專利名稱：主動式變剛度調(diào)平樁及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種灌注樁及其施工方法，特別是一種主動式變剛度調(diào)平樁及其施 工方法。
背景技術(shù)：
灌注樁系是指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土 中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。灌注樁由最早的100多年前的 1893年，因?yàn)楣I(yè)的發(fā)展以及人口的增長，高層建筑不斷增加，但是因?yàn)楹枚喑鞘械牡鼗鶙l 件比較差，不能直接承受由高層建筑所傳來的壓力，地表以下存在著厚度很大的軟土或中 等強(qiáng)度的黏土層，建造高層建筑如仍沿用當(dāng)時(shí)通用的摩擦樁，必然產(chǎn)生很大的沉降。于是工 程師們借鑒了掘井技術(shù)發(fā)明了在人工挖孔中澆筑鋼筋混凝土而成樁。于是在隨后的50年 之后，即20世紀(jì)40年代初隨著大功率鉆孔機(jī)具的研制成功首先在美國問世，二戰(zhàn)后，世界 各地特別是歐美發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇與發(fā)展，時(shí)至今日，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異發(fā)展，鉆孔 灌注樁在高層、超高層的建筑物和重型構(gòu)筑物中被廣泛應(yīng)用。由于不同部位上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)自重不同，導(dǎo)致樁體發(fā)生不均勻沉降，樁體頂面不 在同一水平位置，又由于樁體的不均勻沉降對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力，對基礎(chǔ)安全影 響尤其大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全或者造價(jià)增加等，如何找到一種有效減少差異沉降的樁基是工 程界面臨的一個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種主動式變剛度調(diào)平樁及其施工方法，要解決由于樁體的 不均勻沉降對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力影響結(jié)構(gòu)安全的技術(shù)問題；并解決利用地基承載 力降低樁體造價(jià)的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種主動式變剛度調(diào)平樁，位于基礎(chǔ)的底部，由橫向鋼筋、縱向鋼筋以及樁箍筋焊接而 成的樁身鋼筋籠與樁身混凝土現(xiàn)澆而成，還包括調(diào)平段，調(diào)平段位于鋼筋混凝土樁身上部， 包括調(diào)平鋼筋籠、調(diào)平筒、排氣管、澆筑管和后澆混凝土，調(diào)平筒套在鋼筋混凝土樁身上部， 由筒壁和隔板組成，調(diào)平鋼筋籠位于調(diào)平筒筒頂，與基礎(chǔ)現(xiàn)澆為一體，其內(nèi)置排氣管和澆筑 管，調(diào)平縱筋和澆筑管伸入調(diào)平筒內(nèi)與樁的縱向鋼筋搭接，并與調(diào)平筒、上部樁身鋼筋籠和 后澆混凝土現(xiàn)澆為一體。所述調(diào)平筒的筒壁通過焊接在橫向鋼筋端部的調(diào)平筒固定件與樁身鋼筋籠連接 為一體。所述調(diào)平筒固定件底面焊接有錨筋，錨筋插入樁身混凝土中。所述調(diào)平筒的筒壁為金屬波紋管或中央外凸的金屬筒。所述調(diào)平鋼筋籠由調(diào)平縱筋和調(diào)平橫筋或/和調(diào)平箍筋焊接而成，所述調(diào)平縱筋 平直或中央外凸。
所述隔板包括上隔板和下隔板，上隔板上設(shè)置有加勁肋或沒有，所述加勁肋為縱 向加勁肋或縱向勁肋和橫向加勁肋，下隔板上設(shè)置有加勁肋或沒有，上隔板和下隔板上均 開設(shè)有洞口。 所述調(diào)平段高度為0. 1 3. 5m。一種所述的主動式變剛度調(diào)平樁的施工方法，步驟如下 步驟一，灌注樁成孔形成樁孔；
