一种预制桩桩基结构及智能化辅助施工方法与流程

[0001]
本发明涉及水工桩基技术领域，尤其涉及一种预制桩桩基结构及智能化辅助施工方法。


背景技术：

[0002]
桩基结构是水运工程中重要的基础结构形式之一，在码头结构中广泛应用，因为在码头若灌注桩会出现很多安全问题，故只能采用预制桩。对于承受水平力或力矩作用的桩基，其入土深度需满足弹性长桩的条件，即对承受水平力或力矩的桩基其入土深度需满足一定的嵌固深度要求。在覆盖层较浅区域，预制桩的沉桩较难沉至设计要求，此时需要考虑预制桩必要的稳桩措施以满足设计要求。
[0003]
目前现有的稳固预制桩的技术方案极少，申请号为201410660120.4的发明型专利公开了一种高桩基础桩基的嵌固，但该发明旨在减少基础的自由长度，增加高桩的基础侧向稳定性，并未能对预制桩进行有效的固定。
[0004]
因此，有必要提供一种新的预制桩桩基结构及智能化辅助施工方法解决上述技术问题。


技术实现要素：

[0005]
为解决上述技术问题，本发明是提供一种高稳定性的预制桩桩基结构及智能化辅助施工方法。
[0006]
本发明提供的预制桩桩基结构及智能化辅助施工方法包括：预制柱、覆盖层和岩石层，所述岩石层顶面覆盖有覆盖层，所述岩石层内部埋设有可联动膨胀定位的沉积块，所述沉积块中心位置配合穿插有预制柱，所述沉积块顶面位于预制柱外部套设有可对接紧固固定的平衡块，所述岩石层表面位于沉积块侧边对称放置有四个正位块，所述正位块表面固定有可双重紧固固定连接紧固机构，且紧固机构与平衡块端部对应固定连接；所述沉积块包括导轮、锥台、收纳槽、轴杆、第一收卷轮、卡持杆、第一钢丝绳、挂块、插槽、导线槽和让位槽，所述锥台中心位置开设有预制柱结构配合的插槽，所述锥台的外壁均开设有收纳槽，且收纳槽内转动安装有轴杆，所述轴杆外壁对称固定有卡持杆，所述轴杆表面对称固定有第一收卷轮，且第一收卷轮外壁收卷有第一钢丝绳，所述锥台内壁位于第一收卷轮对应位置开设有导线槽，且导线槽与插槽连通，所述导线槽靠近插槽的一端转动安装有导轮，且第一钢丝绳穿过导线槽与导轮绕接，所述插槽内壁中心位置均开设有让位槽，所述预制柱表面对称固定有与让位槽结构配合的挂块。
[0007]
优选的，所述平衡块呈双层叠加放置，双层所述的平衡块呈垂直交错放置。
[0008]
优选的，所述平衡块包括块体、通口、嵌块、嵌槽、紧固螺钉和空槽，所述块体呈对称设置，所述块体的端面一侧固定有嵌块，且块体的端面位于嵌块对称位置开设有嵌槽，且嵌块与嵌槽配合插接，所述块体表面位于嵌槽对应位置开设有空槽，所述空槽内穿插安装有紧固螺钉，且紧固螺钉穿过嵌槽与嵌块啮合连接，所述块体的对接面的中心位置开设有
通口，且通口与预制柱结构配合。
[0009]
优选的，所述紧固机构包括齿盘、主壳、第二收卷轮、第二钢丝绳、线孔、导向块、挤压块、升降板、导柱和调节螺钉，所述主壳与正位块固定连接，所述主壳内部底面转动安装有第二收卷轮，且第二收卷轮外部收卷有第二钢丝绳，所述主壳表面开设有线孔，且第二钢丝绳穿过线孔与平衡块固定连接，所述主壳内壁位于线孔边缘固定有导向块，所述第二收卷轮上方设置有升降板，所述升降板底面与第二收卷轮顶面对应固定有齿盘，所述主壳内部顶面固定有导柱，且导柱与升降板滑动穿接，所述升降板底面位于导向块上方固定有挤压块，所述主壳顶面中心位置啮合安装有调节螺钉。
[0010]
优选的，所述导向块表面开设有弧形槽，且挤压块的两侧呈与弧形槽配合的倾斜状，所述导向块的弧形槽表面与挤压块表面均复合有橡胶层。
[0011]
优选的，所述卡持杆呈方形条状，且卡持杆采用合金钢材料制成。
[0012]
