一种抗渗咬合桩及施工方法

1.本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种抗渗咬合桩及施工方法。


背景技术：

2.在地下工程施工过程中，为了保证结构工程的施工安全以及周边环境的安全，必须依靠基坑支护控制土体变形，其主要作用是为了固定和确保坑底的稳定性。深基坑设计的安全可靠性是保证地下工程能否施工的基本条件，而深基坑维护工程的防渗性是影响基坑安全的重要因素。在深基坑维护工程中，常用水泥搅拌桩或高压旋喷桩连续搭接形成防渗止水帷幕，然而实际施工中经常出现止水帷幕渗漏而危及基坑安全的情况。
3.在基坑工程中，若采用通过支护桩与支护桩之间咬合，从而形成防渗支护体系，不仅可以省去水泥搅拌桩或高压旋喷桩搭接的防渗帷幕，节省基坑防渗费用，而且在支护桩施工的同时完成基坑防渗工程，极大地缩短施工工期。
4.针对现有技术中支护桩与支护桩之间的咬合设计，目前工程现场通常采用全套管钻机对钻孔桩体进行施工，将钢筋混凝土桩(俗称荤桩)和不带钢筋的混凝土桩(俗称素桩)按照“素-荤-素-荤
…”
的形式交错布置，每个荤桩与两旁的素桩有交集部分，如图1所示，施工时，先施工荤桩两旁的素桩，在素桩混凝土凝固前开挖荤桩桩孔，同时将素桩中与荤桩交集的部分切除掉，再浇筑施工钢筋混凝土桩形成荤桩，使荤桩与素桩实现咬合成为整体。
5.然而这种咬合结构中，咬合的交集部分属于荤桩的一部分，相邻荤桩、素桩之间的咬合面仅为荤桩与素桩相接处的一处弧面结构，咬合面积小，容易出现咬合不紧密、开裂的情况，无法确保咬合部位的施工质量；另外由于素桩和咬合的交集部分均采用普通混凝土，二者之间存在新旧混凝土接合面，当桩体受到水平荷载时，在咬合部位较易发生裂缝破坏，从而对整个维护工程造成影响。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种抗渗咬合桩。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种抗渗咬合桩，包括若干素桩，相邻素桩之间设置荤桩，相邻的素桩和荤桩之间相咬合形成咬合区；
9.所述咬合区由抗渗混凝土浇筑而成；
10.除去咬合区的素桩为普通混凝土桩；
11.除去咬合区的荤桩为钢筋混凝土桩；
12.所述咬合区浇筑所采用的抗渗混凝土的强度等级大于素桩浇筑所采用的普通混凝土的强度等级；所述咬合区浇筑所采用的抗渗混凝土的抗渗等级大于素桩浇筑所采用的普通混凝土的抗渗等级。
13.优选的，所述荤桩内部设置异型钢筋笼，所述异型钢筋笼由圆形钢筋笼两侧对称内凹形成；
14.所述异型钢筋笼的内凹部位于相应侧咬合区的外部。
15.优选的，除去咬合区的荤桩为异型钢筋笼增强的普通混凝土桩结构。
16.本发明还提供一种抗渗咬合桩的施工方法。
17.一种抗渗咬合桩的施工方法，包括以下步骤：
18.步骤1：准备混凝土；
19.按照设计要求准备咬合区浇筑所需要的抗渗混凝土以及素桩、荤桩浇筑所需要的普通混凝土；
20.步骤2：扎制异型钢筋笼；
21.根据荤桩的桩孔直径和设计要求，扎制好所有的异型钢筋笼；
22.步骤3：制作弧形挡板；
23.根据素桩的直径以及设计要求的咬合区的大小制作两块弧形挡板；
24.弧形挡板径向内端面的直径与素桩的直径相同；弧形挡板的弧长与素桩所在咬合区的弧长l相同；弧形挡板的高度大于咬合区、荤桩混凝土的分段单次浇筑高度；
25.步骤4：按照咬合区与相应荤桩咬合处弧面位置的设计要求，将两块弧形挡板对称绑在一个异型钢筋笼的底部；
26.步骤5：素桩开孔浇筑；
27.在已定位的素桩位置处进行开钻，形成素桩桩孔并分段浇筑普通混凝土，完成素桩桩体的施工；
28.步骤6：荤桩开孔并放置绑有弧形挡板的异型钢筋笼；
29.在已浇筑完混凝土且未完全终凝的两个素桩中间进行荤桩桩孔的开孔作业，下放绑有弧形挡板的异型钢筋笼，使异型钢筋笼内凹部朝向相应侧的素桩孔；
30.弧形挡板位于设计要求的咬合区与相应荤桩咬合处的弧面位置处；
