桩帽式地固件及其制作方法以及与桩顶的装配结构及方法与流程

1.本发明属于土木工程技术领域，尤其是涉及一种桩帽式地固件及其成型方法以及与桩顶的装配结构及装配方法。


背景技术：

2.在高铁路基场景等地基基础工程中，传统的桩帽是现浇钢筋混凝土结构，且桩帽是通过现浇钢筋混凝土使其与桩体一体化，并要求桩帽具有较高的刚度，以便将桩帽上的载荷传递到桩基中去。这种桩帽与桩体之间通过刚性连接，将上方的载荷传递给桩体及地基。地基的振动会无衰减地传递至地面建筑，同时地面的振动及载荷也会被无衰减地传递给地基。为此，我们通过在桩帽之上加设隔振垫，来衰减地震及地面振动的对邻近设施的传递，但这种隔振垫成本较高。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出一种桩帽式地固件及其制作方法以及与桩顶的装配结构及方法，具体为：
4.桩帽式地固件，包括封闭的囊袋和吊带体，囊袋内部充填有填充材料，还包括：
5.下底板，其固定于囊袋底面下表面的中部；
6.上方固定板，设置于囊袋顶面的上表面中部，且上方固定板还设有供吊带体穿经的吊带通孔；
7.多根相互平行的空心管，每根空心管的两端分别与下底板和上方固定板垂直固接，且每根空心管形成供桩顶上对应的钢筋杆依次穿经下底板、囊袋底面、囊袋内填充材料、囊袋顶面和上方固定板的穿经通道。
8.进一步，还包括至少一个固定卡盘，固定卡盘被填充材料包围且位于囊袋底面与囊袋顶面之间，空心管穿经固定卡盘对应的空心管通孔；若囊袋内设置多个固定卡盘，则多个固定卡盘在囊袋底面与囊袋顶面之间依次间隔排列，相邻两个固定卡盘之间的空隙由填充材料所填充。
9.进一步，每根空心管的底端与下底板相固定，且下底板上开设有与对应的空心管的管孔相同轴心贯通的底板通孔，囊袋底面开设有与底板通孔对应贯通的通孔。
10.进一步，在下底板每个底板通孔的上表面处对应固接有一锁箍，每个锁箍的螺纹通孔与对应的底板通孔相同轴心贯通，每根空心管的底端部设有与锁箍的螺纹通孔相适配的外螺纹段，每根空心管的底端部通过螺纹连接与锁箍相固接。
11.进一步，还包括上夹板，所述上夹板压在囊袋底面的上表面，通过多组螺栓螺母副分别穿经上夹板对应开设的螺栓通孔、囊袋底面和下底板对应开设的螺栓通孔将囊袋底面夹紧固定于上夹板与下底板之间，实现下底板与囊袋底面的相固定。
12.桩帽式地固件的制作方法，包括如下步骤：
13.步骤一、安装空心管：将下底板固定于囊袋底面的中部，每根空心管分别与下底板
相固定，且每根空心管的管孔与对应的下底板上开设的底板通孔、囊袋底面开设的通孔相同轴贯通；
14.步骤二、填充填充材料：将囊袋放置于预成型型腔内，敞开囊袋的上盖，向囊袋内填充填充材料，直至填充材料填满囊袋；在填充过程中将固定卡盘套于空心管上，即空心管穿经固定卡盘对应的空心管通孔，固定卡盘被填充材料包围，且位于囊袋底面与囊袋顶面之间；若囊袋内设置多个固定卡盘，则多个固定卡盘在囊袋底面与囊袋顶面之间依次间隔排列，且每个固定卡盘都被填充材料包围，相邻两个固定卡盘之间的空隙由填充材料所填充；
15.步骤三、压实后封闭袋体：采用振动夯对囊袋内的填充材料进行初步压实后，补充填料直至填满后封闭袋体，并将每根空心管的顶端穿过并凸出于囊袋上盖，吊带体穿经囊袋上盖间的缝隙并凸出于囊袋上盖；
16.步骤四、加压塑型：将袋体放入塑型型腔内进行加压，使其横截面面积增大，高度缩减，从而获得预应力，有助于形状保持；
