一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁的制作方法
【專利摘要】一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，包括設(shè)置在土壤持力層的大直徑鋼管樁，大直徑鋼管樁的頂端對(duì)接著打樁套管，打樁套管內(nèi)部設(shè)置有小直徑鋼管樁，小直徑鋼管樁底部外壁固定有與大直徑鋼管樁內(nèi)壁相連的四邊形肋板，小直徑鋼管樁的四周設(shè)置有變徑套管，變徑套管內(nèi)設(shè)置有加強(qiáng)板，變徑套管位于土壤軟弱土層中部以下，小直徑鋼管樁的上部四周通過隔板設(shè)有擴(kuò)大頂筒，擴(kuò)大頂筒的頂部與土壤土表平齊，大直徑鋼管樁的頂端設(shè)置有增強(qiáng)環(huán)，增強(qiáng)環(huán)的外側(cè)末端設(shè)有圍擋，增強(qiáng)環(huán)的底部設(shè)有大三角肋板，小直徑鋼管樁的底部?jī)?nèi)壁設(shè)置有上、下底板，小直徑鋼管樁內(nèi)壁設(shè)置有小三角肋板。本發(fā)明有效降低負(fù)摩阻力，優(yōu)化樁基水平及豎向承載性能。
【專利說明】一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合粧

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，屬于建筑用鋼管樁基礎(chǔ)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]樁基礎(chǔ)是一種傳統(tǒng)的基礎(chǔ)類型，但在樁基礎(chǔ)的使用中仍然存在一些不容忽視的問題，如樁基負(fù)摩阻力問題。當(dāng)樁體與樁周土產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，樁側(cè)就會(huì)產(chǎn)生摩阻力。一般情況下，樁沉降大于土體沉降，摩阻力為正；對(duì)于穿越高壓縮性土層的樁基礎(chǔ)，在土表超載等因素作用下，土體沉降大于樁沉降后，將產(chǎn)生樁側(cè)負(fù)摩阻力。樁基礎(chǔ)在負(fù)摩阻力作用下將導(dǎo)致樁身軸力、樁基沉降增加，嚴(yán)重時(shí)造成樁身強(qiáng)度破壞、樁端持力層破壞以及上部結(jié)構(gòu)不均勻沉降破壞等嚴(yán)重后果。由于鋼管樁具有剛性好、運(yùn)輸便利和易于打入、接長(zhǎng)、切割施工等優(yōu)點(diǎn)，使用十分普遍，因此鋼管樁的負(fù)摩阻力問題也十分常見。
[0003]目前對(duì)于鋼管樁負(fù)摩阻力消減方法主要有浙青涂層法、套管法，這類方法只是關(guān)注于減少軟弱土層對(duì)樁側(cè)壁的作用。此外，浙青材料本身的化學(xué)成分在地下長(zhǎng)期使用過程中容易對(duì)地下水造成污染，并且浙青涂層對(duì)減小負(fù)摩阻力影響的效果受溫度、時(shí)間等因素影響明顯；套管法對(duì)樁基施工工藝要求較高，材料消耗多，實(shí)際工程運(yùn)用并不廣泛。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，本變直徑鋼管組合樁能有效降低負(fù)摩阻力、增強(qiáng)樁基水平及豎向承載性能，解決了軟弱土層表面堆載引發(fā)的建筑物鋼管樁負(fù)摩阻力問題并兼顧樁基承載性能優(yōu)化；同時(shí)本發(fā)明能避免破壞環(huán)境，更加符合環(huán)保觀念。
[0005]一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，包括大直徑鋼管樁和小直徑鋼管樁，小直徑鋼管樁的中部外壁設(shè)有變徑套管，變徑套管為從中上部向著上下兩端直徑逐漸變小的套管，小直徑鋼管樁的下部四周通過若干個(gè)四邊形肋板與大直徑鋼管樁內(nèi)壁連接固定。