31.步骤7：沿桩底由下往上分段交替浇筑咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域；
32.步骤8：重复步骤4～步骤7，循环施工至咬合桩整体设计要求的长度。
33.优选的，所述步骤3中，弧形挡板的高度比咬合区、荤桩混凝土的分段单次浇筑高度高50～100cm。
34.优选的，所述步骤7中，沿桩底由下往上分段交替浇筑咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域的方法包括以下步骤：
35.步骤71：采用抗渗混凝土对咬合区进行单次浇筑；
36.步骤72：采用普通混凝土对异型钢筋笼所在的荤桩区域进行单次浇筑；
37.步骤73：上提弧形挡板；
38.步骤74：重复步骤71～步骤73，直至咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域均浇筑完毕；
39.步骤75：浇筑完毕后，将弧形挡板取出。
40.优选的，所述步骤73中，上提弧形挡板时，使弧形挡板底部30～60cm的长度保留在混凝土拌合料中。
41.本发明的有益效果是：
42.(1)本发明中咬合区采用抗渗混凝土浇筑，同时咬合区浇筑所采用的抗渗混凝土的强度等级大于素桩浇筑所采用的普通混凝土的强度等级，咬合区浇筑所采用的抗渗混凝
土的抗渗等级大于素桩浇筑所采用的普通混凝土的抗渗等级，第一：提高了咬合区的抗渗等级和强度等级，强化了咬合部位的桩材性能；第二：咬合区内抗渗混凝土的浇筑，缓解了咬合区和素桩之间新旧混凝土接合面处容易出现裂缝的缺陷；第三：使咬合区两侧与相应素桩、荤桩相接的两处弧面均成为了咬合面，从而增加了咬合面积，使咬合紧密。
43.(2)本发明中，分段交替浇筑咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域时，用弧形挡板隔开，方便了抗渗混凝土浇筑的施工。
44.(3)本发明中，分段浇筑咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域时，及时抽提弧形挡板，使二者接缝处的混凝土相互渗透凝固后成为一体，避免二者之间产生冷缝，保证了施工质量。
附图说明
45.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
46.图1是现有技术中支护桩与支护桩之间的咬合设计图；
47.图2是本发明抗渗咬合桩的结构示意图；
48.图3是本发明中弧形挡板的结构示意俯视图；
49.图4是本发明中弧形挡板的结构示意主视图；
50.图5是实施例2中分段交替浇筑咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域时弧形挡板的位置示意图；
51.图6是实施例3中抗渗咬合桩的结构示意图；
52.其中：
53.1-素桩，2-荤桩，3-咬合区，4-异型钢筋笼，5-弧形挡板，6-钢丝绳孔，7-提升钢丝绳，8-临时固定孔；
54.1a-第一素桩，1b-第二素桩，1c-第三素桩，2a-第一荤桩，2b-第二荤桩。
具体实施方式
55.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
56.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
57.在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
58.本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理
解为对本发明的限制。
59.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
60.实施例1：