步驟二，把焊接好的樁身鋼筋籠和調(diào)平筒固定件放入樁孔中； 步驟三，澆筑樁身混凝土 ； 步驟四，開挖樁側(cè)土體；
步驟五，鑿除開挖土體對應(yīng)部分的樁上端混凝土，開鑿到預(yù)定的調(diào)平筒固定件位置； 步驟六，安裝調(diào)平段鋼筋籠和調(diào)平筒，將調(diào)平筒的筒壁與調(diào)平筒固定件焊接連接，并安 裝排氣管和澆筑管；
步驟七，回填樁側(cè)周邊開挖的回填土并夯實(shí)；
步驟八，施工基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)與調(diào)平鋼筋籠現(xiàn)澆為一體，同時(shí)監(jiān)測調(diào)平筒的變
形；
步驟九，待調(diào)平筒的變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過澆筑管澆筑后澆混凝土。所述步驟一，在成孔同時(shí)并進(jìn)行泥漿護(hù)壁。所述步驟二，焊接好的樁身鋼筋籠內(nèi)插后澆筑設(shè)備；所述步驟三，在澆筑樁身混凝 土?xí)r，同時(shí)通過后注漿設(shè)備澆筑后注漿層。所述步驟一成孔的方法為人工挖孔、回旋鉆孔、沖擊成孔或抓斗成孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果
1.本發(fā)明通過調(diào)平段的設(shè)置，能主動調(diào)節(jié)上部結(jié)構(gòu)的差異沉降，減少由于不均勻沉降 導(dǎo)致的筏板和上部結(jié)構(gòu)的造價(jià)的增加，且增強(qiáng)了整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性。2.本發(fā)明通過后澆筑設(shè)備增加后澆注層，可充分利用地基土的承載力，減少樁的 造價(jià)。3. 本發(fā)明通過調(diào)平段的設(shè)置，以及鑿除已澆筑調(diào)平段混凝土待沉降穩(wěn)定后再通 過預(yù)先設(shè)置的澆筑管后澆注，可有效減少上部結(jié)構(gòu)由于沉降不均勻造成的次應(yīng)力，排除了 在施工階段可能存在的結(jié)構(gòu)的安全隱患。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)灌注樁由于不同部位上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)自重不同，導(dǎo)致樁體發(fā)生 不均勻沉降，樁體頂面不在同一水平位置，進(jìn)而由于樁體的不均勻沉降對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生次應(yīng)力影響基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)安全的缺點(diǎn)，解決了利用地基土承載力主動調(diào)節(jié)上部結(jié)構(gòu) 沉降差異降低工程造價(jià)保證結(jié)構(gòu)安全的技術(shù)問題。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于灌注樁的施工。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖澆筑了樁身混凝土的樁體斷面圖。圖3是圖1的A-A剖面圖。
圖4是圖2的B-B剖面圖。圖5是調(diào)平筒結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是無加勁肋上隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是有縱向加勁肋上隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是有縱橫向加勁肋上隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是有井格加勁肋下隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是無加勁肋下隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是圓形加勁肋下隔板結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是調(diào)平筒筒壁為波紋管結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是調(diào)平筒筒壁為中央外凸金屬筒結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是樁體調(diào)平筒固定件處斷面圖(一)。