一种桩基础结构及其施工方法与流程

本发明涉及桩基础施工的技术领域，尤其是涉及一种桩基础结构及其施工方法。

背景技术：

桩按施工方法不同，可分为预制桩和灌注桩。两者都是广泛运用于土质软弱且埋藏较厚的地基中，具有承载力高、稳定性好、沉降小、耗材少等特点，可以有效满足建筑物对地基强度、变形和稳定性的要求。两种桩型各具特点，不同的施工方法，采用的机械设备和施工工艺不同，桩与土的作用机理也不同，适用范围有所不同。

预制桩具有造价经济，工期短，质量有保证等优点，但对土质、场地条件有一定要求。预制桩是通过打入或压入地基内达到所需的深度，在沉桩过程中，周围土体受到预制桩芯的挤压作用，导致短期内孔隙水压力上升，使土体隆起并向侧向挤压，使应力影响范围内的已有建（构）筑物及道路等产生变形，甚至破坏。同时还会对已施工完毕的工程桩产生挤压，使之产生偏移、上浮等现象。

灌注桩不受土质、场地条件限制，但工期长，造价较高。灌注桩采用干作业法或泥浆护壁法成孔，在成孔与成桩的过程中对周围的桩间土没有挤压作用，不会引起土体中超孔隙水压力的增长，因而桩的施工不会不会危及周围相邻建筑物及道路的安全。因此，钻孔灌注桩相比预应力管桩具有无振动、无挤土影响、对周围建筑物影响小等特点，但桩身混凝土强度较低，单桩承载力较低，沉降量较大。

由于现有的预制桩会对周围的土体产生挤压，而灌注桩从灌注混凝土到固化的过程中有较长的工期，因此本发明结合现有的预制桩与灌注桩的优缺点，发明了一种桩基础结构，既结合了预制桩造价经济，工期短，质量有保证和灌注桩不受土质、场地条件限制的优点，又能减少甚至消除预制桩对周围土体挤压变形甚至破坏的缺点，同时灌注桩工期长的缺点也得以减轻。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种桩基础结构及其施工方法。

发明目的一是：提供一种桩基础结构，具有工期较短、结构牢固、不受场地限制的优点。

发明目的二是：提供一种桩基础的施工方法，具有施工简便、工期较短、不受场地限制的优点。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种桩基础结构，包括灌注桩，所述灌注桩内埋设有预制桩芯，所述预制桩芯内部设置有空腔，所述预制桩芯在空腔的内部设置有钢筋骨架。

通过采用上述技术方案，在浇筑成型灌注桩的过程中，预制桩芯由于不与周围的土体相接触，因此不易对周围的土体产生挤压变形；同时由于预制桩芯为预制的固化配件，因此能缩短工期；灌注桩在浇筑时与周围的土体混合，固化成型的过程中能够根据施工场地的条件状况而与土体固结，其结构更牢固。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述钢筋骨架包括钢筋笼以及弹簧钢网，所述弹簧钢网覆盖于钢筋笼内周和/或外周，所述弹簧钢网沿钢筋笼长度方向的两侧重叠设置。

通过采用上述技术方案，弹簧钢网在收卷时有回复展开的弹性势能，因此置于预制桩芯的空腔内部的弹簧钢网能够展开，并且与桩芯或钢筋笼相抵接，因此弹簧钢网能够对桩芯起到支撑作用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述预制桩芯在空腔内部设置有若干根抗震钢筋，所述抗震钢筋的长度方向与预制桩芯的长度方向一致。

通过采用上述技术方案，预制桩芯中的抗震钢筋具有抗震的作用，能够增加灌注桩的韧性，使得桩基础具有抗震的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抗震钢筋外周缠绕有钢弹簧。

通过采用上述技术方案，钢弹簧能够进一步增加抗震钢筋的韧性，使得桩基础有更进一步的抗震效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述预制桩芯周侧开设有连通孔，所述连通孔沿着预制桩芯的周向均匀分布。

通过采用上述技术方案，当浇筑灌注浆时，灌注浆能够从连通孔流进预制桩芯的空腔内部，或者灌注浆能够从空腔内经过连通孔流出预制桩芯的外侧部，能减少预制桩芯单侧收到灌注浆的压力而产生变形的现象。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述预制桩芯内部埋设有钢筋条，所述钢筋条的长度方向与预制桩芯的长度方向一致，所述钢筋条沿着预制桩芯的周向均匀分布。

通过采用上述技术方案，钢筋条能够增加预制桩芯的韧性，使得预制桩芯不易变形、折断，增加了预制桩芯的结构强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述预制桩芯底部固定有桩尖，所述桩尖最大直径大于预制桩芯直径，所述预制桩芯的钢筋条突出于预制桩芯的一端，所述桩尖朝向预制桩芯的一侧设置有钢环边沿，所述钢筋条与钢环边沿通过焊接固定。

