一种十字形预制钢砼桩与钢管柱组合的装配式管架的制作方法

1.本实用新型属于预制装配式管道支架技术领域，特别涉及一种十字形预制钢砼桩与钢管柱组合的装配式管架。


背景技术：

2.管道支架在工业管道工程特别是蒸汽长输热网中应用广泛，其中承担直径不大于400mm热力管道的t型活动管架数量多、所占工程量比例也较大。目前，无论t型管架柱是采用现浇混凝土构件，还是采用型钢构件，t型管架的基础一般均采用现浇钢筋混凝土独立基础。但是受现场混凝土制备、振捣浇筑和养护条件的限制，现浇混凝土基础施工工期长、工效低；基坑开挖占地面积较大、基础布置不灵活；当地基承载力较差时，现浇混凝土独立基础还需要辅以换填、高压旋喷桩或水泥搅拌桩等地基处理手段，将进一步增加了工程造价和土建费用。
3.装配式结构具有现场湿作业少、构件成品质量高、材料损耗少、施工速度快、保护现场环境等优势，符合国家大力发展装配式结构的政策，在建筑、电力等行业具有广泛应用。管道支架在市区、工业园区通常沿路边绿地铺设，受其他市政管线及树木的影响，施工作业空间局促；管道支架经过田野和村庄时，道路及场地条件较差；这些因素造成专业的打桩、压桩设备难以进场施工，从而使预制桩在活动管架基础中的应用受到很大限制。
4.预制桩与型钢管架柱之间由钢筋混凝土承台来衔接；由于桩内钢筋需要在承台混凝土中锚固，型钢管架柱柱底也需要找平，因此承台均采用现浇混凝土结构。承台施工需要进行基坑开挖、绑扎钢筋、钢柱地脚锚栓预埋、混凝土浇筑及型钢柱柱底二次灌浆，使得采用预制桩、型钢支架柱的优势被极大削弱。
5.小直径预制方桩可采用小型施工机械进行压桩施工，可以较好地适应不同的场地及道路条件，适用于水平推力不大的t型活动管架。但小直径预制桩应用于淤泥质土等软弱土地基时，只能通过增加桩数或桩长满足受力要求；而增加桩数会扩大承台尺寸，加大桩长会增加造价及小型施工机械压桩的施工难度，从而影响装配式管架的经济性。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种十字形预制钢砼桩与钢管柱组合的装配式管架，该管架采用单节桩与钢管柱组合，具有无基坑开挖、无现浇混凝土承台湿作业，构件成品质量高、工效高且成本低的优点；在桩身内置注浆管后，尚可适用于软弱土地基。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种十字形预制钢砼桩与钢管柱组合的装配式管架，包括自下至上依次连接的十字形预制钢砼桩1、钢管柱3和柱顶钢板5，所述十字形预制钢砼桩1和钢管柱3的连接处设置有柱底加劲肋2，所述钢管柱3和柱顶钢板5的连接处设置有柱顶加劲肋4。所述十字形预制钢砼桩1包括两块互相垂直设置的钢砼板103，两块互相垂直设置的钢砼板103内设置有与
其形状相匹配的钢筋骨架104，钢筋骨架104的中心自上至下贯通有注浆钢管106，所述钢砼板103上设置有若干个与注浆钢管106相通的注浆孔107，十字形预制钢砼桩1埋入地基，且顶端伸出于地基，浆液自注浆钢管106顶部注入，经注浆孔107注入地基内。
9.进一步的，所述钢砼板103顶部自下至上依次连接有桩顶钢砼板101和板顶预埋钢板102，所述板顶预埋钢板102的底面上均匀的设置有若干根锚筋105，若干根锚筋105锚固于桩顶钢砼板101内。所述板顶预埋钢板102的中心开有直径略大于注浆钢管106的圆孔，注浆钢管106顶部穿过桩顶钢砼板101，且与圆孔的边焊接。
10.进一步的，所述十字形预制钢砼桩1的长度为4-6m；所述钢砼板103的厚度为80mm、宽度为400mm；所述桩顶钢砼板101的厚度为300mm。
11.进一步的，所述注浆钢管106自上至下的1.5m范围内不开设注浆孔107，1.5m以下每隔300mm开设两个注浆孔107，且位于同一水平面的两个注浆孔107的连线与互相垂直的两块钢砼板103之间呈45
°
夹角，上下相邻的注浆孔107沿钢砼板的长度方向，转动90
°
交错布置。
