CN109457698A - 消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩及其施工方法 - Google Patents
消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩及其施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109457698A CN109457698A CN201811574369.8A CN201811574369A CN109457698A CN 109457698 A CN109457698 A CN 109457698A CN 201811574369 A CN201811574369 A CN 201811574369A CN 109457698 A CN109457698 A CN 109457698A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- prefabricated
- pile
- soil layer
- outer tube
- frictional force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 5
- 238000010923 batch production Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 3
- 230000000266 injurious effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 5
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
- E02D5/22—Piles
- E02D5/52—Piles composed of separable parts, e.g. telescopic tubes ; Piles composed of segments
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
- E02D5/22—Piles
- E02D5/24—Prefabricated piles
Abstract
本发明公开了一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩及其施工方法，属于土木建设工程领域。以解决现有套管桩存在的桩径小、施工难度大、承载力低、适用范围有限等技术问题。一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩，包括外套管、环托板、钢珠；所述外套管中设有预制上桩体，预制上桩体上部填充有钢珠，钢珠下端由环托板支撑；外套管和预制上桩体位于胀缩土层中，预制上桩体的下端设有预制下桩体，预制下桩体置于稳定土层中。本发明外套管将预制桩的上段侧摩擦力隔离，外套管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，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。
Description
技术领域
本发明属于土木建设工程领域，具体涉及一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩。
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，参见表1：
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套管预制桩，以解决现有套管桩存在的桩径小、施工难度大、承载力低、适用范围有限等技术问题。
本发明的另一个目的提供一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩的施工方法。
本发明技术方案如下：一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩，包括外套管、环托板、钢珠；所述外套管中设有预制上桩体，预制上桩体上部填充有钢珠，钢珠下端由环托板支撑，以消除不利的桩侧摩擦力和限制桩顶水平位移；外套管和预制上桩体位于胀缩土层中，预制上桩体的下端设有预制下桩体，预制下桩体置于稳定土层中。
作为本发明的进一步改进，外套管的内径大于预制桩的直径，其间隙为25mm-100mm。
作为本发明的进一步改进，地面与支撑件之间的架空间距为150mm-1200mm。
作为本发明的进一步改进，所述预制桩选用直径为100—1600mm的钢或钢筋混凝土。
作为本发明的进一步改进，外套管选用直径为150—1800mm的钢管。
一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩的施工方法，包括如下步骤：
步骤1：预制桩、外套管采用工厂化制作或现场预制；
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在胀缩土层中成孔；
步骤4：在孔中对中沉入外套管；
步骤5：在外套管中对中沉入预制桩；
步骤6：现场通过静压或夯击预制桩至设计深度；
步骤7：填入钢珠。
本发明的原理是：预制桩分为上下两段，上段通过桩外套管隔离桩和其侧胀缩土层，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；下段位于稳定土层中，可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.外套管将预制桩的上段侧摩擦力隔离，外套管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，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.预制桩、外套管可工厂化制作，施工简便，质量可靠；
4.取材方便，经济环保；
5.桩承载力高，抗震性能优越。适用于稳定土层为砂土、粉土、粘性土等场地。
附图说明
图1 为消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩示意图；
图2为图1中A-A视图。
附图标记含义如下: 11—预制上桩体；12-预制下桩体；2—环托板；3—外套管；4—钢珠；5—稳定土层；6—胀缩土层；7—被支撑结构或构件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本实施方式中预制桩的桩径、桩长及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，D1为外套管的内径；h1为地面与支撑结构或构件（7）之间的架空间距；h2为环托板至支撑结构（构件）顶部的距离。
本实施方式中外套管的内径大于预制桩的直径，其间隙为25mm-100mm。地面与支撑件之间的架空间距为150mm-1200mm。预制桩选用直径为100—1600mm的钢或钢筋混凝土。外套管选用直径为150—1800mm的钢管，环托板、钢珠均采用碳钢。
一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩，包括外套管3、环托板2、钢珠4；外套管3中设有预制上桩体11，预制上桩体11上部填充有钢珠4，钢珠4下端由环托板2支撑；外套管3和预制上桩体11位于胀缩土层6中，预制上桩体11的下端设有预制下桩体12，预制下桩体12置于稳定土层5中。
一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩的施工方法，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；
Quk=Qsk+Qpk=u∑ψsiqsikli+ψpqpkAp
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2；
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、计算单桩水平承载力
（1）当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下列公式估算单桩水平承载力特征值：
式中：
α— 桩的水平变形系数；
