本發(fā)明屬于軌道交通工程、房屋建筑工程等工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種減小側(cè)摩阻力的樁基結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

樁基按承載力原理可分為摩擦樁和端承樁，其中，摩擦樁樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)摩擦力承擔(dān)，樁端支承力較小。一般情況下，樁受到軸向荷載作用后，相對(duì)于樁側(cè)土體向下位移，因此土對(duì)樁產(chǎn)生向上的摩阻力，稱為正摩阻力；但是，當(dāng)樁周土體因某種原因發(fā)生下沉，土體沉降速率大于樁的下沉速率時(shí)，則樁側(cè)土就相對(duì)于樁做向下的位移，從而使土對(duì)樁產(chǎn)生向下的摩阻力，稱其為負(fù)摩阻力。

軟土地基分布廣泛，且由于其土質(zhì)松軟易發(fā)生沉降。在軟土地區(qū)工程中，經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)變形敏感需要保護(hù)的地下建(構(gòu))筑物，如軌道交通的區(qū)間隧道、文保建筑、燃?xì)夤艿?。?dāng)摩擦樁設(shè)置在軟土地基中時(shí)，其樁頂載荷主要由樁側(cè)的側(cè)摩阻力承擔(dān)。當(dāng)樁基與上述建(構(gòu))筑物間距較近時(shí)，由樁頂荷載造成的側(cè)摩阻力會(huì)對(duì)此類保護(hù)對(duì)象向下拖拽沉降變形，導(dǎo)致道路、建筑或管道產(chǎn)生變形，既不美觀，還容易導(dǎo)致事故發(fā)生。其原因是因?yàn)闃痘旧沓两递^小，而樁基周圍的軟土沉降嚴(yán)重，導(dǎo)致樁基側(cè)向產(chǎn)生了較大的摩擦力。

針對(duì)摩擦樁在使用過程中所遇到的上述問題，目前一般采取對(duì)因沉降產(chǎn)生變形的路面和建筑物進(jìn)行運(yùn)用修護(hù)變形的方法，然而現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)維護(hù)都是在變形已經(jīng)發(fā)生的情況下進(jìn)行的修復(fù)，因此仍存在以下問題：(1)沉降變形帶來(lái)的安全隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除，容易導(dǎo)致事故發(fā)生；(2)由于沉降變形會(huì)反復(fù)出現(xiàn)，導(dǎo)致后期運(yùn)行維護(hù)投入的資金大，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高。而為了減少軟土地基樁基摩阻力，目前一般待軟基沉降一定標(biāo)準(zhǔn)后，再施工鉆孔灌注樁，但工后沉降引起樁基的負(fù)摩阻力也不能從根本上解決。

此外，已公開的中國(guó)專利cn1078281a提供了一種樁基消除負(fù)摩擦阻力裝置，該裝置通過樁基和卸荷套之間的隔離層，消除負(fù)摩阻力的作用；專利cn104372795公開了一種消除軟土地基樁基負(fù)摩阻力的裝置及施工方法，在運(yùn)營(yíng)階段出現(xiàn)樁基周邊的軟土地基發(fā)生工后沉降時(shí)，能通過內(nèi)、外筒之間的無(wú)摩阻相對(duì)運(yùn)動(dòng)消除負(fù)摩阻力導(dǎo)致的路面凸出現(xiàn)象。但上述專利所述提供的技術(shù)方案均只能夠應(yīng)對(duì)負(fù)摩阻力帶來(lái)的影響，對(duì)于樁基側(cè)向的正摩阻力帶來(lái)的影響無(wú)法消除，而正摩阻力與負(fù)摩阻力一樣，也會(huì)對(duì)樁基及其周圍建筑物的狀態(tài)產(chǎn)生影響，因此，消除正摩阻力的影響也至關(guān)重要。此外，且上述技術(shù)方案所針對(duì)的主體較單一，不能同時(shí)適用于預(yù)制樁和灌注樁。

由于存在上述缺陷和不足，本領(lǐng)域亟需做出進(jìn)一步的完善和改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種新的樁基結(jié)構(gòu)，使其能夠避免軟土地基沉降造成的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種減小側(cè)摩阻力的樁基結(jié)構(gòu)，其中結(jié)合現(xiàn)有的摩擦樁的側(cè)摩阻力大的特點(diǎn)，相應(yīng)設(shè)計(jì)了樁基的結(jié)構(gòu)和施工方法，并通過對(duì)樁基的具體結(jié)構(gòu)設(shè)置和施工工序等方面進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，使其適用于預(yù)制樁和灌注樁，相應(yīng)還可有效減少或者解決由樁側(cè)摩阻力對(duì)臨近地下建(構(gòu))筑物的影響，同時(shí)具有施工簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而尤其適用于敏感建(構(gòu))筑物的保護(hù)工程。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種減小側(cè)摩阻力的樁基結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包括樁身主體和外套筒、以及潤(rùn)滑劑，其中，