12.进一步的，所述柱底加劲肋2包括一个定位加劲肋201和两个支承加劲肋202，所述钢管柱3的底面设置有柱脚定位槽301，所述定位加劲肋201插入柱脚定位槽301内，两个支承加劲肋202分布于钢管柱3底部的外壁上，且两个支承加劲肋202的连接面与定位加劲肋201互相垂直，所述定位加劲肋201和两个支承加劲肋202的底面固定于板顶预埋钢板102的顶面上。
13.进一步的，所述柱顶加劲肋4为4个，均匀的分布于钢管柱3顶部的外壁上，所述柱顶加劲肋4的顶面固定于柱顶钢板5的底面上。
14.进一步的，所述钢砼板103的底部连接有十字形钢桩尖108。
15.进一步的，所述十字形钢桩尖108的总长度为400mm，其中：位于顶部的200mm锚固在钢砼板103内与钢筋骨架104相接，位于底部的200mm伸出于钢砼板103的底面；所述十字形钢桩尖108是厚度为16mm的钢板制成十字形桩尖。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型实现了十字形预制钢砼桩和钢管柱的一体化设计与施工。与桩身整体浇筑的桩顶钢砼板，代替了需要在工地现浇的钢筋混凝土承台，避免了基坑开挖、浇筑基础素砼垫层、绑扎承台钢筋、钢柱地脚锚栓预埋、混凝土浇筑及型钢柱柱底二次灌浆等施工工序，极大地缩短了工期。
18.本实用新型能够适应不同类型的地基土。对密实土地基，在桩端设置十字形钢桩尖增大桩端压强，有利于桩在密实土中的压入。对软弱土地基，可在桩身中内置注浆管，通过压桩后的压密注浆地基加固，大幅提高桩的承载力。
19.本实用新型采用单根、单节4~6米长度的预制桩，桩的承载力高；重量与小型预制实心方桩接近，可以采用中小型车辆运输，便于中小型机械设备起吊和压桩。施工机械的小型化，增强了对不同道路、场地条件和作业空间下的管架施工的适应性。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图；
21.图2是本实用新型中十字形预制钢砼桩的结构示意图；
22.图3是本实用新型中板顶预埋钢板和锚筋的结构示意图；
23.图4是本实用新型中板顶预埋钢板上锚筋的分布图；
24.图5是本实用新型中钢砼板和钢筋骨架的截面图；
25.图6是本实用新型中十字形钢桩尖的结构示意图；
26.图7是本实用新型中十字形钢桩尖的截面图；
27.图8是本实用新型中一种注浆孔的截面图；
28.图9是本实用新型中另一种注浆孔的截面图；
29.图10是本实用新型中柱底加劲肋的结构示意图；
30.图11是本实用新型中柱脚定位槽的结构示意图；
31.图12是本实用新型中定位加劲肋的结构示意图；
32.图13是本实用新型中支承加劲肋的结构示意图；
33.图14是本实用新型中一种板顶预埋钢板、注浆钢管和十字形钢桩尖的连接示意图；
34.图15是本实用新型中图14的板顶预埋钢板的结构示意图；
35.图16是本实用新型中图14的注浆钢管和十字形钢桩尖的连接示意图；
36.其中：1-十字形预制钢砼桩，101-桩顶钢砼板，102-板顶预埋钢板，103-钢砼板，104-钢筋骨架，105-锚筋，106-注浆钢管，107-注浆孔，108-十字形钢桩尖，2-柱底加劲肋，201-定位加劲肋，202-支承加劲肋，3-钢管柱，301-柱脚定位槽，4-柱顶加劲肋，5-柱顶钢板。
具体实施方式
37.下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。
38.如图1-16所示，一种十字形预制钢砼桩与钢管柱组合的装配式管架，包括自下至上依次连接的十字形预制钢砼桩1、钢管柱3和柱顶钢板5，所述十字形预制钢砼桩1和钢管柱3的连接处设置有柱底加劲肋2，所述钢管柱3和柱顶钢板5的连接处设置有柱顶加劲肋4，所述十字形预制钢砼桩1包括两块互相垂直设置的钢砼板103，两块互相垂直设置的钢砼板103内设置有与其形状相匹配的钢筋骨架104，钢筋骨架104的中心自上至下贯通有注浆钢管106，所述钢砼板103上设置有若干个与注浆钢管106相通的注浆孔107，十字形预制钢砼桩1埋入地基，且顶端伸出于地基，浆液自注浆钢管106顶部注入，经注浆孔107注入地基内。所有构件均在工厂预制，现场焊接连接。
