[發明專利]一種消減預制管樁負摩阻力的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810074802.5
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108277801A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 陳明;葉志偉;盧文波;榮冠;嚴鵬;王高輝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: E02D11/00
• 分類號: E02D11/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 肖珍

本發明公開了一種消減預制管樁負摩阻力的裝置和方法，利用可相對滑動的復合土工膜層包裹含中性點的管樁段及其以上所有管樁段的混凝土外表面，且復合土工膜層能夠在土體沉降量小于樁基沉降量時基本降解，在含中性點的管樁段下端的鋼端板上焊接樁孔擴徑結構，在復合土工膜層下端臨近管樁鋼端板處設置固定結構。本發明利用可相對滑動的復合土工膜層包裹含中性點的管樁段及其以上所有管樁段的混凝土外表面，降低了管樁中性點以上樁?土界面的摩擦系數，消減了管樁負摩阻力，且在土體沉降量小于樁基沉降量時，復合土工膜層能基本降解，樁身沿全長均產生向上的正摩阻力；該方法簡單易行、施工方便，能有效消減預制管樁負摩阻力所帶來的危害。

技術領域

本發明屬于地基處理及樁基礎技術領域，具體涉及一種消減預制管樁負摩阻力的裝置及方法。

背景技術

樁基處理軟土地基時，當樁基穿越高壓縮性土層時，在自重固結、地表超載或地下水抽采等作用下，樁周土沉降量超過基樁沉降量后，將在樁側表面中性點以上部分產生向下的負摩阻力，樁側負摩阻力非但不能為承擔上部荷載做出貢獻，反而對樁產生作用于樁側的下拉力。對于摩擦樁，負摩阻力會引起樁的附加下沉，對于建筑物，建筑物會出現較大的沉降及不均勻沉降，以致使上部結構損壞；對于端承樁，負摩阻力將會導致樁荷載增大，致使樁身強度破壞或樁端持力層破壞。

目前，減小樁基負摩阻力的方法有很多，如：在施工樁基礎前，先預壓地基，加速地基土固結，降低土體可壓縮性，該方法施工難度大，需耗費大量財力物力，工期較長；在中性點以上的樁身外側，罩上一段直徑比樁徑稍大的套管，將樁身與周圍土體隔離，這種方法需要使用大量的鋼材，且施工工序比較復雜；在樁身中性點以上部分涂一薄層瀝青涂料，這種方法應用較多，雖然效果不錯，但是也存在一些問題，如：對瀝青性能要求較高，要求涂抹均勻且厚度要求控制在毫米級，同時瀝青涂料也會造成土體污染；在打樁之前先鉆孔，其直徑比樁徑略大，深度達到中性點，而在中性點以下則用打入或其它常規方法施工以保證樁的正摩阻力，中性點以上則用膨潤土泥漿填充，從而消減負摩阻力，該方法施工時需要更換鉆頭，或同時進行鉆孔和靜壓（或振動）沉樁兩套施工工序，所需設備較多，工序復雜。

中國專利CN 102628269 A公布了“一種減小沉管灌注樁負摩阻力的技術裝置及使用方法”，通過在沉管灌注樁外側、中性點以上深度范圍內打入筒狀雙層塑料薄膜，從而降低樁體中性點以上樁-土界面的摩擦系數，有效消除樁基負摩阻力所帶來的不利因素，該發明施工過程中，需要用振動錘將雙層鋼套管振動壓入及拔出，施工工序復雜，工期較長；中國專利CN 202500134U公布了“一種能減少負摩阻力的預制樁體”，通過在樁身中性點以上表面粘貼薄膜，增加樁身與土體接觸面的光滑程度，減小樁-土之間的摩擦力，這種預制樁體雖然簡單易行，但是粘有薄膜的預制樁體的進入土體時，可能存在薄膜被破壞及剝離預制樁體的風險；中國專利CN 105649075 A公布了一種“減小鉆孔灌注樁負摩阻力的裝置及方法”，通過在樁側中性點以上設置摩擦系數較小的雙層掛布，將有效降低基樁中性點以上樁-土界面的摩擦系數，減小樁基負摩阻力產生的不利影響，通過向雙層布袋注漿徑向推擠掛布使其底端密貼孔壁，能有效防止后續灌漿時，混凝土進入掛布周圍，使雙層掛布自下而上貼合于孔壁，形成低摩阻力系數的滑動套筒，同時采用石墨作為雙層掛布之間的增滑劑，該方法設置的雙層布袋最終會留在樁體內，破壞了樁的完整性，且掛布外表面涂抹瀝青，對瀝青性能要求較高，要求涂抹均勻且厚度要求控制在毫米級，同時瀝青涂料也會造成土體污染。對比包含以上三種專利在內的減小負摩阻力的新方法，基本都是在樁身中性點以上包裹或緊貼比較光滑的材料，均考慮了當周圍土體沉降量大于樁體沉降量時，較光滑材料所發揮的積極作用，忽略了周圍土體沉降量小于或等于樁體沉降量時（即沿樁身均產生正摩阻力時），較光滑材料所發揮的消極作用。

發明內容

本發明的目的是克服上述缺陷，消除預制管樁負摩阻力所帶來的危害，提供一種消減預制管樁負摩阻力的裝置及方法。