[0006]所述的變徑套管內(nèi)設(shè)置有水平的加強(qiáng)板，加強(qiáng)板將變徑套管頂起，變徑套管從加強(qiáng)板的外端分別向著上、下延伸并靠近小直徑鋼管樁，變徑套管的上、下兩端分別與小直徑鋼管樁固定連接，位于加強(qiáng)板下面的變徑套管長(zhǎng)度大于加強(qiáng)板上面的變徑套管的長(zhǎng)度。為實(shí)現(xiàn)減少負(fù)摩阻力作用的目的，位于加強(qiáng)板下面的變徑套管長(zhǎng)度大于加強(qiáng)板上面的變徑套管的長(zhǎng)度，變徑套管的直徑從頂端過渡到中間的最大直徑，如果加強(qiáng)板上面的變徑套管的長(zhǎng)度過大，反而增強(qiáng)負(fù)摩阻力作用。
[0007]所述的小直徑鋼管樁的上部四周設(shè)有擴(kuò)大頂筒。
[0008]所述的大直徑鋼管樁的頂端四周設(shè)置有水平向外延伸的增強(qiáng)環(huán)，增強(qiáng)環(huán)的末端設(shè)有向上的圍擋，增強(qiáng)環(huán)的底部設(shè)有貼緊在大直徑鋼管樁外壁的大三角肋板。
[0009]所述的大直徑鋼管樁的垂直上方對(duì)接著打樁套管，打樁套管的頂部高于小直徑鋼管樁的頂部。
[0010]所述的打樁套管的底部外壁設(shè)有梯形肋板，梯形肋板位于圍擋內(nèi)。
[0011]所述的大直徑鋼管樁的頂端內(nèi)壁設(shè)有下鋼環(huán)，打樁套管的底部?jī)?nèi)壁設(shè)有上鋼環(huán)，下鋼環(huán)與上鋼環(huán)垂直對(duì)接。
[0012]所述的小直徑鋼管樁的底部?jī)?nèi)壁設(shè)置有上下兩塊底板，兩塊底板位置分別與四邊行肋板靠小直徑鋼管樁外壁側(cè)的上下端平齊，小直徑鋼管樁內(nèi)壁設(shè)置有小三角肋板，小三角肋板位于小直徑鋼管樁內(nèi)壁的上底板的上方。
[0013]所述的擴(kuò)大頂筒內(nèi)水平設(shè)置有一個(gè)以上連接到小直徑鋼管樁的隔板。
[0014]所述的擴(kuò)大頂筒的頂部、底部和中部分別設(shè)置有隔板，隔板水平連接固定擴(kuò)大頂筒和小直徑鋼管樁。
[0015]本發(fā)明，固定在土壤中使用時(shí)，大直徑鋼管樁位于土壤持力層，變徑套管位于土壤軟弱土層中部以下，擴(kuò)大頂筒的頂部與土壤土表平齊。
[0016]變直徑鋼管組合樁被打入樁基中，將打樁套管拆卸下來移除，本發(fā)明較傳統(tǒng)的不變直徑的大直徑鋼管樁有以下有益效果:
1.相比普通不變直徑的大直徑鋼管樁，本發(fā)明采用在大直徑鋼管樁上方設(shè)小直徑鋼管樁，小直徑鋼管樁顯著減少軟弱土層上部與本發(fā)明的接觸面積；小直徑鋼管樁外側(cè)在負(fù)摩阻力作用較大的軟弱土層中、下部設(shè)置變徑套管，變徑套管從加強(qiáng)板處向下，外徑逐漸變小，能將本發(fā)明周圍下沉后的土壤與變徑套管外壁有效脫離；打樁套筒的移除令本發(fā)明由擠土樁變?yōu)榉菙D土樁，加上大直徑鋼管樁和小直徑鋼管樁連接處的透空設(shè)置，能令本發(fā)明周圍的土壤發(fā)生松弛。通過以上三項(xiàng)有益措施，進(jìn)而使本發(fā)明較普通樁基能大幅減少負(fù)摩阻力作用。
[0017]2.樁基的水平承載性能主要由淺層土所控制，本發(fā)明在小直徑鋼管樁頂部設(shè)置了擴(kuò)大頂筒，通過增大本發(fā)明與淺層土接觸面積，令小直徑鋼管樁能實(shí)現(xiàn)較好的水平承載性能。相比普通樁基，該項(xiàng)措施通過局部?jī)?yōu)化的方法，節(jié)省了材料使用，同時(shí)確保了本發(fā)明具有良好的水平承載性能。
