CN106836260A - 一种减小负摩阻力的履带钢管桩及施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种减小负摩阻力的履带钢管桩及施工方法，属建筑基础工程技术领域，包括桩体、齿轮轴、T型钢梁和钢性履带；圆形钢管内浇筑混凝土构成桩体；齿轮轴中间带有单向转动齿轮，两端带有单向转动滑轮；T型钢梁腹板环向等间距焊接于桩体外侧，齿轮轴对称焊接于T型钢梁腹板两侧，并沿腹板纵向等间距布置；钢性履带由履带板和履带销组成，履带板两端带孔，通过履带销连接形成钢性履带，钢性履带啮合于齿轮轴上的单向转动齿轮，并与齿轮轴上两端的单向转动滑轮贴合，履带销闭合钢性履带形成履带钢管桩。本发明通过钢性履带的单向转动在减小桩土负摩阻力的同时增加桩土正摩阻力，防止桩身承载力不足，保障上部结构的安全、稳定。

Description

一种减小负摩阻力的履带钢管桩及施工方法
技术领域
本发明涉及建筑基础工程技术，具体涉及减小负摩阻力的履带钢管桩技术。
背景技术
近年来国民经济持续快速发展，城镇化速度加快，城市人口数量不断增加，现有基础设施已不能满足人们的生产和生活需求，城市基础设施建设规模不断扩大，数量不断增多，城市用地紧张已成为大中城市面临的重大挑战，高层及超高层建筑物在大中城市大量涌现。桩基础作为高层、超高层建筑物的一种基础形式，因其承载力高，可有效减小上层建筑物不均匀沉降而被工程界所接受，大量应用于工程实践中。然而桩基础在湿陷性黄土地区和软土地区等实际应用中桩身承载能力变弱，上层建筑物不均匀沉降，经研究发现是由于桩周土体沉降产生的负摩阻力引起的，为了解决这一问题，现有桩基础在湿陷性黄土地区和软土地区往往采用桩身涂层和套管的方法来减小周围土体沉降对桩身产生的负摩阻力，但桩身涂层法所用的材料属于有害的化学成分，这会对周围的土体及水质造成污染；另外，涂层法和套管法等现存减小负摩阻力的方法中只侧重于如何减小负摩阻力而忽略了桩身在荷载作用下时土体给桩体的正摩阻力，桩基础承载能力降低。
综上所述，现有减小负摩阻力的方法仅强调有效减小负摩阻力，而忽略了其对桩土间正摩阻力的影响，减小了桩体的承载能力。因此，一种减小桩土负摩阻力的同时增加桩土正摩阻力新型桩基结构是建筑基础工程技术领域的迫切需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种减小负摩阻力的履带钢管桩及施工方法。
本发明是一种减小负摩阻力的履带钢管桩及施工方法，包括桩体1、齿轮轴2、T型钢梁3和钢性履带4；圆形钢管5内浇筑混凝土构成桩体1；齿轮轴2中间带有单向转动齿轮6，两端带有单向转动滑轮7；T型钢梁3腹板环向等间距焊接于桩体1外侧，齿轮轴2对称焊接于T型钢梁3腹板两侧，并沿腹板纵向等间距布置；钢性履带4由履带板8和履带销9组成，履带板8两端带孔，通过履带销9连接形成钢性履带4，钢性履带4啮合于齿轮轴2上的单向转动齿轮6，并与齿轮轴2上两端的单向转动滑轮7贴合，履带销9闭合钢性履带4形成履带钢管桩。
本发明的一种减小负摩阻力的履带钢管桩的施工方法，其步骤为：
（1）根据工程实际情况，确定桩体1中性点的位置，圆形钢管5的直径和
壁厚，T型钢梁3的数目及规格，预制齿轮轴2及钢性履带4；