17.步骤五、固定上方固定板：将上方固定板放置于囊袋顶面的上表面中部，每根空心管分别穿经固定卡盘对应的空心管通孔，并通过紧固螺母配合空心管顶端的外螺纹将空心管顶端与上方固定板相固定并压紧上方固定板。
18.桩帽式地固件与桩体的装配结构，所述桩帽式地固件为如上所述的桩帽式地固件，桩帽式地固件放置于桩体的桩顶，桩顶延伸出的每根钢筋杆穿经桩帽式地固件对应的空心管，并通过焊接将钢筋杆与空心管和上方固定板焊接固定。
19.桩帽式地固件与桩体的装配方法，包括：将桩帽式地固件放置于桩顶上，并使桩顶延伸出的每根钢筋杆穿经桩帽式地固件对应的空心管；再对桩帽式地固件施加向下的压力，消除桩帽式地固件底面与桩顶顶面之间的间隙；对钢筋杆施加向上的拉力，使钢筋杆形成一定预应力，然后通过焊接将钢筋杆与空心管和上方固定板焊接固定。
20.进一步，焊缝将钢筋杆、空心管以及上方固定板三者固定在一起，并且焊缝将螺接于空心管顶端的用于固定空心管与上方固定板的紧固螺母也包围其中，进一步增强了连接的牢固度。
21.本发明克服现有桩帽存在的刚性传递振动的缺陷，降低工程造价，提高施工效率、加快施工速度、实现地基基础的绿色施工及建造目标。
附图说明
22.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1为装配组件中的下底板形成过程的一种实施例的示意图；
24.图2为装配组件中的上夹板的结构示意图；
25.图3为装配组件中的一根空心管的结构示意图；
26.图4为地固件囊袋底面与下底板相固定的结构示意图；
27.图5为将多根空心管装配到囊袋内的结构示意图；
28.图6为装配组件中的固定卡盘和上方固定板的结构示意图；
29.图7为型腔模组的预成型型腔和塑型型腔的结构示意图；
30.图8为桩帽式地固件的剖视示意图；
31.图9为桩帽式地固件与桩体的装配结构示意图。
32.图中主要的附图标记为：1-囊袋；10-囊袋底面；11-上盖；12-填充材料；16-吊带体；21-下底板；211-底板通孔；212-螺栓通孔；22-锁箍；221-螺纹通孔；23-上夹板；232-螺栓通孔；2321-螺栓螺母副；24-空心管；241-管孔；242-外螺纹段；246-紧固螺母；25-固定卡盘；251-吊带通孔；252-空心管通孔；26-上方固定板；31-预成型型腔；311-预成型侧框；312-预成型底板；32-塑型型腔；321-塑型侧框；322-塑型底板；4-桩顶；41-钢筋杆；414-焊缝。
具体实施方式
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
35.如图4、图5、图8和图9所示，地固件通常包括囊袋1，囊袋1用于包裹内部的填充材料12。囊袋1通常被制成正方体或长方体的六面体；囊袋1的开口位于上端，敞开时便于填充材料灌入，填充材料灌入完成后，囊袋开口能由四片上盖11进行遮盖封闭。吊带体16是用来吊起地固件整体的受力构件；需说明的是，为方便展示装配组件，图4和图5中隐去了吊带体。吊带体的底端通常固接于囊袋底面中心处；为利于形状保持，地固件还可设置有多条桁架带、基底带等，本文不再赘述。填充材料12可采用级配碎石、砂土、再生混凝土骨料、钢渣、轻质材料、弹性材料等的多种混合、其中几种混合或其中一种；若填充材料12采用地基土时，根据要求可加入土体硬化剂经混合搅拌制成固化土。囊袋1是由具有超耐候性、耐腐性的高强塑料纤维编织布经裁剪缝制而成的；基底带和桁架带是由具有超耐候性、耐腐性的高强塑料纤维编织成的带子；囊袋、基底带和桁架带都具有一定的弹性和较高的抗拉强度，并能抗紫外线、核射线和海水、盐碱地、酸性物质、冻土等的腐蚀，在避光条件下其耐久性达50年以上。
