一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构及施工方法与流程

1.本发明涉及堆料场结构技术领域，尤其涉及一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构及施工方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.随着耕地保护及环境保护更为严格，工业厂区地址条件越来越差，很多厂区处于填方挖方区，诸如电厂及钢厂等工业厂区的储煤区域、原材料堆放区大多放置在地质条件更差的地段。为了节约用地，保证燃料或原料供给，并考虑环保要求，大型堆料场应运而生。并要求堆料场具备全封闭、储量大、占地少等优点。
4.堆料场一般跨度较大，内部堆料较高，有些堆煤高度近40米。在大面积高堆载作用下，内部地坪发生较大的变形，在泊松效应下，较大的沉降变形进一步挤压堆料场结构基础，使其承受较大的水平推力作用。
5.当采用钢筋混凝土灌注桩基础时，由于较大的推力作用，会在桩顶产生较大的弯矩，成为控制桩基配筋的决定性因素，因此只能选择采用配筋率较高的灌注桩，形成桩基基础。当采用管桩时，因管桩抗水平力较差，不仅需要内部进行灌注填芯，还需要加长填芯段并加大填芯段配筋，进而形成刚接桩基础，用以抵抗较大的弯矩及水平力；此时普通预制管桩大多情况下配筋不足，仍需加大配筋并进行工厂特殊定制，因此，在高堆料较大的弯矩及水平推力作用下，甚少采用管桩填芯后形成的刚性连接桩基础。
6.综上，现有技术公开的灌注桩桩基础以及填芯后管桩桩基础，所耗工程量较大，且现浇混凝土施工周期较长，现场施工作业时产生泥浆噪音等污染，不利于环保，成桩质量跟施工水平密切相关，不易控制。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提出了一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构及施工方法，该种预制型桩帽与管桩形成的预制型管桩结构，不仅能大大降低桩基中钢筋的用量，充分发挥碎石层和管桩的承载特性，而且能节省施工周期，减少现场现浇混凝土作业，降低污染，保护生态环境。
8.在一些实施方式中，采用如下技术方案：
9.一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构，包括：扩大盘以及设置在所述扩大盘底部的至少一个填芯段，所述填芯段为实心管段，所述填芯段嵌入预制管桩内设定距离，所述填芯段与预制管桩内壁之间预留设定大小的空隙。
10.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
11.一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构，包括：扩大盘以及设置在所述扩大盘底部的至少一个填芯段，所述填芯段为空心管段，预制管桩嵌入所述空心段内部；所述
填芯段内壁与预制管桩外壁之间预留设定大小的空隙。
12.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
13.一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构，包括：扩大盘以及设置在所述扩大盘底部的至少一个填芯段，所述填芯段包括空心管段以及设置在所述空心管段内的实心管段；所述实心管段与空心管段的管壁之间形成空间，所述空间与预制管桩的管壁相适配，以使得预制管桩嵌入所述空间内；所述预制管桩外壁与所述空心管段内壁之间，以及所述预制管桩内壁与所述实心管段外壁之间，均预留设定大小的空隙。
14.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
15.一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构的施工方法，包括：
16.将预制管桩以及扩大盘和填芯段组成的预制桩帽预制成型，然后运输至施工现场；
17.采用打桩设备将预制管桩施工至设计要求的桩顶标高；
18.在管桩位置开挖基槽至设计桩顶，安装预制桩帽；所述填芯段与预制管桩之间预留设定大小的空隙；
19.将土回填至与扩大盘顶平齐，并在扩大盘顶部铺设碎石层或是回填土，直至到达预设的储料地坪标高。
20.作为可选的方案，所述空隙内填充柔性材料；或者，所述空隙内空置。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.(1)本发明扩大盘及填芯段均为预制成型，便于工厂大规模批量生产，也便于施工现场安装作业。同时，管桩也是工厂预制的，有利于保证桩基的合格率，并提高施工效率，文明施工场地。具体施工时，先施工预制管桩，再装配预制桩帽，无需对管桩进行现场浇混凝土施工作业，无需桩帽与管桩的二次连接。
23.(2)本发明填芯段与预制管桩之间留有柔性空隙，可使扩大盘产生少许水平位移及少量转角，继而释放大量的水平推力及弯矩；因此无需对管桩进行混凝土浇筑即可满足管桩的受力要求。同时，柔性空隙在管桩或填芯段的包裹作用下，耐久性更好，有利于管桩内部疏排水，平衡管桩内外部可能存在的水压力。
24.本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.图1为本发明实施例中的一种预制型桩帽与管桩连接示意图；
26.图2为本发明实施例中的另一种预制型桩帽与管桩连接示意图；
27.图3为本发明实施例中的又一种预制型桩帽与管桩连接示意图；
28.图4为本发明实施例中的多个填芯段与管桩连接示意图；