[0018]3.大直徑鋼管樁頂部的增強(qiáng)環(huán)不僅具有打樁施工時(shí)保護(hù)樁體作用，還具有擴(kuò)徑作用。增強(qiáng)環(huán)在軟弱土層中阻力較小，但當(dāng)位于承載性能良好的持力層中時(shí)，相比普通樁基，增強(qiáng)環(huán)底部可以額外提供端阻力，而圍擋的側(cè)壁則可提供額外的摩阻力作用，進(jìn)而提高本發(fā)明豎向承載性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的縱剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2為圖1中I的局部放大圖，
圖3為圖1中A-A的剖視圖，
圖4為圖1中B-B的剖視圖，
圖5為圖1中C-C的剖視圖，
圖6為本發(fā)明移除打樁套管的縱剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
附圖標(biāo)記列表:1 一大直徑鋼管樁，2—打樁套管，3—小直徑鋼管樁，4一變徑套管，5—擴(kuò)大頂筒，6—增強(qiáng)環(huán)，7—圍擋，8—大三角肋板，9—下鋼環(huán)，10—上鋼環(huán)，11—梯形肋板，12—底板,13一四邊形肋板，14一小二角肋板，15一加強(qiáng)板,16一隔板。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0021]附圖僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，圖1是本發(fā)明的縱剖視結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本發(fā)明包括大直徑鋼管樁I和打樁套管2，打樁套管2內(nèi)設(shè)置有小直徑鋼管樁3，小直徑鋼管樁3的四周設(shè)置有變徑套管4，小直徑鋼管樁3的上部四周設(shè)有擴(kuò)大頂筒5。本發(fā)明垂直地面敲擊打入地基后，將打樁套管2移除，大直徑鋼管樁I位于土壤持力層，小直徑鋼管樁3位于土壤軟弱土層中部以下，擴(kuò)大頂筒5的頂部與土壤土表平齊。
[0022]圖2為圖1中I的局部放大圖，即大直徑鋼管樁I和打樁套管2連接處的增強(qiáng)環(huán)6的放大圖，由圖可見，大直徑鋼管樁I的頂端設(shè)置有增強(qiáng)環(huán)6，增強(qiáng)環(huán)6的外側(cè)末端設(shè)有向上延伸的圍擋7，增強(qiáng)環(huán)6的底部設(shè)有貼緊在大直徑鋼管樁I外壁的大三角肋板8，大直徑鋼管樁I的頂部?jī)?nèi)壁設(shè)有下鋼環(huán)9，打樁套管2的底部?jī)?nèi)壁設(shè)有上鋼環(huán)10，打樁套管2的底部外壁設(shè)有梯形肋板11，梯形肋板11位于圍擋7內(nèi)。
[0023]圖3為圖1中A-A的剖視圖，由圖可見，本發(fā)明的小直徑鋼管樁3、擴(kuò)大頂筒5和打樁套管2為同心圓管，擴(kuò)大頂筒5的頂部、底部和中部分別設(shè)置有隔板16，隔板16水平連接固定擴(kuò)大頂筒5和小直徑鋼管樁3。
[0024]圖4為圖1中B-B的剖視圖，由圖可見，上鋼環(huán)10貼緊固定在打樁套管2的內(nèi)壁，打樁套管2的外壁均勻分布設(shè)置著若干個(gè)梯形肋板11，小直徑鋼管樁3內(nèi)壁均勻分布設(shè)置著若干個(gè)小三角肋板14。
[0025]圖5為圖1中C-C的剖視圖，由圖可見，增強(qiáng)環(huán)6圍繞在大直徑鋼管樁I外側(cè)四周，增強(qiáng)環(huán)6下面均勻設(shè)置有大三角肋板8，四邊形肋板13均勻分布在小直徑鋼管樁3四周，四邊形肋板13固定連接著大直徑鋼管樁I和小直徑鋼管樁3。
[0026]圖6為本發(fā)明移除打樁套管2的縱剖視結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，變徑套管4從加強(qiáng)板15處向下，外徑逐漸變小，能將打入地基中的本發(fā)明周圍下沉后的土壤與變徑套管4外壁有效脫離，大直徑鋼管樁I和小直徑鋼管樁3連接處有一定的透空設(shè)置，圍擋7提高本發(fā)明豎向承載性能。
