CN108331005B - 一种在桩端设置吸力装置的吸力桩 - Google Patents

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Abstract

一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，桩身顶端位于承台内并向上支撑承台，桩身底端竖直向下延伸并嵌入在土体内，且桩身的底端连接有吸力装置；吸力装置的顶端气密嵌入桩身内并与桩身固定连接，吸力装置的底端向下延伸并超出桩身；吸力装置呈空心的圆柱状，吸力装置的顶端固定设有与桩身气密隔断的密封端面，吸力装置的侧壁上均匀分布有若干个与吸力装置的内腔相连通的筛孔；抽气管顶端的出气口位于承台的顶面上，抽气管底端的进气口气密贯穿承台、桩身并延伸至吸力装置内，且抽气管底端的进气口与吸力装置的内腔相连通；真空阀气密贯穿密封盖板并设置在抽气管顶端的出气口上，测压计与抽气管气密连通。

Description

一种在桩端设置吸力装置的吸力桩
技术领域
本发明涉及一种在桩端设置吸力装置的吸力桩。
背景技术
桩基是一种古老的基础型式，桩工技术经历了上千年的发展，无论是桩基材料和桩类型，或者是桩工机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化基础工程体系。
在某些情况下，采用桩基可以大量减少施工现场基础工作量和材料的消耗。桩基础的主要作用是靠桩身侧壁和端部土体提供的抗力来平衡桩身承受的上部荷载或上浮力，从而给上部建筑物提供支撑力或为建筑物抗浮提供抗拔力。
但当地质条件较差时，如饱和软黏土，其含水率高、强度低、摩擦系数较小，提供的总抗力往往较小，而传统的通过增大端部面积或增加桩长来增大桩基础承载力的措施，具有效率低下，成本较高的缺陷。同时，传统的增大端部接触面积来提高桩基础承载力，使得桩基结构变复杂，给施工带来较大不便。因此在我国东部等大面积存在饱和黏性土地基的区域，或者在其他地下水位较高区域，提高桩基承载力及提高桩基的抗拔力具有重要的工程意义。
发明内容
针对现有工程中桩基存在的不足，本发明提出一种在桩端设置吸力装置的吸力桩。
本发明解决上述问题的技术方案是：
一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，包括柱状的桩身，桩身顶端位于承台内并向上支撑承台，桩身底端竖直向下延伸并嵌入在土体内，且桩身的底端连接有用于提高桩端土的承载力的吸力装置；所述吸力装置的顶端气密嵌入桩身内并与桩身固定连接，所述吸力装置的底端向下延伸并超出所述桩身；所述吸力装置呈空心的圆柱状，吸力装置的顶端固定设有与桩身气密隔断的密封端面，且吸力装置的侧壁上均匀分布有若干个与吸力装置的内腔相连通的筛孔；
吸力装置还包括抽气管，抽气管顶端的出气口位于承台的顶面上，且抽气管顶端的出气口配有密封盖板；抽气管底端的进气口气密贯穿承台、桩身并延伸至吸力装置内，且抽气管底端的进气口与吸力装置的内腔相连通；还包括位于承台顶面上的用于连接吸力装置的真空阀和用于监测吸力装置的内腔的压力的测压计，真空阀气密贯穿密封盖板并设置在抽气管顶端的出气口上，测压计与抽气管气密连通。
进一步，抽气管底端的进气口位于吸力装置的内腔中间。
进一步，真空阀与密封盖板螺纹连接。
进一步，桩身的底面设有凹槽，吸力装置的顶端固定在所述凹槽内，且吸力装置的顶端设有与桩身气密隔断的密封端面。
本发明利用有效应力原理，在总应力一定的情况下，通过减小孔隙压力而提高土体的有效应力，从而增大桩端土承载力，以提高桩基整体稳定性和安全性。
由于在饱和黏土中，土体渗透性较差，能形成一层天然隔气层，本发明通过对嵌入饱和黏土部分的桩端进行筛孔设计，使得桩端的抽气管内部的气体与土层直接接触，当在抽气管内抽真空形成负压后，将直接作用在土体孔隙内，桩端土紧紧吸附于桩端抽气管的外表面，能快速提高桩端土(桩身端部的土体)的承载力。因此，本发明可解决饱和黏土等工程地质条件下，普通桩基础无法提供足够的承载力或抗拔力时，为基础工程设计和应用提供更高的桩基承载力，效率高，稳定性好，安全性高。
本发明的有益效果主要表现在：
(1)本发明作为一类桩承载力大幅加强的桩基础，通过抽取桩身内抽气管内气体形成真空来增大桩端土的承载力，在所需材料基本保持不变的情况下与传统桩基础相比，桩基础提供的总承载力大幅增加。工程适用范围增加，安全性能大幅增强。
(2)采用测压计实时监测吸力装置内的压强大小，从而进行抽气降压，定期进行桩基维护，更加高效可靠；
(3)采取措施简单易操作，相比于传统桩基础采取的扩大端部等措施，更加快速有效。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是吸力装置的侧壁的展开结构示意图。
