钢管桩与承台锚固体系施工方法与流程

本发明涉及桥梁承台施工，特别地，涉及一种钢管桩与承台锚固体系施工方法。

背景技术：

1、近年来，在桥梁建设中，灌注桩作为常见的桩基础。在广东三角洲平原的某a形独塔斜拉桥地处抗震设防烈度为8度(0.20g)的强地震烈度地区，为了抵抗强地震力，该桥梁主桥7#墩桩基设有长度25m、外径2.5m永久钢护筒，与桩基混凝土紧密粘结，构成大直径钢管桩(即：钢管桩由钢护筒和灌注桩混凝土构成)，共同受力参与抗震，使桩基具有足够大的承载力和良好的抗弯能力。

2、在桥梁主桥7#墩承台施工时，将大直径钢管桩上端伸入承台中，钢护筒与承台之间要求锚固可靠，以便钢护筒有效承受荷载，且与桩基混凝土协同受力、共同工作。桥梁承台作为大直径钢管桩与桥梁上部结构的传力体，其与钢护筒之间的连接方式常见有：(1)将钢护筒伸入承台的部分切割成带状形成钢带，在钢带上焊接补强钢筋，承台受力钢筋从被切除的钢护筒处穿过；(2)钢护筒顶面端板上焊接锚固钢筋；(3)钢护筒内放置插筋并浇灌填芯混凝土；(4)如专利申请号cn201711023517.2所公开的一种钢管复合桩与承台的锚固结构及其施工方法，在钢护筒外壁外套水平环形承压板，在环形承压板的上板面焊接加劲肋，预应力钢筋的一端锚固在环形承压板上，另一端向上穿过波纹套管伸至承台的第二浇筑层和第三浇筑层的交界面上经张拉预应力后锚固；(5)如专利申请号cn201620844479.1所公开的一种新型加翼桩，在钢管桩上焊接有环形板，环形板上表面通过三角形肋与钢管桩连接，环形板下方焊接有多个与肋交错设置的翼；(6)如专利申请号cn202010065869.x所公开的一种基础改造中新增钢管桩与后加承台的锚固装置及其锚固方法，在钢管桩下部且沿轴向均匀设置桩环，沿着钢管桩下部的轴向和径向均匀设置l臂构件以及设于管桩下部的加强板，钢管桩、桩环、l臂构件及加强板浇筑于承台上而与承台锚固在一起；(7)如专利申请号cn201320733682.8所公开的一种混凝土管桩与承台的连接结构，管桩上端与基础承台连接，锚固钢筋上下两端分别与基础承台和管桩连接，预埋钢筋位于管桩桩身内，管桩端面上设有桩端板，桩端板的端面上沿圆周均匀分布有多个螺栓孔，桩端板底部在管桩桩身内沿圆周均匀设有多个与螺栓孔对应的预埋套筒，锚固钢筋底端穿过桩端板位于管桩内与预埋套筒连接。

3、上述锚固连接方式存在如下缺陷：

4、(1)第一种连接方式：割除较多数量钢带，使钢护筒难以充分发挥其作用，锚固连接施工量大，施工效率低，造成桥梁承台施工工期延长。

5、(2)第二种连接方式：现场焊接工作量较大、质量可靠性较差且受力不连续，锚入承台的普通钢筋焊缝与钢筋的受力方向垂直，容易导致焊缝撕裂失效。

6、(3)第三种连接方式：有着较严格的技术要求，在工地现场完全实现较困难，且灌注填芯混凝土，需要花费大量的人力、机械配合，对施工人员素质要求非常高。

7、(4)第四种～第七种连接方式，均设有与钢管桩呈水平向的环形承压板、环形板、桩环、l臂构件、加强板及桩端板，当与封底混凝土和承台混凝土浇筑时，在环形承压板、环形板、桩环、l臂构件、加强板及桩端板底面，均存在：混凝土中气泡不能向外排除或者混凝土塑性收缩形成缝隙，造成环形承压板、环形板、桩环、l臂构件、加强板及桩端板与封底混凝土和承台混凝土间分离、粘结不密实，给工程质量留下隐患。

技术实现思路

1、本发明提供了一种钢管桩与承台锚固体系施工方法，以解决现有连接方式存在的钢管桩与混凝土间粘结不密实、钢管桩与承台锚固连接质量、可靠性及承力差的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种钢管桩与承台锚固体系施工方法，包括以下步骤：前期准备：对深基坑内钢管桩桩顶超灌多余部分的钢管桩进行切割和破除以露出预留主钢筋，并在基坑底上施工出第一层封底混凝土层；锚固体系设计计算：设计锚固结构体结构以使其连接钢管桩和承台后形成锚固体系，并对锚固结构体中重要构件的承力进行计算；锚固体系构建：在每根钢管桩的外圆上构建一组连接钢管桩和第一层封底混凝土层的锚固结构体，且锚固结构体的顶端突出有用于伸入上方承台内的锚固筋；基坑封底及承台施工：在锚固结构体外的第一层封底混凝土层上施工出与各锚固结构体间均存在隔离缝的第二层封底混凝土层，并在第二层封底混凝土层顶面、隔离缝顶面、锚固结构体顶面及钢管桩桩顶面上施工出承台。

