CN214783873U - 一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构 - Google Patents
一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，包括桩孔、高强预应力混凝土管桩、碎石土、排水管道、钢筋混凝土垫层和褥垫层；所述的高强预应力混凝土管桩设在桩孔内，所述的碎石土填充在高强预应力混凝土管桩与桩孔的环空中，所述的钢筋混凝土垫层设在高强预应力混凝土管桩顶部，所述的褥垫层铺设在钢筋混凝土垫层上，所述的排水管道下端穿过钢筋混凝土垫层后，穿入碎石土中并向下延伸；所述的排水管道上端横向穿出褥垫层。本实用新型通过设置高强预应力混凝土管桩和碎石土这种刚柔结合的方式联合受力，有效控制上部结构沉降作用。碎石土受力后消除了湿陷性土层产生的负摩阻力效应，增加了其正摩阻力，节约成本。
Description
技术领域
本实用新型属于领域，特别涉及一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构。
背景技术
易液化土层中多为松散的砂土和粉土，在地下水的作用下很容易达到饱和状态，地震、波浪、车辆、机器振动、打桩以及爆破等外部震动作用都可能引起饱和砂土或粉土的液化，即土体中孔隙水压力骤然上升，短时间内来不及消散，进而导致地基液化现象的发生，而地基液化现象的影响则表现为喷砂冒水、堤岸滑塌、地面开裂、不均匀沉降等地质灾害，这会对地基上部的建筑结构造成极大危害。其中地震引起的大面积甚至深层的土体液化的危害性最大，它具有面广、危害重等特点，常会造成场地的整体性失稳。
因此，如何有效地处理易液化土层，并将土体内的水及时排出地表，一直以来都是地基液化处理的技术难点。目前，处理易液化土层的方法主要有强夯法、桩基法、碎石桩法、深基础法、加密法、砂桩法、换填法、微生物法等，但是上述方法普遍存在处理深度较浅、施工方法繁琐、工程造价成本高等问题。
实用新型内容
为了克服现有施工方法繁琐、造价高的问题，本实用新型提供一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，本实用新型通过设置高强预应力混凝土管桩和碎石土这种刚柔结合的方式联合受力，有效控制上部结构沉降作用。碎石土受力后消除了湿陷性土层产生的负摩阻力效应，增加了其正摩阻力，节约成本。
本实用新型采用的技术方案为：
一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，包括桩孔、高强预应力混凝土管桩、碎石土、排水管道、钢筋混凝土垫层和褥垫层；所述的高强预应力混凝土管桩设在桩孔内，所述的碎石土填充在高强预应力混凝土管桩与桩孔的环空中，所述的钢筋混凝土垫层设在高强预应力混凝土管桩顶部，所述的褥垫层铺设在钢筋混凝土垫层上，所述的排水管道下端穿过钢筋混凝土垫层后，穿入碎石土中并向下延伸；所述的排水管道上端横向穿出褥垫层。
所述的钢筋混凝土垫层上表面与地面平齐；钢筋混凝土垫层的截面长度大于桩孔的直径。
所述的高强预应力混凝土管桩包括圆筒形桩身、端头板和钢套箍，所述的端头板设在钢套箍两端，并分别通过钢套箍固定；所述的圆筒形桩由空心钢管和填充在空心钢管内的钢筋混凝土组成，空心钢管外径不小于400mm，壁厚不小于40mm。
所述的碎石土为粒径大于38mm碎石颗粒含量超过30%的土。
所述的钢筋混凝土垫层厚度至少为20cm。
所述的桩孔的直径在1000mm~2000mm之间。
所述的桩孔处的土层分为从上到下依次分为上黏土层、液化层、下黏土层和持力层，所述的桩孔从上到下依次经过上黏土层、液化层和下黏土层到达持力层；所述的高强预应力混凝土管桩位于桩孔中，且下端插入持力层中；所述的排水管道下端位于下黏土层处，且距液化层最低面的竖直距离至少为20cm。
所述的褥垫层为素混凝土结构。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型通过设置高强预应力混凝土管桩和碎石土这种刚柔结合的方式联合受力，有效控制上部结构沉降作用。碎石土受力后消除了湿陷性土层产生的负摩阻力效应，增加了其正摩阻力，节约成本。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中，附图标记为：1、持力层；2、粘土层；3、液化层；4、粘土层；5、高强预应力混凝土管桩；6、碎石土；7、钢筋混凝土垫层；8、褥垫层；9、排水管道。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有施工方法繁琐、造价高的问题，本实用新型提供如图1所示的一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，本实用新型通过设置高强预应力混凝土管桩和碎石土这种刚柔结合的方式联合受力，有效控制上部结构沉降作用。碎石土受力后消除了湿陷性土层产生的负摩阻力效应，增加了其正摩阻力，节约成本。
