由多根小桩束合成的类大直径桩及其施工方法与流程

本发明属于工程建设的桩基础技术领域，具体地指一种由多根小桩束合成的类大直径桩及其施工方法。

背景技术：

桩基础是工程建设领域最普遍的结构基础形式，随着超高层建筑、大跨度结构发展，超大的结构荷载要求桩基础承受荷载越来越大，这就要求桩基直径越来越大，长度越来越长，且多为群桩基础，以便承受更大的结构荷载。目前，桥梁工程中有些大型工程中采用4m及以上大直径桩基础，如铜陵长江大桥、南昌新八一大桥等采用4m大直径桩，江西湖口大桥等采用直径5m大直径桩。采用大直径与小直径桩相比有明显的差异，不仅可以提高承载力，而且可以减少水中作业，加快施工进度，提高结构的抗震、抗风稳定性及抵御冲击能力，减低工程造价。

大直径桩基受大型施工机械的制约，一般仅仅在特大型工程中才有大直径旋挖钻机配备，或者在地质条件具备情况下采用人工挖孔桩基础，桩基施工机械台数有限，往往大直径桩基的施工周期控制着整个工程的进度，特别是遇到坚硬的岩石，受机械功率的限制，施工难度极大。目前大直径桩多采用气举反循环旋转钻机，大功率一般在300kw左右，最大提供320kn*m左右的扭矩，在450kpa以下，钻孔深度不是很深情况下才能达到厂家提供的最大钻孔直径。为实现大直径桩基而寻求更大扭矩的桩基施工机械，并不能在短期内解决问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，转换思路，采用化整为零思路，采用多个小直径桩束合成类大直径桩，提出一种程序简单、施工方便、安全可靠的由多根小桩束合成的类大直径桩及其施工方法。

为实现上述目的，本发明所设计的由多根小桩束合成的类大直径桩，其特殊之处在于，包括若干个结构相同的基桩单元，所述基桩单元由a组基桩单元和b组基桩单元均匀间隔组成，所述a组基桩单元和b组基桩单元均包括混凝土主体和钢筋笼，所述钢筋笼外侧设置有咬合凹槽，所述相邻的a组基桩单元和b组基桩单元之间的咬合凹槽重合。

所述a组基桩单元和b组基桩单元的中部设置有中心基桩，所述中心基桩包括混凝土主体和钢筋笼，所述钢筋笼外侧设置有咬合凹槽，所述中心基桩与所有相邻的a组基桩单元和b组基桩单元之间的咬合凹槽重合。根据需要，当类大直径桩位摩擦桩时，可不施工中心基桩，用以节省混凝土用量；当为柱桩时，采用素混凝土基桩与周围基桩咬合，增强类大直径桩的承载力。为进一步提高桩体承载力，有时也采用设置有钢筋笼的钢筋混凝土中心基桩。

所述基桩单元的横截面为圆形，为所述钢筋笼的横截面为圆形或者扇形。钢筋笼根据桩体的咬合程度不同，可以是圆形钢筋笼或扇形钢筋笼，即在圆形钢筋笼基础上，移除先期施工基桩在咬合段范围内的钢筋，防止钢筋笼对后期施工基桩与先期施工基桩咬合时的干扰。

所述咬合凹槽为两端尖中间宽的梭形结构。所述咬合凹槽的宽度为基桩单元宽度的1/10～3/10。

所述a组基桩单元和b组基桩单元的个数分别为3个。

一种应用于上述由多根小桩束合成的类大直径桩的施工方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

1)施工a组基桩单元的桩孔洞；

2)放置a组基桩单元的钢筋笼，并在咬合凹槽中放入与咬合凹槽形状相同的填充棒；

3)浇筑混凝土，形成混凝土主体，完成a组基桩单元施工；

4)待a组基桩单元的混凝土强度达到初凝程度，取出填充棒，所述咬合凹槽中形成预留空间；

5)施工b组基桩单元的桩孔洞；

6)放置b组基桩单元的钢筋笼；

7)浇筑混凝土，形成混凝土主体，所述a组基桩单元和b组基桩单元之间重合的咬合凹槽被浇筑混凝土，完成b组基桩单元施工。

优选地，所述填充棒为弹性体结构，外侧涂有脱模剂，减小粘结力，方便拔除。由于橡胶的弹性特性，轴线受拉时，因泊松效应，横向收缩，自然与已经浇筑基桩脱开，方便拔除。

优选地，所述填充棒内部沿轴线设置有支撑钢丝，沿轴线内加劲钢丝，增强橡胶棒抗拉强度，防止抽拔橡胶棒被拉断。。

优选地，所述a组基桩单元中的若干个基桩单元按照步骤1)～3)同时施工或者依次施工，所述b组基桩单元中的若干个基桩单元按照步骤4)～7)同时施工或者依次施工。

本发明提供一种由多根小桩束合施工成的类大直径桩及其施工方法，其工作原理为：由多根小直径基桩以理论桩中心为圆心围绕成一束，基桩之间相互咬合成整体成为一种类大直径桩。本发明具有如下优点：

