CN108797565A - 一种新型的抗拔混凝土灌注桩结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的抗拔混凝土灌注桩结构,包括多根第一主筋、多根箍筋和一根中心主筋和一根隔离套管；其中，多根第一主筋均沿着竖直方向延伸设置并按照圆周方向依次间隔排列；箍筋为环形形状的箍筋，每根箍筋均围绕多根第一主筋形成的桩身上，并且多个箍筋沿着桩身自上而下间隔排列并与第一主筋固定连接；隔离套管套接在中心主筋的上半段；隔离套管用于隔离中心主筋的上半段与混凝土层；中心主筋的下半段与混凝土层锚固连接。本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，改善了桩身的受力状态，大大地减小了桩身所受的拉应力，同时也极好地控制了泊松效应导致桩侧摩阻力的减小。

Description

一种新型的抗拔混凝土灌注桩结构

技术领域

本发明涉及混凝土灌注桩施工技术领域，尤其涉及一种新型的抗拔混凝土灌注桩结构。

背景技术

混凝土灌注桩作为一种深基础形式，利用桩身与桩周土之间的摩擦力来承担上部构筑物的荷载，并将上部荷载传递到深部较好的持力层；通常情况下，桩体承受的是竖直向下的压力，但是，在高地下水位地区或者对于高层建筑，基桩有时需要提供一定的抗拔力。

相对于抗压桩，抗拔桩的承载力完全来自于桩与桩周土之间的侧摩阻力。如图1、图2所示(即传统的抗拔混凝土灌注桩桩身钢筋结构布置图)，其按照《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)，桩身通长布置数根至十余根主筋(即第一主筋1)，主筋直径常为10-20mm；同时沿桩身等间距布置箍筋2，箍筋和主筋直径尺寸一般为6-10mm，间距宜为200～300mm；第一主筋1和箍筋2通过钢丝绑扎固定，形成混凝土灌注桩的钢筋笼。

传统的混凝土灌注桩通过桩顶主筋与上部建筑物基础连接，为建筑物提供抗拔力；随着桩顶受荷增加，桩顶逐渐产生向上的位移，桩侧摩阻力由浅及深逐渐发挥作用。抗拔桩在受力期间，整个桩身都是处于受拉状态；由于泊松效应，随着桩顶受荷增加，桩径逐渐变小，从而使得桩身与桩周土之间的法向应力减小，进而减小桩侧摩阻力，影响抗拔桩的抗拔性能。另外，混凝土的抗拉强度远远小于其抗压强度，因此，在工程地质条件极其复杂或极端情况下，桩身很容易由于受到的拉应力过大而超过了混凝土桩的抗拉强度，使得桩身发生断裂，造成桩基础的破坏。

因此，如何克服传统混凝土灌注桩的上述技术缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，用以解决上述技术缺陷。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种新型的抗拔混凝土灌注桩结构，包括多根第一主筋(即普通主筋)、多根箍筋和一根中心主筋和一根隔离套管；

其中，多根所述第一主筋均沿着竖直方向延伸设置并按照圆周方向依次间隔排列；所述箍筋为环形形状的箍筋，每根所述箍筋均围绕多根所述第一主筋形成的桩身上，并且多个所述箍筋沿着所述桩身自上而下间隔排列并与第一主筋固定连接；

且所述中心主筋设置在多根所述第一主筋形成的桩身的中心处，并沿着竖直方向延伸设置；位于多根所述第一主筋形成的桩身内侧还设置有混凝土层；

所述隔离套管套接在所述中心主筋的上半段；所述隔离套管用于隔离所述中心主筋的上半段与所述混凝土层；所述中心主筋的下半段与所述混凝土层锚固连接。

优选的，作为一种可实施方案；多根所述第一主筋的底端向着所述中心主筋的底端倾斜延伸200mm，且所述中心主筋的底端分别与多根所述第一主筋的底端焊接连接。

优选的，作为一种可实施方案；所述隔离套管具体为塑料套管；所述隔离套管具体为PVC塑料套管。

优选的，作为一种可实施方案；所述隔离套管的内部还填充有润滑油层；所述润滑油层具体为黄油层。

优选的，作为一种可实施方案；所述新型的抗拔混凝土灌注桩结构还包括固定筋；自所述中心主筋中部向下部延伸方向上，每间隔2m在所述中心主筋和周围的所述第一主筋之间的同一水平面上焊接多根所述固定筋；在同一水平面上，所述固定筋沿着以所述中心主筋为中心的半径方向上设置，且所述固定筋的一端焊接在所述中心主筋上，所述固定筋的另一端焊接在所述第一主筋上。