圖15是調(diào)平筒固定件與橫向鋼筋的連接示意圖。圖16是樁體調(diào)平筒固定件處斷面圖(二)。圖17是帶錨筋的調(diào)平筒固定件與橫向鋼筋的連接示意圖。圖18是施工步驟一結(jié)構(gòu)示意圖。圖19是施工步驟二結(jié)構(gòu)示意圖。圖20是施工步驟三結(jié)構(gòu)示意圖。圖21是施工步驟四結(jié)構(gòu)示意圖。圖22是施工步驟五結(jié)構(gòu)示意圖。圖23是施工步驟六結(jié)構(gòu)示意圖。圖24是施工步驟七結(jié)構(gòu)示意圖。圖25是施工步驟八結(jié)構(gòu)示意圖。圖26是施工步驟九結(jié)構(gòu)示意圖。圖27是進(jìn)行泥漿護(hù)壁施工結(jié)構(gòu)示意圖。圖28是進(jìn)行后澆筑施工時(shí)安裝后澆筑設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖29是通過后澆筑設(shè)備進(jìn)行后澆注層澆筑結(jié)構(gòu)示意圖。圖30是調(diào)平段鋼筋籠的實(shí)施例一。圖31是調(diào)平段鋼筋籠的實(shí)施例二。圖32是調(diào)平段鋼筋籠的實(shí)施例三。附圖標(biāo)記1 一樁身混凝土、2 —樁身鋼筋籠、2. 1 一橫向鋼筋、2. 2 一縱向鋼筋、
2. 3 一樁箍筋、3 —調(diào)平段鋼筋籠、3. 1 一調(diào)平橫筋、3. 2 一調(diào)平縱筋、3. 3 一調(diào)平箍筋、4 一調(diào) 平筒、4. 1 一筒壁、4. 2 一錨筋、4. 3 一上隔板、4. 4 一下隔板、4. 5 一橫向加勁肋、4. 6 一縱向 加勁肋、4. 7 —洞口、4. 8 —調(diào)平筒固定件、5 —排氣管、6 —澆筑管、7 —后澆混凝土、8 —基 礎(chǔ)、9 一回填土、10-樁孔、11 一后澆設(shè)備、12 —后注漿層、13 —井格加勁肋、14 一圓形加勁 肋。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一參見圖1 圖4和圖30 32所示，一種主動式變剛度調(diào)平樁，位于基礎(chǔ) 8的底部，由橫向鋼筋2. 1、縱向鋼筋2. 2以及樁箍筋2. 3焊接而成的樁身鋼筋籠2與樁身混凝土 1現(xiàn)澆而成，還包括調(diào)平段，調(diào)平段位于鋼筋混凝土樁身上部，包括調(diào)平鋼筋籠3、調(diào) 平筒4、排氣管5、澆筑管6和后澆混凝土 7，調(diào)平筒4套在鋼筋混凝土樁身上部，由筒壁4. 1 和隔板組成，調(diào)平鋼筋籠3位于調(diào)平筒4筒頂，與基礎(chǔ)8現(xiàn)澆為一體，其內(nèi)置排氣管5和澆 筑管6，調(diào)平縱筋3. 2和澆筑管6伸入調(diào)平筒4內(nèi)與樁的縱向鋼筋2. 2搭接，并與調(diào)平筒4、 上部樁身鋼筋籠和后澆混凝土 7現(xiàn)澆為一體。調(diào)平縱筋3. 2與樁的縱向鋼筋2. 2為搭接， 搭接長度為5d 60d，d為縱向鋼筋直徑。所述調(diào)平鋼筋籠3由調(diào)平縱筋3. 2和調(diào)平橫筋 3. 1或/和調(diào)平箍筋3. 3焊接而成，所述調(diào)平縱筋3. 2平直或中央外凸，平縱筋3. 2也可以 和樁的縱向鋼筋2. 2通過套筒或者焊接連為一體。所述調(diào)平段高度為0. 1 3. 5m。所述調(diào)平筒結(jié)構(gòu)示意圖及其詳圖參見圖5、圖12 圖17，調(diào)平筒4，由筒壁4. 1和 隔板組成，所述調(diào)平筒的筒壁通過焊接在橫向鋼筋端部的調(diào)平筒固定件4. 8與樁身鋼筋籠 2連接為一體。所述調(diào)平筒固定件4. 