一种长椎体桩及其施工设计方法技术

本发明专利技术涉及地基工程的技术领域，具体涉及一种长椎体桩，包括三个或三个以上的横截面直径大小不同的桩身，位于上方的桩身的横截面直径大于下方的桩身的横截面直径，使长椎体桩整体自上而下呈倒锥形结构；本发明专利技术还提供了该长椎体桩的施工设计方法，设计得到具有倒锥体结构的长椎体桩；本发明专利技术的长锥体桩在成孔过程中，有向下的挤密作用，桩长越长，桩端土质越密，挤密效果越好，承载力越高；置换率大，桩的总根数少，从数量上节省了桩体材料；单根桩体与传统CFG桩比，成锥形，体积小，从单根桩体上节省了桩体材料，且单根桩体可节省约20%的材料。

A Long Vertebral Pile and Its Construction Design Method

The invention relates to the technical field of foundation engineering, in particular to a long vertebral pile, which comprises three or more piles with different cross-sectional diameters. The cross-sectional diameters of the piles above are larger than the cross-sectional diameters of the piles below, so that the long vertebral pile as a whole has an inverted conical structure from top to bottom. The invention also provides the construction design method and design of the long vertebral pile. A long vertebral pile with inverted cone structure is obtained; the long cone pile of the invention has downward compaction effect in the pore-forming process; the longer the pile is, the denser the soil at the end of the pile, the better the compaction effect and the higher the bearing capacity; the replacement rate is large, the total number of piles is small, and the pile material is saved in quantity; the single pile is conical and the volume is small compared with the traditional CFG pile, thus saving the single pile body. Pile material, and a single pile can save about 20% of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种长椎体桩及其施工设计方法
本专利技术涉及地基工程的
，具体涉及一种长椎体桩及其施工设计方法。
技术介绍
桩的垂直受力，一般来说都是从桩顶至桩端向下传递，桩顶最大，桩终端最小，有的桩端在垂直应力上几乎衰减为零，但为了使桩端进入硬地层，控制受力沉降量，即使应力很小，也必须满足一定的长度。但是，随着桩身的下延变长，垂直应力衰减变小，现有技术中的桩体都是上下一般大小，理论上只考虑垂直应力的桩体应该按应力大小进行桩体设计才能达到最优。而事实上，目前无论规范和实际设计与施工中桩体基本没有变化，造成了桩体材料大量的浪费，尤其是目前地基处理中应用量最广最多的是CFG复合地基处理工法。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种可以降低钻孔打桩过程中的桩体材料损耗量的长锥体桩。本专利技术的第一个目的通过以下技术方案来实现：一种长锥体桩，包括三个或三个以上的横截面直径大小不同的桩身，位于上方的桩身的横截面直径大于下方的桩身的横截面直径，使长椎体桩整体自上而下呈倒锥形结构。通过采用上述技术方案，根据桩受力衰减情况和土层变化情况来配置变径的桩体，变径的桩体在施工过程中，硬地层变径径差较小(约5cm)，软土层变径径差较大(约10cm)，可以达到节约材料的目的。长锥体桩在施工过程中，有向下的挤密作用，桩长越长，桩端土质越密，挤密效果越好，承载力越高；与传统的CFG桩比，成锥形结构，体积小，从单根桩体上节省材料。作为优选，不同所述桩身的横截面直径范围为700mm-200mm。作为优选，不同所述桩身的横截面直径范围为600mm-200mm。作为优选，不同所述桩身的横截面直径范围为500mm-200mm。作为优选，自上而下依次包括如下横截面直径的桩身：700mm，500mm和300mm。作为优选，自上而下依次包括如下横截面直径的桩身：600mm，400mm，350mm，250mm和200mm。作为优选，自上而下依次包括如下横截面直径的桩身：700mm，500mm，450mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm。作为优选，自上而下依次包括如下横截面直径的钻杆：700mm，600mm，550mm，500mm，450mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm。通过采用上述技术方案，可以满足对不同长度桩体的需求，适用于不同土层变化情况及桩受力衰减情况的要求，实用性强。作为优选，每根所述桩身的长度为3-6m。通过采用上述技术方案，可以满足桩长10-40m的配置变化。本专利技术的第二个目的是提供一种上述的长椎体桩的施工设计方法，包括如下步骤：(1)根据长椎体桩的长度与桩身的数量，计算单桩承载力特征值；(2)根据上述的单桩承载力特征值，计算得到面积置换率；(3)根据面积置换率，结合施工面积，设计得到长椎体桩的施工分布。