一种用于刚度调节装置与预制空心桩之间的连接构造

1.本实用新型属于地基基础技术领域，具体地，涉及一种用于刚度调节装置与预制空心桩之间的连接构造。


背景技术：

2.预制桩是指一种在工厂预制后运至现场施工的桩型，具有施工速度快、造价低、适用范围广等特点。近年来，随着城市建设步伐的加快，预制桩逐渐成为设计人员首选的桩型，促进桩基技术的发展。
3.承载力和变形看似独立却又高度耦合，共同决定着桩基支承刚度，这也使得人为精确干预桩基支承刚度非常困难。然而，通过可控刚度桩筏基础，即在桩-筏之间设置专门的刚度调节装置，从而经济有效地实现了对桩基支承刚度继而对整个桩筏基础支承刚度大小和分布的精确干预和调节，可有效解决大支承刚度桩的桩土共同作用、大底盘建筑或建筑群的变刚度调平、复杂地质条件地区建设高层或超高层建筑以及建筑物废旧桩基的再生利用等常规技术不能解决或代价较大的工程难题。
4.公开号cn101487267b提出
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一种支承刚度可调式桩筏基础及施工工艺”，这种形式的构造随着可控刚度桩筏基础的推广与应用经历了实践的检验，取得了不错的效果。但这种安装方法仅适用于当可控刚度桩筏基础基桩为灌注桩时，而当基桩为预制空心桩时，刚度调节装置无法按照上述方法安装，极大地限制了刚度调节装置在预制桩工程中的推广应用。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种用于刚度调节装置与预制空心桩之间的连接构造，具有安全可行、施工步骤简单、施工成本较低等特点，提升了可控刚度桩筏基础的工作性能与施工质量，有利于推动刚度调节装置在预制空心桩工程中的应用，从而进一步促进可控刚度桩筏基础技术的推广。
6.为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于刚度调节装置与预制空心桩之间的连接构造，包括：刚度调节装置、筏板、砖胎膜、砂石、倒桩型桩帽和预制空心桩，所述倒桩型桩帽的下端与预制空心桩连接，所述倒桩型桩帽的上端与刚度调节装置连接，所述刚度调节装置的上端与筏板连接；所述倒桩型桩帽的外侧固定安装有中空的砖胎膜，所述砖胎膜的上端与筏板的筏板底面贴合，所述砖胎膜的内表面与倒桩型桩帽的外表面之间、砖胎膜的内表面与刚度调节装置的外表面之间填充砂石。
7.进一步地，所述倒桩型桩帽由上至下为依次连接的直管段和倒梯形段，所述直管段的高度不小于100mm，所述倒梯形段的高度不小于200mm。
8.进一步地，所述直管段内设有两层钢筋直径不小于10 mm、间距不大于150 mm水平钢筋网，所述钢筋网上竖直布置传力筋。
9.进一步地，所述刚度调节装置包括：侧护板、刚度调节装置底座、刚度调节器、空
腔、上盖板、定位螺栓，所述空腔内设有一个或多个刚度调节器，所述刚度调节器通过定位螺栓与刚度调节装置底座固定连接，所述刚度调节装置的上盖板与筏板连接，所述上盖板的两端分别设有一个侧护板，每个侧护板的一端与上盖板固定连接，侧护板的另一端与倒桩型桩帽的外表面接触。
10.进一步地，所述刚度调节器为上窄下宽的圆台形结构，所述空腔内填充废旧轮胎颗粒。
11.进一步地，多个刚度调节器的排布方式为：水平并列的排布方式或由上至下叠加的排布方式。
12.进一步地，所述刚度调节装置底座通过不少于4根、直径不少于12 mm、长度不少于200 mm的传力筋与倒桩型桩帽连接。
13.进一步地，所述刚度调节装置上设有注浆管和变形标识杆，所述注浆管及变形标识杆在施工期间采用防水用堵头进行管口封闭。
14.进一步地，所述预制空心桩内设有钢筋笼，所述钢筋笼的上部设有锚固钢筋。