61.如图2所示，一种抗渗咬合桩，包括若干素桩1，相邻素桩1之间设置荤桩2，相邻的素桩1和荤桩2之间相咬合形成咬合区3；其中咬合区3就是素桩1和荤桩2之间的交集部分；
62.所述咬合区3由抗渗混凝土浇筑而成；
63.除去咬合区3的素桩1为普通混凝土桩；
64.除去咬合区3的荤桩2为钢筋混凝土桩；
65.所述咬合区3浇筑所采用的抗渗混凝土的强度等级大于素桩1浇筑所采用的普通混凝土的强度等级；所述咬合区3浇筑所采用的抗渗混凝土的抗渗等级大于素桩1浇筑所采用的普通混凝土的抗渗等级。
66.本技术中咬合区3采用抗渗混凝土浇筑，同时咬合区3浇筑所采用的抗渗混凝土的强度等级大于素桩1浇筑所采用的普通混凝土的强度等级，咬合区3浇筑所采用的抗渗混凝土的抗渗等级大于素桩1浇筑所采用的普通混凝土的抗渗等级，第一：提高了咬合区的抗渗等级和强度等级，强化了咬合部位的桩材性能；第二：咬合区内抗渗混凝土的浇筑，缓解了咬合区和素桩之间新旧混凝土接合面处容易出现裂缝的缺陷；第三：使咬合区3两侧与相应素桩、荤桩相接的两处弧面均成为了咬合面，从而增加了咬合面积，使咬合紧密。
67.具体地，所有素桩1、荤桩2的竖直中心线位于同一平面，素桩1和荤桩2的直径可以相同也可以不同。
68.优选的，所述荤桩2内部设置异型钢筋笼4，所述异型钢筋笼4由圆形钢筋笼两侧对称内凹形成；
69.所述异型钢筋笼4的内凹部位于相应侧咬合区3的外部。
70.优选的，除去咬合区的荤桩2为异型钢筋笼4增强的普通混凝土桩结构。
71.实施例2：
72.一种实施例1中抗渗咬合桩的施工方法，包括以下步骤：
73.步骤1：准备混凝土；
74.按照设计要求准备咬合区3浇筑所需要的抗渗混凝土以及素桩1、荤桩2浇筑所需要的普通混凝土；
75.步骤2：扎制异型钢筋笼；
76.根据荤桩2的桩孔直径和设计要求，扎制好所有的异型钢筋笼4；
77.步骤3：制作弧形挡板5；
78.根据素桩1的直径以及设计要求的咬合区3的大小制作两块弧形挡板5；如图3所示，弧形挡板5径向内端面的直径与素桩1的直径相同，弧形挡板的弧长与素桩1所在咬合区的弧长l相同，弧形挡板5的厚度不作具体要求，满足阻挡混凝土拌合料的强度即可，弧形挡板5的高度大于咬合区3、荤桩2混凝土的分段单次浇筑高度；
79.具体地，所述步骤3中，弧形挡板5的高度比咬合区3、荤桩2混凝土的分段单次浇筑高度高50～100cm；
80.步骤4：按照咬合区3与相应荤桩2咬合处弧面位置的设计要求，将两块弧形挡板5临时对称绑在一个异型钢筋笼4的底部；
81.步骤5：素桩1开孔浇筑；
82.在已定位的素桩位置处进行开钻，形成素桩桩孔并分段浇筑普通混凝土，完成素桩桩体的施工；其中第一次时需先开孔浇筑两个素桩；
83.步骤6：荤桩开孔并放置绑有弧形挡板的异型钢筋笼；
84.在已浇筑完混凝土且未完全终凝的两个素桩中间进行荤桩桩孔的开孔作业，下放绑有弧形挡板5的异型钢筋笼4，使异型钢筋笼4内凹部朝向相应侧的素桩孔；
85.弧形挡板5位于设计要求的咬合区3与相应荤桩2咬合处的弧面位置处；即荤桩开孔时会切掉一部分素桩，而弧形挡板5与剩余的素桩桩孔围成一个完整的素桩桩孔；
86.步骤7：沿桩底由下往上分段交替浇筑咬合区3和异型钢筋笼4所在的荤桩区域；
87.具体地，所述步骤7中，沿桩底由下往上分段交替浇筑咬合区3和异型钢筋笼4所在的荤桩区域的方法包括以下步骤：
88.步骤71：采用抗渗混凝土对咬合区3进行单次浇筑；其中单次浇筑高度不能超过弧形挡板5的上边缘；
89.步骤72：采用普通混凝土对异型钢筋笼4所在的荤桩区域进行单次浇筑；其中单次浇筑高度不能超过弧形挡板5的上边缘；
90.步骤73：上提弧形挡板5；其中弧形挡板5的位置如图5所示；
91.步骤74：重复步骤71～步骤73，直至咬合区3和异型钢筋笼4所在的荤桩区域均浇筑完毕；
92.步骤75：浇筑完毕后，将弧形挡板5取出；
93.具体地，所述步骤73中，上提弧形挡板5时，使弧形挡板5底部30～60cm的长度保留在混凝土拌合料中；