所述樁身主體采用預(yù)先成型的預(yù)制樁或采用現(xiàn)場(chǎng)灌注而成的樁結(jié)構(gòu)，所述樁身主體的頂部與樁基結(jié)構(gòu)的支承臺(tái)連接、其底部伸入地下的持力層，起到支撐作用；

所述外套筒套設(shè)在所述樁身主體的外圍，將側(cè)面的土層與樁身主體分離，且所述外套筒的底端也伸入持力層；

所述樁身主體與外套筒之間間隙處填充有潤(rùn)滑劑，用于減少外套筒與所述樁身主體之間的摩擦力。

具體地，該樁基結(jié)構(gòu)通過在預(yù)制樁或灌注樁的外圍套設(shè)外套筒，并通過在外套筒內(nèi)部與預(yù)制樁或灌注樁之間填充潤(rùn)滑劑，能夠有效地減少摩擦力，使樁體的變形和樁側(cè)土的變形分離開來(lái)，能夠有效地抵抗軟土地基下沉帶來(lái)的負(fù)摩阻力，而通過將支撐樁的底部伸入至持力層，通過持力層將樁身主體和外套筒進(jìn)行支撐，使樁基的樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)摩阻力承擔(dān)轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕蓸抖酥С辛Τ袚?dān)，則能夠有效地抵抗正摩阻力，從兩個(gè)方面控制樁基結(jié)構(gòu)及周圍建筑物的變形。且該樁基結(jié)構(gòu)的方案原理清晰，簡(jiǎn)便易行，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)成熟，前景廣闊，效益良好。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述現(xiàn)場(chǎng)灌注而成的樁結(jié)構(gòu)包括內(nèi)套筒和在內(nèi)套筒內(nèi)灌注成形的灌注樁，所述灌注樁內(nèi)還設(shè)置有灌注樁鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)。通過現(xiàn)場(chǎng)灌注，能夠滿足不同環(huán)境和不同規(guī)格尺寸的樁基結(jié)構(gòu)的需要，適應(yīng)性廣。而灌注樁鋼筋的添加能夠進(jìn)一步加強(qiáng)灌注樁的強(qiáng)度。

優(yōu)選地，所述預(yù)制樁或灌注樁的材質(zhì)為玻璃鋼或鋼筋混凝土材質(zhì)。

優(yōu)選地，所述外套筒部分設(shè)置或通長(zhǎng)設(shè)置在所述樁身主體的外圍。根據(jù)實(shí)際情況將外套筒部分設(shè)置或通長(zhǎng)設(shè)置，將樁身主體與側(cè)邊的土層全部或部分分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)側(cè)摩阻力的控制，從而滿足不同使用環(huán)境的需求。

優(yōu)選地，所述外套筒和內(nèi)套筒的材質(zhì)為鋼材、玻璃纖維或pvc。

優(yōu)選地，所述樁身主體的橫截面為圓形、矩形或多邊形。

優(yōu)選地，對(duì)于內(nèi)部為預(yù)制樁的樁基結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在施工時(shí)，先在地基上鉆孔并下放外套筒；然后將預(yù)制樁下放至外套筒內(nèi)；最后在外套筒與預(yù)制樁之間的間隙處填充潤(rùn)滑劑。

優(yōu)選地，對(duì)于內(nèi)部為現(xiàn)場(chǎng)灌注而成的樁結(jié)構(gòu)的樁基結(jié)構(gòu)，該樁基結(jié)構(gòu)在施工時(shí)，先在地基上鉆孔并下放外套筒；然后將內(nèi)套筒放至外套筒內(nèi)；在兩個(gè)套筒之間的間隙處填充潤(rùn)滑劑，準(zhǔn)備內(nèi)套筒的灌注樁鋼筋，最后進(jìn)行灌注。

根據(jù)需要選擇預(yù)制樁和現(xiàn)場(chǎng)灌注樁機(jī)構(gòu)，能夠滿足不同環(huán)境和不同規(guī)格尺寸的樁基結(jié)構(gòu)的需要。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明的樁基結(jié)構(gòu)，其中結(jié)合摩擦樁的側(cè)摩阻力大的特點(diǎn)，相應(yīng)設(shè)計(jì)了樁基的結(jié)構(gòu)和施工方法，并通過對(duì)樁基的具體結(jié)構(gòu)設(shè)置和施工工序等方面進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，相應(yīng)可有效減少或者解決由樁側(cè)摩阻力對(duì)臨近地下建(構(gòu))筑物的影響，同時(shí)具有施工簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)施工人員提供了一種優(yōu)越的解決方案，尤其適用于敏感建(構(gòu))筑物的保護(hù)工程。

