CN109457697A - 消除胀缩土层摩擦力的灌注桩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，属于土木建设工程领域，以解决现有套管桩存在的造价高的问题。包括桩体、钢筋笼，所述桩体包括上桩体和下桩体，上桩体位于胀缩土层中，下桩体置于稳定土层中，上桩体包括中心桩、保护壳和润滑层，下桩体为现浇桩，内设有下段钢筋笼。本发明中的保护壳和润滑层将桩的上段侧摩擦力隔离，保护壳可随胀缩土层运动，耗散由变化的侧摩阻力引起的有害变形。下段位于稳定土层中，现场浇筑混凝土与稳定土层紧密结合，能充分利用稳定土层的摩擦力和端承力，为上部结构提供所需的可靠承载力。本发明桩承载力高，抗震性能优越。适用于上部具有胀缩不利土层下部埋有稳定土层的场地。
Description
技术领域
本发明属于土木建设工程领域，具体涉及一种灌注桩。
背景技术
我国地域广阔，工程地质情况复杂，膨胀土、盐渍土、湿陷性黄土、冻土广泛分布，地基土的病害频发，造成建筑物不能正常使用。为此建设方花巨资处理，但是常见的地基处理方式，都难以奏效，给建设方造成巨大经济损失。
因此，针对膨胀土、盐渍土、湿陷性黄土、冻土、强腐蚀地基病害，采取合理的处理措施，来改变上部构筑物，设备基础的受力方式，减小或消除地基土的变形，保证了建筑物正常使用。
地基病害处理方式主要有，换填垫层法，强夯法，灰土挤密桩，碎石桩，单液硅化法和碱液法等方法。膨胀土、盐渍土、湿陷性黄土、冻土病害治理的目的是减小或消除地基土的变形，以上方法处理地基病害受限较大，投资费用高。因此减小或消除地基土的变形不可能完全依赖与上述处理方法。要因地制宜，综合考虑，以上处理方法并不能解决复杂的地基问题。
发明内容
本发明的目的提供一种消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，以解决现有套管桩存在的造价高的问题。
采用的技术方案是：一种消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，包括桩体、钢筋笼，所述桩体包括上桩体和下桩体，上桩体位于胀缩土层中，下桩体置于稳定土层中，上桩体包括中心桩、保护壳和润滑层，下桩体为现浇桩，内设有下段钢筋笼。
作为本发明的进一步改进，所述上桩体和下桩体之间设有封闭环。
本发明的第一种实施方式（桩型一），所述保护壳包括内保护壳和外保护壳，上桩体中心桩外依次环绕设置有内保护壳、润滑层及外保护壳，所述上桩体的中心桩内设有上段钢筋笼，上段钢筋笼与所述下段钢筋笼相对应连为一体。所述内保护壳与上段钢筋笼间采用钢筋支撑并留有50mm间隙。
本发明的第二种实施方式（桩型二），所述保护壳为外保护壳，所述上桩体的中心桩为预制管桩，预制管桩中设有上段钢筋笼，上段钢筋笼内灌注有混凝土，预制管桩外依次环绕设置有润滑层及外保护壳，所述下段钢筋笼与上段钢筋笼衔接为一整体。所述预制管桩的壁厚为80mm-120mm。
作为本发明的进一步改进，所述外保护壳外周设有细砂。桩周因成孔形成的间隙采用细砂填充，以消除不利的桩侧摩擦力和限制桩顶水平位移。
作为本发明的进一步改进，所述上段钢筋笼和下段钢筋笼的钢筋直径为8mm-20mm，润滑层的厚度为0.5mm-2.0mm，封闭环的厚度为10mm-16mm，
作为本发明的进一步改进，所述现浇桩的外径为300—2000mm，选用钢筋混凝土材质，混凝土强度C25-C40，钢筋笼中的钢筋选用HPB300、HRB400级钢筋，润滑剂层选用黄油或沥青胶泥等材质，封闭环选用钢板，保护壳选用PVC、UPVC、PE、FRP塑料材质或钢板。
