承套式桩帽的精准快速施工方法与流程

1.本发明涉及高桩码头施工技术领域，尤其是涉及一种承套式桩帽的精准快速施工方法。


背景技术：

2.高桩码头承载能力强、通用性好、水位变化适应性强，在大型港口项目中得到广泛应用。同时高桩码头投资大，建设周期长，施工时对水位要求高，施工过程中环保性较差，如何快速、环保地完成码头建设，并尽快投产是广大建设和施工单位共同的愿望。随着装配式建筑的快速发展，码头装配化也逐渐兴起，目前码头建设中桩基、纵梁、面板、预应力空心板等很多构件都实现装配化了，而横梁大多采用现浇方式，极大制约了码头装配化的发展，其中一个重要原因就是桩基与横梁的连接仍然是一个难题。
3.高桩码头具有工艺设备复杂，荷载较大，码头桩基悬臂较长，并且普遍需要水中施工的特点。为抵抗码头平台较大的水平力，同一榀排架由多根桩基连接在同一根横梁上，并且通常采用成对的斜桩或增设联系撑的布置方式，如图1所示。高桩码头的使用环境要求同一榀排架的桩帽既能与分别桩基可靠连接，又能与统一与横梁可靠连接，并且充分考虑水中施工桩基偏位较大的特点。
4.中国专利文献cn 213926243 u 记载了用于预应力管桩的装配式桩帽，但是该结构，无法有效适应高桩码头的施工，尤其是斜桩的施工，使用存在明显缺陷。中国专利文献cn 105586967 a记载了复合地基用预制装配式桩帽，仍然存在上述问题，需要改进。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种承套式桩帽的精准快速施工方法，解决了高桩码头的装配化效率较低，施工进程受制约，工期较长，施工存在安全风险的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种承套式桩帽的精准快速施工方法，包括以下步骤：s1、对不同位置的桩基进行精度复验；s2、根据设计图纸完成预制桩帽的浇筑施工；s3、将预制桩帽底部的钢套筒套设在桩基上，并调整高度；s4、对钢套筒进行封底，并在桩基和钢套筒的缝隙之间灌浆，养护到设计强度；s5、将横梁安装至预制桩帽顶部，横梁的底部设置在坑槽内。
7.优选的方案中，对于桩基中符合设计参数的采用本方法进行处理，不合格的则单独处理。
8.优选的方案中，对于桩基采用空心管桩时，需要在桩基的上侧内部封底并浇筑桩芯混凝土。
9.优选的方案中，s2中，钢套筒埋设在预制桩帽内，钢套筒的埋深大于钢套筒的外径，并在钢套筒的内侧设置多个锚固钢筋贯穿预制桩帽的顶部向外延伸。
10.优选的方案中，预制桩帽的上部设置坑槽，坑槽内对称预埋吊环。
11.优选的方案中，s5中将横梁的对位孔对准预制桩帽上的锚固钢筋下落，直至凸起搁置在坑槽内，并对对位孔进行灌浆。
12.优选的方案中，s3的具体步骤为：s31、在桩基的刚性强度满足使用要求后，在其顶部设置调平砂浆块，并在调平砂浆块内埋设预埋钢管；s32、在钢套筒的外侧沿周向分别设置有多个第一注浆孔、螺纹孔和第二注浆孔；s33、利用位于钢套筒上侧的第二注浆孔，将螺杆穿设在第二注浆孔内，并和预埋钢管螺纹连接，形成粗调定位；s34、将螺栓沿安装在螺纹孔内，分别调整不同位置的螺栓，保证螺栓的端面和桩基的外侧壁贴合，直至达到设计精度。
13.优选的方案中，s4的具体步骤为：s41、采用自适应斜度单元进行钢套筒的快速封底，分别将相对的滑板滑入各自底板中间的滑道内，然后将螺栓插入到调节板内，并和底板螺纹连接；s42、然后将滑板上的缺口和桩基的外侧壁进行适配，根据需要调整两侧的两个随动槽的长度；s43、将相对的两个底板进行连接，螺栓穿设在底板两侧分耳板内，利用螺母锁止；s44、调整底板的高度，直至夹持槽贴合在钢套筒的外侧，夹持槽的宽度和钢套筒外径相等，随动槽的宽度和桩基的外径相等；s45、将底板和滑板焊接在钢套筒的底部，并检查焊接后的密封效果。