一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，包括桩孔、高强预应力混凝土管桩5、碎石土6、排水管道9、钢筋混凝土垫层7和褥垫层8；所述的高强预应力混凝土管桩5设在桩孔内，所述的碎石土6填充在高强预应力混凝土管桩5与桩孔的环空中，所述的钢筋混凝土垫层7设在高强预应力混凝土管桩5顶部，所述的褥垫层8铺设在钢筋混凝土垫层7上，所述的排水管道9下端穿过钢筋混凝土垫层7后，穿入碎石土6中并向下延伸；所述的排水管道9上端横向穿出褥垫层8。
如图1所示，本实用新型通过设置高强预应力混凝土管桩5和碎石土6这种刚柔结合的方式联合受力，有效控制上部结构沉降作用。本实用新型中碎石土6受力后消除了湿陷性土层产生的负摩阻力效应，增加了其正摩阻力，节约了成本。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的钢筋混凝土垫层7上表面与地面平齐；钢筋混凝土垫层7的截面长度大于桩孔的直径。
优选的，所述的高强预应力混凝土管桩5包括圆筒形桩身、端头板和钢套箍，所述的端头板设在钢套箍两端，并分别通过钢套箍固定；所述的圆筒形桩由空心钢管和填充在空心钢管内的钢筋混凝土组成，空心钢管外径不小于400mm，壁厚不小于40mm。
本实用新型中，高强预应力混凝土管桩5采用先张法预应力管桩（PHC），是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，其中，混凝土强度等级不得低于C80。
优选的，所述的碎石土6为粒径大于38mm碎石颗粒含量超过30%的土。
优选的，所述的钢筋混凝土垫层7厚度至少为20cm。
优选的，所述的桩孔的直径在1000mm~2000mm之间。
桩孔直径的选择具体根据土层特性、上部结构型式、柱网尺寸、荷载分布和施工技术的可能性等进行合理确定。
优选的，所述的桩孔处的土层分为从上到下依次分为上黏土层4、液化层3、下黏土层2和持力层1，所述的桩孔从上到下依次经过上黏土层4、液化层3和下黏土层2到达持力层1；所述的高强预应力混凝土管桩5位于桩孔中，且下端插入持力层1中；所述的排水管道9下端位于下黏土层2处，且距液化层3最低面的竖直距离至少为20cm。
本实用新型的具体施工过程为：
先打出桩孔，然后在桩孔内挤密填筑碎石土6，再将高强预应力混凝土管桩5从桩孔中间向下压入持力层1，进行二次挤密，然后再填碎石土6并压实，使得其相对密度大于0.93，平均相对密度大于0.95；再然后施工钢筋混凝土垫层7进行防渗，接着再施工排水管道9，最后施工褥垫层8。
本实用新型中相对密度为：最大孔隙比（emax）与天然孔隙比（e）之差和最大孔隙比与最小隙比（emin）之差的比值。即Dr=（emax -e）/（emax -emin）=（ρ-ρmin）*ρmax /（ρmax-ρmin）*ρ。最小干密度ρmin试验采用漏斗法和量筒法，最大干密度ρmax试验采用振动锤击法。碾压之后的砂石土密度ρ采用原位密度试验测得，包括灌砂法和灌水法。上述各个实验方法均为现有技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。
在具体实施中，桩孔为多个，每个桩孔都按照上述施工方法进行处理，每个桩孔内均设有高强预应力混凝土管桩5，碎石土6填充在管桩周边，排水管道9深入碎石土6中，其出口连接至褥垫层8，全部排水管道9进行连通，形成完整的排水通道，本实用新型中，褥垫层为素混凝土结构，可作为防渗结构，阻隔地表水沿桩孔进入液化层3。本实用新型能很好的阻止地基中存在液化层3产生超孔隙水压力，显著降低地层产生液化的可能性，保障建筑物的结构安全。
本实用新型能够解决的液化问题：①浅层液化；②饱和土液化；③沙土/粉土液化；④超孔隙水压力大于有效应力，液化；⑤无排水通道，产生的超孔隙水压力，不能瞬间释放，液化。本实用新型中碎石土6受力后消除了湿陷性土层产生的负摩阻力效应，增加了其正摩阻力，节约成本。本实用新型通过刚柔结合的方式联合受力，有效控制上部结构沉降作用。