94.本技术中，分段交替浇筑咬合区3和异型钢筋笼4所在的荤桩区域时，用弧形挡板5隔开，方便了抗渗混凝土浇筑的施工；分段浇筑时及时抽提弧形挡板5，使二者接缝处的混凝土相互渗透凝固后成为一体，避免二者之间产生冷缝，保证了施工质量；
95.步骤8：重复步骤4～步骤7，循环施工至咬合桩整体设计要求的长度。
96.实施例3：
97.以图6中素桩1设置三个、荤桩2设置两个为例说明实施例2中抗渗咬合桩的施工方法，包括以下步骤：
98.步骤1：按照设计要求准备咬合区3浇筑所需要的抗渗混凝土以及素桩1、荤桩2浇筑所需要的普通混凝土；
99.步骤2：根据荤桩2的桩孔直径和设计要求，扎制好两个异型钢筋笼4；
100.步骤3：根据素桩1的直径以及设计要求的咬合区3的大小制作两块弧形挡板5；其中弧形挡板5径向内端面的直径与素桩1的直径相同；弧形挡板5的弧长与素桩所在咬合区的弧长l相同；弧形挡板5的高度比咬合区3、荤桩2混凝土的分段单次浇筑高度高50～100cm；
101.如图4所示，在弧形挡板5上部两侧开出两个钢丝绳孔6，用来连接提升钢丝绳7；在弧形挡板5上部中间和底部两侧开出三个小孔作为临时固定孔8；
102.步骤4：按照咬合区3与相应荤桩2咬合处弧面位置的设计要求，将两块弧形挡板5通过三个临时固定孔8，用细绑丝将弧形挡板5临时固定在异型钢筋笼4底部；
103.步骤5：依照设计要求，配合全套管钻机作业，在第一荤桩2a两侧已定位的素桩位置处进行开钻，形成第一素桩1a和第二素桩1b的桩孔；
104.利用混凝土灌注导管，采用普通混凝土分别对第一素桩1a和第二素桩1b的桩孔进行灌注作业，施工时采用分段浇筑，完成第一素桩1a和第二素桩1b桩体的施工；
105.步骤6：依据设计要求，在已浇筑完混凝土且未完全终凝的第一素桩1a和第二素桩1b中间进行第一荤桩2a桩孔的开孔作业；
106.第一荤桩2a的桩孔形成之后，吊放绑有弧形挡板5的异型钢筋笼4置于事先设计好的位置，使异型钢筋笼4左右内凹部弧面的竖直中心线与第一素桩1a的竖直中心线、第二素桩1b的竖直中心线在同一平面上；两块弧形挡板5将第一荤桩2a的桩孔空间分割为三部分，中间部分为异型钢筋笼4所在的荤桩区域，两侧为咬合区3；
107.步骤7：沿桩底由下往上分段交替浇筑咬合区3和异型钢筋笼4所在的荤桩区域；
108.先浇筑两侧弧形挡板5与第一素桩1a和第二素桩1b之间的空间(也就是咬合区3)，浇筑材料采用抗渗混凝土，在混凝土拌合浆料的挤压下，使弧形挡板5紧紧挤靠在异型钢筋笼4的凹面上，单次浇筑高度不能超过弧形挡板5的上边缘；再浇筑异型钢筋笼4所在的荤桩区，浇筑材料采用普通混凝土，普通混凝土的浇筑高度与弧形挡板5内的抗渗混凝土的高度基本相同，自此，咬合区3和异型钢筋笼4所在的荤桩区的第一段浇筑完毕；
109.待第一段浇筑完毕，通过提升钢丝绳7上提弧形挡板5，采用和第一段相同的浇筑方法依次浇筑咬合区3和异型钢筋笼4所在的荤桩区第二段；如此往复，直到将整个咬合区3和异型钢筋笼4所在的荤桩区浇筑完毕，形成如图6所示的第一荤桩2a及其两旁的咬合区3；
110.其中第一次上提弧形挡板5时，需增加拉力，以便拉断绑在异型钢筋笼4上的细绑丝；
111.另外，弧形挡板5随着混凝土的分段浇筑进行提升时，要保证弧形挡板5底部30～60cm的长度保留在混凝土拌合料中，直到浇筑完所有混凝土后，才可把弧形挡板5全部取出；
112.步骤8：重复上述步骤4～步骤7，钻第三素桩1c的桩孔并浇筑形成第三素桩1c，并在第三素桩1c和第二素桩1b之间进行第二荤桩2b桩孔的开孔作业，得到第二荤桩2b及其两旁的咬合区3。
113.在实际施工现场，可以按照上述步骤循环施工至咬合桩整体设计要求长度即可。
114.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：