(2)當(dāng)樁基與此類建(構(gòu))筑物間距較近時(shí)，為減少或者解決由樁側(cè)摩阻力對(duì)臨近地下建(構(gòu))筑物的影響，需要將樁基的樁頂豎向荷載由以前的主要由樁側(cè)摩阻力承擔(dān)轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕蓸抖酥С辛Τ袚?dān)。本發(fā)明采用外套筒和樁身主體分離的結(jié)構(gòu)，二者之間填充潤(rùn)滑劑，將樁身主體與周圍土層分離，將側(cè)摩阻力轉(zhuǎn)化為樁端的支撐力，有效地減少了側(cè)摩阻力的影響。

(3)本發(fā)明的樁基結(jié)構(gòu)，通過將樁身主體和外套筒的底部均伸入至堅(jiān)實(shí)的持力層，通過持力層將樁和外套筒固定，避免其下沉，能夠減少正摩阻力造成的影響，從而使該樁基結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)對(duì)抗正摩阻力和負(fù)摩阻力對(duì)周圍建筑物的影響。且該樁基結(jié)構(gòu)不僅能夠采用預(yù)制樁結(jié)構(gòu)，也能采用混凝土灌注的灌注樁，其能夠適用不同環(huán)境和規(guī)格尺寸的需求，適應(yīng)性更廣泛。

(4)根據(jù)實(shí)際情況將外套筒部分設(shè)置或通長(zhǎng)設(shè)置，將樁身主體與側(cè)邊的土層全部或部分分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)側(cè)摩阻力的控制，同時(shí)將樁基結(jié)構(gòu)的樁身主體和內(nèi)外套筒選擇合適的材質(zhì)和形狀，能夠滿足不同使用環(huán)境的需求。

(5)本發(fā)明的方案可以解決樁基樁側(cè)阻力其對(duì)周邊地下結(jié)構(gòu)影響的問題，為設(shè)計(jì)和施工人員消除一大困擾。該技術(shù)還具有設(shè)計(jì)和施工簡(jiǎn)便、縮短施工工期、結(jié)構(gòu)安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，極大的減少了為了控制變形投入的大量造價(jià)高昂的工程措施，適用于軌道交通結(jié)構(gòu)保護(hù)及類似敏感建(構(gòu))筑物保護(hù)工程，具有較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是地下結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的內(nèi)設(shè)預(yù)制樁的樁基結(jié)構(gòu)剖面位置圖；

圖2是本發(fā)明的內(nèi)設(shè)預(yù)制樁的樁基結(jié)構(gòu)斷面圖；

圖3是地下結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的內(nèi)設(shè)灌注樁的樁基結(jié)構(gòu)剖面位置圖；

圖4是是本發(fā)明的內(nèi)設(shè)灌注樁的樁基結(jié)構(gòu)斷面圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1-地下結(jié)構(gòu)，2-外套筒,3-預(yù)制樁,4-潤(rùn)滑劑,5-灌注樁,6-內(nèi)套筒,7-灌注樁鋼筋。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供了一種減小側(cè)摩阻力的樁基結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包括樁身主體和外套筒2、以及潤(rùn)滑劑4，其中，

所述樁身主體采用預(yù)先成型的預(yù)制樁3或采用現(xiàn)場(chǎng)灌注而成的樁結(jié)構(gòu)，所述樁身主體的頂部與支承臺(tái)連接、其底部伸入持力層起到支撐作用；