14.优选的方案中，在滑板的缺口上侧设置有倒角，从而能更好的贴合在桩基的外侧。
15.优选的方案中，s45的步骤为：s451、在钢套筒的下侧外部沿周向对称焊接多个螺钉；s452、在调节板和螺栓之间的缝隙处绕设尼龙线，并将尼龙线和螺钉固定；s453、待整个自适应斜度单元完全被尼龙线固定在钢套筒上后，检查各位置的连接状态，确保自适应斜度单元的位置准确；s454、进行人工焊接，保证焊点均匀；s455、将多余部分进行切割，并最终拆下尼龙线，完成切割部分的移除。
16.本发明的有益效果为：承套式桩帽结构，可以很大程度提高高桩码头的装配化率，加快施工进度，并使现场施工更加环保；相比插槽式接头，上部横梁整体预制不需要中间节点处钢筋焊接并后浇，保证了横梁的连续性，对增强横梁抵抗正负弯矩的能力有显著效果；同时在预制桩帽的底部设置有钢套筒，能有效的应对斜桩的倾斜角度问题，不仅不削弱桩基连接的强度，更能够使桩帽与横梁的相对位置更加精准，通过桩帽预留锚固钢筋和横梁上的预留孔，灌浆后实现可靠连接，本发明对直桩和斜桩均有良好的适应性，基本满足高桩码头设计中各种桩基布置的工况，通过设置钢套筒的长度，各桩基可以设置钢联系撑，解决预应力管桩结构难以设置联系撑的问题，改善受力状况。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是内河高桩码头典型断面图示意图；图2是本发明的承套式桩帽结构示意图；图3是本发明的横梁、预制桩帽和桩基连接结构示意图状态一；图4是图3的正视示意图；图5是图3的底部示意图；图6是图3的左视示意图；图7是本发明的横梁、预制桩帽和桩基连接结构示意图状态二；图8是图3的爆炸结构示意图状态一；图9是图3的爆炸结构示意图状态二；图10是本发明的预制桩帽安装桩基爆炸结构示意图；图11是本发明的自适应斜度单元爆炸结构示意图状态一；图12是本发明的自适应斜度单元爆炸结构示意图状态二。
18.图中：桩基1；预制桩帽2；坑槽201；锚固钢筋202；吊环203；横梁3；凸起301；对位孔302；钢套筒4；第一注浆孔401；螺纹孔402；第二注浆孔403；自适应斜度单元5；底板501；滑板502；滑道503；随动槽504；夹持槽505；倒角506；调节板507；耳板508；缺口509；螺栓6；调平砂浆块7；螺杆8；预埋钢管9；螺母10。
具体实施方式
19.如图1-12中，一种承套式桩帽的精准快速施工方法，包括以下步骤：s1、对不同位置的桩基1进行精度复验；s2、根据设计图纸完成预制桩帽2的浇筑施工；s3、将预制桩帽2底部的钢套筒4套设在桩基1上，并调整高度；s4、对钢套筒4进行封底，并在桩基1和钢套筒4的缝隙之间灌浆，养护到设计强度；s5、将横梁3安装至预制桩帽2顶部，横梁3的底部设置在坑槽（201）内。
20.本发明的应用的高桩装配式码头，需由下向上安排施工顺序，依次护岸施工、沉桩、桩基检测、桩帽吊装、桩帽灌浆、坑槽注浆、横梁安装、横梁预留孔灌浆、纵梁安装、节点浇筑及面层施工，最后为附属及防护设施安装。在施工时，为了进一步提高整体的施工效率，保证施工节拍的稳定，优选的，横梁采用预制横梁进行施工，此时对应的预制横梁采用吊装进行作业。
21.（1）水下抛石选择10-100kg石料，应采用对标控制平面位置。流速较大、水深较深时，可采用试抛法确定抛石的提前量。