8底面焊接有錨筋，所述錨筋插入樁身混凝土中。所述 調(diào)平筒的筒壁4.1為金屬波紋管或中央外凸的金屬筒。管壁厚度為0. 4 20mm。所述調(diào)平 筒固定件為金屬環(huán)板厚度是0. 2 30mm，環(huán)板寬度是2 600mm。圖6 圖11是隔板結(jié)構(gòu)示意圖。所述隔板包括上隔板4. 3和下隔板4. 4，上隔板 和下隔板為鋼板，厚度為0. 2 30mm上隔板上設(shè)置有加勁肋或沒有，所述加勁肋為縱向加 勁肋4. 6或縱向勁肋4. 6和橫向加勁肋4. 5，下隔板上設(shè)置有加勁肋或沒有，所設(shè)加勁肋為 井格加勁肋13、圓形加勁肋14;加勁肋厚度為0. 2 20mm，高度為10 500mm上隔板和下 隔板上均開設(shè)有洞口 4. 7用于穿越縱向鋼筋或下混凝土。圖18 圖26是本發(fā)明的施工方法，步驟如下 步驟一，灌注樁成孔，形成樁孔10 ；
步驟二，把焊接好的樁身鋼筋籠2和調(diào)平筒固定件4. 8放入樁孔10中； 步驟三，澆筑樁身混凝土 1 ； 步驟四，開挖樁側(cè)土體；
步驟五，鑿除開挖土體對應(yīng)部分的樁上端混凝土，開鑿到預(yù)定的調(diào)平筒固定件4. 8位
置；
步驟六，安裝調(diào)平段鋼筋籠3和調(diào)平筒4，將調(diào)平筒的筒壁4. 1與調(diào)平筒固定件4. 8焊 接連接，并安裝排氣管5和澆筑管6 ；
步驟七，回填樁側(cè)周邊開挖的回填土 9并夯實(shí)；
步驟八，施工基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)8與調(diào)平鋼筋籠3現(xiàn)澆為一體，同時(shí)監(jiān)測調(diào)平筒4 的變形；
步驟九，待調(diào)平筒4的變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過澆筑管6澆筑后澆混凝土 7。實(shí)施例二參見圖27 圖29，在上述施工方法基礎(chǔ)上，所述步驟一，在成孔同時(shí)并 進(jìn)行泥漿護(hù)壁。所述步驟二，焊接好的樁身鋼筋籠2內(nèi)插后澆筑設(shè)備11 ；所述步驟三，在澆筑樁身 混凝土?xí)r，同時(shí)通過后注漿設(shè)備11澆筑后注漿層12。上述實(shí)施例一和二中所述步驟一成孔的方法為人工挖孔、回旋鉆孔、沖擊成孔或 抓斗成孔。
權(quán)利要求
一種主動式變剛度調(diào)平樁，位于基礎(chǔ)(8)的底部，由橫向鋼筋(2.1)、縱向鋼筋(2.2)以及樁箍筋(2.3)焊接而成的樁身鋼筋籠(2)與樁身混凝土(1)現(xiàn)澆而成，其特征在于還包括調(diào)平段，調(diào)平段位于鋼筋混凝土樁身上部，包括調(diào)平鋼筋籠(3)、調(diào)平筒(4)、排氣管(5)、澆筑管(6)和后澆混凝土(7)，調(diào)平筒(4)套在鋼筋混凝土樁身上部，由筒壁(4.1)和隔板組成，調(diào)平鋼筋籠(3)位于調(diào)平筒(4)筒頂，與基礎(chǔ)(8)現(xiàn)澆為一體，其內(nèi)置排氣管(5)和澆筑管(6)，調(diào)平縱筋(3.2)和澆筑管(6)伸入調(diào)平筒(4)內(nèi)與樁的縱向鋼筋(2.2)搭接，并與調(diào)平筒(4)、上部樁身鋼筋籠和后澆混凝土(7)現(xiàn)澆為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式變剛度調(diào)平樁，其特征在于所述調(diào)平筒的筒壁(4.1) 通過焊接在橫向鋼筋端部的調(diào)平筒固定件(4. 8)與樁身鋼筋籠(2)連接為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式變剛度調(diào)平樁，其特征在于所述調(diào)平筒固定件(4.8) 底面焊接有錨筋(4. 2)，錨筋(4. 2)插入樁身混凝土中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式變剛度調(diào)平樁，其特征在于所述調(diào)平筒的筒壁(4.1) 為金屬波紋管或中央外凸的金屬筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式變剛度調(diào)平樁，其特征在于所述調(diào)平鋼筋籠(3)由調(diào) 平縱筋(3. 