通过采用上述技术方案，桩尖有便于预制桩芯下端刺入土体的作用，通过焊接固定的桩尖与预制桩芯，装配便利，其连接方式简单便捷，起到带预制桩芯进入土体内，以免造成预制桩芯破坏及倾斜的不良后果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述桩尖包括圆锥部以及与圆锥部的底部一体连接的圆柱部，所述圆柱部的周沿埋设有环形箍板，所述圆柱部的外径大于圆锥部的最大直径。

通过采用上述技术方案，圆柱部的外径大于圆锥部的最大直径，并且圆柱部的周沿埋设有环形箍板，因此圆柱部突出于圆锥的部分能压实桩芯底面的土层，使得预制桩芯的承载力比现有技术更强，从而降低桩基的工程造价。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种桩基础施工方法，应用于上述的桩基础结构，其施工方法如下：

s1、就地成孔，对施工地面进行钻孔；

s2、孔内放入预制桩芯，预制桩芯与钻孔的内侧壁之间有距离；

s3、预制桩芯的空腔内放置钢筋骨架，待使得钢筋骨架的弹簧钢网展开并且预制桩芯的内侧壁抵接；

s4、灌注泥浆，使得预制桩芯没入泥浆中；

s5、将抗震钢筋沉入预制桩芯的空腔内。

通过采用上述技术方案，预制桩芯与钻孔的内侧壁有距离，能够供灌注浆在钻孔内浇筑灌注桩能够减少预制桩芯对钻孔周围土体的挤压，减少周围土体的变形；钢筋骨架能够增强桩基础的结构强度；上述的施工方法通过钻孔、放入预制桩芯、放置钢筋骨架、灌注泥浆再将抗震钢筋沉入预制桩芯的空腔内实现桩基础的施工，其施工步骤简便，灌注桩内部设置有的预制桩芯已经提前固化，因此能够缩短工期，并且灌注的泥浆能够与钻孔的内壁较好地混合，使得桩基础的施工不受场地限制。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在s2后进行清孔，往孔中填充红黏土以使孔中悬浮粒沉淀，对钻孔底部进行冲击，并且将冲击混合的悬浮粒与红黏土掏出，使得孔底沉积厚度不大于80mm。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

预制桩芯由于不与周围的土体相接触，因此不易对周围的土体产生挤压变形，桩基础结构，预制桩芯为预制的固化配件，灌注桩在浇筑时与周围的土体混合，固化成型的过程中能够根据施工场地的条件状况而与土体固结，具有工期较短、结构牢固、不受场地限制的优点；

预制桩芯内部的空腔中的抗震钢筋具有抗震的作用，能够增加灌注桩的韧性，使得桩基础具有抗震的效果；

桩基础的施工方法，具有施工简便、工期较短、不受场地限制的优点。

附图说明

图1是本发明一种实施例提供的一种桩基础结构的俯视图。

图2是本发明一种实施例提供的一种预制桩芯的结构示意图。

图3是本发明一种实施例提供的一种桩基础结构沿预制桩芯的长度方向的剖视图。

图中，1、灌注桩；2、预制桩芯；201、连通孔；21、钢筋条；22、钢筋骨架；221、钢筋笼；222、弹簧钢网；23、抗震钢筋；231、钢弹簧；24、桩尖；241、钢环边沿；242、环形箍板；243、成型主筋；244、圆柱部；245、圆锥部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2，一种桩基础结构，包括灌注桩1，灌注桩1由灌注浆浇筑而成，能够根据在土体上钻孔的形状而与钻孔浇筑固定。灌注桩1内埋设有预制桩芯2，预制桩芯2在灌注桩1内设置，能够增加灌注桩1的结构强度，同时灌注桩1能够缩短固化的时间，缩短桩基础的工期；预制桩芯2内部设置有空腔，预制桩芯2在空腔的内部设置有钢筋骨架22，钢筋骨架22能对桩基础起到内部支撑、加固的作用，使得桩基础的结构更牢固。

为了使得预制桩芯2的结构更牢固，预制桩芯2内部埋设有钢筋条21，钢筋条21的长度方向与预制桩芯2的长度方向一致，并且钢筋条21沿着预制桩芯2的周向均匀分布。钢筋条21能够增加预制桩芯2的韧性，使得预制桩芯2不易变形、折断，增加了预制桩芯2的结构强度。

进一步地，预制桩芯2周侧开设有连通孔201，连通孔201沿着预制桩芯2的周向均匀分布。在浇筑灌注桩1时，灌注浆能从连通孔201流进或流出预制桩芯2的空腔与外侧，使得灌注桩1的空腔与灌注桩1的一侧连通，因此能够减少灌注浆对预制桩芯2的一侧的压迫，使得预制桩芯2不易收到不平衡的作用力而弯折，甚至变形。