通过采用上述技术方案，首先根据长椎体桩的长度及桩径，设计布桩的基础尺寸，并处理复合地基使之达到设定的复合地基承载力特征值；测定长椎体桩长度范围内的土层厚度，根据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94的阻值表查询桩侧阻力特征值，桩端阻力特征值等土层参数，并将各相关参数代入《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中单桩承载力特征值的计算公式中，求得单桩承载力特征值；根据单桩承载力特征值，代入《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中复合地基承载力特征值的计算公式中，计算得到面积置换率；根据面积置换率，结合长椎体桩的横截面直径及施工面积，即可设计得到长椎体桩的施工分布情况。综上所述，本专利技术具有如下有益效果：(1)与传统的CFG桩相比，长椎体桩在成孔过程中，有向下的挤密作用，桩长越长，桩端土质越密，挤密效果越好，承载力更高；(2)开孔孔径大，置换率m大，桩的总根数就少，从数量上节省材料；(3)单根长椎体桩与传统CFG桩比，呈锥形，体积小，从单根桩体上节省材料，约可节省20％的桩体材料。附图说明图1为实施例1的长椎体桩的结构示意图；图2为实施例2的长椎体桩的结构示意图；图3为实施例3的长椎体桩的结构示意图；图4为实施例2的长椎体桩所用的长椎体钻杆的结构示意图。附图标记：1、桩身；2、钻杆；3、螺旋叶片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的内容进行进一步的说明。实施例1实施例1公开了一种长锥体桩，如图1所示，自上至下包括三段桩身1，三段桩身1的横截面直径依次为700mm，500mm和300mm，每段桩身1的长度均为3m，长椎体桩的整体长度为9m。实施例2实施例2公开了一种长锥体桩，如图2所示，自上至下包括五根桩身1，五根桩身1的横截面直径依次为500mm，400mm，350mm，250mm和200mm，每根桩身1的长度为6m，长椎体桩的整体长度为30m。实施例3实施例3公开了一种长锥体桩，如图3所示，自上至下包括八根桩身1，八根桩身1的横截面直径依次为600mm，500mm，450mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm，每根桩身1的长度为5m，长椎体桩的整体长度为40m。实施例4实施例4公开了一种长锥体桩，自上至下包括十根桩身1，十根桩身1的横截面直径依次为700mm，600mm，550mm，500mm，450mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm，每根桩身1的长度为4m，长椎体桩的整体长度为40m。由上述实施例1-4可知，本专利技术中的长椎体桩自上而下通过多段横截面直径逐渐变小的桩身，形成整体呈倒锥形结构的桩体，与传统CFG桩比，体积更小，从单根桩体上节省了材料。如图4所示，为本专利技术中实施例2施工时所用的一种长椎体钻杆，自上至下包括五根钻杆2，五根钻杆2的外壁上均一体连接有螺旋叶片3，自上至下的五根钻杆2上的螺旋叶片3的直径依次为500mm，400mm，350mm，250mm和200mm，各钻杆2之间用螺丝扣可拆卸连接在一起，形成一个整体的倒锥形的长椎体钻杆，每根钻杆2的长度为6m，五根钻杆2上的螺旋叶片3的螺距相同。其中，螺旋叶片3的直径指的是用其施工打出的桩孔的直径。本专利技术中，考虑钻杆中空和加工特点，采用直径700mm，500mm，450mm，400mm，350mm，250mm，200mm几种直径来构成变径长椎体钻杆，每3-6m进行变径，这样可以满足桩长10-40m的配置变化。本专利技术的长椎体桩，还可以由四段、六段、七段、九段甚至更多段的桩身，例如四根时自上而下依次包括如下横截面直径的桩身：700mm，500mm，300mm和200mm；七根桩身时自上而下依次包括如下横截面直径的桩身：700mm，500mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm；九根桩身时自上而下依次包括如下横截面直径的桩身：700mm，600mm，500mm，450mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm。也可采用700mm-200mm之间的任意变径组合，每根桩身的长度还可以为3-6m中的任意值，在满足现场施工的土层情况、受力要求及施工要求的基础上，不局限于实施例1-4中列举的情况。下面结合公式对实施例1的长椎体桩的施工耗材进行计算，具体如下：单桩承载力计算引用《建筑地基处理技术规范》JGJ79-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长锥体桩，其特征在于：包括三个或三个以上的横截面直径大小不同的桩身（1），位于上方的桩身（1）的横截面直径大于下方的桩身（1）的横截面直径，使长椎体桩整体自上而下呈倒锥形结构。

【技术特征摘要】
1.一种长锥体桩，其特征在于：包括三个或三个以上的横截面直径大小不同的桩身（1），位于上方的桩身（1）的横截面直径大于下方的桩身（1）的横截面直径，使长椎体桩整体自上而下呈倒锥形结构。2.根据权利要求1所述的长锥体桩，其特征在于：不同所述桩身（1）的横截面直径范围为700mm-200mm。3.根据权利要求1所述的长锥体桩，其特征在于：不同所述桩身（1）的横截面直径范围为600mm-200mm。4.根据权利要求1所述的长锥体桩，其特征在于：不同所述桩身（1）的横截面直径范围为500mm-200mm。5.根据权利要求1所述的长锥体桩，其特征在于，自上而下依次包括如下横截面直径的桩身（1）：700mm，500mm和300mm。6.根据权利要求1所述的长锥体桩，其特征在于，自上而下依次包括如下横截面直径的桩身（1）：500mm，400mm，350mm，250...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙术伟，邓毅，王增义，
申请(专利权)人：河北中地志诚土木工程有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13