2 )和調(diào)平橫筋(3. 1)或/和調(diào)平箍筋(3. 3 )焊接而成，所述調(diào)平縱筋(3. 2 )平直 或中央外凸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式變剛度調(diào)平樁，其特征在于所述隔板包括上隔板 (4.3)和下隔板(4. 4)，上隔板上設(shè)置有加勁肋或沒有，所述加勁肋為縱向加勁肋(4. 6)或 縱向勁肋(4. 6)和橫向加勁肋(4. 5)，下隔板上設(shè)置有加勁肋或沒有，上隔板和下隔板上均 開設(shè)有洞口(4. 7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式變剛度調(diào)平樁，其特征在于所述調(diào)平段高度為 0. 1 ~ 3. 5m。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式變剛度調(diào)平樁的施工方法，其特征在于步驟如下步驟一，灌注樁成孔形成樁孔(10)；步驟二，把焊接好的樁身鋼筋籠(2)和調(diào)平筒固定件(4. 8)放入樁孔(10)中； 步驟三，澆筑樁身混凝土(1)； 步驟四，開挖樁側(cè)土體；步驟五，鑿除開挖土體對應(yīng)部分的樁上端混凝土，開鑿到預(yù)定的調(diào)平筒固定件(4. 8)位置；步驟六，安裝調(diào)平段鋼筋籠(3)和調(diào)平筒(4)，將調(diào)平筒的筒壁(4. 1)與調(diào)平筒固定件 (4.8)焊接連接，并安裝排氣管(5)和澆筑管(6)； 步驟七，回填樁側(cè)周邊開挖的回填土(9)并夯實(shí)；步驟八，施工基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)(8)與調(diào)平鋼筋籠(3)現(xiàn)澆為一體，同時(shí)監(jiān)測調(diào)平 筒(4)的變形；步驟九，待調(diào)平筒(4)的變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過澆筑管(6)澆筑后澆混凝土(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主動式變剛度調(diào)平樁的施工方法，其特征在于所述步驟一， 在成孔同時(shí)并進(jìn)行泥漿護(hù)壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的主動式變剛度調(diào)平樁的施工方法，其特征在于所述步驟二，焊接好的樁身鋼筋籠(2)內(nèi)插后澆筑設(shè)備(11);所述步驟三，在澆筑樁身混凝土?xí)r，同 時(shí)通過后注漿設(shè)備(11)澆筑后注漿層(12)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的主動式變剛度調(diào)平樁的施工方法，其特征在于所述步 驟一成孔的方法為人工挖孔、回旋鉆孔、沖擊成孔或抓斗成孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種主動式變剛度調(diào)平樁及其施工方法，所述灌注樁在鋼筋混凝土樁體的基礎(chǔ)上，設(shè)置調(diào)平段，調(diào)平段位于鋼筋混凝土樁身上部，包括調(diào)平鋼筋籠、調(diào)平筒、排氣管、澆筑管和后澆混凝土，調(diào)平筒套在鋼筋混凝土樁身上部，由筒壁和隔板組成，調(diào)平鋼筋籠位于調(diào)平筒筒頂，與基礎(chǔ)現(xiàn)澆為一體，其內(nèi)置排氣管和澆筑管，調(diào)平縱筋和澆筑管伸入調(diào)平筒內(nèi)與樁的縱向鋼筋搭接，并與調(diào)平筒、上部樁身鋼筋籠和后澆混凝土現(xiàn)澆為一體。本發(fā)明解決了由于上部結(jié)構(gòu)自重作用下樁體的不均勻沉降導(dǎo)致樁群頂面不在一個(gè)水平位置的問題，適用于灌注樁樁體施工。
文檔編號E02D5/62GK101899831SQ201010263120
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者姚攀峰 申請人:姚攀峰