29.图5(a)-(d)为本发明实施例中的扩大盘与填芯段结构关系示意图；
30.其中，1.扩大盘，2.填芯段，3.柔性空隙，4.预制管桩。
具体实施方式
31.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另
有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.实施例一
34.在一个或多个实施方式中，公开了一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构，结合图1，具体包括：扩大盘1以及设置在扩大盘1底部的一个填芯段2，其中，填芯段2为实心管段，呈圆柱形；填芯段2嵌入预制管桩4内设定距离，并且填芯段2与预制管桩4不进行二次连接，填芯段2与预制管桩4内壁之间预留设定大小的空隙，空隙内可以填充柔性材料或者直接空置，形成柔性空隙3。该柔性空隙3介于填芯段2与预制管桩4之间，可使扩大盘1产生少许水平位移及少量转角，继而释放大量的水平推力及弯矩。同时，内部柔性空隙3在管桩的包裹作用下，耐久性更好，有利于管桩内部疏排水，平衡管桩内外部可能存在的水压力。
35.本实施例中，扩大盘1主要承载上部土体或堆料等所产生的竖向荷载，扩大盘1之上可以覆盖碎石层、填土或填料。结合图5(a)-(d)，扩大盘1的横截面面积大于填芯段2的横截面面积，扩大盘1可以是方形或是圆形或者多边形等其他形状，其上表面可以是光滑面也可以是粗糙面。本实施例扩大盘1及填芯段2整体预制成型，为一体式结构，便于工厂大规模批量生产，既能保证产品合格率，又绿色环保，且重量轻，便于施工现场安装作业。
36.预制管桩4能够承受扩大盘1及填芯段2传递的荷载，并将荷载扩散至周围土中。预制管桩4为工厂预制件，有利于保证桩基合格率，并且柔性空隙3的存在使得预制管桩4内部无需浇筑混凝土，即可满足受力要求；能够提高施工效率，文明施工场地。
37.在另一些实施方式中，一个扩大盘1底部可以设置两个或两个以上的填芯段2；每一个填芯段2适配一个预制管桩4；结合图4，扩大盘1底部设置两个填芯段2，两个填芯段2分别嵌入两个不同的预制管桩4中，并且，每一个填芯段2与预制管桩4之间均留有柔性空隙3。
38.本实施例预制型桩帽与预制管桩4组成的复合地基，传力简单、节省工程量，较之于钢筋混凝土灌注桩，可节约钢筋35％；预制桩帽采用小型机械即可安装，且可以多点面施工，节省工期20％，节省大型机械台班费用30％；本实施例结构是十分理想的大面积全封闭高堆料场地基处理方式，以直径110米的圆形堆煤料场为例，能够节约地基处理费用约350万。
39.实施例二
40.在一个或多个实施方式中，公开了另一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构，结合图2，具体包括：扩大盘1以及设置在扩大盘1底部的一个填芯段2，填芯段2为空心管段，呈圆筒形，预制管桩4嵌入空心段内部；填芯段2内壁与预制管桩4外壁之间预留设定大小的空隙。
41.本实施例中，填芯段2为空心管段，并且空心管段的口径大于预制管桩4，预制管桩4可以嵌入到空心管段中，空心管段与预制管桩4之间设置有柔性空隙3。
42.本实施例中，扩大盘1及填芯段2也是整体预制成型，为一体式结构；扩大盘1的形
状以及扩大盘1与填芯段2结构形式，扩大盘1与填芯段2的作用、预制管桩4的作用以及柔性空隙3的作用均与实施例一中相同，此处不再详述。
43.本实施例中，一个扩大盘1底部同样可以设置两个或两个以上的填芯段2；每一个填芯段2适配一个预制管桩4；并且，每一个填芯段2与预制管桩4之间均留有柔性空隙3。
44.实施例三
45.在一个或多个实施方式中，公开了又一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构，结合图3，具体包括：扩大盘1以及设置在扩大盘1底部的一个填芯段2，其中，填芯段2包括空心管段以及设置在空心管段内的实心管段，形成嵌套式结构，实心管段与空心管段的管壁之间会形成空间，该空间与预制管桩4的管壁相适配，以使得预制管桩4嵌入空间内；本实施例预制管桩4外壁与空心管段内壁之间，以及预制管桩4内壁与实心管段外壁之间，均预留设定大小的柔性空隙3。
46.本实施例中，扩大盘1及填芯段2也是整体预制成型，为一体式结构；扩大盘1的形状以及扩大盘1与填芯段2结构形式，扩大盘1与填芯段2的作用、预制管桩4的作用以及柔性空隙3的作用均与实施例一中相同，此处不再详述。
47.本实施例中，一个扩大盘1底部同样可以设置两个或两个以上的填芯段2；每一个填芯段2适配一个预制管桩4；并且，每一个填芯段2与预制管桩4之间均留有柔性空隙3。
48.实施例四
49.基于实施例一、实施例二或实施例三的预制桩帽结构，本实施例公开了一种适用于堆料场复合地基的预制型管桩结构的施工方法，具体包括如下过程：
50.预制桩帽及预制管桩4可先在工厂内预制成型，然后由运输车辆运至施工现场。
51.先施工预制管桩4：预制管桩4在工厂预制后，运输至施工现场，采用打桩设备如柴油锤设备或静压设备将预制管桩4锤击或静压至设计要求的桩顶标高；
52.在管桩施工位置开挖基槽，开挖至设计桩顶时，清理浮土，将运输至现场的预制桩帽，采用小型机械或人工转移至施工地点，即可安装就位。
53.将土回填至与扩大盘1顶平齐，在扩大盘1顶部以上分层铺设碎石层或是回填土，施工过程按行业规程规范以及国家地方等标准执行。
54.到达设计储料地坪标高后，即可进行堆料。
55.整个施工过程不涉及现浇混凝土施工作业，先预制，后装配，施工方便，质量易控，文明施工，绿色环保。
56.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。