22.（2）水域沉桩采用打桩船，沉桩采用桩底标高和贯入度指标双控，具体根据地质条件确定以桩底标高为主或贯入度控制为主，内河有掩护水域桩基偏位直桩100mm，斜桩150mm，近岸无掩护水域桩基偏位直桩150mm，斜桩200mm。
23.（3）对已完工桩基进行检测，对不合格桩基进行单独处理，合格桩基采用本发明的桩帽结构，对于空心管桩，应首先在桩顶一定长度范围内浇筑桩芯混凝土，桩芯混凝土按配筋率要求进行配筋；（4）承套式桩帽预制，应首先对钢套管进行防腐处理，然后再嵌固在桩帽中浇筑，确保采用刚接处理，套管定位、坑槽尺寸、吊环、锚筋预埋准确，钢套管外露部分长度不小于
1倍桩基直径，并不得小于1m（如需设置联系撑，可将套筒延长至需要位置，用于焊接联系撑），桩帽混凝土强度达到80%方可吊装；（5）桩帽吊装及定位以确保横梁位置准确为原则，通过调整钢套管大小来适应桩基偏位（而不是通过调整桩帽位置），近岸无掩护水域桩帽能够适应150mm以内的直桩偏位，斜桩200mm的允许偏差。桩帽位置根据设计要求确定，从而保证桩帽与横梁的相对位置准确，吊装前在桩顶涂抹约50mm厚的水泥调平砂浆；（6）在钢套管上采用螺旋式灌浆孔布置，灌浆孔直径100mm，竖向间距不大于400mm，均匀布置在钢套管四周，灌浆结束后，验收合格，将预留的灌浆孔采用钢板焊接封堵；（7）桩帽灌浆强度达到100%后，为使横梁与桩帽紧密联系，在横梁安装前，在桩帽坑槽内注满水泥砂浆，横梁安装搁置正确后，砂浆溢出，确保坑槽内砂浆填充效果，砂浆的强度不低于桩帽及横梁；（8）横梁安装应保证横梁预留孔与桩帽预留锚筋对应拼装，安装完成并检查位置正确后，对预留孔进行灌浆处理；（9）横梁在纵梁处预留外伸钢筋与纵梁主筋焊接，纵梁安装后，钢筋完成焊接，节点处设置模板，并后浇强度不低于纵横梁的混凝土；（10）面板、其他设施按相关规范施工。
24.在完成桩基1的施工后，需要先对桩基1的富裕部分进行切割，然后测量不同桩基的位置点的高度，然后根据桩基1的高度，分别调整相适应的钢套筒4的长度，保证钢套筒4具有较好的包容性，同时能更好的利用桩基1作为转换支点，为横梁3的高度提供支撑基础。钢套筒4壁桩基1的外径大300mm-400mm，对施工中桩基偏位具备一定的包容性，解决装配式施工中的老大难问题，并不对接头强度造成削弱。
25.优选的方案中，对于桩基1中符合设计参数的采用本方法进行处理，不合格的则单独处理。对于不合格的桩基1，其需要重新插打或纠正，否则其偏差过大将会造成桩帽调整的不便，整体受力不均衡，影响承载能力，产生风险。
26.优选的方案中，对于桩基1采用空心管桩时，需要在桩基1的上侧内部封底并浇筑桩芯混凝土。需要保证桩基1具有较好的刚性，在连接点能和钢套筒4形成刚性连接，整体的抗倾覆能力强，保证了预制桩帽的位置精准，结构稳定。
27.优选的方案中，s2中，钢套筒4埋设在预制桩帽2内，钢套筒4的埋深大于钢套筒4的外径，并在钢套筒4的内侧设置多个锚固钢筋202贯穿预制桩帽2的顶部向外延伸。钢套筒4具有包容桩基1插打时，存在一定偏位的问题，同时还能作为体系转换的支点，保证横梁3安装精度高，对横梁3的承载能力强。
28.优选的方案中，预制桩帽2的上部设置坑槽201，坑槽201内对称预埋吊环203。吊环203保证了吊装时的便利，吊环203深入预制桩帽2内，增强了混凝土的连接强度，坑槽201稳定对横梁3的自由度进行有效的限制。在桩帽上设置坑槽并预留锚固钢筋，同时在横梁上设置对应向下的凸起并设置与桩帽锚筋对应的对位孔，解决同一排架之间桩基的联系问题；吊环高度低于桩帽顶面约50mm，吊装后，对坑槽进行灌浆，使吊环成为永久钢筋，对接头与桩帽的联系起到加强多用。