具体实施方式
参照附图，一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，包括柱状的桩身4，桩身4顶端位于承台9内并向上支撑承台9，桩身4底端竖直向下延伸并嵌入在土体内，且桩身4的底端连接有用于提高桩端土(桩身4端部的土体)的承载力的吸力装置1；所述吸力装置1 的顶端气密嵌入桩身4内并与桩身4固定连接，所述吸力装置1的底端向下延伸并超出所述桩身4；所述吸力装置1 呈空心的圆柱状，吸力装置1的顶端固定设有与桩身4气密隔断的密封端面6，且吸力装置1的侧壁上均匀分布有若干个与吸力装置1的内腔相连通的筛孔8；
吸力装置1还包括抽气管5，抽气管5顶端的出气口位于承台 9的顶面上，且抽气管5顶端的出气口配有密封盖板7；抽气管5 底端的进气口气密贯穿承台9、桩身4和吸力装置1的密封端面6 并延伸至吸力装置1内，且抽气管5底端的进气口与吸力装置1的内腔相连通；还包括位于承台9顶面上的用于连接吸力装置的真空阀3和用于监测吸力装置1的内腔的压力的测压计2，真空阀3气密贯穿密封盖板7并设置在抽气管5顶端的出气口上，测压计2与抽气管5气密连通。
抽气管5底端的进气口位于吸力装置1的内腔中间。
真空阀3与密封盖板7螺纹连接。
桩身4的底面设有凹槽，吸力装置1的顶端固定在所述凹槽内，且吸力装置1的顶端设有与桩身4气密隔断的密封端面6。
测压计2气密贯穿密封盖板7并与抽气管5的出气口气密连通。
抽气管5和真空阀3构成吸力装置1的调压装置，真空阀3固定在密封盖板7上，且所述真空阀3与所述密封盖板7螺纹连接，且真空阀3的表面涂抹遇水膨胀橡胶，以保证气密性。
桩身4底部装有内部空心的吸力装置1，所述吸力装置1侧壁上分布有若干个筛孔8，所述吸力装置1的顶口配有密封端面6，密封盖板7与所述桩身4永久密封连接。抽气管5底部穿过桩身4 及密封端面6伸入吸力装置1内部，抽气管5顶端的出气口位于承台9顶面并与密封盖板7连接；其上还包括用于检测所述吸力装置 1内的气压的测压计2和可调节吸力装置1内的气压的真空阀3。通过观测测压计2来监测吸力装置1内腔内的气压大小，以及时进行吸力装置1的内腔抽真空，维持吸力装置1的内腔处于负压状态。
本发明的使用原理为：
打开真空阀3，将抽气装置与抽气管5顶部的出气口连通，以对吸力装置1的内腔抽真空，形成负压，使得渗透性较低的饱和黏土中孔隙水压力降低，并吸附于吸力装置1的外侧上，通过提高土体有效应力增大圆柱型吸力装置1的桩端土的承载力，效率高，施工方便快捷。当吸力装置1内腔内的负压达到预设值时，关闭真空阀3，并通过测压计2监视吸力装置1内的压力状态，以随时抽真空或者补气，定期进行测压计监控，对桩基础进行维护。
本发明特别适用于饱和黏土等渗透性较低的地基情况，以及在地下水位较高传统桩基础无法满足工程使用要求的地区。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，其特征在于：包括柱状的桩身，桩身顶端位于承台内并向上支撑承台，桩身底端竖直向下延伸并嵌入在土体内，且桩身的底端连接有用于提高桩端土的承载力的吸力装置；所述吸力装置的顶端气密嵌入桩身内并与桩身固定连接，所述吸力装置的底端向下延伸并超出所述桩身；所述吸力装置呈空心的圆柱状，吸力装置的顶端固定设有与桩身气密隔断的密封端面，且吸力装置的侧壁上均匀分布有若干个与吸力装置的内腔相连通的筛孔；
吸力装置还包括抽气管，抽气管顶端的出气口位于承台的顶面上，且抽气管顶端的出气口配有密封盖板；抽气管底端的进气口气密贯穿承台、桩身并延伸至吸力装置内，且抽气管底端的进气口与吸力装置的内腔相连通；还包括位于承台顶面上的用于连接吸力装置的真空阀和用于监测吸力装置的内腔的压力的测压计，真空阀气密贯穿密封盖板并设置在抽气管顶端的出气口上，测压计与抽气管气密连通。
2.如权利要求1所述的一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，其特征在于：抽气管底端的进气口位于吸力装置的内腔中间。
3.如权利要求2所述的一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，其特征在于：真空阀与密封盖板螺纹连接。
4.如权利要求3所述的一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，其特征在于：桩身的底面设有凹槽，吸力装置的顶端固定在所述凹槽内，且吸力装置的顶端设有与桩身气密隔断的密封端面。
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