1、完全采用常规小直径桩施工工艺，不需要大功率施工机械投入，既发挥了大直径的优点，又降低了施工难度，适用范围增大；

2、因不受大型施工机械的制约，可以多个桩基同时施工，大大节约了桩基的施工周期；

3、节约了工程成本，经济效益明显；

4、可应用于公路、铁路市政工程中的桩基工程，适用范围广。

附图说明

图1为本发明由多根小桩束合成的类大直径桩的结构示意图。

图2为本发明由多根小桩束合成的类大直径桩的施工方法的步骤1中类大直径桩的结构示意图。

图3为本发明由多根小桩束合成的类大直径桩的施工方法的步骤2中类大直径桩的结构示意图。

图4为图3中填充棒的结构示意图。

图5为本发明由多根小桩束合成的类大直径桩的施工方法的步骤3中类大直径桩的结构示意图。

图6为本发明由多根小桩束合成的类大直径桩的施工方法的步骤4中类大直径桩的结构示意图。

图7为本发明由多根小桩束合成的类大直径桩的施工方法的步骤7中类大直径桩的结构示意图。

图中：基桩单元1，a组基桩单元1a，b组基桩单元1b，中心基桩1c，混凝土主体11，内置的钢筋笼12，咬合凹槽13，填充棒2。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明一种由多根小桩束合成的类大直径桩包括若干个结构相同的基桩单元1，基桩单元1的横截面为圆形，为钢筋笼12的横截面为圆形或者扇形。基桩单元1为钢筋混凝土结构，多为圆形截面，由混凝土主体11和内置的钢筋笼12组成，钢筋笼12根据桩体的咬合凹槽13大小，可以是圆形钢筋笼12a或扇形钢筋笼12b，在钢筋笼12基础上，移除先期施工基桩单元1在咬合段范围内的钢筋，形成咬合凹槽13，防止钢筋笼12对后期施工基桩单元1与先期施工基桩单元1咬合时的干扰。

基桩单元1由a组基桩单元1a和b组基桩单元1b均匀间隔组成，a组基桩单元1a和b组基桩单元1b均包括混凝土主体11和钢筋笼12，钢筋笼12外侧设置有咬合凹槽，相邻的a组基桩单元1a和b组基桩单元1b之间的咬合凹槽13重合。咬合凹槽13为两端尖中间宽的梭形结构。咬合凹槽13的宽度约为基桩单元1宽度的1/10～3/10。

a组基桩单元1a和b组基桩单元1b的中部设置有中心基桩1c，中心基桩1c包括混凝土主体11和钢筋笼12，钢筋笼12外侧设置有咬合凹槽13，中心基桩1c与所有相邻的a组基桩单元1a和b组基桩单元1b之间的咬合凹槽13重合。a组基桩单元和b组基桩单元的个数多数情况下分别为3个。

本发明的一个实施例，提供一种类大直径桩，由多根小直径基桩单元1组成，根据施工顺序和位置分为a组基桩单元1a、b组基桩单元1b、中心基桩1c，相邻的小直径基桩单元1之间相互咬合，施工时间隔跳桩施工，即先间隔施工a组基桩单元1a，待a组基桩单元1a凝固后再施工b组基桩单元1b，并使a组基桩单元1a和b组基桩单元1b相互咬合在一起，形成连续封闭的类大直径桩。也可根据需要，最后增补施工中心基桩1c，以加强桩体，提高承载力。

根据需要，当类大直径桩位摩擦桩时，可不施工中心基桩1c，用以节省混凝土用量；当为柱桩时，采用素混凝土中心基桩1c与基桩单元1a、1b咬合，增强类大直径桩的承载力。为进一步提高桩体承载力，有时也采用设置有钢筋笼的钢筋混凝土中心基桩。

一种应用于上述由多根小桩束合成的类大直径桩的施工方法，包括如下步骤：

1)施工a组基桩单元1a的桩孔洞，如图2所示。采用常规方法施工a组基桩单元1a的桩孔洞。

2)放置a组基桩单元1a的钢筋笼12，并在咬合凹槽13中放入与咬合凹槽13形状相同的填充棒2，如图3所示。填充棒2为弹性体结构，多为橡胶棒。填充棒2的形状为两端尖中间宽的梭形结构，如图4所示。由于橡胶的弹性特性，轴线受拉时，因泊松效应，横向收缩，自然与已经浇筑基桩脱开，方便拔除；截面形状同咬合处重叠形状，长度同桩长。填充棒2外侧涂有脱模剂，减小粘结力，方便拔除。填充棒2沿轴线内加劲钢丝，增强橡胶棒抗力强度，放置抽拔橡胶棒是拉断。

3)浇筑混凝土，形成混凝土主体11，完成a组基桩单元1a施工，如图5所示。

4)待a组基桩单元1a的混凝土强度达到初凝程度，一般为48h，2mpa左右，取出填充棒2，咬合凹槽13中形成预留空间，如图6所示。

5)施工b组基桩单元1b的桩孔洞；采用常规方法施工b组基桩单元1b的桩孔洞，由于咬合凹槽13为空腔，施工并不受影响。

6)放置b组基桩单元1b的钢筋笼12；

7)浇筑混凝土，形成混凝土主体11，a组基桩单元1a和b组基桩单元1b之间重合的咬合凹槽13被浇筑混凝土，完成b组基桩单元1b施工，如图7所示。

a组基桩单元1a中的若干个基桩单元按照步骤1)～3)同时施工或者依次施工，b组基桩单元1b中的若干个基桩单元按照步骤4)～7)同时施工或者依次施工。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。