本发明还提供一种预制桩桩基结构的智能化辅助施工方法，所述方法依托于智能施工终端进行智能化辅助施工，所述智能施工终端包括高精度探测系统、大数据人工智能决策系统、信号传输处理系统及数据库，其特征在于，该方法包括：1）数据库中录入建设区域覆盖层和岩石层的现有数据，并录入预制桩桩基结构的设计数据；2）通过破碎机械在岩石层的表面冲击出预埋坑，将所述预埋坑的底面去除尖端形成水平面；3）将所述的沉积块通过吊运机械放在预埋坑内，并通过夯压设备对沉积块进行冲击夯压；4）通过智能化吊运设备吊运预制柱，通过智能化控制预制柱垂直向下穿过沉积块的中心位置，并持续下压预制柱下降3m；5）在预制柱穿过沉积块下降过程中使沉积块发生膨胀与预埋坑边缘卡持，在沉积块碰撞过程中通过夯压机械持续性水平夯压，然后在预埋坑内部位于沉积块的边缘位置注入第一填充体；6）待填充体凝固后通过吊运机械将平衡块吊运放置在沉积块顶面，并叠加正位放置，通过智能化工具手进行拧动固定；7）在岩石层表面位于沉积块的边缘四周埋设四个正位块，并在正位块边缘进行填充注入第二填充体，且紧固机构一体固定在正位块顶面；8）将紧固机构的伸缩端拉出与对应位置的平衡块进行固定；所述步骤2-8均在高精度探测系统的不间断探测下进行，并将探测的建设施工数据录入数据库与现有数据对比和更新，智能施工终端通过信号传输处理系统将实时的施工信息发送给大数据人工智能决策系统，并接收大数据人工智能决策系统作出的指令，所述数据对比和更新及大数据人工智能决策系统作出的指令在整个步骤2-8中重复运行，直至预制桩桩基结构满足步骤1录入的设计数据要求。
[0013]
优选的，所述第一填充体和第二填充体均采用的是防水混凝土。
[0014]
与相关技术相比较，本发明提供的预制桩桩基结构及智能化辅助施工方法具有如下有益效果：本发明提供预制桩桩基结构及智能化辅助施工方法：
1、采用作为桩基定位基础，将锥台水平放置在岩石层表面的预埋坑内，然后吊运预制柱穿过插槽，随着预制柱的持续下降使挂块卡入让位槽下移，挂块与第一钢丝绳挂接，并持续性拉动第一钢丝绳下移，通过导轮的稳定导动使第一收卷轮带动轴杆转动，使卡持杆发生向外的翻转，从而锥台四周的卡持杆与预埋坑内壁挤压卡合形成膨胀式的固定，以较浅薄的结构实现稳定的基础定位，而且预制柱的自重会使卡持杆保持持续性的膨胀固定，基础较为稳定，有效解决现有的桩基固定为保障定位稳定采用较长自由度的穿插形成固定基础的问题，更加适合于覆盖层较浅区域的桩基固定，有效避免桩基难以下沉至设计要求的问题；2、通过垂直叠加的平衡块向上增加对预制柱的自由度限位，配合正位块和紧固机构均匀分布形成对立的拉扯力，极大提高对预制柱的侧支撑稳定效果。
[0015]
3、采用智能化辅助施工的方法，使得整个预制桩桩基结构的施工过程全数据都在实时的监控和更新中，从而整个施工步骤的指令都可以根据实时的情况更加准确，整个施工过程更加科学合理，大大减少施工误差，让施工的结构更容易符合设计要求。
附图说明
[0016]
图1为本发明提供的整体主视结构示意图；图2为本发明提供的整体俯视结构示意图；图3为本发明提供的沉积块结构示意图之一；图4为本发明提供的沉积块结构示意图之二；图5为本发明提供的沉积块结构示意图之三；图6为本发明提供的沉积块俯视结构示意图；图7为本发明提供的平衡块结构示意图；图8为本发明提供的齿盘结构示意图；图9为本发明提供的挤压块和导向块结构示意图。
[0017]
图中标号：1、预制柱；2、沉积块；20、导轮；21、锥台；22、收纳槽；23、轴杆；24、第一收卷轮；25、卡持杆；26、第一钢丝绳；27、挂块；28、插槽；29、导线槽；210、让位槽；3、平衡块；31、块体；32、通口；33、嵌块；34、嵌槽；35、紧固螺钉；36、空槽；4、正位块；5、紧固机构；50、齿盘；51、主壳；52、第二收卷轮；53、第二钢丝绳；54、线孔；55、导向块；56、挤压块；57、升降板；58、导柱；59、调节螺钉；6、覆盖层；7、岩石层。
具体实施方式
[0018]
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
[0019]
请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，其中，图1为本发明提供的整体主视结构示意图；图2为本发明提供的整体俯视结构示意图；图3为本发明提供的沉积块结构示意图之一；图4为本发明提供的沉积块结构示意图之二；图5为本发明提供的沉积块结构示意图之三；图6为本发明提供的沉积块俯视结构示意图；图7为本发明提供的平衡块结构示意图；图8为本发明提供的齿盘结构示意图；图9为本发明提供的挤压块和导向块结构示意图。预制桩桩基结构及智能化辅助施工方法包括：预制柱1、覆盖层6和岩石层7。