36.替代传统的混凝土桩帽的桩帽式地固件，主要是对传统的地固件增配装配组件，桩帽式地固件直接铺设在桩体的桩顶4之上，通过装配组件将桩帽式地固件与桩体固定连接成整体。
37.如图1至图6所示的实施例中，装配组件包括下底板21、六根空心管24、两个固定卡盘25、一个上方固定板26；每根空心管24为桩顶4上对应的钢筋杆41提供穿经桩帽式地固件的穿经通道，下底板21、固定卡盘25和上方固定板26分别位于每根空心管的底端、中部和顶端，为每根空心管提供与地固件的囊袋1稳定定位和紧密连接的基础，同时也为地固件整体形状保持提供了辅助。
38.具体的，下底板21固定于囊袋底面10的中部，每根空心管24的底端与下底板21相固定，且下底板21上开设有与对应的空心管24的管孔相同轴心贯通的底板通孔211；在本实施例中，每根空心管24的底端与下底板21相固定的具体方式为，在下底板21每个底板通孔211的上表面处对应固接有一锁箍22，每个锁箍22的螺纹通孔221与对应的底板通孔211相同轴心贯通，每根空心管24的底端部设有与锁箍的螺纹通孔221相适配的外螺纹段242，每根空心管24的底端部通过螺纹连接与锁箍相固接，从而实现与下底板21的固定，并且空心
管24的管孔与对应的底板通孔211也能够相同轴心贯通。
39.锁箍22与下底板21可以是分体单独制成，然后通过焊接或螺接形式相固定，也可以是一体制成，比如通过下底板21冲压形成锁箍及其相应的通孔。
40.下底板21与囊袋底面10相固定的方式可以有多种形式，较佳的，参见图4和图8所示，为不影响桁架带(图中未示)、吊带体的设置，下底板21位于囊袋底面10的下表面，囊袋底面开设有与底板通孔211对应贯通的通孔，或者说是供下底板21上对应的锁箍穿经的通孔，上夹板23压在囊袋底面10的上表面，通过四组螺栓螺母副分别穿经上夹板23对应开设的螺栓通孔232、囊袋底面10和下底板21对应开设的螺栓通孔212，从而将囊袋底面10夹紧固定于上夹板23与下底板21之间，实现下底板21与囊袋底面10的相固定。
41.如图6所示，固定卡盘25和上方固定板26具有相同的结构特征，即固定卡盘25、上方固定板26的中心部开设有可供吊带体穿经的吊带通孔251，固定卡盘25、上方固定板26的上还开设有供对应的空心管穿经的六个空心管通孔252，当然，六个空心管通孔的排列结构与桩顶上对应的六个钢筋杆的排练结构相适配。
42.结合图8和图9所示，下面说明桩帽式地固件的制作成型方法以及与桩体的装配结构及过程：
43.步骤一、安装空心管：将下底板21固定于囊袋底面10的中部，六根空心管24的分别与下底板21相固定，且每根空心管24的管孔与对应的下底板上开设的底板通孔211、囊袋底面开设的通孔相同轴贯通；
44.步骤二、填充填充材料：将囊袋放置于预成型型腔内，敞开囊袋的上盖，向囊袋内填充填充材料12，直至填充材料填满囊袋；在填充过程中将固定卡盘套于空心管上，即空心管穿经固定卡盘对应的空心管通孔，卡盘被填充材料包围，且位于囊袋底面与囊袋顶面之间；若囊袋内设置多个固定卡盘，则多个固定卡盘在囊袋底面与囊袋顶面之间依次间隔排列，即相邻两个固定卡盘之间间隔一定的距离；且每个固定卡盘都被填充材料包围，相邻两个固定卡盘之间的空隙由填充材料所填充；设置固定卡盘的目的，通过固定卡盘对每根空心管的套接限位，在对囊袋内的填充材料进行振动压实操作时，防止空心管发生形变、弯折，从而确保了供钢筋杆穿经地固件的通道不会在振动压实填充材料操作时发生形变、弯折。
