一种异形的劲性复合桩制造技术

本发明专利技术提供一种异形的劲性复合桩，包括一个水泥或固化剂搅拌桩，和一个预制的高强钢筋混凝土体或钢桩，通过预制桩体凹凸表面与固化土的复合作用，提高了软土地基中桩基的竖向承载力(抗压和抗拔承载力)和水平承载力。预制桩体的凹凸表面与水泥基固化土旋喷搅拌桩咬合在一起，增加桩基与岩土层的接触面积；扩大的顶部和底部对基坑开挖过程的桩基保护起到积极作用，桩体采用螺锁式机械连接，解决了桩基的耐久性难题，并有效地缩短了施工工期，降低了工程成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土木工程
，特别涉及地基基础及地下构筑物抗压和抗拔桩，高耸建筑的抗压和抗拔桩。
技术介绍
随着城市建设、交通工程的高速发展，地下空间的开发与利用发展已成趋势。随之而来，由地下水产生的浮力对地下结构的影响尤为突出，当地下结构埋深越大，则由地下水产生的浮力则越高。地下水压力对地下结构的作用主要表现在：地下室底板隆起，地下室漏水直到底板破坏；地下建筑物整体的不均匀浮起，会引起梁柱结点处开裂、底板开裂以及建筑物的倾斜等。为了满足这种基础受力平衡的需要，目前一般采用抗拔桩技术或增加建筑物配重等形式来解决，其中的抗拔桩在地下建筑工程中的使用较普遍，抗拔桩作为桩基础中的一种，目前越来越被工程界重视。通过抗拔桩产生的抗拔力来抵消地下水对地下结构产生的上浮力。抗拔桩经过几十年的发展，涌现出了多种抗拔桩体结构形式，从等截面钻孔灌注桩到预应力抗拔桩和变径抗拔桩等等，但这些桩型仍存在不少缺陷。对于城市中普遍建设的小高层或高层建筑，地基中均需设置承压桩基，预制桩和钻孔灌注桩是普遍使用的桩型，由于预制桩的承载力有限和沉桩过程的挤土对围边环境造成的破坏，导致预制桩在这些地区的使用被大大地限制了。钻孔或旋挖灌注桩，作为最常用的承压和抗拔桩基，在应用过程中存在如下问题：(1)灌注桩的钢筋保护层厚度要求难以保证，例如现行的《建筑桩基技术规范》JGJ94允许灌注桩成孔施工桩径偏差-50mm，在出现桩径负偏差时，保护层厚度为零。(2)灌注桩的砼施工质量问题，例如桩体缩颈、孔壁坍塌、孔底沉渣、桩身空洞、蜂窝、断桩、夹泥等质量缺陷，混凝土的质量缺陷失去对钢筋的保护作用，影响灌注桩的耐久性。(3)剥出桩端钢筋过程对钢筋的损伤问题，例如在破除桩端混凝土剥出钢筋，导致主筋受损严重，钢筋的抗拉强度降低较多。(4)灌注桩的护壁泥浆产生的泥皮降低了桩身的摩阻力，从而减少了桩基的承载力；(5)泥浆的排放造成了环境的破坏。钻孔灌注桩处于地下，尤其是干湿交界面附近是强腐蚀区域，当混凝土桩体不密实、出现裂隙时，必然会引起钢筋的锈蚀，从而影响了桩基的耐久性。对于抗拔桩尤其要要控制裂缝的宽度，则需大幅提高其配筋率，必然导致工程造价的大幅提高，也就是说，钻孔灌注桩的工程造价将大幅提高。对于预应力管桩和方桩，虽然工程造价较低，但存在着如下问题：(1)桩材本身的耐久性问题，钢制端板与砼脱离产生缝隙引起内部主筋的锈蚀。(2)桩间连接接头焊缝质量不可靠、钢板连接件的锈蚀。(3)桩端与承台和底板等连接采用灌芯连接或端板焊接质量、钢构件的外露导致连接件腐蚀。(4)静压或锤击沉桩过程，预制桩身的排土对地基土产生挤压，引起周边的管线、建筑物地基破损或开裂，导致较高的工程损失。(5)沉桩过程对桩材的损伤---锤击或静压均对桩材的砼产生损伤，使桩体受损产生的裂缝。基于目前普通的预制桩和钻孔灌注桩或旋挖灌注桩所存在的问题，工程界急需要研发一种新型的抗拔桩，即能提供足够的承载力，又能解决桩体耐久性和使用寿命问题。劲性复合桩，作为一种新桩型，其结构如图1a、图1b所示。他是一种水泥土桩X1与预制桩X2的组合体，克服了普通预制桩所存在的一些问题，但在使用过程发现存在如下缺陷：(1)在软土中形成的水泥土搅拌桩，其桩身强度较低，一般只有0.2MPa，导致这种复合桩的承载力较低，发挥不了与预制桩的复合作用；(2)预制桩身的外表光滑，与水泥土搅拌桩的粘结力较低，在受力过程中出现脱壳现象，复合桩的承载力较低且具有不确定性；(3)为了实现复合桩与承台或底板相连，常采用灌芯法连接，施工中管桩的内孔封闭不允许充填水泥土，致使得沉桩过程中出现挤土现象，引起周边的环境受损；(4)预制桩的接头仍采用焊接，焊接质量不可靠；焊接施工时间长，导致现场搅拌的水泥土初凝后又与被预制桩破坏，使水泥土桩体的质量较差；(5)预制桩沉桩过程中桩中心孔封闭，排出的泥浆或水泥土量较大，导致环境污染。(6)等直径的水泥土搅拌桩体，使得这种复合桩的水平承载力较低，在基坑开挖过程中常出现预制桩发生偏斜损坏现象。