29.优选的方案中，s5中将横梁3的对位孔302对准预制桩帽2上的锚固钢筋202下落，
直至凸起301搁置在坑槽201内，并对对位孔302进行灌浆。从而能保证横梁3和预制桩帽2及桩帽1连接形成整体，受力稳定。
30.优选的方案中，s3的具体步骤为：s31、在桩基1的刚性强度满足使用要求后，在其顶部设置调平砂浆块7，并在调平砂浆块7内埋设预埋钢管9；s32、在钢套筒4的外侧沿周向分别设置有多个第一注浆孔401、螺纹孔402和第二注浆孔403；s33、利用位于钢套筒4上侧的第二注浆孔403，将螺杆8穿设在第二注浆孔403内，并和预埋钢管9螺纹连接，形成粗调定位；s34、将螺栓6沿安装在螺纹孔402内，分别调整不同位置的螺栓6，保证螺栓6的端面和桩基1的外侧壁贴合，直至达到设计精度。
31.在使用时，需要对采用空心管桩进行插打的桩基1的上侧进行浇灌，在靠近桩顶一定长度范围内进行浇筑桩芯混凝土，保证桩基1的内部填充密实，能抵抗侧向的施力，调平砂浆块7采用砂浆支承，具有较好的承载能力，钢管9采用三通结构，并在各管口处进行车削螺纹的处理，调平砂浆块7的顶部在达到设计强度后能贴合在钢套筒4内侧预制桩帽2的底面，从而保证整体的连接支撑效果更好，第一注浆孔401采用绕钢套筒4侧壁螺旋式设置，浇筑效率高，同时各空隙内的填充效果好，浇筑质量更佳，最大限度保证钢套管的强度和灌浆的均匀，位于顶部的第二注浆孔403同时兼顾浇筑砂浆和安装螺杆8的作用，第二注浆孔403直径大于螺杆8，由于预制桩帽2底部的钢套筒4逐渐深入到桩基1上时，到达设计位置后，因为直径不同，存在间隙，且整体的受力重心和桩基1的重心并不在垂直方向，会产生晃动的趋势，且码头作业的环境存在不可预见的风力影响，对整体安装时的安全性和稳定性提出挑战，另预制桩帽2在桩基1上的晃动会带来安装精度无法控制的风险，因此通过三个螺杆8可以进行位置的粗调，然后经过螺栓6不同位置的伸入长度的不同能较好的对钢套筒4进行精确调整，保证整体安装精度高。
32.优选的方案中，s4的具体步骤为：s41、采用自适应斜度单元5进行钢套筒4的快速封底，分别将相对的滑板502滑入各自底板501中间的滑道503内，然后将螺栓6插入到调节板507内，并和底板501螺纹连接；s42、然后将滑板502上的缺口509和桩基1的外侧壁进行适配，根据需要调整两侧的两个随动槽504的长度；s43、将相对的两个底板501进行连接，螺栓6穿设在底板501两侧分耳板508内，利用螺母10锁止；s44、调整底板501的高度，直至夹持槽505贴合在钢套筒4的外侧，夹持槽505的宽度和钢套筒4外径相等，随动槽504的宽度和桩基1的外径相等；s45、将底板501和滑板502焊接在钢套筒4的底部，并检查焊接后的密封效果。
33.由于桩基1在设置斜桩时，本身插打就存在一定的误差，无法完全贴合设计的理想值，因此实际施工时，会设计一定角度的允许偏差，而预制桩帽2是完全安装设计的精度进行浇筑的，其浇筑精度可控，就会带来保证预制桩帽2顶面为平面的前提下，钢套筒4和桩基1的轴线存在差异，因此桩基1投影在钢套筒4地面的轮廓是一个宽度为桩基1直径，但是长度大于桩基1直径的对称腰圆曲线，因此设置的随动槽504能较好的应对此种情况的发生，