优选的，作为一种可实施方案；所述第一主筋的直径尺寸为10-20mm(即φ10-20mm)。

优选的，作为一种可实施方案；所述中心主筋的直径尺寸为40mm(即φ40mm)。

优选的，作为一种可实施方案；所述PVC塑料套管的外径尺寸为60mm(即φ60mm)。

优选的，作为一种可实施方案；所述箍筋的直径尺寸为6-10mm(即φ6-10mm)。

优选的，作为一种可实施方案；所述固定筋的直径尺寸为10mm(即φ10mm)。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种新型的抗拔混凝土灌注桩结构，分析上述新型的抗拔混凝土灌注桩结构的主要构造可知：

该新型的抗拔混凝土灌注桩结构主要由多根第一主筋(即第一主筋)、多根箍筋和一根中心主筋和一根隔离套管等结构构成；其中，该新型的抗拔混凝土灌注桩结构仍然具有多根第一主筋(即第一主筋，类似于传统技术的主筋)和多根箍筋以及混凝土层的结构；但是其还新增了一根中心主筋和一根隔离套管(以及黄油层、固定筋等结构)；其中，多根第一主筋均沿着竖直方向延伸设置并按照圆周方向依次间隔排列；箍筋为环形形状的箍筋，每根箍筋均围绕多根第一主筋形成的桩身上，并且多个箍筋沿着桩身自上而下间隔排列并与第一主筋固定连接；

隔离套管套接在中心主筋的上半段；隔离套管用于隔离中心主筋的上半段与混凝土层；中心主筋的下半段与混凝土层锚固连接。

在本发明实施例的技术方案中，其在传统混凝土灌注桩钢筋笼的中心增加布置一根大直径的主筋(即中心主筋)以及隔离套管；这种新型的抗拔混凝土灌注桩结构将极大地改善混凝土桩身的受力状态，大大地减小了桩身所受的拉应力；甚至在桩体的局部，桩身转而承受压应力，极好地控制了泊松效应导致桩侧摩阻力的减小。

传统的抗拔混凝土灌注桩通过桩顶主筋与上部建筑物基础连接，为建筑物提供抗拔力；随着桩顶受荷增加，桩顶逐渐产生向上的位移，桩侧摩阻力由浅及深逐渐发挥作用。抗拔桩在受力期间，整个桩身都是处于受拉状态，由于泊松效应，随着桩顶受荷增加，桩径逐渐变小，从而使得桩身与桩周土之间的法向应力减小，进而减小桩侧摩阻力，影响抗拔桩的抗拔性能。另外，混凝土的抗拉强度远远小于其抗压强度，因此，在工程地质条件极其复杂或极端情况下，桩身很容易由于受到的拉应力过大而超过了混凝土桩的抗拉强度，使得桩身发生断裂，造成桩基础的破坏。

然而在本发明实施例中，(新增的)中心主筋上半段在混凝土浇筑过程中用隔离套管保护起来，塑料管内充填(润滑层)黄油层，使新增的中心主筋上半段不与混凝土锚固；而下半段与其它第一主筋一样，与混凝土锚固(很显然，这样可以保证桩顶处的中心主筋上半段受到上拔力作用，但是其又不会引起上部的混凝土层产生拉伸变形，然而显然其下部的混凝土层对中心主筋实施主要的拉拽作用，进而可以大大改善桩身混凝土的受力状态，减小桩身混凝土所受到的拉应力)；这样，当桩体承受向上的上拔力时，新增的中心主筋和第一主筋都与上部建筑物基础底部连接传递上拔荷载。与传统抗拔桩不同的是，本发明实施例设计的新型抗拔桩受到上拔荷载时，其在桩顶和桩身中部两个位置同时承受上拔力，这种受力结构能够在抗拔桩受荷瞬间提供更大的抗拔力，或者是在相同的上拔荷载作用下，新型抗拔桩的上拔位移将会明显小于传统抗拔桩。