所述外套筒2套設(shè)在所述樁身主體的外圍，將側(cè)面的土層與樁身主體分離，且所述外套筒2的底端均伸入持力層并固定；

所述樁身主體與外套筒2之間間隙處填充有潤(rùn)滑劑4，用于減少外套筒與所述樁身主體之間的摩擦力。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述現(xiàn)場(chǎng)灌注而成的樁結(jié)構(gòu)包括內(nèi)套筒6和在內(nèi)套筒6內(nèi)灌注成形的灌注樁5，所述灌注樁5內(nèi)還設(shè)置有灌注樁鋼筋7進(jìn)行加強(qiáng)。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述預(yù)制樁3或灌注樁5的材質(zhì)為玻璃鋼或鋼筋混凝土材質(zhì)。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述外套筒2部分設(shè)置或通長(zhǎng)設(shè)置在所述樁身主體的外圍。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述外套筒2和內(nèi)套筒6的材質(zhì)為鋼材、玻璃纖維或pvc。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述樁身主體的橫截面為圓形、矩形或多邊形。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，對(duì)于內(nèi)部為預(yù)制樁3的樁基結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在施工時(shí)，先在地基上鉆孔并下放外套筒2；然后將預(yù)制樁3下放至外套筒2內(nèi)；最后在外套筒2與預(yù)制樁之間的間隙處填充潤(rùn)滑劑。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，對(duì)于內(nèi)部為現(xiàn)場(chǎng)灌注而成的樁結(jié)構(gòu)的樁基結(jié)構(gòu)，該樁基結(jié)構(gòu)在施工時(shí)，先在地基上鉆孔并下放外套筒2；然后將內(nèi)套筒6放至外套筒2內(nèi)；在兩個(gè)套筒之間的間隙處填充潤(rùn)滑劑4，準(zhǔn)備內(nèi)套筒6的灌注樁鋼筋7，最后進(jìn)行灌注。

為更好地解釋本發(fā)明，以下給出兩個(gè)具體實(shí)施例：

實(shí)施例1

如圖1所示，為一種減小側(cè)摩阻力的樁基結(jié)構(gòu)，其包括樁身主體和外套筒2、以及潤(rùn)滑劑4，其中，

所述樁身主體采用預(yù)先成型的預(yù)制樁3，所述樁身主體的頂部與支承臺(tái)連接、其底部伸入持力層起到支撐作用；

所述外套筒2套設(shè)在所述樁身主體的外圍，將側(cè)面的土層與樁身主體分離，且所述外套筒2的底端均伸入持力層并固定；

所述樁身主體與外套筒2之間間隙處填充有潤(rùn)滑劑4，用于減少外套筒與所述樁身主體之間的摩擦力，

所述外套筒2和預(yù)制樁3為玻璃鋼材質(zhì)，所述外套筒2通長(zhǎng)設(shè)置在所述樁身主體的外圍，所述樁身主體的橫截面為圓形。

該樁基結(jié)構(gòu)由外套筒2、預(yù)制樁3組成，施工工序如下：

1)鉆機(jī)鉆孔后下放外套筒2；

2)下放預(yù)制樁3于外套筒2內(nèi)；

3)在外套筒2與預(yù)制樁之間填充潤(rùn)滑劑4。

實(shí)施例2

如圖2所示，為一種減小側(cè)摩阻力的樁基結(jié)構(gòu)，其包括樁身主體和外套筒2、以及潤(rùn)滑劑4，其中，

所述樁身主體采用采用現(xiàn)場(chǎng)灌注而成的樁結(jié)構(gòu)，所述樁身主體的頂部與支承臺(tái)連接、其底部伸入持力層起到支撐作用；

所述外套筒2套設(shè)在所述樁身主體的外圍，將側(cè)面的土層與樁身主體分離，且所述外套筒2的底端均伸入持力層并固定；

所述樁身主體與外套筒2之間間隙處填充有潤(rùn)滑劑4，用于減少外套筒與所述樁身主體之間的摩擦力，

所述現(xiàn)場(chǎng)灌注而成的樁結(jié)構(gòu)包括內(nèi)套筒6和灌注在內(nèi)套筒6內(nèi)的灌注混凝土形成灌注樁5，所述灌注樁5內(nèi)還設(shè)置有灌注樁鋼筋7進(jìn)行加強(qiáng)，所述外套筒2通長(zhǎng)設(shè)置在所述樁身主體的外圍，所述外套筒2和內(nèi)套筒6的材質(zhì)為或pvc。所述樁身主體的橫截面為圓形。

該樁基結(jié)構(gòu)由外套筒2、內(nèi)套筒6、灌注樁5組成，施工工序如下：

1)鉆機(jī)鉆孔，然后下放外套筒2；

2)將內(nèi)套筒6下放至外套筒2內(nèi)，所述外套筒2直徑大于內(nèi)套筒6；

3)在兩個(gè)套筒間填充潤(rùn)滑劑4；

4)在內(nèi)套筒6內(nèi)準(zhǔn)備灌注樁鋼筋7；

5)在內(nèi)套筒6內(nèi)灌注混凝土。

新發(fā)明的解決方案，理念先進(jìn)，設(shè)計(jì)理論清晰，將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、施工便捷、節(jié)省投資、結(jié)構(gòu)安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在軌道交通等變形敏感性工程保護(hù)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。