（2）在圆形钢管5内侧浇筑混凝土，外侧中性点以上环向等间距焊接T型钢梁3，将预制好的齿轮轴2对称焊接于T型钢梁3腹板两侧，并沿腹板纵向等间距布置；
（3）预制好的钢性履带4啮合于齿轮轴2的单向转动齿轮6上，并与齿轮轴2上两端的单向转动滑轮7贴合，通过履带销9闭合钢性履带4构成履带钢管桩；
（4）平整场地，根据设计要求确定桩位并打孔；
（5）启动振动打桩机的振动锤向下振动，使履带钢管桩沉入地基土中；
（6）重复上述步骤（5）直至完成所有桩体施工。
本发明的有益效果：本发明的主要特点是在钢管桩外侧中性点以上设置单向转动钢性履带，使桩体在减少桩土间负摩阻力的同时增加了桩土间正摩阻力，具体表现在：（1）土体沉降与桩身要发生相对运动产生负摩阻力时，土体带动钢性履带和单向转动齿轮绕齿轮轴转动，减少土体沉降引起的负摩阻力；（2）上部荷载作用于桩体，桩身与土体要发生相对运动，单向转动齿轮处于非转动状态，钢性履带与周围土体产生正摩擦力，不仅未减少桩体中性点以上的正摩擦力，而且由于桩身截面变大，增加了桩体的正摩阻力。
附图说明
图1为履带钢管桩示意图；图2为钢性履带示意图；图3为单向转动齿轮示意图；图4为履带板示意图；图5为T型钢梁示意图；附图标记说明：桩体1、齿轮轴2、T型钢梁3、钢性履带4、圆形钢管5、单向转动齿轮6、单向转动滑轮7、履带板8、履带销9。
具体实施方式
本发明工作原理：（1）负摩阻力转动原理：在湿陷性黄土和软土地区中，土体沉降会对桩身产生向下的滑动摩擦力，带动钢性履带和单向转动齿轮绕齿轮轴转动，使土体沉降对桩体产生的滑动摩擦力转变为使履带和单向转动齿轮绕齿轮轴转动的动力，从而达到减小甚至消除桩土间负摩阻力的目的。（2）正摩阻力锁死原理：在承受上部结构荷载作用时，桩体沉降会带动外侧钢性履带向上运动，这时齿轮处于非转动状态，土体与钢性履带之间产生的摩擦力通过T型钢梁传递给桩体，从而使桩体中性点以上也存在正摩阻力。
下面结合附图及具体实施实例对本发明进一步说明，所举实例只用于解释本发明并非仅限于本实例。在阅读本发明后，凡在本发明原理内所做的等同替换、修改都属于本发明的保护范围。
如图1～5所示，本发明是一种减小负摩阻力的履带钢管桩，包括桩体1、齿轮轴2、T型钢梁3和钢性履带4；圆形钢管5内浇筑混凝土构成桩体1；齿轮轴2中间带有单向转动齿轮6，两端带有单向转动滑轮7；T型钢梁3腹板环向等间距焊接于桩体1外侧，齿轮轴2对称焊接于T型钢梁3腹板两侧，并沿腹板纵向等间距布置；钢性履带4由履带板8和履带销9组成，履带板8两端带孔，通过履带销9连接形成钢性履带4，钢性履带4啮合于齿轮轴2上的单向转动齿轮6，并与齿轮轴2上两端的单向转动滑轮7贴合，履带销9闭合钢性履带4形成履带钢管桩。
如图1所示，T型钢梁3沿桩体1环向等间距焊接8-12块。
如图2、3所示，单向转动齿轮6为直齿圆柱形齿轮，厚3-6cm，外径为5-8cm，与钢性履带4紧密啮合。
如图3所示，单向转动滑轮7为圆形，直径与单向转动齿轮6相同，位于齿轮轴4两端，厚度为3-6cm。
如图1、2、4所示，履带板8的宽度为3-5cm，长度为4-6cm，厚度为0.6-1cm，履带板8一侧设有两个销孔，并沿宽度方向分布两端，另一侧仅在中间位置设置一个销孔，且销孔与履带销9相配套。