1.一种抗渗咬合桩，包括若干素桩，相邻素桩之间设置荤桩，其特征在于，相邻的素桩和荤桩之间相咬合形成咬合区；所述咬合区由抗渗混凝土浇筑而成；除去咬合区的素桩为普通混凝土桩；除去咬合区的荤桩为钢筋混凝土桩；所述咬合区浇筑所采用的抗渗混凝土的强度等级大于素桩浇筑所采用的普通混凝土的强度等级；所述咬合区浇筑所采用的抗渗混凝土的抗渗等级大于素桩浇筑所采用的普通混凝土的抗渗等级。2.如权利要求1所述的抗渗咬合桩，其特征在于，所述荤桩内部设置异型钢筋笼，所述异型钢筋笼由圆形钢筋笼两侧对称内凹形成；所述异型钢筋笼的内凹部位于相应侧咬合区的外部。3.如权利要求2所述的抗渗咬合桩，其特征在于，除去咬合区的荤桩为异型钢筋笼增强的普通混凝土桩结构。4.一种如权利要求3所述的抗渗咬合桩的施工方法，包括以下步骤：步骤1：准备混凝土；按照设计要求准备咬合区浇筑所需要的抗渗混凝土以及素桩、荤桩浇筑所需要的普通混凝土；步骤2：扎制异型钢筋笼；根据荤桩的桩孔直径和设计要求，扎制好所有的异型钢筋笼；步骤3：制作弧形挡板；根据素桩的直径以及设计要求的咬合区的大小两块弧形挡板；弧形挡板径向内端面的直径与素桩的直径相同；弧形挡板的弧长与素桩所在咬合区的弧长l相同；弧形挡板的高度大于咬合区、荤桩混凝土的分段单次浇筑高度；步骤4：按照咬合区与相应荤桩咬合处弧面位置的设计要求，将两块弧形挡板对称绑在一个异型钢筋笼的底部；步骤5：素桩开孔浇筑；在已定位的素桩位置处进行开钻，形成素桩桩孔并分段浇筑普通混凝土，完成素桩桩体的施工；步骤6：荤桩开孔并放置绑有弧形挡板的异型钢筋笼；在已浇筑完混凝土且未完全终凝的两个素桩中间进行荤桩桩孔的开孔作业，下放绑有弧形挡板的异型钢筋笼，使异型钢筋笼内凹部朝向相应侧的素桩孔；弧形挡板位于设计要求的咬合区与相应荤桩咬合处的弧面位置处；步骤7：沿桩底由下往上分段交替浇筑咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域；步骤8：重复步骤4～步骤7，循环施工至咬合桩整体设计要求的长度。5.如权利要求4所述的抗渗咬合桩的施工方法，其特征在于，所述步骤3中，弧形挡板的高度比咬合区、荤桩混凝土的分段单次浇筑高度高50～100cm。6.如权利要求4所述的抗渗咬合桩的施工方法，其特征在于，所述步骤7中，沿桩底由下往上分段交替浇筑咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域的方法包括以下步骤：步骤71：采用抗渗混凝土对咬合区进行单次浇筑；
步骤72：采用普通混凝土对异型钢筋笼所在的荤桩区域进行单次浇筑；步骤73：上提弧形挡板；步骤74：重复步骤71～步骤73，直至咬合区和异型钢筋笼所在的荤桩区域均浇筑完毕；步骤75：浇筑完毕后，将弧形挡板取出。7.如权利要求6所述的抗渗咬合桩的施工方法，其特征在于，所述步骤73中，上提弧形挡板时，使弧形挡板底部30～60cm的长度保留在混凝土拌合料中。

技术总结
本发明公开了一种抗渗咬合桩，包括若干素桩，相邻素桩之间设置荤桩，相邻的素桩和荤桩之间相咬合形成咬合区；所述咬合区由抗渗混凝土浇筑而成；除去咬合区的素桩为普通混凝土桩；除去咬合区的荤桩为钢筋混凝土桩。本发明还公开了一种抗渗咬合桩的施工方法。本发明中咬合区采用抗渗混凝土浇筑，第一：提高了咬合区的抗渗等级和强度等级，强化了咬合部位的桩材性能；第二：咬合区内抗渗混凝土的浇筑，缓解了咬合区和素桩之间新旧混凝土接合面处容易出现裂缝的缺陷；第三：使咬合区两侧与相应素桩、荤桩相接的两处弧面均成为了咬合面，从而增加了咬合面积，使咬合紧密。使咬合紧密。使咬合紧密。


技术研发人员：刘泉维 黄成 张勇 许洪建 张文明 王海涛 梁忠卿 李明泉 韩伟伟 全桂杰 李雷 王学楷 朱红超 马小龙 王立华
受保护的技术使用者：山东科技大学 青岛市地铁六号线有限公司 中铁发展投资有限公司 北京磐石建设监理有限责任公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/20