39.所述钢砼板103顶部自下至上依次连接有桩顶钢砼板101和板顶预埋钢板102，所述板顶预埋钢板102的底面上均匀的焊接有若干根锚筋105，若干根锚筋105锚固于桩顶钢砼板101内。所述板顶预埋钢板102的中心开有直径大于注浆钢管106的圆孔，注浆钢管106顶部穿过桩顶钢砼板101，且与圆孔的边焊接。十字形预制钢砼桩1压入土（软弱土）中，至桩顶的桩顶钢砼板101的板底与地面平齐，即板顶预埋钢板102位于地面之上，浆液通过板顶预埋钢板102的中心圆孔，经注浆钢管106、注浆孔107注入软弱土中。
40.十字形预制钢砼桩1为单节桩，从而避免多节桩接桩引起的吊装、压桩的困难以及对桩稳定性和强度的较高要求。所述十字形预制钢砼桩1的长度为4-6m；所述钢砼板103的厚度为80mm、宽度为400mm；所述桩顶钢砼板101的厚度为300mm。所述十字形预制钢砼桩1的
混凝土等级为c40~c50，且在工厂预制、整体浇筑。
41.当十字形钢砼桩支承于淤泥质土、新填土等软弱土层中时，由于天然地基提供的承载力较低，可以采用压密注浆方式提高地基承载力，即在钢筋骨架104的中心设置自上至下贯穿的注浆钢管106，且所述注浆钢管106与钢筋骨架104焊接，所述注浆钢管106的顶部与板顶预埋钢板102中心的圆孔焊接。所述注浆钢管106自上至下的1.5m范围内不开设注浆孔107，1.5m以下每隔300mm开设两个注浆孔107，且位于同一水平面的两个注浆孔107的连线与互相垂直的两块钢砼板103之间呈45
°
夹角，上下相邻的注浆孔107沿钢砼板的长度方向，转动90
°
交错布置。注浆的浆液采用普通硅酸盐水泥浆，水灰比可取0.8~2.0，注浆的流量可取7~10l/min。
42.所述柱底加劲肋2包括一个定位加劲肋201和两个支承加劲肋202，所述钢管柱3的底面设置有柱脚定位槽301，所述定位加劲肋201镶嵌并焊接于柱脚定位槽301内，两个支承加劲肋202分布于钢管柱3底部的外壁上，且两个支承加劲肋202的连接面与定位加劲肋201互相垂直，所述定位加劲肋201和两个支承加劲肋202的底面焊接于板顶预埋钢板102的顶面上。所述定位加劲肋201为了保证钢管柱3的垂直度。
43.所述柱顶加劲肋4为4个，均匀的分布于钢管柱3顶部的外壁上，所述柱顶加劲肋4的顶面焊接于柱顶钢板5的底面上。
44.当十字形预制钢砼桩1支承于粉质黏土、砂土等密实土层时，由于天然地基提供的承载力较高，十字形预制钢砼桩1的压入需要较大的桩端压强，故所述钢砼板103的底部（桩端）连接有十字形钢桩尖108。
45.所述十字形钢桩尖108的总长度为400mm，其中：位于顶部的200mm锚固在钢砼板103内与钢筋骨架104焊接，位于底部的200mm伸出于钢砼板103的底面（桩端）；所述十字形钢桩尖108是厚度为16mm的钢板制成十字形桩尖。所述十字形钢桩尖108是密实土地基中压桩的选装件。
46.作为一个优选方案，所述十字形钢桩尖108的中心自上至下设置有通孔，该通孔的直径小于注浆钢管106的直径，位于上部分通孔套装于注浆钢管106内，位于下部分的通孔跟随十字形钢桩尖108自钢筋骨架104的底部伸出。
47.本实用新型的使用方法：十字形预制钢砼桩1压入土中，至桩顶的桩顶钢砼板101的板底与地面平齐。浆液通过板顶预埋钢板102的中心圆孔，经注浆钢管106、注浆孔107注入软弱土中，注浆完毕后，用气泡式水平仪找出桩顶钢砼板101上表面的倾斜方向，将定位加劲肋201竖直焊接于桩顶预埋钢板102上，定位加劲肋201与桩顶钢砼板101上表面的倾斜方向垂直。校验钢管柱3的垂直度满足规范要求后，将钢管柱3的柱脚定位槽301与定位加劲肋201焊接连接，然后将支承加劲肋202分别与钢管柱3的下端及桩顶预埋钢板102焊接固定。柱顶钢板5与柱顶加劲肋4的连接焊缝，在钢管柱3焊接固定完毕后再进行后续其他的施工。
48.本实用新型实现了十字形预制钢砼桩和钢管柱的一体化设计与施工；避免了现浇钢砼承台的多道施工工序，极大地缩短了工期；能够适应不同类型的地基土；可以采用中小型车辆和施工机械，对各类施工道路、场地有很好的适应性；将会产生显著的经济效益。
49.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和
润饰也应视为本实用新型的保护范围。