[0020]
在具体实施过程中，如图1和图2所示，所述岩石层7顶面覆盖有覆盖层6，所述岩石
层7内部埋设有可联动膨胀定位的沉积块2，所述沉积块2中心位置配合穿插有预制柱1，所述沉积块2顶面位于预制柱1外部套设有可对接紧固固定的平衡块3，所述岩石层7表面位于沉积块2侧边对称放置有四个正位块4，所述正位块4表面固定有可双重紧固固定连接紧固机构5，且紧固机构5与平衡块3端部对应固定连接；具体的施工过程中，先将沉积块2进行水平放置，形成定位安装的基础，将预制柱1穿过沉积块2向下穿插定位，在此过程中通过预制柱1与沉积块2的联动使沉积块2向外膨胀形成稳定的卡持状态，再将平衡块3呈垂直叠加放置在沉积块2表面，实现对预制柱1的稳定限位，增加对预制柱1轴向限位强度，通过正位块4和紧固机构5与平衡块3的连接极大提高对预制柱1的侧向拉持限位。
[0021]
现有的桩基固定采用较长自由度的穿插形成固定基础，配合混凝土等填埋形成稳定效果，施工难度较大，特别是对于覆盖层较浅区域很难使桩基下沉至设计要求，而本发明的沉积块2在嵌合较浅的情况下能形成较为稳定的定位基础，具体操作如下：如图3、图4、图5和图6所示，所述沉积块2包括导轮20、锥台21、收纳槽22、轴杆23、第一收卷轮24、卡持杆25、第一钢丝绳26、挂块27、插槽28、导线槽29和让位槽210，所述锥台21中心位置开设有预制柱1结构配合的插槽28，所述锥台21的外壁均开设有收纳槽22，且收纳槽22内转动安装有轴杆23，所述轴杆23外壁对称固定有卡持杆25，所述轴杆23表面对称固定有第一收卷轮24，且第一收卷轮24外壁收卷有第一钢丝绳26，所述锥台21内壁位于第一收卷轮24对应位置开设有导线槽29，且导线槽29与插槽28连通，所述导线槽29靠近插槽28的一端转动安装有导轮20，且第一钢丝绳26穿过导线槽29与导轮20绕接，所述插槽28内壁中心位置均开设有让位槽210，所述预制柱1表面对称固定有与让位槽210结构配合的挂块27。
[0022]
将锥台21水平放置在岩石层7表面的预埋坑内，进行相应的填埋，然后吊运预制柱1穿过插槽28，随着预制柱1的持续下降使挂块27卡入让位槽210下移，挂块27与第一钢丝绳26挂接，并持续性拉动第一钢丝绳26下移，通过导轮20的稳定导动使第一收卷轮24带动轴杆23转动，使卡持杆25发生向外的翻转，从而锥台21四周的卡持杆25与预埋坑内壁挤压卡合形成膨胀式的固定，以较浅薄的结构实现稳定的基础定位，而且预制柱1的自重会使卡持杆25保持持续性的膨胀固定，基础较为稳定。
[0023]
针对于覆盖层较浅区域预制柱1难以下沉的状况，若预制柱1只通过沉积块2进行定位其稳定性还会存在很大欠缺，本发明的平衡块3通过向上对预制柱1进行限位，保障预制柱1的基础自由度，提高其稳定性，具体操作如下：如图7所示，所述平衡块3呈双层叠加放置，双层所述的平衡块3呈垂直交错放置，所述平衡块3包括块体31、通口32、嵌块33、嵌槽34、紧固螺钉35和空槽36，所述块体31呈对称设置，所述块体31的端面一侧固定有嵌块33，且块体31的端面位于嵌块33对称位置开设有嵌槽34，且嵌块33与嵌槽34配合插接，所述块体31表面位于嵌槽34对应位置开设有空槽36，所述空槽36内穿插安装有紧固螺钉35，且紧固螺钉35穿过嵌槽34与嵌块33啮合连接，所述块体31的对接面的中心位置开设有通口32，且通口32与预制柱1结构配合。
[0024]
将第一层的块体31放在沉积块2顶面，通过嵌块33与嵌槽34的卡合实现高精度对接，然后拧动紧固螺钉35转动与嵌块33连接，实现两个块体31的紧密固定，而预制柱1被稳定限制在通口32内，然后添加第二层的平衡块3，两层平衡块3的对接方向垂直，避免侧向应力集中造成的抗压性低，双层平衡块3的安装增加了预制柱1的基础自由度，有效提高安装
