CN110424379B - 一种应力分散套叠钢管桩及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应力分散套叠钢管桩，通过多层钢管分别传递竖向荷载，增大单根桩在地基中的应力扩散范围以提高承载力。本发明有效提高了单桩承载力，质量稳定可控，长期抗腐蚀性能强，施工方便，性价比高。
Description
技术领域
本发明涉及桩基设计领域，特别涉及钢管桩。本发明还涉及降阻防腐涂层材料领域。
背景技术
由于家居楼、办公楼等高层建筑建设不断发展,传统的桩基已经落后，而新型桩基以稳定性良好、适应性大的特点,广泛应用于高层建筑等对承载力要求较高的工程之中。
普通桩由于每根桩只有嵌岩部分的端部与岩层摩擦力实现有效承载作用在一定承载力下桩径越大，嵌岩桩侧摩阻力分布越均匀,嵌岩桩能把荷载传递至更深的岩层，桩径越小，摩阻力在桩身顶部集中,其传递的深度是有限的，在一定的深度处，摩阻力基本为0【1】。所以单桩的承载力较小，不适合承载力要求较高的工程。而我们的应力分散套叠钢管桩可以利用超前钻孔成桩，且单根桩的承载力能套叠层数成倍增加。
背景材料：
【1】赵明华,雷勇,刘晓明.基于桩–岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析[J].岩石力学与工程学报.2009,1(28):103-110.
发明内容
本发明的目的是提供一种应力分散套叠钢管桩及其安装方法，其单孔桩的承载能力高，沉降量小，质量稳定可控，长期抗腐蚀性能强。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种的应力分散套叠钢管桩，包括相互套叠的钢管；临近的两个钢管，处于内侧的钢管两端均凸出处于外侧的钢管的两端；相邻钢管之间形成有间隙9。
进一步的改进，所述钢管顶部在同一水平位置均成形有吊筋孔2，最内侧的钢管连通有注浆管7。
进一步的改进,第i-1层钢管和第i层钢管顶端之间的距离其中Qi为第i层钢管顶部所承受的荷载，li为第i层钢管的长度，Di为第i层钢管的外径，Ei为第i层钢管的弹性模量，Ai为第i层钢管不含空心部分的横截面积。
进一步的改进,第i层钢管与第i-1层钢管底端之间的距离Li＝3Di；其中Di为第i层钢管的外径；最外层钢管端部的嵌岩长度L1＝3D1，其中D1为最外层钢管的的外径。
进一步的改进，第i层钢管的壁厚其中Qi为第i层钢管顶部所承受的荷载，di为第i层钢管的公称直径，σp为第i层钢管的抗压强度。
进一步的改进，相邻钢管的重叠部分涂有降阻防腐涂料10；降阻防腐涂料10为添加质量分数为15％石墨粉的油漆涂料。
进一步的改进，所述石墨粉的径粒为30μm～50μm。
一种应力分散套叠钢管桩的安装方法，包括如下步骤：
步骤一、打钻孔1；
步骤二、通过吊筋3穿过钢管上的吊筋孔2；其中，临近的两个钢管，处于内侧的钢管两端均凸出处于外侧的钢管的两端；相邻钢管之间形成有间隙9；
步骤三、将相互套叠的钢管沉降到预先打出的钻孔1内；
步骤四、最内侧的钢管连通有注浆管7，自注浆管7的顶部注入水泥浆，并从注浆管管口8处流出，自下而上填充到钻孔1的底部11以及各钢管6之间的间隙9，直至将钻孔1的顶部12完全充满，完成钢管桩的安装。
进一步的改进，所述水泥浆为微膨胀缓凝水泥浆。
采用上述应力分散套叠钢管桩，可以使单孔桩的承载力得到大幅度的提升：每一层钢管都可以承受相当于一根同等规格的普通钢管桩所能承受的荷载，并将荷载扩散至其周围的土体。那么，理论上在合理钢管层数范围内，有多少层钢管套叠在一起，该应力分散套叠钢管桩的承载力就等同于多少与之根相同根数、相同规格的普通钢管桩的承载力。与此同时，由于钢管是提前预制的，质量可以有效地得到控制。由于荷载传递至各层钢管，使得应力不再集中于一根钢管，沉降也随之分摊至各层钢管，从而减少了沉降量。由于我们高规格的防腐设计，使得该钢管的使用寿命得到大大地延长，完全能够符合甚至超过现有的设计年限要求。因此，该应力分散套叠钢管桩成倍数地提升了单孔桩的承载力，减少了桩孔数量，有效降低了工程造价。而高标准的防腐设计也使得使用年限得到极大的延长，可以取得良好的经济效益以及环保效果。
综上所述，该应力分散的套叠钢管桩是一种单孔桩承载能力高，沉降量小，质量稳定可控，成本较低的且长期抗腐蚀性能强的应力分散套叠钢管桩。
附图说明
图1为本发明所提供的应力分散套叠钢管桩具体实施方式结构图；
图2为本发明所提供的应力分散套叠钢管桩俯视截面图。
