CN112302004A - 一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法 - Google Patents

一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法，包括混凝土灌注桩、位于混凝土灌注桩中的预应力钢筋、位于混凝土灌注桩外的桩体外部套管、以及设置于混凝土灌注桩上端的承台；所述混凝土灌注桩由上部的直杆段与下部的扩底段直接相连，预应力钢筋与混凝土灌注桩同轴线设置，形成上直杆下扩底结构灌注桩；混凝土灌注桩的直杆部分外壁上套有所述桩体外部套管；所述桩体外部套管包括内层套管和外层套管，所述预应力钢筋预留超出混凝土灌注桩的桩顶部分的接头与所述承台相连接。本发明在软土、湿陷性黄土、吹填土等高压缩性土层地质条件下都有较好的消减负摩阻力的效果。

Description

一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑的技术领域，尤其涉及一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法。
背景技术
随着桩基础越来越广泛地被应用于工程中，一些新的问题如桩基负摩阻力问题也随之出现。建(构)筑物等桩顶竖向荷载主要由桩侧摩阻力和桩端阻力承担，其中，桩侧摩阻力是由于桩侧土沉降而形成，桩端阻力是由桩端持力层提供。一般而言，桩周土体产生的沉降比桩体的沉降小，即桩体相对于土体向下运动，此刻桩侧土体产生的摩阻力方向与桩顶竖向荷载方向相反，这个作用于桩侧单位面积上的摩阻力称为正摩阻力，对承担上部竖向荷载有积极贡献；但是当桩周土体由于地面堆载、地下水位下降或黄土遇水湿陷等原因产生比桩体的沉降还要大的沉降，即土体相对于桩体向下运动时，此刻桩侧土体产生的摩阻力方向与上部竖向荷载方向一致，非但不能为承担上部荷载做出积极贡献，反而与上部荷载共同作用使桩发生沉降和压缩，这个作用于桩侧单位面积上的摩阻力称为负摩阻力。
负摩阻力会使摩擦型桩产生附加沉降，当建筑物的部分基础或同一基础中的部分桩出现较大的负摩阻力，会使群桩产生不均匀沉降，上部结构受到破坏，轻者影响建筑物美观或者使用功能，重者造成一系列工程事故；负摩阻力会使端承桩的桩身负荷增大，从而使桩身强度或者桩端持力层被破坏。国内外的许多工程事故就是由于对负摩阻力没有足够的认识甚至忽略其影响而造成的。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法，在尽可能减少造价的基础上消减由软土、湿陷性黄土、吹填土等高压缩性土层地质条件引起的桩基负摩阻力。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，包括混凝土灌注桩、位于混凝土灌注桩中的预应力钢筋、位于混凝土灌注桩外的桩体外部套管、以及设置于混凝土灌注桩上端的承台；所述混凝土灌注桩由上部的直杆段与下部的扩底段直接相连，预应力钢筋与混凝土灌注桩同轴线设置，形成上直杆下扩底结构灌注桩；混凝土灌注桩的直杆部分外壁上套有所述桩体外部套管；所述桩体外部套管包括内层套管和外层套管，所述预应力钢筋预留超出混凝土灌注桩的桩顶部分的接头与所述承台相连接。
可选的，所述预应力钢筋的数量为若干根，预应力钢筋的数量大于一根时，使用支架将每一根预应力钢筋分隔开。
进一步的，所述上直杆下扩底结构灌注桩的下端设有扩底结构，形成承担负摩阻力引起的下拉荷载的扩底部分；所述上直杆下扩底结构灌注桩上方的桩体外部套管代替套管内的直杆段承受由负摩阻力引起的下拉荷载。
可选的，所述内层套管位于外层套管的内部，所述内层套管的外径与外层套管的内径相适配，所述外层套管能够与内层套管产生沿桩体轴向方向的相对位移。
可选的，所述内层套管的内壁与混凝土灌注桩相接触；所述外层套管的外壁与软土地基接触。
进一步的，所述预应力钢筋可用钢筋笼替代。
进一步的，所述预应力钢筋或钢筋笼可通过机械连接进行接长，不可进行焊接。