[0027]下面舉一個(gè)具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的應(yīng)用:
某工程需在20m厚淤泥質(zhì)土層表面大面積堆載，該工程樁基礎(chǔ)采用本發(fā)明。
[0028]大直徑鋼管樁I內(nèi)徑2700mm、壁厚30mm，頂部低于持力層頂面5m，底部位于持力層頂面下15m。大直徑鋼管樁I頂部設(shè)有增強(qiáng)環(huán)6，增強(qiáng)環(huán)6由壁厚50mm、內(nèi)徑2700mm和外徑3760mm的鋼圓環(huán)制成，外圍設(shè)有高950mm、厚50mm的鋼質(zhì)圍擋7，內(nèi)側(cè)設(shè)有高250mm、厚50mm的下鋼環(huán)9。增強(qiáng)環(huán)6焊接于大直徑鋼管樁I的頂部，增強(qiáng)環(huán)6底部與大直徑鋼管樁I的頂部外壁連接處設(shè)有八塊大三角肋板8。大三角肋板8由厚50mm的直角三角鋼板制成，靠大直徑鋼管樁I外壁的邊長(zhǎng)為1500_，靠增強(qiáng)環(huán)6底部的邊長(zhǎng)為500_。
[0029]大直徑鋼管樁I內(nèi)部靠近頂部處設(shè)置八塊四邊行肋板13，四邊形肋板13由厚50mm的鋼板制成，豎向邊長(zhǎng)為1000mm，用于連接大直徑鋼管樁I頂部?jī)?nèi)壁和小直徑鋼管樁3底部外壁。小直徑鋼管樁3內(nèi)徑1200mm，壁厚30mm，長(zhǎng)26m。小直徑鋼管樁3底部低于大直徑鋼管樁I頂部Im并低于四邊行肋板13底部0.38m,小直徑鋼管樁3的底部?jī)?nèi)壁設(shè)置有上下兩塊底板12，底板12位置與四邊行肋板7靠小直徑鋼管樁3外壁側(cè)的上下端平齊，小直徑鋼管樁3內(nèi)壁設(shè)置有小三角肋板14，小三角肋板14位于小直徑鋼管樁3內(nèi)壁的上方的底板12的上方。底板12由外徑1196mm、厚50mm的圓鋼板制成，小三角肋板14由厚50mm的鋼板制成，靠小直徑鋼管樁3內(nèi)壁的邊長(zhǎng)為600mm，靠上方的底板12的邊長(zhǎng)為300mm。
[0030]變徑套管4設(shè)置在小直徑鋼管樁3外壁，底部位于軟弱土層與持力層相交處，頂部位于軟弱土層中部的-1Om深度處。變徑套管4由厚1mm鋼板制成，焊接于小直徑鋼管樁3外壁,直徑最大處的外徑2300mm,上部長(zhǎng)2m,下部長(zhǎng)8m,直徑最大處設(shè)置加強(qiáng)板15。加強(qiáng)板15焊接變徑套管4與小直徑鋼管樁3外壁，由厚20mm、外徑2300mm、內(nèi)徑1264mm的鋼圓環(huán)制成。
[0031]小直徑鋼管樁3頂部設(shè)置有擴(kuò)大頂筒5，擴(kuò)大頂筒5為厚30mm、內(nèi)徑2500mm、長(zhǎng)2m的鋼管，頂部與土表平齊，且擴(kuò)大頂筒5的頂部、底部和中部分別設(shè)置有隔板16。隔板16焊接擴(kuò)大頂筒5與小直徑鋼管樁3外壁，由厚50mm、外徑2496mm、內(nèi)徑1264mm的鋼圓環(huán)制成。
[0032]增強(qiáng)環(huán)6頂部、小直徑鋼管樁3外側(cè)設(shè)置打樁套筒2，打樁套筒2底部外側(cè)設(shè)置八塊梯形肋板11，內(nèi)側(cè)設(shè)置上鋼環(huán)10。梯形肋板11由厚50mm鋼板制成，底邊長(zhǎng)440mm，內(nèi)側(cè)邊長(zhǎng)950臟，外側(cè)邊長(zhǎng)510臟。上鋼環(huán)10高200mm、厚50mm。打樁套筒4用于本發(fā)明樁基的打入施工，施工完畢后緩慢移除。