如图1～5所示，一种减小负摩阻力的履带钢管桩的施工方法，其步骤为：
（1）根据工程实际情况，确定桩体1中性点的位置，圆形钢管5的直径和壁厚，T型钢梁3的数目及规格，预制齿轮轴2及钢性履带4；
（2）在圆形钢管5内侧浇筑混凝土，外侧中性点以上环向等间距焊接T型钢梁3，将预制好的齿轮轴2对称焊接于T型钢梁3腹板两侧，并沿腹板纵向等间距布置；
（3）预制好的钢性履带4啮合于齿轮轴2的单向转动齿轮6上，并与齿轮轴2上两端的单向转动滑轮7贴合，通过履带销9闭合钢性履带4构成履带钢管桩；
（4）平整场地，根据设计要求确定桩位并打孔；
（5）启动振动打桩机的振动锤向下振动，使履带钢管桩沉入地基土中；
（6）重复上述步骤（5）直至完成所有桩体施工。

Claims (6)

1.一种减小负摩阻力的履带钢管桩，包括桩体（1）、齿轮轴（2）、T型钢梁（3）和钢性履带（4），其特征在于：圆形钢管（5）内浇筑混凝土构成桩体（1）；齿轮轴（2）中间带有单向转动齿轮（6），两端带有单向转动滑轮（7）；T型钢梁（3）腹板环向等间距焊接于桩体（1）外侧，齿轮轴（2）对称焊接于T型钢梁（3）腹板两侧，并沿腹板纵向等间距布置；钢性履带（4）由履带板（8）和履带销（9）组成，履带板（8）两端带孔，通过履带销（9）连接形成钢性履带（4），钢性履带（4）啮合于齿轮轴（2）上的单向转动齿轮（6），并与齿轮轴（2）上两端的单向转动滑轮（7）贴合，履带销（9）闭合钢性履带（4）形成履带钢管桩。
2.根据权利要求1所述的一种减小负摩阻力的履带钢管桩，其特征在于：所述的T型钢梁（3）沿桩体（1）环向等间距焊接8-12块。
3.根据权利要求1所述的一种减小负摩阻力的履带钢管桩，其特征在于：所述的单向转动齿轮（6）为直齿圆柱形齿轮，厚3-6cm，外侧直径为5-8cm，与钢性履带（4）紧密啮合。
4.根据权利要求1所述的一种减小负摩阻力的履带钢管桩，其特征在于：所述的单向转动滑轮（7）为圆形，直径与单向转动齿轮（6）相同，位于齿轮轴（2）两端，厚度为3-6cm。
5.根据权利要求1所述的一种减小负摩阻力的履带钢管桩，其特征在于：所述的履带板（8）的宽度为3-5cm，长度为4-6cm，厚度为0.6-1cm,履带板（8）一侧设有两个销孔，并沿宽度方向分布两端，另一侧仅在中间位置设置一个销孔，且销孔与履带销（9）相配套。
6.一种减小负摩阻力的履带钢管桩的施工方法，其特征在于，其步骤为：
（1）根据工程实际情况，确定桩体（1）中性点的位置，圆形钢管（5）的直径和壁厚，T型钢梁（3）的数目及规格，预制齿轮轴（2）及钢性履带（4）；
（2）在圆形钢管（5）内侧浇筑混凝土，外侧中性点以上环向等间距焊接T型钢梁（3），将预制好的齿轮轴（2）对称焊接于T型钢梁（3）腹板两侧，并沿腹板纵向等间距布置；
（3）预制好的钢性履带（4）啮合于齿轮轴（2）的单向转动齿轮（6）上，并与齿轮轴（2）上两端的单向转动滑轮（7）贴合，通过履带销（9）闭合钢性履带（4）构成履带钢管桩；
（4）平整场地，根据设计要求确定桩位并打孔；
（5）启动振动打桩机的振动锤向下振动，使履带钢管桩沉入地基土中；
（6）重复上述步骤（5）直至完成所有桩体施工。
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