本实用新型适用的地基：适用于大孔隙、含结构性且具有自重或非自重湿陷性的粉土、粘土、亚粘土及黄土状土、含粘粒的砂土等混合土地层的处理。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。本实用新型中未详细描述的装置结构及系统方法是均为现有技术，本实用新型中不再进行进一步的说明。
Claims (8)
1.一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，其特征在于：包括桩孔、高强预应力混凝土管桩（5）、碎石土（6）、排水管道（9）、钢筋混凝土垫层（7）和褥垫层（8）；所述的高强预应力混凝土管桩（5）设在桩孔内，所述的碎石土（6）填充在高强预应力混凝土管桩（5）与桩孔的环空中，所述的钢筋混凝土垫层（7）设在高强预应力混凝土管桩（5）顶部，所述的褥垫层（8）铺设在钢筋混凝土垫层（7）上，所述的排水管道（9）下端穿过钢筋混凝土垫层（7）后，穿入碎石土（6）中并向下延伸；所述的排水管道（9）上端横向穿出褥垫层（8）。
2.根据权利要求1所述的一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，其特征在于：所述的钢筋混凝土垫层（7）上表面与地面平齐；钢筋混凝土垫层（7）的截面长度大于桩孔的直径。
3.根据权利要求1所述的一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，其特征在于：所述的高强预应力混凝土管桩（5）包括圆筒形桩身、端头板和钢套箍，所述的端头板设在钢套箍两端，并分别通过钢套箍固定；所述的圆筒形桩由空心钢管和填充在空心钢管内的钢筋混凝土组成，空心钢管外径不小于400mm，壁厚不小于40mm。
4.根据权利要求1所述的一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，其特征在于：所述的碎石土（6）为粒径大于38mm碎石颗粒含量超过30%的土。
5.根据权利要求1所述的一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，其特征在于：所述的钢筋混凝土垫层（7）厚度至少为20cm。
6.根据权利要求1所述的一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，其特征在于：所述的桩孔的直径在1000mm~2000mm之间。
7.根据权利要求1所述的一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，其特征在于：所述的桩孔处的土层分为从上到下依次分为上黏土层（4）、液化层（3）、下黏土层（2）和持力层（1），所述的桩孔从上到下依次经过上黏土层（4）、液化层（3）和下黏土层（2）到达持力层（1）；所述的高强预应力混凝土管桩（5）位于桩孔中，且下端插入持力层（1）中；所述的排水管道（9）下端位于下黏土层（2）处，且距液化层（3）最低面的竖直距离至少为20cm。
8.根据权利要求1所述的一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构，其特征在于：所述的褥垫层（8）为素混凝土结构。
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| CN202120522455.5U CN214783873U (zh) | 2021-03-12 | 2021-03-12 | 一种消除地层负摩阻力的刚柔复合桩结构 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114250760A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-03-29 | 山西机械化建设集团有限公司 | 预应力管桩高动能夯扩碎石墩、素土挤密地基加固方法 |
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2021
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