本发明尤其涉及一种地基土存在胀缩土层，承载力、沉降要求高的桩基础。针对大部分建（构）筑物，通过消除胀缩土层摩擦力的灌注桩可解决地基中胀缩土层变形的不利影响。其原理是：桩分为上下两段，上段桩型一通过保护壳和润滑层隔离桩和其侧胀缩土层，桩型二预制管桩外通过保护壳和润滑层隔离桩和其侧胀缩土层，通过润滑层消除土对上段桩的摩擦力，桩侧地基土的沉降、膨胀对基桩的摩擦力被消除后传不到桩上；下段现浇桩位于稳定土层中，能与稳定土层紧密结合，充分利用稳定土层的摩擦力和端承力，以提供上部结构所需的承载力。本发明可广泛应用在含有膨胀土、盐渍土、湿陷性黄土、冻土等地基的桩基工程中，解决胀缩土层对建（构）筑物的不利影响问题。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.保护壳和润滑层将桩的上段侧摩擦力隔离，保护壳可随胀缩土层运动，耗散由变化的侧摩阻力引起的有害变形。
2.下段位于稳定土层中，现场浇筑混凝土与稳定土层紧密结合，能充分利用稳定土层的摩擦力和端承力，为上部结构提供所需的可靠承载力。
3.预制管桩、钢筋笼、保护壳和润滑剂可工厂化制作，亦可现场制作，施工简便，质量可靠。
4.取材方便，经济环保，投资小，施工便利。
5.桩承载力高，抗震性能优越。适用于上部具有胀缩不利土层下部埋有稳定土层的场地，稳定土层为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土等各种土的场地。
附图说明
图1 为一种消除胀缩土层摩擦力的灌注桩桩型一的结构示意图；
图2为图1中A-A视图；
图3为一种消除胀缩土层摩擦力的灌注桩桩型二的结构示意图；
图4为图3中B-B视图；
图5为图3中C-C视图。
附图标记含义如下:1—预制管桩；3—内保护壳；4—润滑层；5—外保护壳；6—封闭环；7—现浇桩；8—细砂；9—稳定土层；10—胀缩土层；11—被支撑结构或构件；21-上段钢筋笼；22-下段钢筋笼。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。
本实施方式中桩径、桩长、布置由具体设计确定，桩型按受力特性分为摩擦端承桩和端承摩擦桩。
如图所示，图1为一种消除胀缩土层摩擦力的预制桩的第一种实施方式桩型一的结构示意图；图3为一种消除胀缩土层摩擦力的预制桩的第二种实施方式桩型二的结构示意图；D1为预钻（挖、冲）孔直径；桩顶部设有被支撑的结构或构件（11），h1为地面和被支撑结构或构件之间架空间距。
一种消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，包括桩体、钢筋笼2，桩体包括上桩体和下桩体，上桩体位于胀缩土层10中，下桩体置于稳定土层9中，上桩体包括中心桩、保护壳和润滑层4，下桩体为现浇桩7，内设有下段钢筋笼22。上桩体和下桩体之间设有封闭环6。外保护壳5外周设有细砂8。
本实施方式中，上段钢筋笼21和下段钢筋笼22的钢筋直径为8mm-20mm，润滑层4的厚度为0.5mm-2.0mm，封闭环6的厚度为10mm-16mm，预钻挖、冲孔直径D1大于桩直径100mm-200mm，地面和支撑结构或构件之间架空间距h1为150mm-1200mm。现浇桩7外径300—2000mm，选用钢筋混凝土材质，混凝土强度C25-C40，钢筋笼中的钢筋选用HPB300、HRB400级钢筋，润滑剂层4选用黄油或沥青胶泥等材质，封闭环6选用钢板，保护壳选用PVC、UPVC、PE、FRP塑料材质或钢板。
对于桩型一：保护壳包括内保护壳3和外保护壳5，上桩体中心桩外依次环绕设置有内保护壳3、润滑层4及外保护壳5，上桩体的中心桩内设有上段钢筋笼21，上段钢筋笼21与下段钢筋笼22相对应连为一体。
内保护壳3与上段钢筋笼21间采用钢筋支撑并留有50mm间隙。
对于桩型二：保护壳为外保护壳5，上桩体的中心桩为预制管桩1，预制管桩1中设有上段钢筋笼21，上段钢筋笼21内灌注有混凝土，预制管桩1外依次环绕设置有润滑层4及外保护壳5，下段钢筋笼22与上段钢筋笼21衔接为一整体。预制管桩1的壁厚为80mm-120mm。
一种消除胀缩土层摩擦力的预制桩的施工方法，包括如下步骤：
1、计算单桩竖向承载力