稳定性。
[0025]
由于平衡块3主要依靠自重和夹持限位效果实现对预制柱1的自由度限制，基础受力并未达到很好的效果，本发明采用均匀设置的正位块4和紧固机构5对平衡块3形成均匀的侧拉，提高平衡块3的基础受力稳定性，具体操作如下：如图8所示，所述紧固机构5包括齿盘50、主壳51、第二收卷轮52、第二钢丝绳53、线孔54、导向块55、挤压块56、升降板57、导柱58和调节螺钉59，所述主壳51与正位块4固定连接，所述主壳51内部底面转动安装有第二收卷轮52，且第二收卷轮52外部收卷有第二钢丝绳53，所述主壳51表面开设有线孔54，且第二钢丝绳53穿过线孔54与平衡块3固定连接，所述主壳51内壁位于线孔54边缘固定有导向块55，所述第二收卷轮52上方设置有升降板57，所述升降板57底面与第二收卷轮52顶面对应固定有齿盘50，所述主壳51内部顶面固定有导柱58，且导柱58与升降板57滑动穿接，所述升降板57底面位于导向块55上方固定有挤压块56，所述主壳51顶面中心位置啮合安装有调节螺钉59。
[0026]
将正位块4埋设在沉积块2的四周，形成均匀的受力点，将第二钢丝绳53从线孔54拉出与对应位置的平衡块3固定连接，然后拧动调节螺钉59带动升降板57沿着导柱58下降，使齿盘50相互卡合形成对第二收卷轮52转动限位，保持第二钢丝绳53的伸出长度，在升降板57下降的同时使挤压块56挤压卡入导向块55内，形成对第二钢丝绳53的限位压持，从而保障第二钢丝绳53的长度固定，四周形成的对抗性拉力使平衡块3的基础受力较为稳定，保障对预制柱1的自由度限定。
[0027]
如图9所示，所述导向块55表面开设有弧形槽，且挤压块56的两侧呈与弧形槽配合的倾斜状，所述导向块55的弧形槽表面与挤压块56表面均复合有橡胶层，通过挤压块56与导向块55的软性挤压增加对第二钢丝绳53的限位稳定性。
[0028]
其中，所述卡持杆25呈方形条状，且卡持杆25采用合金钢材料制成，使卡持杆25具有较强的抗变形强度，以及耐腐蚀性较好，使用寿命较长。
[0029]
本发明提供的一种预制桩桩基结构的智能化辅助施工方法，所述方法依托于智能施工终端进行智能化辅助施工，所述智能施工终端包括高精度探测系统、大数据人工智能决策系统、信号传输处理系统及数据库，其特征在于，该方法包括：1）数据库中录入建设区域覆盖层6和岩石层7的现有数据，并录入预制桩桩基结构的设计数据；2）通过破碎机械在岩石层7的表面冲击出预埋坑，将所述预埋坑的底面去除尖端形成水平面；3）将所述的沉积块2通过吊运机械放在预埋坑内，并通过夯压设备对沉积块2进行冲击夯压；4）通过智能化吊运设备吊运预制柱1，通过智能化控制预制柱1垂直向下穿过沉积块2的中心位置，并持续下压预制柱1下降3m；5）在预制柱1穿过沉积块2下降过程中使沉积块2发生膨胀与预埋坑边缘卡持，在沉积块2碰撞过程中通过夯压机械持续性水平夯压，然后在预埋坑内部位于沉积块2的边缘位置注入第一填充体；6）待填充体凝固后通过吊运机械将平衡块3吊运放置在沉积块2顶面，并叠加正位放置，通过智能化工具手进行拧动固定；
7）在岩石层7表面位于沉积块2的边缘四周埋设四个正位块4，并在正位块4边缘进行填充注入第二填充体，且紧固机构5一体固定在正位块4顶面；8）将紧固机构5的伸缩端拉出与对应位置的平衡块3进行固定；所述步骤2-8均在高精度探测系统的不间断探测下进行，并将探测的建设施工数据录入数据库与现有数据对比和更新，智能施工终端通过信号传输处理系统将实时的施工信息发送给大数据人工智能决策系统，并接收大数据人工智能决策系统作出的指令，所述数据对比和更新及大数据人工智能决策系统作出的指令在整个步骤2-8中重复运行，直至预制桩桩基结构满足步骤1录入的设计数据要求。
[0030]
其中，所述第一填充体和第二填充体均采用的是防水混凝土，形成对沉积块2和正位块4的缝隙填充固定，保障其稳定性。
[0031]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。