综上，本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其能够在抗拔桩受荷瞬间提供更大的抗拔力，在相同的上拔荷载作用下，新型抗拔桩的上拔位移将会明显小于传统抗拔桩。同时本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其受力结构极大地改善了桩身的受力状态，大大地减小了桩身所受的拉应力；甚至在桩体的中上部，桩身转而承受压应力，极好地控制了泊松效应导致桩侧摩阻力的减小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统的抗拔混凝土灌注桩钢筋结构的主视结构示意图；

图2是图1的传统的抗拔混凝土灌注桩钢筋结构的A-A剖视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构的主视结构示意图；

图4是图3本发明实施例提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构的B-B向剖视结构示意图；

图5是图3本发明实施例提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构的C-C向剖视结构示意图。

标号：1-第一主筋；2-箍筋；3-中心主筋；4-隔离套管；5-混凝土层；6-固定筋。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图3、图4、图5，本发明实施例提供的一种新型的抗拔混凝土灌注桩结构，包括多根第一主筋1(即普通主筋)、多根箍筋2和一根中心主筋3和一根隔离套管4；

其中，多根所述第一主筋1均沿着竖直方向延伸设置并按照圆周方向依次间隔排列；所述箍筋2为环形形状的箍筋，每根所述箍筋2均围绕多根所述第一主筋1形成的桩身上，并且多个所述箍筋2沿着所述桩身自上而下间隔排列并与第一主筋1固定连接；

且所述中心主筋3设置在多根所述第一主筋1形成的桩身的中心处，并沿着竖直方向延伸设置；位于多根所述第一主筋1形成的桩身内侧还设置有混凝土层5；

所述隔离套管4套接在所述中心主筋3的上半段；所述隔离套管4用于隔离所述中心主筋3的上半段与所述混凝土层5(如图4所示)；所述中心主筋3的下半段与所述混凝土层5锚固连接(如图5所示)。

分析上述新型的抗拔混凝土灌注桩结构的主要构造可知：该新型的抗拔混凝土灌注桩结构主要由多根第一主筋(即第一主筋)、多根箍筋和一根中心主筋和一根隔离套管等结构构成；其中，该新型的抗拔混凝土灌注桩结构仍然具有多根第一主筋(即第一主筋，类似于传统技术的主筋)和多根箍筋以及混凝土层的结构；但是其还新增了一根中心主筋和一根隔离套管(以及黄油层、固定筋等结构)；其中，多根所述第一主筋均沿着竖直方向延伸设置并按照圆周方向依次间隔排列；所述箍筋为环形形状的箍筋，每根所述箍筋均围绕多根所述第一主筋形成的桩身上，并且多个所述箍筋沿着所述桩身自上而下间隔排列并与第一主筋固定连接；

所述隔离套管套接在所述中心主筋的上半段；所述隔离套管用于隔离所述中心主筋的上半段与所述混凝土层；所述中心主筋的下半段与所述混凝土层锚固连接。

在本发明实施例的技术方案中，其在传统混凝土灌注桩钢筋笼的中心增加布置一根大直径的主筋(即中心主筋)以及隔离套管；这种新型的抗拔混凝土灌注桩结构将极大地改善混凝土桩身的受力状态，大大地减小了桩身所受的拉应力；甚至在桩体的局部，桩身转而承受压应力，极好地控制了泊松效应导致桩侧摩阻力的减小。

传统的抗拔混凝土灌注桩通过桩顶主筋与上部建筑物基础连接，为建筑物提供抗拔力；随着桩顶受荷增加，桩顶逐渐产生向上的位移，桩侧摩阻力由浅及深逐渐发挥作用。抗拔桩在受力期间，整个桩身都是处于受拉状态，由于泊松效应，随着桩顶受荷增加，桩径逐渐变小，从而使得桩身与桩周土之间的法向应力减小，进而减小桩侧摩阻力，影响抗拔桩的抗拔性能。另外，混凝土的抗拉强度远远小于其抗压强度，因此，在工程地质条件极其复杂或极端情况下，桩身很容易由于受到的拉应力过大而超过了混凝土桩的抗拉强度，使得桩身发生断裂，造成桩基础的破坏。

