CN109695242A - 消除胀缩土层摩擦力的预制桩及其施工方法 - Google Patents
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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
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-
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Abstract
本发明公开了一种消除胀缩土层摩擦力的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、造价高、承载力低的问题。包括预制桩、润滑层及保护壳；所述预制桩分为上下两段，上段位于胀缩土层中，下段位于稳定土层中；上段外周包裹保护壳，其间设有润滑层。本发明的原理是：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，其中桩型一下段打（压）入稳定土层中，桩型二下段通过注浆能与稳定土层紧密结合，通过注浆体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。
Description
技术领域
本发明属于土木建设工程领域，具体涉及一直在消除胀缩土层摩擦力的预制桩及其施工方法。
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预制桩，以解决现有套管桩存在的桩径小、造价高、承载力低的问题。
本发明的另一个目的提供一种消除胀缩土层摩擦力的预制桩的施工方法。
采用的技术方案是：一种消除胀缩土层摩擦力的预制桩，包括预制桩、润滑层及保护壳；所述预制桩分为上下两段，上段位于胀缩土层中，下段位于稳定土层中；上段外周包裹保护壳，其间设有润滑层。
作为本发明的一种实施方式，所述预制桩桩内预埋有注浆管，所述预制桩的下段桩周设有注浆体，有效利用下段桩身与稳定土层的桩侧摩擦力和端承力。所述注浆管的直径为30mm-50mm，壁厚3mm-5mm。所述注浆管采用钢管。
作为本发明的进一步改进，所述预制桩选用直径为200—2000mm的钢或钢筋混凝土材质。
作为本发明的进一步改进，润滑层选用黄油或沥青胶泥等材质，保护壳选用PVC、UPVC、PE、FRP塑料或油毡等防水卷材材质。
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：
步骤1：桩、保护壳及润滑层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成孔，桩型一仅在胀缩土层成孔，桩型二在全桩长范围土层成孔；
步骤4：在孔中对中沉入预制桩；
步骤5：对于桩型一，现场通过静压或夯击预制桩至设计深度，下段打（压）入稳定土层中；
对于桩型二，现场通过注浆设备压注水泥浆至稳定土层顶，通过注浆体与稳定土层紧密结合；有效利用下段桩身与稳定土层的桩侧摩擦力和端承力。
步骤6：桩侧与孔壁之间间隙采用细砂填实。以消除不利的桩侧摩擦力和限制桩顶水平位移。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.桩通过工厂化制作，能够大幅降低现场施工对环境的影响，提高效率。
2.本发明的原理是：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，其中桩型一下段打（压）入稳定土层中，桩型二下段通过注浆能与稳定土层紧密结合，通过注浆体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.桩、保护壳和润滑层制作、施工简便，质量可靠。
4.本桩型制作可就地取材，方便、经济、环保。
5.本发明桩型承载力高，抗震性能优越。桩型一适用于稳定土层为砂土、粉土、粘性土等的场地，桩型二适用于稳定土层为岩石、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预制桩的第一种实施方式的结构示意图；
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预制桩的第二种实施方式的结构示意图；
图4为图3中A-A视图；
图5为图3中B-B视图。
附图标记含义如下: 1—预制桩；2—注浆管；3—润滑层；4—保护壳；5—注浆体；6—细砂；7—稳定土层；8—胀缩土层；9—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、布置及注浆量由具体设计确定，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；h1为地面和被支撑结构或构件（9）之间架空间距。
一种消除胀缩土层摩擦力的预制桩，包括预制桩1、润滑层3及保护壳4；预制桩1分为上下两段，上段位于胀缩土层8中，下段位于稳定土层7中；上段外周包裹保护壳4，其间设有润滑层3。
桩型一仅在胀缩土层中预钻（挖、冲）孔，桩型二在全桩长范围预钻（挖）孔。
对于桩型二，预制桩1桩内预埋有注浆管2，预制桩1的下段桩周设有注浆体5。
本实施方式中，预制桩上段涂润滑层的厚度为0.5mm-2.0mm，预钻孔直径（D1）大于预制桩直径100mm-200mm，地面与支撑件之间架空间距（h1）为150mm-1200mm。预制桩选用直径为200—2000mm的钢或钢筋混凝土材质。润滑层选用黄油或沥青胶泥等材质，保护壳选用PVC、UPVC、PE、FRP塑料或油毡等防水卷材材质。
桩型二中注浆管的直径为30mm-50mm，壁厚3mm-5mm。注浆管采用钢管。
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
注: 下段桩直径D
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：桩、保护壳及润滑层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成孔，桩型一仅在胀缩土层成孔，桩型二在全桩长范围土层成孔；
步骤4：在孔中对中沉入预制桩；预制桩（1）下段打（压）入稳定土层（7）中，有效利用下段桩身（1）与稳定土层（7）的桩侧摩擦力和端承力。
步骤5：桩型一现场通过静压或夯击预制桩至设计深度，桩型二现场通过注浆设备压注水泥浆至稳定土层顶；
步骤6：桩侧与孔壁之间间隙采用细砂填实。
Claims (6)
1.一种消除胀缩土层摩擦力的预制桩，其特征在于：包括预制桩（1）、润滑层（3）及保护壳（4）；所述预制桩（1）分为上下两段，上段位于胀缩土层（8）中，下段位于稳定土层（7）中；上段外周包裹保护壳（4），其间设有润滑层（3）。
2.根据权利要求1所述的消除胀缩土层摩擦力的预制桩，其特征在于：所述预制桩（1）桩内预埋有注浆管（2），所述预制桩（1）的下段桩周设有注浆体（5）。
3.根据权利要求2所述的消除胀缩土层摩擦力的预制桩，其特征在于：所述注浆管（2）的直径为30mm-50mm，壁厚3mm-5mm。
4.根据权利要求3所述的消除胀缩土层摩擦力的预制桩，其特征在于：所述注浆管（2）采用钢管。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的消除胀缩土层摩擦力的预制桩，其特征在于：所述预制桩（1）选用直径为200—2000mm的钢或钢筋混凝土材质，润滑层（3）选用黄油或沥青胶泥等材质，保护壳（4）选用PVC、UPVC、PE、FRP塑料或油毡等防水卷材材质。
6.一种消除胀缩土层摩擦力的预制桩的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：桩、保护壳及润滑层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成孔，桩型一仅在胀缩土层成孔，桩型二在全桩长范围土层成孔；
步骤4：在孔中对中沉入预制桩；
步骤5：对于桩型一，现场通过静压或夯击预制桩至设计深度，下段打（压）入稳定土层（7）中；
对于桩型二，现场通过注浆设备压注水泥浆至稳定土层顶，通过注浆体（5）与稳定土层（7）紧密结合；
步骤6：桩侧与孔壁之间间隙采用细砂填实。
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