仅考虑下段稳定土层提供的侧阻力和端阻力，上段胀缩土层对桩产生的侧阻力可忽略不计，根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定单桩极限承载力标准值；
Qsk：下段总极限侧阻力标准值
Qpk：下段总极限端阻力标准值
qsik:下段桩侧第i层土极限侧阻力标准值
qpk: 下段桩极限端阻力标准值
Ψsi、ψp：端阻力尺寸效应系数，计算见表1；
u：下段桩周长
Quk：单桩竖向承载力标准值
Li:第i层稳定土层的厚度
Ap：桩端面积
2、通过现场取样实验获得变形数据，确定架空层高度（h1）；
步骤1：预制管桩、钢筋笼、保护壳及润滑层采用工厂化制作或现场制作；
步骤2：现场通过放线定位桩位置；
步骤3：桩位通过设备或者人工成孔；
步骤4：桩型一（见图1）和桩型二（见图3），上下段分界处的钢筋笼上焊接封闭环6，下桩体现场灌注形成现浇桩7。现浇桩7通过封闭环6阻隔，现场浇筑混凝土不能填充外保护壳5侧与预钻（挖、冲）孔内壁的间隙，其采用细砂填实。
桩型二通过预制管桩现场灌注混凝土，填实管桩。
Claims (9)
1.一种消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：包括桩体、钢筋笼（2），所述桩体包括上桩体和下桩体，上桩体位于胀缩土层（10）中，下桩体置于稳定土层（9）中，上桩体包括中心桩、保护壳和润滑层（4），下桩体为现浇桩（7），内设有下段钢筋笼（22）。
2.根据权利要求1所述的消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：所述上桩体和下桩体之间设有封闭环（6）。
3.根据权利要求1或2所述的消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：所述保护壳包括内保护壳（3）和外保护壳（5），上桩体中心桩外依次环绕设置有内保护壳（3）、润滑层（4）及外保护壳（5），所述上桩体的中心桩内设有上段钢筋笼（21），上段钢筋笼（21）与所述下段钢筋笼（22）相对应连为一体。
4.根据权利要求1或2所述的消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：所述内保护壳（3）与上段钢筋笼（21）间采用钢筋支撑并留有50mm间隙。
5.根据权利要求1或2所述的消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：所述保护壳为外保护壳（5），所述上桩体的中心桩为预制管桩（1），预制管桩（1）中设有上段钢筋笼（21），上段钢筋笼（21）内灌注有混凝土，预制管桩（1）外依次环绕设置有润滑层（4）及外保护壳（5），所述下段钢筋笼（22）与上段钢筋笼（21）衔接为一整体。
6.根据权利要求5所述的消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：所述预制管桩（1）的壁厚为80mm-120mm。
7.根据权利要求6所述的消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：所述外保护壳（5）外周设有细砂（8）。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：所述上段钢筋笼（21）和下段钢筋笼（22）的钢筋直径为8mm-20mm，润滑层（4）的厚度为0.5mm-2.0mm，封闭环（6）的厚度为10mm-16mm。
9.根据权利要求8所述的消除胀缩土层摩擦力的灌注桩，其特征在于：所述现浇桩（7）的外径为300—2000mm，选用钢筋混凝土材质，混凝土强度C25-C40，钢筋笼中的钢筋选用HPB300、HRB400级钢筋，润滑剂层（4）选用黄油或沥青胶泥等材质，封闭环（6）选用钢板，保护壳选用PVC、UPVC、PE、FRP塑料材质或钢板。
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