[发明专利]一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法

说明书

本发明公开了一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法，包括混凝土灌注桩、位于混凝土灌注桩中的预应力钢筋、位于混凝土灌注桩外的桩体外部套管、以及设置于混凝土灌注桩上端的承台；所述混凝土灌注桩由上部的直杆段与下部的扩底段直接相连，预应力钢筋与混凝土灌注桩同轴线设置，形成上直杆下扩底结构灌注桩；混凝土灌注桩的直杆部分外壁上套有所述桩体外部套管；所述桩体外部套管包括内层套管和外层套管，所述预应力钢筋预留超出混凝土灌注桩的桩顶部分的接头与所述承台相连接。本发明在软土、湿陷性黄土、吹填土等高压缩性土层地质条件下都有较好的消减负摩阻力的效果。

技术领域

本发明属于建筑的技术领域，尤其涉及一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法。

背景技术

随着桩基础越来越广泛地被应用于工程中，一些新的问题如桩基负摩阻力问题也随之出现。建(构)筑物等桩顶竖向荷载主要由桩侧摩阻力和桩端阻力承担，其中，桩侧摩阻力是由于桩侧土沉降而形成，桩端阻力是由桩端持力层提供。一般而言，桩周土体产生的沉降比桩体的沉降小，即桩体相对于土体向下运动，此刻桩侧土体产生的摩阻力方向与桩顶竖向荷载方向相反，这个作用于桩侧单位面积上的摩阻力称为正摩阻力，对承担上部竖向荷载有积极贡献；但是当桩周土体由于地面堆载、地下水位下降或黄土遇水湿陷等原因产生比桩体的沉降还要大的沉降，即土体相对于桩体向下运动时，此刻桩侧土体产生的摩阻力方向与上部竖向荷载方向一致，非但不能为承担上部荷载做出积极贡献，反而与上部荷载共同作用使桩发生沉降和压缩，这个作用于桩侧单位面积上的摩阻力称为负摩阻力。

负摩阻力会使摩擦型桩产生附加沉降，当建筑物的部分基础或同一基础中的部分桩出现较大的负摩阻力，会使群桩产生不均匀沉降，上部结构受到破坏，轻者影响建筑物美观或者使用功能，重者造成一系列工程事故；负摩阻力会使端承桩的桩身负荷增大，从而使桩身强度或者桩端持力层被破坏。国内外的许多工程事故就是由于对负摩阻力没有足够的认识甚至忽略其影响而造成的。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩及其施工方法，在尽可能减少造价的基础上消减由软土、湿陷性黄土、吹填土等高压缩性土层地质条件引起的桩基负摩阻力。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩，包括混凝土灌注桩、位于混凝土灌注桩中的预应力钢筋、位于混凝土灌注桩外的桩体外部套管、以及设置于混凝土灌注桩上端的承台；所述混凝土灌注桩由上部的直杆段与下部的扩底段直接相连，预应力钢筋与混凝土灌注桩同轴线设置，形成上直杆下扩底结构灌注桩；混凝土灌注桩的直杆部分外壁上套有所述桩体外部套管；所述桩体外部套管包括内层套管和外层套管，所述预应力钢筋预留超出混凝土灌注桩的桩顶部分的接头与所述承台相连接。

可选的，所述预应力钢筋的数量为若干根，预应力钢筋的数量大于一根时，使用支架将每一根预应力钢筋分隔开。

进一步的，所述上直杆下扩底结构灌注桩的下端设有扩底结构，形成承担负摩阻力引起的下拉荷载的扩底部分；所述上直杆下扩底结构灌注桩上方的桩体外部套管代替套管内的直杆段承受由负摩阻力引起的下拉荷载。

可选的，所述内层套管位于外层套管的内部，所述内层套管的外径与外层套管的内径相适配，所述外层套管能够与内层套管产生沿桩体轴向方向的相对位移。

可选的，所述内层套管的内壁与混凝土灌注桩相接触；所述外层套管的外壁与软土地基接触。

进一步的，所述预应力钢筋可用钢筋笼替代。

进一步的，所述预应力钢筋或钢筋笼可通过机械连接进行接长，不可进行焊接。

本发明还提供一种上述的消减负摩阻力的上直杆下扩底结构灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

S1：钻机就位，制作预应力钢筋或钢筋笼；