当两个滑板502的端面贴合时，此时为桩基 1和钢套筒4为最理想的状态，安装最为便利，当桩基1存在偏差时，通过滑动滑板502，即可打开滑动槽504，保证了对桩基1外侧壁的完美贴合并兼容其变化，两个底板501两侧通过螺栓6和螺母10能快速的锁止，保证贴合在钢套筒4的底部，同时由于夹持槽505的直径和钢套筒4的外径相同，且设置有滑道503，钢套筒4外径大于桩基1外径，因此滑板502能从底部对钢套筒4进行承接，夹持槽505侧面抵靠在钢套筒4上，形成了弯折结构，整体密封效果得以提高，于此同时滑道503能稳定将滑板502进行限位，保证了移动的精准，整体的安装精度高，减少了封底后续的修正工序。
34.优选的方案中，在滑板502的缺口509上侧设置有倒角506，从而能更好的贴合在桩基1的外侧。在缺口509、随动槽504和夹持槽505处均设置有橡胶密封条，保证了贴合的效果稳定，密封效果更佳。
35.优选的方案中，s45的步骤为：s451、在钢套筒4的下侧外部沿周向对称焊接多个螺钉；s452、在调节板507和螺栓6之间的缝隙处绕设尼龙线，并将尼龙线和螺钉固定；s453、待整个自适应斜度单元5完全被尼龙线固定在钢套筒4上后，检查各位置的连接状态，确保自适应斜度单元5的位置准确；s454、进行人工焊接，保证焊点均匀；s455、将多余部分进行切割，并最终拆下尼龙线，完成切割部分的移除。
36.底板501的尺寸大于钢套筒4的外径，安装对准效果好，同时可以直观的查看安装位置和精度是否达到设计值，更能应对偏差的变化。尼龙线线质柔软，节结强度高，结出的线结可靠，由于自适应斜度单元的两个底板501底部采用螺栓6连接，整体的平面度得以保证，同时连接刚性强，分别在两侧对底板501进行拉持，能应对外界环境的影响，同时由于是呈现倾斜角度，保证了整体的安全，当焊接完毕后，对多余部分进行切除时，尼龙线还起到了避免切除部分掉落，造成安全风险的问题，操作便捷，使用效果好。
37.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：包括以下步骤：s1、对不同位置的桩基（1）进行精度复验；s2、根据设计图纸完成预制桩帽（2）的浇筑施工；s3、将预制桩帽（2）底部的钢套筒（4）套设在桩基（1）上，并调整高度；s4、对钢套筒（4）进行封底，并在桩基（1）和钢套筒（4）的缝隙之间灌浆，养护到设计强度；s5、将横梁（3）安装至预制桩帽（2）顶部，横梁（3）的底部设置在坑槽（201）内。2.根据权利要求1所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：对于桩基（1）中符合设计参数的采用本方法进行处理，不合格的则单独处理。3.根据权利要求1所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：对于桩基（1）采用空心管桩时，需要在桩基（1）的上侧内部封底并浇筑桩芯混凝土。4.根据权利要求1所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：s2中，钢套筒（4）埋设在预制桩帽（2）内，钢套筒（4）的埋深大于钢套筒（4）的外径，并在钢套筒（4）的内侧设置多个锚固钢筋（202）贯穿预制桩帽（2）的顶部向外延伸。5.根据权利要求4所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：预制桩帽（2）的上部设置坑槽（201），坑槽（201）内对称预埋吊环（203）。6.根据权利要求4所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：s5中将横梁（3）的对位孔（302）对准预制桩帽（2）上的锚固钢筋（202）下落，直至凸起（301）搁置在坑槽（201）内，并对对位孔（302）进行灌浆。