4、进一步地，步骤“前期准备”具体包括以下步骤：前期施工准备：按照施工设计图，施工完成钢管桩、承台基坑围堰、基坑支护、基坑土方开挖至基坑底；切割破除：对钢管桩桩顶上超灌多余部分的钢护筒进行切割以外露灌注桩，并对外露的灌注桩进行破除以外露预留主钢筋；第一层浇筑：在基坑底面上浇筑出第一层封底混凝土层。

5、进一步地，步骤“锚固体系设计计算”具体包括以下步骤：锚固体系设计：设计锚固结构体结构，以使锚固结构体连接钢管桩和承台后形成径向环形锚固体系和竖向环形锚固体系；传力路径分析：对径向环形锚固体系和竖向环形锚固体系的传力路径进行分析；构件承力计算：对锚固结构体中重要构件的承力进行计算。

6、进一步地，每组锚固结构体包括用于固定套装于对应钢管桩外圆上的抗滑钢筋环组、中空笼状用于套装于钢管桩外圆上的环形钢筋笼、中空环状下端用于插入环形钢筋笼内且上端用于插入承台内的锚固钢筋环，及浇筑抗滑钢筋环组、环形钢筋笼和锚固钢筋环形成的并连接钢管桩和第一层封底混凝土层的锚固混凝土层。

7、进一步地，步骤“锚固体系构建”具体包括以下步骤：抗滑钢筋环组安装；环形钢筋笼安装；锚固钢筋环安装；锚固混凝土层施工。

8、进一步地，步骤“抗滑钢筋环组安装”具体包括以下步骤：结构构建：构建出抗滑钢筋环组的组成构件-多个抗滑钢筋环；涂层清除：清除钢管桩外层的钢护筒外壁面上的防护涂层；安装：在钢护筒的外圆上安装多个抗滑钢筋环以形成抗滑钢筋环组。

9、进一步地，步骤“环形钢筋笼安装”具体包括以下步骤：结构构建：利用环形的多个环形钢筋和箍筋构建出环形钢筋笼；安装：将环形钢筋笼套装至钢护筒的外圆上且与抗滑钢筋环组径向间隔。

10、进一步地，步骤“锚固钢筋环安装”具体包括以下步骤：结构构建：构建出锚固钢筋环的组成构件-多根锚固钢筋；安装：将多根锚固钢筋沿钢护筒外侧环向依次设置，且各锚固钢筋竖直向依次插入连接至环形钢筋笼内第一次浇筑形成的第一层锚固混凝土层的混凝土中。

11、进一步地，步骤“锚固混凝土层施工”具体包括以下步骤：模板安装：在环形钢筋笼外的第一层封底混凝土层上安装环绕环形钢筋笼的环形模板；混凝土浇筑：在环形模板内进行浇筑以形成锚固混凝土层。

12、进一步地，步骤“基坑封底及承台施工”具体包括以下步骤：第二层浇筑：在锚固结构体外围设隔离板，并在隔离板外的第一层封底混凝土层上浇筑出第二层封底混凝土层；承台施工：在第二层封底混凝土层顶面、隔离缝顶面、锚固结构体顶面及钢管桩顶面上浇筑出承台。

13、本发明具有以下有益效果：

14、采用本发明的施工方法，(1)可构建出径向、竖向的环形锚固体系：通过在各根钢管桩外圆上构建一组锚固结构体，且锚固结构体与对应的钢管桩及下方的第一层封底混凝土层分别固定，从而与钢管桩径向环形锚固连接，构成“平头铆钉”式的钢管桩与承台径向环形锚固体系，实现锚固结构体与钢管桩间粘结密实产生径向摩擦力，抵挡钢管桩与锚固结构体间竖向滑移，且当锚固结构体内的混凝土层发生体积膨胀后，在锚固结构体内钢筋的约束下可形成径向反力，将向钢管桩方向产生径向预应力均匀作用于钢管桩，使锚固结构体与钢管桩间粘结密实产生径向摩擦力，抵挡钢管桩与锚固结构体间竖向滑移；同时钢管桩内的预留主钢筋和锚固结构体顶端外突的锚固钢筋锚入承台内，与承台竖向环形锚固连接，构成“串联”式钢管桩与承台竖向环形锚固体系，实现钢管桩与承台间粘结密实产生竖向摩擦力，抵挡钢管桩与承台间竖向滑移；(2)实现锚固结构良好的传力：当桥梁上部结构传递至承台的力，除一部分通过承台→预留主钢筋→承台混凝土与钢护筒顶部间承压→钢管桩外，另一部分还通过承台→锚固结构体→钢护筒，从而采用本发明的施工方法施工出的锚固体系能实现钢管桩与混凝土间粘结密实、钢管桩与承台锚固质量可靠性好、整体结构稳定、承力能力良好。

15、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。