[發(fā)明專利]一種新型節(jié)能抗浮樁

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110300708.5
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102418339A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉全林;宋偉民
• 申請（專利權(quán)）人: 上海強(qiáng)勁地基工程股份有限公司
• 主分類號: E02D5/34
• 分類號: E02D5/34;E02D5/46;E02D31/12
• 代理公司: 上海天翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 陳學(xué)雯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及地基基礎(chǔ)及地下構(gòu)筑物抗浮樁，高聳建筑的抗浮樁。

背景技術(shù)

隨著城市建設(shè)、交通工程的高速發(fā)展，地下空間的開發(fā)與利用發(fā)展已成趨勢。隨之而來，由地下水產(chǎn)生的浮力對地下結(jié)構(gòu)的影響尤為突出，當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)埋深越大，則由地下水產(chǎn)生的浮力則越高。地下水壓力對地下結(jié)構(gòu)的作用主要表現(xiàn)在：地下室底板隆起，地下室漏水直到底板破壞；地下建筑物整體的不均勻浮起，會(huì)引起梁柱結(jié)點(diǎn)處開裂、底板開裂以及建筑物的傾斜等。為了滿足這種基礎(chǔ)受力平衡的需要，目前一般采用抗浮樁技術(shù)或增加建筑物配重等形式來解決，其中的抗浮樁在地下建筑工程中的使用較普遍，抗浮樁作為樁基礎(chǔ)中的一種，目前越來越被工程界重視。通過抗浮樁產(chǎn)生的抗浮力來抵消地下水對地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的上浮力。抗浮樁經(jīng)過幾十年的發(fā)展，涌現(xiàn)出了多種抗浮樁體結(jié)構(gòu)形式，從等截面鉆孔灌注樁到預(yù)應(yīng)力抗浮樁和變徑抗浮樁等等。

對抗浮樁的要求主要集中在以下二點(diǎn)：

(1)如何提高抗浮樁的抗浮力和降低工程造價(jià)？

(2)抗浮樁體的耐久性問題如何解決？

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土樁(包括鉆孔灌注樁和預(yù)制樁(方樁和管樁))，均為承壓樁型，抗壓強(qiáng)度高，能起到很好的抗壓效果，但把鋼筋混凝土樁作為抗浮樁使用時(shí)，則暴露了鋼筋混凝土樁的諸多不足之處。首先，混凝土的抗拉強(qiáng)度比其抗壓強(qiáng)度要低得多，抗拉強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的1/18到1/9。樁身混凝土在拉伸作用下會(huì)產(chǎn)生裂縫，隨著裂縫的逐步擴(kuò)大，混凝土退出工作，全部拉力主要由鋼筋承受。由于抗浮樁處于地下，混凝土的開裂必然會(huì)引起鋼筋受水和化學(xué)有害物質(zhì)的侵蝕，從而影響了抗浮樁的耐久性；如果要控制裂縫的寬度，則需大幅提高其配筋率，必然導(dǎo)致工程造價(jià)的大幅提高；其二，抗浮樁的抗浮力是通過樁體與樁側(cè)土體的摩擦力提供的，鋼筋混凝土樁雖然樁身具有較高強(qiáng)度，但樁側(cè)摩阻力并不因樁身強(qiáng)度的提高而提高，尤其在軟土地區(qū)，鋼筋混凝土樁的樁側(cè)摩阻力由于存在護(hù)壁泥漿則更低。也就是說，鋼筋混凝土樁身強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，造成了材料強(qiáng)度浪費(fèi)，使工程造價(jià)提高。

對于預(yù)應(yīng)力管樁和方樁，雖然工程造價(jià)較低，但由于預(yù)應(yīng)力筋的耐久性問題及施工過程中會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫而逐漸退出了抗浮樁的應(yīng)用領(lǐng)域。

對于土體錨桿或錨索，具有工程造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但由于灌漿體的裂縫對抗拔筋體的耐久性防護(hù)不可靠，還有施工工藝的不完善，導(dǎo)致在抗浮樁領(lǐng)域中難以推廣。

基于目前常用抗浮樁所存在的問題，工程界急需要研發(fā)一種新型的抗浮樁，即能提供足夠的抗浮力，又能解決樁體耐久性和使用壽命問題。

要解決抗拔筋體(鋼筋或鋼絞線)的耐久性問題，必須要調(diào)查清楚他們在工作環(huán)境中的銹蝕情況。為此，我們檢索了日本鋼管樁協(xié)會(huì)出版的《鋼管杭-その設(shè)計(jì)と施工》一書，從該書中列出了大量對鋼管樁在土中的銹蝕情況調(diào)查結(jié)果，下面引用的數(shù)據(jù)來自于日本建設(shè)省土木研究所的調(diào)查研究結(jié)果：

調(diào)查對象是幸谷橋的鋼管樁，具體情況如下：

鋼管樁外徑486mm、壁厚16mm、9mm。

1958年10～11月施工，經(jīng)過17年后拔出，進(jìn)行銹蝕調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表1所示。從表中可見：

(1)大氣中涂膜損壞部分銹蝕顯著；表層土中部分銹蝕；細(xì)砂層中除全面銹蝕外有局部銹蝕，到淤泥夾砂層中局部銹蝕更多；從粘土夾淤泥層以下幾乎沒有銹蝕；

(2)在土中銹蝕速度總平均為0.007mm/年；

(3)銹蝕速度表層部位明顯大于深層部位；同在表層，淤泥夾砂大于細(xì)砂；

(4)銹蝕速度最大部位平均不過0.024mm/年，2mm的壁厚可耐銹蝕80年。

日本土質(zhì)工學(xué)會(huì)對鋼材在土層中的銹蝕情況也進(jìn)行了調(diào)查，對各種土質(zhì)條件下的鋼樁進(jìn)行銹蝕試驗(yàn)，從1962年到1966年，在日本10個(gè)地方設(shè)置了126根鋼樁，樁的斷面為L型，樁長約15m。然后分別在打設(shè)后的第二年、第五年、第十年各拔出42根，進(jìn)行銹蝕狀況觀察和板厚減少量的測定，其調(diào)查結(jié)果如表2所示。

從表2的調(diào)查結(jié)果可以作出如下判斷：

(1)除接近地表部分外，經(jīng)過10年的樁表面幾乎保持原狀；

(2)各地10年總平均腐蝕速度(兩面)為0.0106mm/年，單面為0.0053mm/年，最大值為0.0297mm/年；

(3)腐蝕速度隨年數(shù)增加而減少；

(4)推薦設(shè)計(jì)用腐蝕速度為0.02mm/年。

表1不同位置的鋼管樁銹蝕結(jié)果

表2不同地區(qū)不同地層中鋼管樁銹蝕結(jié)果