其中，钻孔1；吊筋孔2；吊筋3；一层钢管4；二层钢管5；n层钢管6，n≥3；注浆管7；注浆管管口8；空隙9；降阻防腐涂料10；底部11；上部12。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种应力分散套叠钢管桩，其单孔桩承载能力高，沉降量小，质量稳定可控，长期抗腐蚀性能强。
为了使本技术领域的人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。
如图1所示，应力分散套叠钢管桩顶部穿放吊筋的吊筋孔2是在各层钢管在其顶部的相同水平位置左右对称地各打一个直径为6～8毫米的小孔。
如图1所示，应力分散套叠钢管桩用的吊筋3采用直径4～6mm的铁丝。
如图1所示，在埋放应力分散套叠钢管桩是位置按设计要求在地面进行钻孔，用于埋放套叠钢管桩。
如图1所示，用吊筋3将应力分散套叠钢管桩缓慢下放到钻孔1下面所设计的位置。
如图1所示，各层钢管顶部之间的距离 进一步说明，如图2所示，其中Q2、Q3分别为第二层、第三层钢管顶部所承受的荷载，l2、l3分别第二层、第三层钢管的长度，D2、D3分别为第二层、第三层钢管的外径，E2、E3分别为第二层、第三层钢管的弹性模量，A2、A3分别为第二层、第三层钢管不含空心部分的横截面积。
如图1所示，各层钢管下端部之间的距离L2＝3D2、L3＝3D3。进一步说明，如图2所示，其中D2、D3分别为第二层、第三层钢管的外径。
如图1所示，最外层一层钢管4嵌岩长度L1＝3D1。进一步说明，如图2所示，其中D1为一层钢管4的外径。
如图2所示，应力分散套叠钢管桩各层钢管重叠部分的降阻防腐涂料10采用添加15％石墨粉粒径30μm～50μm的油漆涂料。
如图1所示，通过注浆管7填充水泥浆，水泥浆由注浆管管口8处开始注浆，水泥浆从钻孔1底部11向上填充，之后水泥浆从各层钢管间的空隙9开始上升，空隙填充完全后，然后将钻孔1上部12进行填充至完全。
在计算每层钢管所要承受的最大荷载的时候，务必还要对该层钢管的稳定性进行分析，当稳定性不满足要求的时候，应当采用更高弹性模量的或者更厚的钢管桩以满足稳定性的要求。
具体实施方式应当比对发明内容部分进行理解，以避免不必要的误解。另外，本例所述内容只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种应力分散套叠钢管桩，包括相互套叠的钢管；其特征在于，临近的两个钢管，处于内侧的钢管两端均凸出处于外侧的钢管的两端；相邻钢管之间形成有间隙(9)，相邻钢管的重叠部分涂有降阻防腐涂料(10)，将相互套叠的钢管沉降到预先打出的钻孔(1)内，钻孔(1)内注满水泥浆。
2.如权利要求1所述的应力分散套叠钢管桩，其特征在于，所述钢管顶部在同一水平位置均成形有吊筋孔(2)，最内侧的钢管连通有注浆管(7)。
3.根据权利要求1所述的应力分散套叠钢管桩，其特征在于，第i-1层钢管和第i层钢管顶端之间的距离，其中Qi为第i层钢管顶部所承受的荷载，li为第i层钢管的长度，Di为第i层钢管的外径，Ei为第i层钢管的弹性模量，Ai为第i层钢管不含空心部分的横截面积。
4.根据权利要求1所述的应力分散套叠钢管桩，其特征在于，第i层钢管与第i-1层钢管间的距离Li＝3Di；其中Di为第i层钢管的外径；最外层钢管端部的嵌岩长度L1＝3D1，其中D1为最外层钢管的外径。
5.根据权利要求1 所述的应力分散套叠钢管桩，其特征在于，第i 层钢管的壁厚，其中Qi为第i层钢管顶部所承受的荷载，di为第i层钢管的公称直径，σp为第i层钢管的抗压强度。
6.根据权利要求1所述的应力分散套叠钢管桩，其特征在于，降阻防腐涂料(10)为添加质量分数为15％石墨粉的油漆涂料。
7.根据权利要求6所述的应力分散套叠钢管桩，其特征在于，所述石墨粉的径粒为30μm～50μm。
8.一种应力分散套叠钢管桩的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、打钻孔(1)；
步骤二、通过吊筋(3)穿过钢管上的吊筋孔(2)；其中，临近的两个钢管，处于内侧的钢管两端均凸出处于外侧的钢管的两端；相邻钢管之间形成有间隙(9)，相邻钢管的重叠部分涂有降阻防腐涂料(10)；
步骤三、将相互套叠的钢管沉降到预先打出的钻孔(1)内；
步骤四、最内侧的钢管连通有注浆管(7)，自注浆管(7)的顶部注入水泥浆，并从注浆管管口(8)处流出，自下而上填充到钻孔(1)的底部(11)以及各钢管(6)之间的间隙(9)，直至将钻孔(1)的顶部(12)完全充满，完成钢管桩的安装。
9.如权利要求8所述的应力分散套叠钢管桩的安装方法，其特征在于，所述水泥浆为微膨胀缓凝水泥浆。
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