7.根据权利要求1所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：s3的具体步骤为：s31、在桩基（1）的刚性强度满足使用要求后，在其顶部设置调平砂浆块（7），并在调平砂浆块（7）内埋设预埋钢管（9）；s32、在钢套筒（4）的外侧沿周向分别设置有多个第一注浆孔（401）、螺纹孔（402）和第二注浆孔（403）；s33、利用位于钢套筒（4）上侧的第二注浆孔（403），将螺杆（8）穿设在第二注浆孔（403）内，并和预埋钢管（9）螺纹连接，形成粗调定位；s34、将螺栓（6）沿安装在螺纹孔（402）内，分别调整不同位置的螺栓（6），保证螺栓（6）的端面和桩基（1）的外侧壁贴合，直至达到设计精度。8.根据权利要求7所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：s4的具体步骤为：s41、采用自适应斜度单元（5）进行钢套筒（4）的快速封底，分别将相对的滑板（502）滑入各自底板（501）中间的滑道（503）内，然后将螺栓（6）插入到调节板（507）内，并和底板（501）螺纹连接；s42、然后将滑板（502）上的缺口（509）和桩基（1）的外侧壁进行适配，根据需要调整两侧的两个随动槽（504）的长度；s43、将相对的两个底板（501）进行连接，螺栓（6）穿设在底板（501）两侧分耳板（508）内，利用螺母（10）锁止；s44、调整底板（501）的高度，直至夹持槽（505）贴合在钢套筒（4）的外侧，夹持槽（505）
的宽度和钢套筒（4）外径相等，随动槽（504）的宽度和桩基（1）的外径相等；s45、将底板（501）和滑板（502）焊接在钢套筒（4）的底部，并检查焊接后的密封效果。9.根据权利要求8所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：在滑板（502）的缺口（509）上侧设置有倒角（506），从而能更好的贴合在桩基（1）的外侧。10.根据权利要求8所述一种承套式桩帽的精准快速施工方法，其特征是：s45的步骤为：s451、在钢套筒（4）的下侧外部沿周向对称焊接多个螺钉；s452、在调节板（507）和螺栓（6）之间的缝隙处绕设尼龙线，并将尼龙线和螺钉固定；s453、待整个自适应斜度单元（5）完全被尼龙线固定在钢套筒（4）上后，检查各位置的连接状态，确保自适应斜度单元（5）的位置准确；s454、进行人工焊接，保证焊点均匀；s455、将多余部分进行切割，并最终拆下尼龙线，完成切割部分的移除。

技术总结
本发明提供一种承套式桩帽的精准快速施工方法，包括以下步骤：S1、对不同位置的桩基进行精度复验；S2、根据设计图纸完成预制桩帽的浇筑施工；S3、将预制桩帽底部的钢套筒套设在桩基上，并调整高度；S4、对钢套筒进行封底，并在桩基和钢套筒的缝隙之间灌浆，养护到设计强度；S5、将横梁安装至预制桩帽顶部，横梁的底部设置在坑槽内。本发明设计巧妙，大幅度提高了码头的施工效率，同时安全性高，操作便捷，具有良好的经济效益。良好的经济效益。良好的经济效益。


技术研发人员：刘鹏飞 冯先导 杜林 禹精瑞 王全 张光伟 朱良虎 宋宗旋 栗方辰 吴颖 刘旭阳 陈哲 周游 杨茜 夏晓喻
受保护的技术使用者：武汉利记轮渡集团有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/19