组合桩基结构及其安装方法与流程

本发明涉及桩基结构技术领域，尤其涉及一种组合桩基结构及该组合桩基结构的安装方法。

背景技术：

陆地建筑或海洋工程结构都具有打入岩土层一定深度的桩基结构作为支撑基础，桩基结构的桩身进入岩土层一定深度的部分(即进入深层岩土层的部分)，其受力主要为轴向力，所受水平力和弯矩则较小，通常桩身长度的增加主要也是为了满足桩基结构轴向承载力的要求。

现有技术中，为确保桩基结构的强度和承载力，桩身均采用钢材料制成。但随着近年来钢材料的价格不断攀升，导致桩基结构的工程造价逐渐提升。因此，亟需一种能够在满足桩基结构承载力要求的前提下，减少钢材料用量、降低成本的桩基结构。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种组合桩基结构及该组合桩基结构的安装方法，能够在满足桩基结构承载力要求的前提下，减少钢材料用量、降低成本，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种组合桩基结构，包括桩身，桩身包括材质为混凝土的下桩段和材质为钢的上桩段，下桩段与上桩段之间固定连接，将桩身打入岩土层时，下桩段进入深层岩土层，上桩段进入浅层岩土层。

优选地，在下桩段靠近上桩段的一端设有第一法兰盘，在上桩段靠近下桩段的一端设有第二法兰盘，第一法兰盘与第二法兰盘相对接。

优选地，下桩段为预应力混凝土结构。

优选地，下桩段和/或上桩段为薄壁结构。

优选地，上桩段与下桩段的轴线相互重合。

优选地，桩身设有一个，在上桩段远离下桩段的一端设有用于连接被支撑结构的第三法兰盘。

优选地，桩身设有多个，组合桩基结构还包括一用于连接被支撑结构的支承台，支承台支撑在所有桩身的上桩段远离下桩段的一端上。

一种如上所述的组合桩基结构的安装方法，包括以下步骤：步骤一、在岩土层指定目标位置钻孔，孔的直径大于组合桩基结构的桩身的最大直径；步骤二、将组合桩基结构的桩身种入孔内；步骤三、在桩身的内部空间内及桩身与孔的间隙内填充回填材料。

优选地，在步骤一中，先在岩土层指定目标位置打入一钢护筒，然后在钢护筒内进行钻孔。

优选地，在步骤三之后，还包括以下步骤：步骤四、拔出钢护筒；步骤五、在拔出钢护筒后产生的孔隙内填充回填材料。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

将桩身分为两段，其进入深层岩土层的下桩段采用混凝土制成，与进入浅层岩土层的钢材质的上桩段共同构成一组合桩身，从而代替了现有桩基结构的全钢质桩身，大大减少了钢材料的用量。由于下桩段进入深层岩土层，其受力主要为轴向力，所受的水平力和弯矩则较小，而且，混凝土桩和钢桩与岩土层之间的桩土侧阻取值相差较小，因此，下桩段采用混凝土制成，既能保证桩基结构的承载力，又能有效减少钢材料的用量，大大降低桩基结构的工程造价，且制造非常方便。尤其是对于我国风电行业桩基结构的桩身普遍尺寸较长的现状，提供了一种可替代的经济性好的组合桩基结构，具有显著的经济效益。

附图说明

图1是本发明的组合桩基结构的桩身的主视示意图。

图2是图1中沿a-a的剖视示意图。

图3是图2中沿b-b的剖视示意图。

图4是本发明的组合桩基结构的第一种实施方式的示意图。

图5是本发明的组合桩基结构的第二种实施方式的示意图。

图中：

10、岩土层1、桩身

11、下桩段12、上桩段

13、第一法兰盘14、第二法兰盘

15、第三法兰盘2、螺栓

3、被支撑结构4、支承台

5、过渡段51、第四法兰盘

6、回填材料

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图5所示，本发明提供了一种组合桩基结构。

参见图1至图3，本发明的组合桩基结构包括桩身1，桩身1包括下桩段11和上桩段12，下桩段11的材质为混凝土，上桩段12的材质为钢，下桩段11与上桩段12之间固定连接。参见图4，将桩身1打入岩土层10时，下桩段11进入深层岩土层10，上桩段12进入浅层岩土层10，即下桩段11进入岩土层10的深度大于上桩段12进入岩土层10的深度，亦即在岩土层10中，下桩段11位于上桩段12的下方。由于下桩段11进入深层岩土层10，其受力主要为轴向力，所受的水平力和弯矩则较小，而且，混凝土桩和钢桩与岩土层10之间的桩土侧阻取值相差较小，因此，下桩段11采用混凝土制成，既能保证桩基结构的承载力，又能有效减少钢材料的用量，大大降低桩基结构的工程造价，且制造非常方便。