然而在本发明实施例中，(新增的)中心主筋上半段在混凝土浇筑过程中用隔离套管保护起来，塑料管内充填(润滑层)黄油层，使新增的中心主筋上半段不与混凝土锚固；而下半段与其它第一主筋一样，与混凝土锚固(很显然，这样可以保证桩顶处的中心主筋上半段受到上拔力作用，但是其又不会引起上部的混凝土层产生拉伸变形，然而显然其下部的混凝土层对中心主筋实施主要的拉拽作用，进而可以大大改善桩身混凝土的受力状态，减小桩身混凝土所受到的拉应力)；这样，当桩体承受向上的上拔力时，新增的中心主筋和第一主筋都与上部建筑物基础底部连接传递上拔荷载。与传统抗拔桩不同的是，本发明实施例设计的新型抗拔桩受到上拔荷载时，其在桩顶和桩身中部两个位置同时承受上拔力，这种受力结构能够在抗拔桩受荷瞬间提供更大的抗拔力，或者是在相同的上拔荷载作用下，新型抗拔桩的上拔位移将会明显小于传统抗拔桩。

下面对本发明实施例提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构的具体构造以及具体技术效果做一下详细说明：

基于上述实施例基础之上，进一步地，多根所述第一主筋1的底端向着所述中心主筋3的底端倾斜延伸200mm，且所述中心主筋3的底端分别与多根所述第一主筋1的底端焊接连接。

需要说明的是，在本发明实施例具体技术方案中，其在桩身中心处增加布置一根大直径的主筋(即中心主筋)；

同时，为了固定中心新增的中心主筋的位置，周边的第一主筋在桩的底端向下倾斜延伸200mm，各第一主筋均向中心倾斜，并与中心新增的中心主筋焊接；同时，在新增的中心主筋中下部，每隔2m在新增的中心主筋和周边第一主筋之间焊接固定筋(如图5所示)。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述隔离套管4具体为塑料套管；所述隔离套管具体为PVC塑料套管。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述隔离套管4的内部还填充有润滑油层；所述润滑油层具体为黄油层。

需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，新增的中心主筋上半段在混凝土浇筑过程中用PVC塑料管保护起来，塑料管内充填黄油，使新增的中心主筋上半段不与混凝土锚固；而下半段与其它第一主筋一样，与混凝土锚固。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述新型的抗拔混凝土灌注桩结构还包括固定筋6；自所述中心主筋3中部向下部延伸方向上，每间隔2m在所述中心主筋和周围的所述第一主筋之间的同一水平面上焊接多根所述固定筋6；在同一水平面上，所述固定筋6沿着以所述中心主筋为中心的半径方向上设置，且所述固定筋6的一端焊接在所述中心主筋3上，所述固定筋6的另一端焊接在所述第一主筋1上。

需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，为了固定中心新增的中心主筋的位置，周边第一主筋在桩的底端向下倾斜延伸200mm，各第一主筋均向中心倾斜，并与中心新增的中心主筋焊接；同时，在新增的中心主筋中下部，每隔2m在新增的中心主筋和周边第一主筋之间焊接固定筋。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述第一主筋1的直径尺寸为10-20mm(即φ10-20mm)。所述箍筋2的直径尺寸为6-10mm(即φ6-10mm)。所述中心主筋3的直径尺寸为40mm(即φ40mm)。所述PVC塑料套管(即隔离套管4)的外径尺寸为60mm(即φ60mm)。所述固定筋6的直径尺寸为10mm(即φ10mm)。

需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，该桩身中心处的中心主筋其尺寸可以选择多种形式；同时周边的第一主筋以及PVC塑料套管、固定筋也应当选用相应的尺寸结构，但是经过多次实验证明，采用上述尺寸技术特征为最优选的技术方案；即新增的中心主筋直径设为40mm；PVC塑料套管的外径尺寸为60mm；第一主筋的直径尺寸为10-20mm；同时箍筋的直径尺寸为6-10mm。固定筋的直径尺寸为10mm。