本发明还提供一种上述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
S1：钻机就位，制作预应力钢筋或钢筋笼；
S2：上直杆下扩底结构灌注桩的直杆段钻进成孔；
S3：提升直杆段钻头；
S4：安装双层套管；
S5：灌注桩的扩底段钻进成孔；
S6：提升扩底钻头；
S7：安装预应力钢筋或钢筋笼、砂浆或混凝土灌注设施；
S8：灌注砂浆或混凝土；
S9：完成施工，保护好桩头。
由上，本发明在软土、湿陷性黄土、吹填土等高压缩性土层地质条件下都有较好的消减负摩阻力的效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩的立体图(混凝土灌注桩中为预应力钢筋)；
图2为本发明的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩立体图(混凝土灌注桩中为钢筋笼)；
图3为本发明的施工步骤图。
图中：1-混凝土灌注桩；2-预应力钢筋(钢筋笼)，201-预应力钢筋(钢筋笼)超出桩顶部分的接头；3-桩体外部套管，301-内层套管，302-外层套管；4-承台。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
实施例1
如图1所示，本发明包括混凝土灌注桩1、位于混凝土灌注桩1中的预应力钢筋2、位于混凝土灌注桩1外的桩体外部套管3、以及设置于混凝土灌注桩1上端的承台4。
如图1所示，混凝土灌注桩1由上部的直杆段与下部的扩底段直接相连，预应力钢筋2与混凝土灌注桩1同轴线设置，形成上直杆下扩底结构灌注桩。混凝土灌注桩1的直杆部分外壁上套有所述桩体外部套管3，桩体外部套管3包括内层套管301和外层套管302，预应力钢筋2预留超出混凝土灌注桩1的桩顶部分的接头201与所述承台4相连接。
其中，预应力钢筋2的数量为若干根，预应力钢筋2的数量大于一根时，使用支架将每一根预应力钢筋2分隔开。
上直杆下扩底结构灌注桩的下端设有扩底结构，形成承担负摩阻力引起的下拉荷载的扩底部分。上直杆下扩底结构灌注桩上方的桩体外部套管3代替套管内的直杆段承受由负摩阻力引起的下拉荷载。
所述内层套管301位于外层套管302的内部，所述内层套管301的外径与外层套管302的内径相契合，所述外层套管302能够与内层套管301产生沿桩体轴向方向的相对位移。
内层套管301的内壁与混凝土灌注桩1相接触，外层套管302的外壁与软土等地基接触。预应力钢筋2可通过机械连接进行接长，不可进行焊接。
实施例2
如图2所示，本发明包括混凝土灌注桩1、位于混凝土灌注桩1中的钢筋笼2、位于混凝土灌注桩1外的桩体外部套管3、以及设置于混凝土灌注桩1上端的承台4。
混凝土灌注桩1由上部的直杆段与下部的扩底段直接相连，钢筋笼2与混凝土灌注桩1同轴线设置，形成上直杆下扩底结构灌注桩。混凝土灌注桩1的直杆部分外壁上套有所述桩体外部套管3，桩体外部套管3包括内层套管301和外层套管302，钢筋笼2预留超出混凝土灌注桩1的桩顶部分的接头201与所述承台4相连接。
上直杆下扩底结构灌注桩的下端设有扩底结构，形成承担负摩阻力引起的下拉荷载的扩底部分。上直杆下扩底结构灌注桩上方的桩体外部套管3代替套管内的直杆段承受由负摩阻力引起的下拉荷载。
所述内层套管301位于外层套管302的内部，所述内层套管301的外径与外层套管302的内径相契合，所述外层套管302能够与内层套管301产生沿桩体轴向方向的相对位移。
内层套管301的内壁与混凝土灌注桩1相接触，外层套管302的外壁与软土等地基接触。钢筋笼2可通过机械连接进行接长，不可进行焊接。
实施例3
如图3所示，本发明的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
(1)钻机就位，制作预应力钢筋或预应力钢筋笼；
所述钻机的钻头普通直杆钻头和扩底钻头，所述钻机的钻头能够根据需要进行接长。
(2)上直杆下扩底结构灌注桩的直杆段钻进成孔；
所述直杆段钻头钻入地下的深度为灌注桩的直杆段的长度。直杆钻头可根据需要在上端接长。
(3)提升直杆段钻头；
