一种组合压入式蜂巢型桩系统及施工方法

本发明涉及土木与建筑工程，具体为一种组合压入式蜂巢型桩系统及施工方法。

背景技术：

1、基于建筑用地受限及建筑高层化发展大背景，建筑物结构形式及荷载分布愈发复杂，下午基础的受力状态也随之复杂化，对建筑物地基承载性能的要求不断提高，桩基础具备很好的抗竖向和水平荷载的能力。特别是深厚软土地区，较大的建筑物荷载会导致大体积、强刚度的钢筋混凝土桩体及地基的整体下沉或局部不均匀沉降，建筑物抗风、抗震、裂缝及整体结构安全的高要求使得基础必须兼竖向和水平方向较强的承载能力，因此，自重轻、体积小、刚度大的组合异型钢板桩混凝土桩体具有很好的发展和应用前景。

2、在软土地区公路及铁路桥涵过渡段，桥台与路基过渡段之间因沉降特性不同导致差异沉降，影响车辆通行安全及平稳性，一般提供足够承载力桩体要么自重过大、要么造价过高，同时对于多层土变化带来的侧阻力不足的问题，也会使得地基沉降过大，甚至导致桩基失稳，为解决自重、造价、体积大、承载力低等问题，亟需一种同时具备水泥和钢板桩特性的性价比高的复合桩基。

3、在基坑开挖施工中，普通钢板桩的侧向抗弯刚度偏低，导致基坑过大的水平位移，进而影响基坑稳定，水泥搅拌钢板桩同样存在侧向刚度不足的问题，为此我们提出了一种组合压入式蜂巢型桩系统及施工方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种组合压入式蜂巢型桩系统及施工方法，以解决现有技术中普通桩体无法提供足够的侧摩阻力问题，提高桩体竖向及水平承载能力，控制桩体及地基土沉降变形，达到经济性、承载性的极大提升；通过桩体分段连接以满足深厚软土地区多变土层对工程桩长变化的需求。

3、(二)技术方案

4、为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种组合压入式蜂巢型桩系统，包括蜂巢型钢板桩桩身、水泥搅拌桩、桩帽、水泥搅拌以及喷射质量管理系统，所述蜂巢型钢板桩桩身由三个正六边形单元组合而成，且蜂巢型钢板桩桩身的顶部固定安装桩帽，所述蜂巢型钢板桩桩身外侧设置有用于蜂巢型钢板桩桩身定位的定位导向机构，蜂巢型钢板桩桩身的下端设置有桩尖，蜂巢型钢板桩桩身的下端嵌入水泥搅拌桩核心内，桩尖表面为光滑面。

5、优选的，蜂巢型钢板桩桩身由三个正六边形单元组合而成，蜂巢型钢板桩桩身上部三分之一桩身处设置有加劲肋，并呈倒三棱锥型贴合外缘板凹角。

6、优选的，定位导向机构包括地面固定支座、支撑柱、环形支架、卡槽铆钉装置、压桩导向推杆以及螺栓插孔锁定，所述地面固定支座固定安装在地面上，地面固定支座上固定安装支撑柱，支撑柱的顶部高度安装有环形支架，环形支架上等距设置有三组卡槽铆钉装置，每组卡槽铆钉装置包括两个镜像设置的l形块，压桩导向推杆设置在两个l形块之间，且压桩导向推杆对应蜂巢型钢板桩桩身凸缘一端一体成型有横截面为v形的夹持块，所述卡槽铆钉装置以及压桩导向推杆上均等距开设有多组贯穿式的螺纹孔，卡槽铆钉装置以及压桩导向推杆通过二者上的螺纹孔以及螺栓固定连接在一起。

7、优选的，蜂巢型钢板桩桩身外侧设置有钢板，蜂巢型钢板桩桩身凸缘边开设置有卡槽口，卡槽口中焊接有接桩嵌合钢板。

8、优选的，水泥搅拌以及喷射质量管理系统包括水量测定仪、水泥浆比重测定仪以及pc端，pc端分别与水量测定仪以及比重测定仪电性连接在一起。

9、一种组合压入式蜂巢型桩系统的施工方法，包括以下步骤：

10、第一步：将加工好的蜂巢型钢板桩运输至施工现场，确定好现场水泥搅拌桩深度，对施工场地进行平整及杂物清理；

11、第二步：按照设计好标号的水泥准备好水泥浆；

12、第三步：下钻并喷水泥浆至设计深度；

13、第四步：利用配备的pc端、水率测定仪、水泥浆比重测定仪监控水泥浆质量、喷浆压力；

14、第五步：水泥浆初凝未凝时，开始蜂巢型钢板桩体的压入，确定水泥搅拌桩中心，将蜂巢型钢板桩体中心对准水泥搅拌桩中心，前后滑动压桩导向推杆，使得压桩导向推杆上的v形夹持块贴合蜂巢型钢板桩体的凸缘处，利用螺栓以及螺纹孔将卡槽铆钉装置以及压桩导向推杆固定在一起，完成对蜂巢型钢板桩体的定位，限制桩体竖向倾斜，通过蜂巢型钢板桩体自重及压桩器压入未初凝的水泥浆核心。