本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，至少存在如下方面的技术优势：

一、本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其主要由多根第一主筋和多根箍筋、中心主筋、隔离套管以及固定筋、混凝土层的等结构构成。很显然上述第一主筋和多根箍筋、中心主筋、隔离套管以及固定筋、混凝土层等具体结构之间的连接关系以及位置关系都有合理的布局设计；因此本发明实施例提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其技术构造更合理，且功能更加完善，实用性也更强。

二、本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，中心主筋上半段在混凝土浇筑过程中用隔离套管保护起来，塑料管内充填(润滑层)黄油层，使新增的中心主筋上半段不与混凝土锚固；而下半段与其它第一主筋一样，与混凝土锚固(很显然，这样可以保证桩顶处的中心主筋上半段受到上拔力作用，但是其又不会引起上部的混凝土层产生拉伸变形，然而显然其下部的混凝土层对中心主筋实施主要的拉拽作用，进而可以大大改善桩身混凝土的受力状态，减小桩身混凝土所受到的拉应力)；这样，当桩体承受向上的上拔力时，新增的中心主筋和第一主筋都与上部建筑物基础底部连接传递上拔荷载。与传统抗拔桩不同的是，本发明实施例设计的新型抗拔桩受到上拔荷载时，其在桩顶和桩身中部两个位置同时承受上拔力，这种受力结构能够在抗拔桩受荷瞬间提供更大的抗拔力，或者是在相同的上拔荷载作用下，新型抗拔桩的上拔位移将会明显小于传统抗拔桩。本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其安全性更高、可靠性更高，其可以广泛应用。

三、本发明提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其减小抗拔桩受拉时桩身内部拉应力，改善抗拔桩桩身的受力状态，降低泊松效应对桩身侧摩阻力造成的影响，提高抗拔桩的抗拔性能。

基于以上诸多技术优势，本发明实施例提供的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其必将带来良好的市场前景和经济效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，包括多根第一主筋、多根箍筋和一根中心主筋和一根隔离套管；

其中，多根所述第一主筋均沿着竖直方向延伸设置并按照圆周方向依次间隔排列；所述箍筋为环形形状的箍筋，每根所述箍筋均围绕多根所述第一主筋形成的桩身上，并且多个所述箍筋沿着所述桩身自上而下间隔排列并与第一主筋固定连接；

且所述中心主筋设置在多根所述第一主筋形成的桩身的中心处，并沿着竖直方向延伸设置；位于多根所述第一主筋形成的桩身内侧还设置有混凝土层；

所述隔离套管套接在所述中心主筋的上半段；所述隔离套管用于隔离所述中心主筋的上半段与所述混凝土层；所述中心主筋的下半段与所述混凝土层锚固连接。

2.如权利要求1所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

多根所述第一主筋的底端向着所述中心主筋的底端倾斜延伸200mm，且所述中心主筋的底端分别与多根所述第一主筋的底端焊接连接。

3.如权利要求1所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

所述隔离套管具体为塑料套管；所述隔离套管具体为PVC塑料套管。

4.如权利要求1所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

所述隔离套管的内部还填充有润滑油层；所述润滑油层具体为黄油层。

5.如权利要求1所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

所述新型的抗拔混凝土灌注桩结构还包括固定筋；自所述中心主筋中部向下部延伸方向上，每间隔2m在所述中心主筋和周围的所述第一主筋之间的同一水平面上焊接多根所述固定筋；在同一水平面上，所述固定筋沿着以所述中心主筋为中心的半径方向上设置，且所述固定筋的一端焊接在所述中心主筋上，所述固定筋的另一端焊接在所述第一主筋上。

6.如权利要求1所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

所述第一主筋的直径尺寸为10-20mm。

7.如权利要求1所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

所述中心主筋的直径尺寸为40mm。

8.如权利要求3所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

所述PVC塑料套管的外径尺寸为60mm。

9.如权利要求1所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

所述箍筋的直径尺寸为6-10mm。

10.如权利要求5所述的新型的抗拔混凝土灌注桩结构，其特征在于，

所述固定筋的直径尺寸为10mm。