针对上述的各种问题，我们专利技术了一种异形的劲性复合桩，基本克服了目前各类桩基所存在的不足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，克服现有桩基存在的技术难题和结构缺陷，提供一种高承载力的抗压桩和抗拔桩，其基本原理如下：当劲性复合桩的内芯采用等直径光滑表面的普通预制桩时，由于外芯水泥土的收缩变形较大而内芯预制桩的收缩量极小，外芯水泥土与桩内芯预制桩之间将出现间隙而接触不够紧密，且随着时间推移内芯、外芯之间裂缝会加大，导致内芯预制桩承受的荷载不能有效向外芯水泥土桩传递，普通劲性复合桩质量存在隐患。纵向不等面截面的异型桩，其内芯预制桩的凹凸面能分段承担各段桩身与水泥土桩的剪切力，增强了桩身摩擦力，避免了内芯、外芯之间出现裂缝后桩身荷载不能有效传递的问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种异形的劲性复合桩，包括水泥或固化剂搅拌桩，和预制桩，其特征是，预制桩体表面呈凹凸型；预制桩分节构成；水泥或固化剂搅拌桩的上部、中部和下部呈不同直径；预制桩节之间采用螺锁式机械连接，桩端接触面之间采用高强树脂粘接。预制桩截面呈空心的圆形或矩形。预制桩截面呈空心的圆形或矩形。预制桩截面呈T形。水泥或固化剂搅拌桩的顶部为大直径。水泥或固化剂搅拌桩底部为大直径。水泥或固化剂搅拌桩在淤泥软土中的无侧限抗压强度1000KPa以上。预制桩作为芯桩，与水泥或固化剂搅拌桩的复合，所述芯桩的长度呈等芯、长芯或短芯分布；与岩土直接接触的芯桩表面是光滑的。预制桩无钢制端板，芯桩的钢筋和连接件均处理混凝土和高强树脂的保护中；预制桩身处于水泥或固化剂搅拌桩的充填和包裹。预制桩节连接是受力主筋的一一对接，在抗拔桩的接头处增加连接筋。预制桩的外表面凹凸呈异形。本专利技术的方案，提高了内芯预制桩与水泥或固化剂搅拌桩之间的粘结力和摩擦力；使外芯的水泥或固化剂搅拌桩的上部、中部和下部呈不同直径。水泥或固化剂搅拌桩的顶部直径大，用于加固桩基顶部的软土，提高了桩基的水平承载力，便于开挖过程中对桩基的保护；水泥或固化剂搅拌桩的底部直径大，用于加固桩基底部的岩土体，提高了桩基的端承力；采用软土固化剂，使水泥或固化剂搅拌桩体在淤泥软土中的无侧限抗压强度达到1000KPa以上；预制桩节之间采用螺锁式机械连接，桩端接触面之间采用高强树脂粘接。针对地层分布和承载力不同的要求，将预制桩作为芯桩，在与水泥基固化土旋喷搅拌桩的复合时，其芯桩的长度呈等芯、长芯或短芯分布。取消了桩钢制端板，使预制桩的受力筋和连接件均处于混凝土的保护之中，使之不易锈蚀。预制空腹桩体的内孔、外表大部份处于水泥或固化剂搅拌桩的充填和包裹中，使之具有较高的耐久性；为提高预制桩接头的连接强度，将预制桩的受力主筋的一一对接，并在抗拔桩的接头处增加了连接筋。预制桩的材料为钢筋混凝土或型钢通过以上技术方案，制造的复合桩基将能获得较高的桩基承载力和耐久性。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1a为现有技术中劲性复合桩结构示意图。图1b为现有技术中劲性复合桩截面结构示意图。图1为本专利技术所述的一种等芯异形的劲性复合桩结构示意图。图2为本专利技术所述的一种长芯异形的劲性复合桩结构示意图。图3为本专利技术所述的一种短芯异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异形的劲性复合桩，包括水泥或固化剂搅拌桩和预制钢筋混凝土桩或钢桩，其特征是，预制桩体表面呈凹凸型；预制桩分节构成；水泥或固化剂搅拌桩的上部、中部和下部呈不同直径；预制桩节之间采用螺锁式机械连接，桩端接触面之间采用高强树脂粘接。

【技术特征摘要】
1.一种异形的劲性复合桩，包括水泥或固化剂搅拌桩和预制钢筋混凝土桩或钢桩，其特征是，预制桩体表面呈凹凸型；预制桩分节构成；水泥或固化剂搅拌桩的上部、中部和下部呈不同直径；预制桩节之间采用螺锁式机械连接，桩端接触面之间采用高强树脂粘接。2.根据权利要求1所述的一种异形的劲性复合桩，其特征是：预制桩截面呈空心的圆形或方形。3.根据权利要求1所述的一种异形的劲性复合桩，其特征是：预制桩截面呈实心圆型或方形。4.根据权利要求1所述的一种异形的劲性复合桩，其特征是：预制桩截面呈T形。5.根据权利要求1所述的一种异形的劲性复合桩，其特征是：水泥或固化剂搅拌桩的顶部为大直径。6.根据权利要求1所述的一种异形的劲性复合桩，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘全林，张衡，张扬，宋伟民，
申请(专利权)人：上海强劲地基工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31