15.进一步地，所述砖胎膜的外部与土体之间由上至下依次设有垫层、倒滤层和土工布。
16.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
17.（1）本实用新型用于刚度调节装置与预制空心桩之间的连接构造利用插筋灌芯的方式填充预制空心桩，通过锚固钢筋连接二次浇筑而成的倒桩型桩帽，大幅提升了预制空心桩的整体强度和刚度，使得自上而下传递上部荷载分布更为均匀，使得倒桩型桩帽与预制空心桩之间的连接更为牢固，其连接处的抗拉性能与抗剪性能显著提高；
18.（2）本实用新型利用二次浇筑混凝土结构形成倒桩型桩帽，将刚度调节装置底座安装于倒桩型桩帽上，实现了刚度调节装置在预制桩工程中的应用，解决了安装刚度调节装置的预制桩顶部应力集中的难题；
19.（3）本实用新型用于刚度调节装置与预制空心桩之间的连接构造具有安全可行、施工步骤简单合理、施工效率高、施工成本低等特点，提升了可控刚度桩筏基础的工作性能与施工质量，有利于推动刚度调节装置在预制空心桩工程中的应用，从而进一步促进可控刚度桩筏基础技术的推广。
附图说明
20.图1是本实用新型用于刚度调节装置与预制空心桩之间连接构造的剖面图；
21.图2是本实用新型用于刚度调节装置与预制空心桩之间连接构造的平面图；
22.其中，1-防水用堵头；2-注浆管；3-变形标识杆；4-筏板；5-垫层；6-倒滤层；7-土工布；8-砖胎膜；9-砂石；10-侧护板；11-刚度调节装置底座；12-刚度调节器；13-空腔；14-桩帽顶面；15-筏板底面；16-预制钢模；17-传力筋；18-钢筋网；19-倒桩型桩帽；20-锚固钢筋；21-钢筋笼；22-预制空心桩；23-上盖板；24-定位螺栓。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步地解释说明。
24.如图1-2，本实用新型提供了一种用于刚度调节装置与预制空心桩之间连接构造，
包括：刚度调节装置、筏板4、砖胎膜8、砂石9、倒桩型桩帽19和预制空心桩22，倒桩型桩帽19的下端与预制空心桩22连接，倒桩型桩帽19的上端与刚度调节装置连接，刚度调节装置的上端与筏板4连接，可利用刚度调节装置的伸缩变形调节刚度调节装置相对于预制空心桩22的位置，从而实现预制空心桩22的桩顶构造的刚度可控调节。倒桩型桩帽19的外侧固定安装有中空的砖胎膜8，砖胎膜8的上端与筏板4的筏板底面15贴合，砖胎膜8的内表面与倒桩型桩帽19的外表面之间、砖胎膜8的内表面与刚度调节装置的外表面之间填充砂石9，利用砖胎膜8的固定作用填充砂石9，可巧妙的利用砂石9对刚度调节装置和倒桩型桩帽19的位置进行定位固定，便于安装筏板4，从而使得施工比较方便。
25.本实用新型中倒桩型桩帽19是在预制空心桩22的顶部架设预制钢模，进行二次浇筑形成的带有倒梯形结构的混凝土结构，倒桩型桩帽19由上至下为依次连接的直管段和倒梯形段，直管段的高度不小于100mm，倒梯形段的高度不小于200mm，使得上部荷载能够较为均匀地传至预制空心桩上，解决了安装刚度调节装置的预制桩顶部应力集中的难题；直管段内设有两层钢筋直径不小于10 mm、间距不大于150 mm水平钢筋网18，钢筋网18上竖直布置传力筋17，钢筋网18中的纵筋与横筋可形成网状结构，增强钢筋与混凝土的粘结性能，从而使得上部结构荷载均匀分布，显著提升二次浇筑混凝土结构的抗裂性能，而竖向传力筋17的设置则进一步提升了二次浇筑混凝土结构的整体强度以及刚度，从而满足承重的要求。
