即大于钢管11及防护管2的外径；防护管2的内径大于静压桩的横截面，即大于钢管11的外径，使防护管2与钢管11之间形成空腔，空腔内浇筑水泥浆则形成水泥防护层6。防护管2上均匀开设有注浆孔8，通过注浆孔8，在向防护管2内注入水泥浆时，水泥浆注入防护管2与周围土层10之间而形成水泥加固层5。

如图3所示，组成静压桩的每根钢管11的顶端均一体设置有用于连接上下两根钢管11的插槽12，插槽12由底端封口的管状的内套121和外套122围合而成。内套121的外壁间隔设置有第一焊接块13，外套122的内壁间隔设置有第二焊接块14，第一焊接块13与第二焊接块14相间设置。防护管2的顶端一体设置有用于连接上下两根防护管2的插槽12，插槽12由底端封口的管状的内套121和外套122围合而成，内套121的外壁间隔设置有第一焊接块13，外套122的内壁间隔设置有第二焊接块14，第一焊接块13与第二焊接块14相间设置。上方防护管2的底端匹配插入相邻的下方防护管2的插槽12内。

一种利用上述建筑物基础加固结构进行加工操作的施工方法，包括如下操作步骤：

（1）如图1所示，在地面22上开挖加固坑23，使加固坑23延伸至建筑物基础20的正下方。

（2）在底端焊接有桩头4的扩容件3上焊接第一节钢管，在第一节钢管的外围同心套入第一节防护管，并将第一节防护管的底端与扩容件3焊接为一体。

（3）将桩头4插入加固坑23内地基21下方的土体内，在第一节钢管及第一节防护管的顶端放置垫板，在垫板与建筑物基础20之间设置千斤顶，通过千斤顶推动建筑物基础20而施加顶压反力，从而依次将桩头4、扩容件3、第一节钢管连同第一节防护管压入土体内。

（4）将千斤顶和垫板取下，在第一节钢管的上端焊接第二节钢管，具体操作为：将第一节钢管顶端插槽12内的第一焊接块13及第二焊接块14加热融化一部分后，将第二节钢管的下端插入第一节钢管顶端的插槽12内，第一节钢管的顶端支撑并夹住第二节钢管；继续对第一焊接块13及第二焊接块14加热融化至将内套121及外套122与第二节钢管之间的空隙被填满封堵住，从而将第一节钢管与第二节钢管焊接为一体。在第一节防护管上端焊接第二节防护管的操作与钢管11之间焊接操作相同。

（5）重复上述步骤（4）的操作，完成多根钢管11及多根防护管2的焊接，并且静压桩及防护管2的顶端均与建筑物基础20的底端抵接。

（6）向静压桩的上方侧壁开孔，为了避免开孔对静压桩结构稳定性造成影响，最上方的钢管预先开好孔，通过开孔向静压桩内浇筑水泥浆。通过注浆孔8向防护管2内浇筑水泥浆，从而在静压桩与防护管2之间形成水泥防护层6，在防护管2与周围土层10之间形成水泥加固层5。在加固坑23内固定千斤顶，将建筑物基础20的底部顶住，用支撑板7将静压桩及防护管2与建筑物基础20之间的空隙填满。

（7）向加固坑23内浇筑混凝土得到混凝土承台25，使加固坑23的底部与建筑物基础20固定连接，并将加固坑23填满至地面22，完成加固施工操作。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。