参照图2、图3，预制桩芯2底部固定有桩尖24，桩尖24最大直径大于预制桩芯2直径，预制桩芯2的钢筋条21突出于预制桩芯2的一端，桩尖24朝向预制桩芯2的一侧设置有钢环边沿241，钢筋条21与钢环边沿241通过焊接固定。桩尖24包括圆锥部245以及与圆锥部245的底部一体连接的圆柱部244，圆柱部244的周沿埋设有环形箍板242，圆柱部244的外径大于圆锥部245的最大直径。

尖锐锋利的圆锥部245进入需要的土层后，在强大的基础荷载下圆锥部245势必有刺坏持力层，发生缓慢沉降的现象，因此圆柱部244突出于圆锥部245的部分能起到增大桩尖24的受力面积的作用，能够与土体锚固，对圆锥部245穿刺土层有阻碍作用，能够避免持力层被圆锥部245破坏。

参照图1、图2，上述的钢筋骨架22包括钢筋笼221以及弹簧钢网222，弹簧钢网222覆盖于钢筋笼221内侧或外周，也可以在内侧以及外周均设置有弹簧钢网222，在本实施例中，优选弹簧钢网222设置在钢筋笼221的外侧，因为这样设置的话，弹簧钢网222能够直接与预制桩芯2的内侧进行抵接。弹簧钢网222沿钢筋笼221长度方向的两侧重叠设置。弹簧钢网222在收卷时有回复展开的弹性势能，因此置于预制桩芯2空腔内部的弹簧钢网222能够展开，并且与桩芯或钢筋笼221相抵接，因此弹簧钢网222能够对桩芯起到支撑作用。

预制桩芯2在空腔内部设置有若干根抗震钢筋23，抗震钢筋23的长度方向与预制桩芯2的长度方向一致。预制桩芯2中的抗震钢筋23具有抗震的作用，能够增加灌注桩1的韧性，使得桩基础具有抗震的效果。进一步地，抗震钢筋23外周缠绕有钢弹簧231。钢弹簧231能够进一步增加抗震钢筋23的韧性，使得桩基础有更进一步的抗震效果。

一种桩基础施工方法，应用于桩基础结构，其施工方法如下：

s0、清除妨碍施工的地.上和地下的障碍物，平整施工场地、定位放线、设置供电、供水系统；安装打桩机。

其中桩基轴线的定位点及水准点的设置为：定出桩基轴线的定位点以及水准点，定位点以及水准点设置在不受打桩影响的地点，其中每根桩基础的水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。

s1、就地成孔，对施工地面进行钻孔。

s2、孔内放入预制桩芯2，预制桩芯2与钻孔的内侧壁之间有距离。

s21进行清孔，往孔中填充红黏土以使孔中悬浮粒沉淀，对钻孔底部进行冲击，并且将冲击混合的悬浮粒与红黏土掏出，使得孔底沉积厚度不大于80mm。

清孔方法可以是射水法、置换法和空气吸泥法等。在灌注混凝土之前，孔底沉渣应符合下列规定:端承桩≤50mm；摩擦端承、端承摩擦桩≤100mm;摩擦桩≤300mm。为此，在清孔过程中要不断置换泥浆，直至浇筑水下混凝土，并保持孔底500mm以内的泥浆比重应<1.25。孔底沉渣可用重锤法或x-2型沉渣仪检测。重锤法是依据手感来判断沉渣表面位置，然后凭测锤重量夯入沉渣的厚度作为测量值。重锤法要求经验丰富，否则测量误差较大。x-2型沉渣仪是利用测试探头和仪表量测。

s3、预制桩芯2的空腔内放置钢筋骨架22，待使得钢筋骨架22的弹簧钢网222展开并且预制桩芯2的内侧壁抵接。

具体地，钢筋笼221的安放为：钢筋笼221竖直对准孔口中心后，要缓缓下放，两段钢筋笼221孔口焊接时，要保证其稳定性，下放到位后，检查并控制笼顶标高偏差值在土100mm以内，然后再用吊杆安置牢固，严防钢筋笼221的坠落和灌注灌注浆时钢筋笼221上浮。

s4、灌注泥浆，使得预制桩芯2没入泥浆中。

在施工中应该注意混凝土的浇灌速度。初灌时，灌注速度要快，防止导管堵塞。在灌注过程中，应保证注浆顺利，导管在提升捣实灌注浆时，不得猛提或超量提升，否则不但造成断桩、夹泥等事故，影响桩体质量。

s5、将抗震钢筋23沉入预制桩芯2的空腔内。

上述实施例的实施原理为：在对土体进行钻孔后，将预制桩芯2置入钻孔中，并且在预制桩芯2的内部置入钢筋骨架22，再对钻孔的空隙处浇筑灌注浆，再在钢筋骨架22内部沉入缠绕有钢弹簧231的抗震钢筋23，本发明结合现有的预制桩与灌注桩1的优缺点，发明了一种桩基础结构，既结合了预制桩造价经济，工期短，质量有保证和灌注桩1不受土质、场地条件限制的优点，又能减少甚至消除预制桩对周围土体挤压变形甚至破坏的缺点，同时灌注桩1工期长的缺点也得以减轻。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。