优选地，桩身1的下桩段11可以为预应力混凝土结构。进一步，下桩段11可以采用薄壁结构，且下桩段11的横截面形状并不局限，可以为圆形或方形或梅花形，应根据实际需求进行确定。

优选地，桩身1的上桩段12也可以采用薄壁结构，且上桩段12的横截面形状也并不局限，可以为圆形或方形或梅花形，应根据实际需求进行确定。

优选地，桩身1的上桩段12与下桩段11的轴线相互重合，以获得最大的轴向承载力。

参见图3，为实现下桩段11与上桩段12之间的固定连接，优选地，可以在下桩段11靠近上桩段12的一端设有第一法兰盘13，在上桩段12靠近下桩段11的一端设有第二法兰盘14，第一法兰盘13与第二法兰盘14相对接，从而实现下桩段11与上桩段12的连接。第一法兰盘13和第二法兰盘14的形式并不局限，可以为l型或者t型。第一法兰盘13与第二法兰盘14的对接方式也不局限，例如，第一法兰盘13与第二法兰盘14可以通过螺栓2固定连接，当然，第一法兰盘13与第二法兰盘14也可以通过其它的固连方式进行连接。

参见图4，在本发明的一种实施方式中，当桩身1的直径较大时，组合桩基结构可以仅设置一个桩身1，并在桩身1上直接布置被支撑结构3。优选地，可以在桩身1的上桩段12远离下桩段11的一端上设置第三法兰盘15，通过第三法兰盘15与被支撑结构3连接，实现单个桩身1对被支撑结构3的支撑。被支撑结构3并不局限，例如可以为风机塔筒。

参见图5，在本发明的另一种实施方式中，当桩身1的直径较小时，组合桩基结构可以设置多个桩身1，则组合桩基结构还包括一用于连接被支撑结构(图5中未示出)的支承台4，支承台4支撑在所有桩身1的上桩段12远离下桩段11的一端上，通过支承台4与被支撑结构连接，实现多个桩身1共同对被支撑结构的支撑。桩身1的数量并不局限，可以根据桩身1的尺寸及被支撑结构的尺寸和重量进行设计。支承台4的形式也不局限，可以为混凝土支承台，也可以采用钢桁架结构。优选地，可以在支承台4上设置一过渡段5，在过渡段5远离支承台4的一端设置一第四法兰盘51，则可通过第四法兰盘51与被支撑结构连接。优选地，过渡段5采用钢材料制成。同样的，被支撑结构并不局限，例如可以为风机塔筒。

综上，本发明的组合桩基结构，将桩身1分为两段，其进入深层岩土层10的下桩段11采用混凝土制成，与进入浅层岩土层10的钢材质的上桩段12共同构成一组合桩身1，从而代替了现有桩基结构的全钢质桩身，大大减少了钢材料的用量。由于下桩段11进入深层岩土层10，其受力主要为轴向力，所受的水平力和弯矩则较小，而且，混凝土桩和钢桩与岩土层10之间的桩土侧阻取值相差较小，因此，下桩段11采用混凝土制成，既能保证桩基结构的承载力，又能有效减少钢材料的用量，大大降低桩基结构的工程造价，且制造非常方便。尤其是对于我国风电行业桩基结构的桩身普遍尺寸较长的现状，提供了一种可替代的经济性好的组合桩基结构，具有显著的经济效益。

基于上述组合桩基结构，本发明还提供了一种组合桩基结构的安装方法。本发明的组合桩基结构的安装方法包括以下步骤：

步骤一、在岩土层10指定目标位置钻孔，孔的直径大于组合桩基结构的桩身1的最大直径，用于放入桩身1。当岩土层10地质稳定性较好时，可以在岩土层10上直接钻孔。当岩土层10地质稳定性不够好时，则可以先在岩土层10指定目标位置打入一钢护筒，然后在钢护筒内进行钻孔。

步骤二、将组合桩基结构的桩身1种入孔内。由于桩身1的下桩段11采用混凝土制成，强度相对较低，且入土较深，不宜采用桩锤直接打入岩土层10中，因此先在岩土层10指定目标位置钻孔，再将组合桩基结构的桩身1种入孔内，能够保证桩身1的入土深度，并保证下桩段11的质量，对于嵌岩地区，经济优势将尤为明显。

步骤三、在桩身1的内部空间内及桩身1与孔的间隙内填充回填材料6。回填材料6可以为回填砂粘土，也可以为灌注混凝土。回填材料6的回填量应根据组合桩基结构的承载力需要以及桩身1的实际受力特点进行确定。

步骤四、若步骤一中利用钢护筒进行钻孔，则需在完成步骤三之后拔出钢护筒。

步骤五、在拔出钢护筒后产生的孔隙内填充回填材料，此时填充的回填材料也可以为回填砂粘土或者灌注混凝土。

至此，本发明组合桩基结构的安装完成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。