15、优选的，对于设计深度不需要接桩情况，将蜂巢型钢板桩体压入水泥搅拌桩内设计深度，同时进入持力层十公分时，通过桩帽将蜂巢型钢板桩体连接为一体。

16、优选的，对于需要分段接桩情况，对蜂巢型钢板桩体压入第一段桩顶端凸缘板设卡口，第一段压入预留深度后，固定满焊焊接蜂巢型钢板桩体六边形单元并打磨整平，再将接桩嵌合钢板满焊到卡口上，并进行打磨整平，然后继续沉桩入水泥浆内，若需继续接桩，则重复操作直到蜂巢型钢板桩体压入既定深度，安装桩帽时蜂巢型钢板桩体压入水泥搅拌桩内顶部保留零点五米长度，将桩帽和蜂巢型钢板桩连接为一体，并在随后继续压入设计深度。

17、(三)有益效果

18、与现有技术相比，本发明提供了一种组合压入式蜂巢型桩系统及施工方法，具备以下

19、有益效果：

20、1、本发明在兼具水泥桩和钢板桩的优点基础上，加上蜂巢型钢板桩特有六边形单元组合结构，进一步增加了桩体的整体刚度、立体受力能力，桩侧土体刚度增大，竖向和水平向承载力增大，兼具较强的抗水平和弯矩的能力，桩基础造价低、施工效率高。

21、2、本发明相对于钢板桩，在同等设计要求下，本发明增加了结构的刚度和稳定性，增强了桩结构嵌固水泥浆的能力，蜂巢桩多边形组合结构，有更多的钢板与水泥浆的接触面积，组合钢板桩具有更强的刚度和抗变形能力，同时兼具防腐蚀、耐久性、抗渗性的能力，使用寿命周期更长，效率更高。

22、3、本发明相对于水泥搅拌桩，因蜂巢型钢板桩的嵌入，大幅度提高了水泥桩的刚度、承载力、抗变形能力，同时增强了结构抗剪切和弯曲能力。

23、4、本发明的工程应用范围比较多，可用于解决桥头跳车、桥涵过渡段差异沉降、软土地基加固、基坑支护等问题。

24、5、公路铁路桥涵结构过渡段设置水泥组合式蜂巢型桩，提高了桥涵台背路基的承载力，有效控制桥头路基过渡段差异沉降。

25、6、在长大、深基坑开挖支护工程中，单一水泥桩、钢板桩或钢筋混凝土桩，随着施工周期增长，支护能力会有下降，易发生基坑变形过大或失稳问题，对周边环境或建筑物产生影响。而本发明进行基坑支护时，兼具大体积、大刚度、强承载力特性，防渗性能好，以其整体刚度大、竖向及水平承载力高优点，控制基坑侧向变形及土压力分布，保证基坑开挖及支护稳定，支护能力为单一支护桩的倍数，可同时满足基坑临时或永久支护要求，具有很高的性价比。

26、7、本发明中加劲肋可提高蜂巢型钢板桩的整体刚度，同时与水泥浆嵌固在一起，同样提高了组合桩体的整体刚度。

27、8、对称型蜂巢型钢板桩嵌入水泥桩核心形成的组合桩受力和变形均比较合理，具备了较大的桩土接触面积和较高的桩体刚度，该组合桩具有更高的竖向和水平承载力，能够抵抗较大的剪切及弯矩荷载作用，并产生较小的变形。

28、9、水泥搅拌桩的喷射搅拌作用会对周边一定范围土体产生固化作用，使得桩周土强度远高于普通的桩周土，提升了桩侧摩阻力及土体抗剪强度，降低负摩阻力的影响，大幅度降低桩及桩周土沉降及土体破坏，提升桩体的承载能力。

29、10、本发明中将蜂巢状钢板桩嵌入水泥搅拌桩，解决了单一钢板桩体积小、侧阻力不足和结构稳定性不足的问题，该组合桩系统既具有高刚度又具有高侧阻力，使得本发明具有很好的综合抗压、抗弯、抗拔、抗剪性能。

30、11、可以进行分段接桩并用加劲肋和嵌合钢板加固钢板桩整体刚度及稳定性，可根据现场软土的分层厚度及土层变化来调整桩身嵌入水泥搅拌桩长度以及钢板桩自身总长度，扩大该组合式蜂巢型钢板桩系统的使用土层范围，例如上部软土下部砂土情况下，可采用钢板桩超出水泥桩长度并穿过砂土层进入下部持力层，使得该组合桩应用范围更加广泛，以此平衡土层差异对工程造价的影响，其具有显著的经济和技术性优势，在土木与建筑工程、市政、道路、桥梁和地下工程领域具有良好的应用前景。