45.具体的，在本实施例中，固定卡盘设置为两个，以此为例具体说明：当填充材料填充至袋体高度的三分之一时，放置第一个固定卡盘，使六个空心管分别穿经固定卡盘对应的空心管通孔，吊带体穿经吊带通孔，并将第一个固定卡盘下降至其盘底覆盖于填充材料上表面上；然后，继续向囊袋内填充填充材料12，使得填充材料覆盖包围第一个固定卡盘，并当填充材料填充至袋体高度的三分之二时，放置第二个固定卡盘，使六个空心管分别穿经固定卡盘对应的空心管通孔，吊带体穿经吊带通孔，并将第二个固定卡盘下降至其盘底覆盖于填充材料上表面上；接着，继续向囊袋内填充填充材料12，使得填充材料覆盖包围第二个固定卡盘，直至填充材料填满囊袋；
46.步骤三、压实后封闭袋体：采用振动夯对囊袋内的填充材料进行初步压实后，补充填料直至填满后封闭袋体，并将每根空心管的顶端穿过并凸出于囊袋上盖，吊带体穿经囊袋上盖间的缝隙并凸出于囊袋上盖；
47.步骤四、加压塑型：将袋体放入塑型型腔内进行加压，使其横截面面积增大，高度
缩减，从而获得预应力，有助于形状保持；
48.步骤五、固定上方固定板：将上方固定板放置于囊袋上表面，每根空心管分别穿经固定卡盘对应的空心管通孔，并通过紧固螺母246配合空心管顶端的外螺纹将空心管24顶端与上方固定板26相固定并压紧上方固定板26，从而将囊袋夹紧于下底板21与上方固定板26之间，既有助于袋体整体的形状保持，同时又由下底板21与上方固定板26配合固定卡盘将各个空心管牢固定位，结构简洁且稳定；至此，桩帽式地固件制作完成；
49.步骤六、将制作完成的桩帽式地固件放置于桩顶上，并使桩顶延伸出的每根钢筋杆穿经桩帽式地固件对应的空心管；再对桩帽式地固件施加向下的压力，消除桩帽式地固件底面与桩顶顶面之间的间隙；对钢筋杆施加向上的拉力，使钢筋杆形成一定预应力，然后通过焊接将钢筋杆与空心管和上方固定板焊接固定，如图9所示，焊缝414将钢筋杆41、空心管24以及上方固定板26三者固定在一起，并且焊缝将螺接于空心管顶端的用于固定空心管与上方固定板的紧固螺母246也包围其中，进一步增强了连接的牢固度。至此，桩帽式地固件与桩顶牢固的结合成为一体。
50.如图7中的(a)所示的预成型型腔31和如图7中的(b)所示的塑型型腔32，地固件可在预成型型腔31内初步成型，转移至塑型型腔32内通过加压振动变形使之重新塑型后定型。
51.预成型型腔31主要由相固接的预成型侧框311和预成型底板312组成，塑型型腔32主要由相固接的塑型侧框321和塑型底板322所组成。
52.预成型型腔31和塑型型腔32的腔内空间形状决定了在其内部完成相应工序后的地固件的外形尺寸，预成型型腔31和塑型型腔32分别为整体大致呈正方体或长方体且开口朝上的盒体，预成型侧框311、塑型侧框321用于约束围挡地固件3囊袋31的四个侧面；预成型型腔31的预成型底板312和塑型型腔32的塑型底板322分别整体呈正方形或长方形的板体。
53.预成型底板312的板体的面积小于塑型底板322的板体面积；同时，预成型侧框311的高度大于塑型侧框321的高度，因此，袋体在预成型型腔进行填充后放入塑型型腔内进行加压，会使其横截面面积增大，高度缩减。
54.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。