[0033]本發(fā)明具有很好的實(shí)際應(yīng)用前景，承載性能好，環(huán)境影響小。
[0034]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是包括大直徑鋼管樁(I)和小直徑鋼管樁(3)，小直徑鋼管樁(3)的中部外壁設(shè)有變徑套管(4)，變徑套管(4)為從中上部向著上下兩端直徑逐漸變小的套管，小直徑鋼管樁(3)的下部四周通過若干個(gè)四邊形肋板(13)與大直徑鋼管樁(I)內(nèi)壁連接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的變徑套管(4)內(nèi)設(shè)置有水平的加強(qiáng)板(15)，加強(qiáng)板(15)將變徑套管(4)頂起，變徑套管(4)從加強(qiáng)板(15)的外端分別向著上、下延伸并靠近小直徑鋼管樁(3)，變徑套管(4)的上、下兩端分別與小直徑鋼管樁(3)固定連接，位于加強(qiáng)板(15)下面的變徑套管(4)長(zhǎng)度大于加強(qiáng)板(15)上面的變徑套管(4)的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的小直徑鋼管樁(3)的上部四周設(shè)有擴(kuò)大頂筒(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的大直徑鋼管樁(I)的頂端四周設(shè)置有水平向外延伸的增強(qiáng)環(huán)(6)，增強(qiáng)環(huán)(6)的末端設(shè)有向上的圍擋(7)，增強(qiáng)環(huán)(6)的底部設(shè)有貼緊在大直徑鋼管樁(I)外壁的大三角肋板(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的大直徑鋼管樁(I)的垂直上方對(duì)接著打樁套管(2)，打樁套管(2)的頂部高于小直徑鋼管樁(3)的頂部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的打樁套管(2 )的底部外壁設(shè)有梯形肋板(11)，梯形肋板(11)位于圍擋(7 )內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的大直徑鋼管樁(I)的頂端內(nèi)壁設(shè)有下鋼環(huán)(9)，打樁套管(2)的底部?jī)?nèi)壁設(shè)有上鋼環(huán)(10)，下鋼環(huán)(9)與上鋼環(huán)(10)垂直對(duì)接。
8.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的小直徑鋼管樁(3)的底部?jī)?nèi)壁設(shè)置有上下兩塊底板(12)，兩塊底板(12)位置分別與四邊行肋板(13)靠小直徑鋼管樁(3)外壁側(cè)的上下端平齊，小直徑鋼管樁(3)內(nèi)壁設(shè)置有小三角肋板(14)，小三角肋板(14)位于小直徑鋼管樁(3)內(nèi)壁的上底板(12)的上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的擴(kuò)大頂筒(5)內(nèi)水平設(shè)置有一個(gè)以上連接到小直徑鋼管樁(3)的隔板(16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種減少負(fù)摩阻力的變直徑鋼管組合樁，其特征是所述的擴(kuò)大頂筒(5)的頂部、底部和中部分別設(shè)置有隔板(16)，隔板(16)水平連接固定擴(kuò)大頂筒(5)和小直徑鋼管樁(3)。
【文檔編號(hào)】E02D5/48GK104131550SQ201410338529
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】黃挺, 鄭金海 申請(qǐng)人:河海大學(xué)