[发明专利]一种大承载力桩及桩基础的施工方法和孔内沉击设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种大承载力桩及桩基础的施工方法和孔内沉击设备，属土木工程的桩基础领域和机械工程的桩工机械领域。

背景技术

在现有的砼桩基础中，存在单桩承载力比较小和桩基础费用高两个问题。

单桩承载力比较小的原因有三：

第一、桩体的裂缝渗水软化了持力层(尤其是预制空心桩)，造成桩端承载力减少。首先因为砼桩体在制造、施工过程中不可避免产生有大量的裂缝(主要有：1、管桩端头(14)板面与桩身砼面界面的分离裂缝；2、贯通桩壁的砼桩身裂缝；3、焊缝裂隙等)，还有空心桩的上开口和下开口。地下水通过桩上段的裂缝和上开口进入桩芯(桩体内的空腔)，然后下流到空心桩下段，再从下段的裂缝和下开口流渗出桩体，进入桩底的持力层。假如持力层选择设置在容易遇水增湿软化的岩土层、即土层或风化岩层的较浅层部分，就会产生持力层软化现象。其次因为持力层受到桩尖剧烈冲压时，会出现重塑、碎裂和相当于风化程度更加增大等结构变形变化，更加重了风化岩层的风化软化程度。遇水容易软化的岩土层是土层、全风化岩层、强风化岩层，即非饱和状态的土、软质岩中的软岩、极软岩。因此，现有的空心桩，尤其是预制砼空心桩和预应力高强砼空心桩(如空心方桩、空心管桩、空心组合桩)存在大量遇水增湿软化持力层问题。软化问题经常导致桩端端阻力和桩端侧摩阻力大大减少，造成许多桩基础承载力减少甚至丧失的事故。

第二、在嵌岩时，预制桩端不能挤入抗压强度高和不软化的风化岩深层作为持力层，限制了桩端承载力的大幅度提高。由于施工方法和桩工机械的局限，无法把持力层选择设置在不软化的风化岩深层中。在采用现有地上整体打、压桩施工方法时，桩工机械的沉桩力量要同时克服桩端阻力或桩侧摩阻力。由于桩工机械克服桩端阻力的沉桩力量所占份额小，不能够使桩底端向下穿透容易软化的风化岩浅层，进入不软化的风化岩深层，从根本上消除产生持力层软化的先天条件。风化岩深层部分是不软化的，如中风化岩层、微风化岩层、未风化岩层，即较软岩、较硬岩、坚硬岩。因此，现有的预制桩的桩端不可能进入风化岩深层作为持力层。

第三、在嵌岩时，置换工艺限制了灌注桩桩端承载力的大幅度提高。灌注桩桩端是以置换工艺(如采用钻孔、挖孔方法，而不是采用挤入工艺)进入了抗压强度高和不软化的风化岩深层作为持力层。这种情况下的持力岩层端阻力、侧摩阻力的特征值很低，仅仅是挤入工艺持力岩层特征值的1/5左右，限制了灌注桩桩端承载力的大幅度提高。

桩基础费用高的原因有三：

第四、由于布桩量多(因为单桩承载力小)，其基础费用超过相同荷载下布桩量少的(单桩承载力大)基础费用。

第五、增加承台费用。由于单桩承载力小，柱下必须采用“多桩+承台”的结构形式，大量的承台增加了桩基础许多费用。

第六、增加基础厚度和刚度费用。由于单桩承载力小，必须依靠增加筏基的筏板或箱基的板、墙的厚度和刚度来获得桩间土的承载力。厚度和刚度的增加造成基础费用的加大。

发明内容

本发明的目的，是为了克服桩承载力低和桩基础费用高的缺点，提供一种大承载力桩及桩基础的施工方法和孔内沉击设备。

本发明的目的可以通过采取如下措施达到：

内容1。一种大承载力桩，包括有下述其中一种或几种桩件，桩体、桩尖、抗拉筋；其特征在于：还包括有下述其中一种或两种桩件：防软化段、薄壁套筒(10)。防软化段阻止了桩芯(12)内的地下水从桩下段的裂缝、下开口流渗出桩体，进入桩底软化持力层，避免了持力层遇水增湿软化事故。或者防软化段向下穿透容易软化的风化岩层，进入较深层的不软化的风化岩层，从根本上消除产生软化持力层的先天条件。风化岩层的较深层部分是不软化的，如中风化岩层、微风化岩层、未风化岩层，即较软岩、较硬岩、坚硬岩。薄壁套筒(10)的作用是防止岩土进入灌注桩桩孔内，有围护作用和套箍砼增加强度作用。

内容2。一种桩基础的施工方法，其特征在于：它包括有下述其中一种或几种措施，桩设置防软化段措施、桩设置薄壁套筒(10)措施、使用设备沉击桩件下端措施、使用设备沉击护管下端措施、使用设备沉击承压柱措施。