将已钻入地下预定深度的直杆钻头提升至地面，并移除。
(4)安装双层套管；
在钻孔内安装套管，所述内层套管的外径略小于钻孔直径。
所述套管的上下两端和内外层套管之间设置有密封圈，以防杂物进入。
所述套管的长度等于或略大于灌注桩的直杆段的长度。
(5)灌注桩的扩底段钻进成孔；
将扩底钻头从已安装的套管内向下钻入地下。
所述扩底钻头钻入地下的深度等于灌注桩的长度，扩底钻头可根据需要在上端接长。
(6)提升扩底钻头；
把已钻入地下预定深度的扩底钻头提升至地面，并移除。
(7)安装预应力钢筋或钢筋笼、砂浆或混凝土灌注设施；
对于预应力钢筋、混凝土和套管组成的上直杆下扩底结构灌注桩，在钻孔内安装已制作好的预应力钢筋和注浆管。
对于钢筋笼、混凝土和套管组成的上直杆下扩底结构灌注桩，在钻孔内安装已制作好的预应力钢筋笼和混凝土灌注导管。
(8)灌注砂浆或混凝土；
对于预应力钢筋、混凝土和套管组成的上直杆下扩底结构灌注桩，通过注浆管自桩孔底部开始灌注砂浆，直至注浆到桩顶。
对于钢筋笼、混凝土和套管组成的上直杆下扩底结构灌注桩，通过混凝土灌注导管自桩孔底部开始灌注混凝土，直至混凝土灌注到桩顶。
(9)完成施工，保护好桩头。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，其特征在于，包括混凝土灌注桩、位于混凝土灌注桩中的预应力钢筋、位于混凝土灌注桩外的桩体外部套管、以及设置于混凝土灌注桩上端的承台；
所述混凝土灌注桩由上部的直杆段与下部的扩底段直接相连，预应力钢筋与混凝土灌注桩同轴线设置，形成上直杆下扩底结构灌注桩；混凝土灌注桩的直杆部分外壁上套有所述桩体外部套管；
所述桩体外部套管包括内层套管和外层套管，所述预应力钢筋预留超出混凝土灌注桩的桩顶部分的接头与所述承台相连接。
2.如权利要求1所述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，其特征在于，所述预应力钢筋的数量为若干根，预应力钢筋的数量大于一根时，使用支架将每一根预应力钢筋分隔开。
3.如权利要求1所述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，其特征在于，所述上直杆下扩底结构灌注桩的下端设有扩底结构，形成承担负摩阻力引起的下拉荷载的扩底部分；
所述上直杆下扩底结构灌注桩上方的桩体外部套管代替套管内的直杆段承受由负摩阻力引起的下拉荷载。
4.如权利要求1所述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，其特征在于，所述内层套管位于外层套管的内部，所述内层套管的外径与外层套管的内径相适配，所述外层套管能够与内层套管产生沿桩体轴向方向的相对位移。
5.如权利要求1所述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，其特征在于，所述内层套管的内壁与混凝土灌注桩相接触；所述外层套管的外壁与软土地基接触。
6.如权利要求1所述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，其特征在于，所述预应力钢筋可用钢筋笼替代。
7.如权利要求6所述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，其特征在于，所述预应力钢筋或钢筋笼可通过机械连接进行接长，不可进行焊接。
8.一种采用如权利要求1至7任一项所述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：钻机就位，制作预应力钢筋或钢筋笼；
S2：上直杆下扩底结构灌注桩的直杆段钻进成孔；
S3：提升直杆段钻头；
S4：安装双层套管；
S5：灌注桩的扩底段钻进成孔；
S6：提升扩底钻头；
S7：安装预应力钢筋或钢筋笼、砂浆或混凝土灌注设施；
S8：灌注砂浆或混凝土；
S9：完成施工，保护好桩头。
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