[发明专利]一种消除桩基负摩阻力的扩体挤密桩及施工方法

说明书

一种消除桩基负摩阻力的扩体挤密桩及施工方法，属于岩土工程地基处理领域，其结构包括桩体、扩张装置、套筒和承台；桩体为混凝土钢管桩；扩张装置由双向卡箍、单向卡箍、曲柄连杆、转轴销连接构成，利用转轴销将曲柄连杆连接在双向卡箍两侧的转轴支座上，将双向卡箍一侧的曲柄连杆与单向卡箍相连，形成扩张装置；套筒为一圆柱形钢筒，与扩张装置自由一侧的曲柄连杆相连；将连接好的装置套入桩体，使套筒顶部与桩顶齐平，并用定位螺栓固定单向卡箍；用打桩机将桩体打至设计位置；在桩顶浇筑钢筋混凝土承台。本发明各配件之间拼装简单，实用性强，施工方便，安全环保，特别适用于湿陷性黄土地区和软土地区的地基处理。

技术领域

本发明属于岩土工程地基处理领域，具体涉及消除桩基负摩阻力的扩体挤密桩的技术。

背景技术

近年来，国民经济高速发展，基础设施建设不断加快，对基础要求严格的高层和超高层建筑物不断增多，桩基础成为处理地基的重要途径，被广泛应用于各类地基中。然而在实际工程中发现湿陷性黄土、季节性冻土、软土和其他不良土质地区采用桩基础时，不同程度地出现了基础不均匀沉降，地基承载力不足等问题，研究发现桩基负摩阻力是造成此类问题的主要原因。桩基负摩阻力是由于桩周土体下沉较快所引起的沉降变形大于桩基础而产生的，它可能引起桩端地基屈服或破坏、基础不均匀沉降、桩体压曲或断裂等，从而导致上层建筑物倾斜、开裂甚至坍塌，严重威胁人民生命和财产安全。因此，在不良土质地区如何有效减小甚至消除桩基负摩阻力成为工程界亟待解决的问题。

目前，工程上处理桩基负摩阻力的有效方法主要有三种：地基处理法、界面处置法和桩体处置法。地基处理法最常见的方法是强夯法，但此种方法对于高压缩性地基土来说处理效果不佳；界面处置法常见为在桩体涂沥青滑动薄层，该方法主要是利用沥青滑动薄层摩擦系数小的原理来减小桩基负摩阻力，将土体沉降产生的部分下拉荷载从桩体上部转移到桩体下部，该部分荷载仍由桩体承担，并没有从本质上消除负摩阻力，且沥青涂层的效果受温度、时间等因素影响明显，长埋于地下的沥青涂层会对环境和地下水的安全造成威胁；桩体处置法是通过增加桩数的方式来加固地基土，提高基础承载能力，消除负摩阻力所带来的影响，其造价高，工程量大，但未从本质上消除负摩阻力。因此一种可消除桩基负摩阻力且能增加桩基承载能力、施工速度快、经济效益好的桩体和施工方法是工程界所迫切需要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除桩基负摩阻力的扩体挤密桩及施工方法。

本发明是一种消除桩基负摩阻力的扩体挤密桩及施工方法，消除桩基负摩阻力的扩体挤密桩，其结构包括桩体1、扩张装置2、套筒3和承台4；桩体1为混凝土钢管桩；扩张装置2由双向卡箍5、单向卡箍6、曲柄连杆7、转轴销8构成，利用转轴销8将曲柄连杆7连接在双向卡箍5两侧的转轴支座9上，将双向卡箍5一侧的曲柄连杆7与单向卡箍6相连，形成扩张装置2；套筒3为一圆柱形钢筒，与扩张装置2自由一侧的曲柄连杆7相连；将连接好的装置套入桩体1，使套筒3顶部与桩顶齐平，并用定位螺栓固定单向卡箍6；用打桩机将桩体1打至设计位置；在桩顶浇筑钢筋混凝土承台4。

本发明的消除桩基负摩阻力的扩体挤密桩的施工方法，其步骤为：

（1）预制桩体1：根据设计要求确定桩长、桩径和中性点位置，并于中性点位置处截面等间距钻4~6个定位螺栓孔11；

（2）预制扩张装置2：根据设计要求用钢材制作双向卡箍5、单向卡箍6、曲柄连杆7，转轴销8；利用转轴销8将曲柄连杆7依次连接在双向卡箍5两侧的转轴支座9上，并用同样的方法将连接在双向卡箍5一侧的曲柄连杆7与单向卡箍6相连，从而完成扩张装置2的制作；

（3）预制套筒3：根据桩体1直径、长度、中性点位置以及曲柄连杆7长度确定套筒3直径、长度；加工套筒3，并在其下端焊接10~12组转轴支座9；

（4）整体装配：将扩张装置2仍处于自由一侧的曲柄连杆7与套筒3相连，并将连接后的装置套在桩体1上，用定位螺栓将单向卡箍6固定在桩体1上；