[发明专利]异型组合截面桩变截面变刚度承台结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及桩基工程结构的技术，特别是一种异型组合截面桩变截面变刚度承台结构及其施工方法。 

背景技术

多年工程实践发现，高大建(构)筑物通常根据基桩最小间距的限制，拉开距离，均匀、等长、等直径布桩，靠厚板承台调整上部结构荷载和桩顶反力。随着上部结构荷载增大，致使筏板承台越来越厚，尺寸越来越扩大。 

目前高层建筑数量越来越多、高度越来越高，物料筒仓、工业高炉的尺度越来越大，其桩基承载力和沉降控制设计的难度也随之加大。传统的布桩设计原则在建筑物下均匀、等长、等直径布桩，靠厚板承台调整上部结构荷载和桩顶反力，此时，桩基础是等刚度的，即使在均匀分布的荷载作用下，基础极沉降呈中间大、周边小的蝶形沉降分布。桩顶反力呈内桩大，边桩反力小的马鞍形分布，采用框-筒、框-剪力墙、筒中筒结构的高层建筑、筒仓、工业高炉等构筑物上部荷载分布内大外小，上述现象更为严重。上部结构强大的刚度无法利用，致使筏板承台越来越厚，不均匀沉降控制愈发困难。 

软土地区的高大建筑物或构筑物的桩基工程设计难度更大。基于对高层建筑桩基础和大型物料筒仓桩基工程设计的实践，如何充分利用上部结构强大的刚度，形成异形组合截面桩变截面刚度承台基础，以满足软土地区日益增长高大建筑物或构筑物的桩基工程设计需求，开辟桩基工程设计领域新的途径是当务之急。 

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种异型组合截面桩变截面变刚度承台结构及其施工方法，有利于控制高大建(构)筑物桩基工程中不均匀沉降问题，充分利用基桩上部结构的强大刚度，降低工程投资费用。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种异型组合截面桩变截面变刚度承台结构，该承台以上建(构)筑物有上部结构，该承台结构包括有筏板以及与其连接的多根基桩和桩顶联系冠梁兼基础梁，其中：筏板和桩顶联系冠梁兼基础梁组成变截面刚度承台，与承台连接的是由多根基桩平面组合布置成为异型组合截面桩。 

同时还提供上述该承台结构的施工方法。 

本发明的效果是利用该技术，基桩的建筑材料、施工设备不需要特殊更新，仅改变传统的基桩布置结构即可，使得以竖向荷载效应控制为主的高大建筑物及构筑物的桩基设计难题迎刃而解，使上部结构对基础的着力点得到理想的反力支撑。简化力的传递途径、提高材料的利用效率、减小桩基承台的厚度、节省基础工程的造价。该结构可以广泛用于高层建筑、大型散货物料筒仓及工业高炉、桥梁等桩基础的工程设计，应用方便且前景广阔。 

附图说明

图1为已有技术的等厚筏板承台均匀布桩示意图； 

图2为已有技术的等厚筏极承台沉降曲线示意图； 

图3为已有技术的等厚筏板承台基桩反力及沉降曲线示意图； 

图4为本发明的异型组合截面桩布桩图； 

图5为本发明的异型组合截面桩变刚度承台沉降曲线； 

图6为本发明的异型组合截面基桩反力示意图； 

图7为本发明的基桩相切布置时计算简图； 

图8为本发明的基桩相邻布置时计算简图； 

图9-1至9-5为本发明的异形组合截面桩的基桩相切或相邻的不同组合形状布置示意图。 

图中： 

1、计算桩侧阻力时异形截面桩外包线 

2、计算桩端阻力采用实际的桩端断面 

3、高压旋喷注浆管 

具体实施方式

结合附图及实施例对本发明的异型组合截面桩变截面变刚度承台结构及其施工方法加以说明。 

本发明的基本原理是利用传统的钻冲孔灌注桩施工工艺和设备，以单个基桩为单元，将一些圆形截面桩相切或相邻布置，不受基桩最小间距的限制，按照上部结构布置情况，可以组合成任意形状的异型组合截面桩，直接抵抗上部结构传递给桩基础的强大的竖向压力或水平剪力。基桩的平面布置形状可以按 ∨、K等任意组合截面，还可以拓展为格栅状或网格状相连，和上部结构共同构成受力体系，充分利用上部结构强大的刚度尽可能将垂直荷载直接传递给桩基础，通过异型组合截面桩侧土提供的侧摩阻力和持力土层提供的桩端阻力以及灌注桩的后注浆或高压旋喷技术对桩承载力的增强作用，直接抵抗上部结构传递给桩基础的强大的竖向压力或水平剪力。变截面承台主要起联系桩基础和传递水平荷载作用。这样比采用混凝土厚板承台刚度调平的材料利用效率高。 

在异型组合截面桩端和桩侧预留后注浆管或在桩之间加高压旋喷注浆管，采用灌注桩的后注浆技术或高压旋喷对桩承载力的增强作用提 高异型组合截面桩的承载力。