[發明專利]一種提高敞口預應力高強度混凝土管樁單樁承載力的方法

在審

• 申請號: 202110330980.1
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113062308A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 劉洪華;白曉宇;王忠勝;張明義;賈世祥;閆楠;王永洪;黃永峰;井德勝
• 申請（專利權）人: 青島地質工程勘察院（青島地質勘查開發局）;青島理工大學
• 主分類號: E02D5/30
• 分類號: E02D5/30;E02D5/58;E02D5/72
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 黃曉敏

本發明屬于基礎工程技術領域，涉及一種提高敞口預應力高強度混凝土管樁單樁承載力的裝置及方法，采用尖底十字型樁尖與環形鋼板焊接，保證PHC管樁開口沉樁，便于穿透砂土層和強?中風化巖層，通過擴大的環形鋼板與樁端緊密連接，增大樁端與持力層的接觸面積，提高PHC管樁服役狀態的樁端支承力；特殊的樁尖體系實現了快速沉樁，在保證單樁承載力的同時，解決了預制樁在硬土層施工困難的問題，能夠對于樁基礎進行優化設計，達到降低工程造價的目的，經濟效益顯著。

技術領域:

本發明屬于基礎工程技術領域，涉及一種提高敞口預應力高強度混凝土管樁單樁承載力的方法，適用于除硬質巖石之外的任何地層，并且可有效減小沉樁時的樁側摩阻力及樁端阻力，有利于沉樁，同時在服役期間能夠顯著提升單樁承載力。

背景技術:

隨著我國城市化進程的加快，基礎設施建設的需求量逐年增加，在此背景下，預應力高強度混凝土管樁(Prestressed High Strength Concrete Pipe Pile，簡稱PHC管樁)具有成樁效率高、樁長控制靈活、豎向承載力高、造價經濟、應用范圍廣等諸多優點，在工民建、市政、橋隧、港口等工程領域中備受青睞。

PHC管樁是采用鋼筋先張預應力、樁身高速離心成型工藝，經高溫高壓蒸汽養護而成的中空鋼筋混凝土管樁。開口PHC管樁與閉口PHC管樁相比，所需壓樁力小，沉樁速度快，且不影響樁基長期承載力。在打樁或壓樁過程中，為了減小斷樁發生的概率，同時提升穿透土層的能力，特別是持力層，采用樁端焊接樁尖的形式。目前，常用的樁尖形式有：(1)鋼筋混凝土樁尖，樁尖與預制混凝土管樁同時澆筑，樁尖與樁體連接性好，但制作時容易出現振搗不實，影響樁尖質量；(2)“傳統鋼制十字樁尖”，樁尖十字翼板為矩形，制作簡單，雖一定程度上減小了沉樁阻力，加快了沉樁速度；但由于受力面積較大，沉樁效率不如梯形翼板；(3)鋼制圓錐樁尖，會導致應力過于集中，在沉樁過程中易導致樁尖變形，難以保證樁尖質量，且傳統樁尖做封底處理，當遇到特定土層如密砂、中密砂土層時，由于擠土效應突出，沉樁阻力明顯高于開口管樁沉樁阻力，難以穿透相對較硬的土層。

鑒于此，如何在保證樁基礎承載力的同時，還要提高施工效率，解決在硬土層沉樁困難的問題；另一方面還要避免樁長過長，直徑過大，造成資源浪費，以上是目前樁基礎設計的關鍵技術難題。因此，迫切需要設計一種施工快、能夠有效提升PHC管樁單樁承載力的方法。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有樁尖封底處理的設計缺點，設計提供一種提高敞口預應力高強度混凝土管樁單樁承載力的方法，在保證單樁承載力的同時，解決了預制樁在硬土層施工困難的問題。

為了實現上述目的，本發明采用提高敞口預應力高強度混凝土管樁單樁承載力的裝置用于提高敞口預應力高強度混凝土管樁單樁承載力，具體過程為：

步驟一，測量鋼端板的內徑和端板螺栓孔的所在位置；

步驟二，確定敞口PHC管樁單樁的承載力特征值；

步驟三，結合勘察報告，確定樁基所在位置巖土層物理力學參數；

步驟四，根據敞口PHC管樁單樁的承載力特征值和土層物理力學參數確定環形鋼板的尺寸(外徑和厚度)，并根據步驟一測量的鋼端板的內徑和端板螺栓孔的所在位置確定環形鋼板內徑和環形鋼板螺栓孔的所在位置；

步驟五，根據敞口PHC管樁的外徑尺寸確定環形鋼板的外徑尺寸，再確定長翼板、第一短翼板和第二短翼板的外形尺寸，長翼板的上底邊(與環形鋼板焊接側)長度比環形鋼板外徑小1～2cm，下底邊長10cm，高15～20cm，厚3cm，第一短翼板與第二短翼板尺寸相同，材質、高度與厚度等同于長翼板的材質、高度與厚度，上底邊(與環形鋼板焊接側)長度為長翼板上底邊長度減去長翼板厚度的差值除以2，下底邊長度為長翼板下底邊長度減去長翼板厚度的差值除以2；

步驟六，預制環形鋼板、長翼板、第一短翼板和第二短翼板；