— 单桩水平承载力特征值，号根据桩顶竖向力性质确定，压力取“+”，拉力取“-”；
— 桩截面模量塑性系数，圆形截面=2，矩形截面=1.75；
ft— 桩身混凝土抗拉强度设计值；
W0— 桩身换算截面受拉边缘的截面模量，
圆形截面为：
方形截面为：
其中d为桩直径，为扣除保护层厚度的桩直径；b为方形截面边长，
为扣除保护层厚度的桩截面宽度；
为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；
— 桩身最大弯距系数，当单桩基础和单排桩基纵向轴线与水平力方向相垂直时，按桩顶铰接考虑；
铰接（自由）的系桩身的最大弯矩系数，固接的系桩顶的最大弯矩系数；
。
— 桩身配筋率；
— 桩身换算截面积，
— 桩顶竖向力影响系数，竖向压力取0.5；竖向拉力取1.0；
N—在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力（kN）。
桩的水平变形系数和地基土水平抗力系数可按下列规定确定：
（2）桩的水平变形系数
式中 m— 桩侧土水平抗力系数的比例系数；
b0— 桩身的计算宽度(m)；
桩侧土水平抗力系数的比例系数m，宜通过单桩水平静载试验确定。
当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（≥0.65%）时，m值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于10mm时，m值可适当提高；
当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以0.4降低采用；
当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以前述相应的系数ψ l 。
（3）通过现场取样实验获得变形数据，确定架空间距的高度（h1）；
步骤1：预制桩、外套管采用工厂化制作或现场预制；
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在胀缩土层中成孔；
步骤4：在孔中对中沉入外套管；
步骤5：在外套管中对中沉入预制桩；
步骤6：现场通过静压或夯击预制桩至设计深度；
步骤7：填入钢珠。
Claims (6)
1.一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩，包括外套管、环托板、钢珠；其特征在于：所述外套管（3）中设有预制上桩体（11），预制上桩体（11）上部填充有钢珠（4），钢珠（4）下端由环托板（2）支撑；外套管（3）和预制上桩体（11）位于胀缩土层（6）中，预制上桩体（11）的下端设有预制下桩体（12），预制下桩体（12）置于稳定土层（5）中。
2.根据权利要求1所述的消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩，其特征在于：外套管的内径（D1）大于预制桩（1）的直径，其间隙为25mm-100mm。
3.根据权利要求1或2所述的消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩，其特征在于：地面与支撑件之间的架空间距为150mm-1200mm。
4.根据权利要求3所述的消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩，其特征在于：所述预制桩（1）选用直径为100—1600mm的钢或钢筋混凝土。
5.根据权利要求4所述的消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩，其特征在于：外套管（3）选用直径为150—1800mm的钢管。
6.一种消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：预制桩、外套管采用工厂化制作或现场预制；
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在胀缩土层中成孔；
步骤4：在孔中对中沉入外套管；
步骤5：在外套管中对中沉入预制桩；
步骤6：现场通过静压或夯击预制桩至设计深度；
步骤7：填入钢珠。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811574369.8A CN109457698A (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩及其施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811574369.8A CN109457698A (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩及其施工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109457698A true CN109457698A (zh) | 2019-03-12 |
Family
ID=65614305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811574369.8A Pending CN109457698A (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩及其施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109457698A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109738480A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-10 | 凌贤长 | 一种现场全面监测土的冻胀装置及其监测方法 |
| CN114960624A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-30 | 建研地基基础工程有限责任公司 | 一种预应力管桩的施工方法 |
| CN115162324A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-10-11 | 中交第三航务工程局有限公司江苏分公司 | 一种适用于多土层的预制桩结构及其静力压桩施工方法 |
| CN116163293A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-05-26 | 四川蜀道建筑科技有限公司 | 一种预制桩、预制桩连接装置及预制桩系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4915544A (en) * | 1985-08-14 | 1990-04-10 | Lin Juei Jse | Method of making cast-in-place prestressing concrete pile by means of movable casing set |
| JPH05346019A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Chiyoda Corp | 負の摩擦力を受けない場所打ち杭の施工方法 |
| EP2246482A1 (de) * | 2010-04-22 | 2010-11-03 | Bauer Spezialtiefbau GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Erstellen eines bereichsweise reibungsarmen Gründungselements |
| CN104372795A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-02-25 | 温州市交通规划设计研究院 | 一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置及施工方法 |
| CN204645109U (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-16 | 江苏省建筑设计研究院有限公司 | 消除预制桩静载试验无效摩擦力装置 |