26.本实用新型中刚度调节装置包括：侧护板10、刚度调节装置底座11、刚度调节器12、空腔13、上盖板23、定位螺栓24，空腔13内设有一个或多个刚度调节器12，刚度调节器12由钢合金制成，为上窄下宽的圆台形结构，多个刚度调节器12的排布方式为：水平并列的排布方式或由上至下叠加的排布方式，空腔13内填充废旧轮胎颗粒作为缓冲材料，刚度调节器12通过定位螺栓24与刚度调节装置底座11固定连接，刚度调节器12的支承刚度可通过钢合金材质的刚度变化而调节，进而实现高层建筑桩筏基础支承刚度可调可控的目的。刚度调节装置的上盖板23与筏板4连接，上盖板23的两端分别设有一个侧护板10，每个侧护板10的一端与上盖板23固定连接，侧护板10的另一端与倒桩型桩帽19的外表面接触，侧护板10的设置可以保证空腔10内部填充的缓冲材料密实且不泄露。
27.本实用新型中刚度调节装置上设有注浆管2和变形标识杆3，注浆管2及变形标识杆3在施工期间采用防水用堵头1进行管口封闭，以防管口堵塞。
28.本实用新型中刚度调节装置底座11通过不少于4根、直径不少于12 mm、长度不少于200 mm的传力筋17与倒桩型桩帽19连接，可防止刚度调节装置在使用过程中产生水平位移以及刚度调节装置伸缩变形时桩帽顶面14发生倾斜，使得刚度调节装置的结构比较稳定，性能比较可靠，同时可精准观测刚度调节装置的变形量。本实用新型中刚度调节装置底座11应为厚度不小于10 mm的高强度钢板。
29.本实用新型中预制空心桩22内设有钢筋笼21，钢筋笼21的上部设有锚固钢筋20，钢筋笼21的设置用以提升预制空心桩22的整体强度和刚度，使得自上而下传递上部荷载分布更为均匀，锚固钢筋20的设置使得二次浇筑而成的桩帽19与预制桩之间的连接更为牢固，提升了两者连接处的抗拉性能与抗剪性能。
30.本实用新型中砖胎膜8的外部与土体之间由上至下依次设有垫层5、倒滤层6和土工布7，可在一定程度上提升桩筏基础的整体性。
31.本实用新型用于刚度调节装置和和预制空心桩之间连接构造的施工方法，包括以下步骤：
32.第一步、在预制空心桩22的内芯插入钢筋笼21和纵向钢筋，并在钢筋笼21的上部伸出适当数量的锚固钢筋20以备与现浇的倒桩型桩帽19搭接，再对钢筋笼21的空心内芯进行混凝土浇筑填实；
33.第二步、将预制钢模16支于预制空心桩22的顶面上，进行分层混凝土浇捣，并在浇筑过程中放入水平构造的钢筋网18，插入连接钢筋调节装置底座11的传力筋17，完成二次浇筑段浇筑，待养护成型后拆模，形成倒桩型桩帽19；
34.第三步、将刚度调节器12安装于刚度调节装置内部，随后将刚度调节装置由钢筋调节装置底座11与传力筋17焊接在桩帽顶面14的中心位置处，使刚度调节装置的侧护板10与倒桩型桩帽19外侧面刚好接触；
35.第四步、在刚度调节装置和倒桩型桩帽19外部制作砖胎模8，并将砖胎膜8的内表面与刚度调节装置侧护板10外壁、倒桩型桩帽19外表面之间填充满砂石9，砖胎膜8外部与土体之间设有垫层5、倒滤层6、土工布7；
36.第五步、在刚度调节装置和砖胎模8上部浇筑混凝土筏板4，并在筏板4中预埋钢管，使筏板4浇筑完成后刚度调节装置顶部的注浆管2和变形标识杆3能穿过钢管伸出筏板4外；
37.第六步、施工完毕，通过变形标识杆3观测刚度调节装置变形量，待设有刚度调节装置的预制空心桩22位移调节完成后，通过外伸注浆管2在预制桩22和筏板4间的刚度调节装置内浇筑高性能复合灌浆料，使预制空心桩22与筏板4连接形成一个整体。
38.通过采用上述技术方案，使得刚度调节装置和和预制桩之间连接构造的施工方法安全可行，步骤简单合理，施工成本较低，可有效提高施工效率，同时可有效提高施工质量。
39.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施方式，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。