[發明專利]一種減少負摩阻力的變直徑鋼管組合樁

有效

• 申請號: 201410338529.4
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104131550A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 黃挺;鄭金海
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D5/28
• 分類號: E02D5/28;E02D5/48
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明涉及一種減少負摩阻力的變直徑鋼管組合樁，屬于建筑用鋼管樁基礎領域。?

背景技術

樁基礎是一種傳統的基礎類型，但在樁基礎的使用中仍然存在一些不容忽視的問題，如樁基負摩阻力問題。當樁體與樁周土產生相對位移時，樁側就會產生摩阻力。一般情況下，樁沉降大于土體沉降，摩阻力為正；對于穿越高壓縮性土層的樁基礎，在土表超載等因素作用下，土體沉降大于樁沉降后，將產生樁側負摩阻力。樁基礎在負摩阻力作用下將導致樁身軸力、樁基沉降增加，嚴重時造成樁身強度破壞、樁端持力層破壞以及上部結構不均勻沉降破壞等嚴重后果。由于鋼管樁具有剛性好、運輸便利和易于打入、接長、切割施工等優點，使用十分普遍，因此鋼管樁的負摩阻力問題也十分常見。?

目前對于鋼管樁負摩阻力消減方法主要有瀝青涂層法、套管法，這類方法只是關注于減少軟弱土層對樁側壁的作用。此外，瀝青材料本身的化學成分在地下長期使用過程中容易對地下水造成污染，并且瀝青涂層對減小負摩阻力影響的效果受溫度、時間等因素影響明顯；套管法對樁基施工工藝要求較高，材料消耗多，實際工程運用并不廣泛。?

發明內容

為了解決上述存在的問題，本發明公開了一種減少負摩阻力的變直徑鋼管組合樁，本變直徑鋼管組合樁能有效降低負摩阻力、增強樁基水平及豎向承載性能，解決了軟弱土層表面堆載引發的建筑物鋼管樁負摩阻力問題并兼顧樁基承載性能優化；同時本發明能避免破壞環境，更加符合環保觀念。?

一種減少負摩阻力的變直徑鋼管組合樁，包括大直徑鋼管樁和小直徑鋼管樁，小直徑鋼管樁的中部外壁設有變徑套管，變徑套管為從中上部向著上下兩端直徑逐漸變小的套管，小直徑鋼管樁的下部四周通過若干個四邊形肋板與大直徑鋼管樁內壁連接固定。

所述的變徑套管內設置有水平的加強板，加強板將變徑套管頂起，變徑套管從加強板的外端分別向著上、下延伸并靠近小直徑鋼管樁，變徑套管的上、下兩端分別與小直徑鋼管樁固定連接，位于加強板下面的變徑套管長度大于加強板上面的變徑套管的長度。為實現減少負摩阻力作用的目的，位于加強板下面的變徑套管長度大于加強板上面的變徑套管的長度，變徑套管的直徑從頂端過渡到中間的最大直徑，如果加強板上面的變徑套管的長度過大，反而增強負摩阻力作用。?

所述的小直徑鋼管樁的上部四周設有擴大頂筒。?

所述的大直徑鋼管樁的頂端四周設置有水平向外延伸的增強環，增強環的末端設有向上的圍擋，增強環的底部設有貼緊在大直徑鋼管樁外壁的大三角肋板。?

所述的大直徑鋼管樁的垂直上方對接著打樁套管，打樁套管的頂部高于小直徑鋼管樁的頂部。?

所述的打樁套管的底部外壁設有梯形肋板，梯形肋板位于圍擋內。?

所述的大直徑鋼管樁的頂端內壁設有下鋼環，打樁套管的底部內壁設有上鋼環，下鋼環與上鋼環垂直對接。?

所述的小直徑鋼管樁的底部內壁設置有上下兩塊底板，兩塊底板位置分別與四邊行肋板靠小直徑鋼管樁外壁側的上下端平齊，小直徑鋼管樁內壁設置有小三角肋板，小三角肋板位于小直徑鋼管樁內壁的上底板的上方。?

所述的擴大頂筒內水平設置有一個以上連接到小直徑鋼管樁的隔板。?

所述的擴大頂筒的頂部、底部和中部分別設置有隔板，隔板水平連接固定擴大頂筒和小直徑鋼管樁。?

本發明，固定在土壤中使用時，大直徑鋼管樁位于土壤持力層，變徑套管位于土壤軟弱土層中部以下，擴大頂筒的頂部與土壤土表平齊。?

????變直徑鋼管組合樁被打入樁基中，將打樁套管拆卸下來移除，本發明較傳統的不變直徑的大直徑鋼管樁有以下有益效果：?

1.?相比普通不變直徑的大直徑鋼管樁，本發明采用在大直徑鋼管樁上方設小直徑鋼管樁，小直徑鋼管樁顯著減少軟弱土層上部與本發明的接觸面積；小直徑鋼管樁外側在負摩阻力作用較大的軟弱土層中、下部設置變徑套管，變徑套管從加強板處向下，外徑逐漸變小，能將本發明周圍下沉后的土壤與變徑套管外壁有效脫離；打樁套筒的移除令本發明由擠土樁變為非擠土樁，加上大直徑鋼管樁和小直徑鋼管樁連接處的透空設置，能令本發明周圍的土壤發生松弛。通過以上三項有益措施，進而使本發明較普通樁基能大幅減少負摩阻力作用。

2.?樁基的水平承載性能主要由淺層土所控制，本發明在小直徑鋼管樁頂部設置了擴大頂筒，通過增大本發明與淺層土接觸面積，令小直徑鋼管樁能實現較好的水平承載性能。相比普通樁基，該項措施通過局部優化的方法，節省了材料使用，同時確保了本發明具有良好的水平承載性能。?