| CN108385673A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-10 | 兰州有色冶金设计研究院有限公司 | 微型上部填充滚珠套管桩及其施工方法 |
| CN108951615A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-07 | 兰州有色冶金设计研究院有限公司 | 钢筋混凝土套管桩及其施工方法 |
| CN209538174U (zh) * | 2018-12-21 | 2019-10-25 | 兰州有色冶金设计研究院有限公司 | 消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩 |
-
2018
- 2018-12-21 CN CN201811574369.8A patent/CN109457698A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4915544A (en) * | 1985-08-14 | 1990-04-10 | Lin Juei Jse | Method of making cast-in-place prestressing concrete pile by means of movable casing set |
| JPH05346019A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Chiyoda Corp | 負の摩擦力を受けない場所打ち杭の施工方法 |
| EP2246482A1 (de) * | 2010-04-22 | 2010-11-03 | Bauer Spezialtiefbau GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Erstellen eines bereichsweise reibungsarmen Gründungselements |
| CN104372795A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-02-25 | 温州市交通规划设计研究院 | 一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置及施工方法 |
| CN204645109U (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-16 | 江苏省建筑设计研究院有限公司 | 消除预制桩静载试验无效摩擦力装置 |
| CN108385673A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-10 | 兰州有色冶金设计研究院有限公司 | 微型上部填充滚珠套管桩及其施工方法 |
| CN108951615A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-07 | 兰州有色冶金设计研究院有限公司 | 钢筋混凝土套管桩及其施工方法 |
| CN209538174U (zh) * | 2018-12-21 | 2019-10-25 | 兰州有色冶金设计研究院有限公司 | 消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109738480A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-10 | 凌贤长 | 一种现场全面监测土的冻胀装置及其监测方法 |
| CN109738480B (zh) * | 2019-03-28 | 2021-11-19 | 凌贤长 | 一种现场全面监测土的冻胀装置及其监测方法 |
| CN114960624A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-30 | 建研地基基础工程有限责任公司 | 一种预应力管桩的施工方法 |
| CN115162324A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-10-11 | 中交第三航务工程局有限公司江苏分公司 | 一种适用于多土层的预制桩结构及其静力压桩施工方法 |
| CN115162324B (zh) * | 2022-09-05 | 2022-11-25 | 中交第三航务工程局有限公司江苏分公司 | 一种适用于多土层的预制桩结构及其静力压桩施工方法 |
| CN116163293A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-05-26 | 四川蜀道建筑科技有限公司 | 一种预制桩、预制桩连接装置及预制桩系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109457698A (zh) | 消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩及其施工方法 | |
| Tan et al. | Deep excavation of the Gate of the Orient in Suzhou stiff clay: Composite earth-retaining systems and dewatering plans | |
| Wang et al. | Characteristics of wall deflections and ground surface settlements in Shanghai | |
| CN108385673A (zh) | 微型上部填充滚珠套管桩及其施工方法 | |
| CN204370431U (zh) | 一种咬合长短桩围护结构 | |
| CN105862663A (zh) | 一种叉桩与卸荷板相结合的岸壁式支挡结构 | |
| CN105350527A (zh) | 一种基于bim的预应力管桩的施工方法和预应力管桩 | |
| CN209538174U (zh) | 消除胀缩土层摩擦力的套管预制桩 | |
| CN108951615A (zh) | 钢筋混凝土套管桩及其施工方法 | |
| CN103195060B (zh) | 软土地基预应力锚杆加固结构及其用途 | |
| Sharma | A model study of micropiles subjected to lateral loading and oblique pull | |
| CN204112318U (zh) | 一种提高cfg压灌桩承载力的技术装置 | |
| CN209538173U (zh) | 消除胀缩土层摩擦力的预制桩 | |
| CN209025072U (zh) | 钢筋混凝土套管桩 | |
| CN104047285A (zh) | 一种提高cfg压灌桩承载力的技术装置及施工方法 | |
| CN100564697C (zh) | 水平顶管地基处理工法 | |
| CN207109805U (zh) | 一种隧道侧穿桥桩的复合隔离桩 | |
| CN209603127U (zh) | 消除胀缩土层摩擦力的灌注桩 | |
| Thiyyakkandi | Study of grouted deep foundations in cohesionless soils | |
| CN109695242A (zh) | 消除胀缩土层摩擦力的预制桩及其施工方法 | |
| CN208009465U (zh) | 微型上部填充滚珠套管桩 | |
| CN109457697A (zh) | 消除胀缩土层摩擦力的灌注桩 | |
| Cheng et al. | Performance of diaphragm walls in soft clay of a deep basement excavation | |
| Sun et al. | Settlement of composite foundation—A case history with reinforcement of steel pipe micro-pile | |
| CN114592495B (zh) | 高填方非均匀场地强夯和置换与管桩组合地基处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |