[发明专利]一种支承刚度可调式桩筏基础及施工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及桩筏基础的优化设计，特别是支承刚度可调式的桩筏基础及施工工艺。

背景技术

随着经济的发展，高层建筑大量涌现，为获得足够的承载力、减少建筑物的沉降，桩筏基础的应用越来越普遍。建筑桩基特别是常规桩基，虽然为建筑结构提供了足够的承载力、降低建筑物的总沉降量。但是差异沉降却不见改善。大量的工程实测数据表明，尽管桩数不少，但碟形沉降仍不可避免，特别是框剪、框筒、筒中筒结构更明显。研究已证实，差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大、板厚与配筋增加的根源。

由多年的共同作用理论研究可知，不同的上部结构、基础(桩筏)与地基的刚度分布均会对建筑物的内力与变形产生影响。上部结构由于受到使用功能的制约，一般很难对其进行调整。筏板和其它形式基础，虽可通过变化板厚、设置肋梁、缩小墙距(箱基)等来调整基础刚度分布，但是效果并不明显，付出的代价却很大。因此对地基与桩基构成的支承体的支承刚度进行可控、合理的调整才是差异沉降控制设计最有效的方法。目前国内外有部分学者对控制建筑物的差异沉降以及地基基础的设计优化等问题开展一些研究。宰金珉提出用不同刚度的垫层以及不同桩径、不同桩长的布桩方式来改善基础的工作性状，减少建筑物的沉降和不均匀沉降，特别是通过塑性支承桩尝试了零差异沉降控制的实际工程应用，效果显著。刘金砺提出共同作用变刚度调平优化设计概念与方法，通过基底局部地区加桩、减桩以及调整桩长等方法改变地基基础的刚度，来减少建筑物的差异沉降；Randolph亦通过模型试验探讨不同布桩方式对筏板内力和变形的影响。上述研究取得了一些研究成果，有一定的应用价值，但还存在很多的缺陷。如不同桩径、不同桩长的布桩方式受上部结构形式和地质条件的影响，特别是端承占主要地位的摩擦端承桩或端承桩，筏板与桩端顶变形就难以协调，从而应用范围受到相当大的限制；在高层建筑主裙楼分别设置不同刚度垫层的方法亦有承载力确定、沉降计算、刚度定量控制等设计计算理论不完善、方法不成熟、施工难以控制的弊端，并且也只能应用于采用天然地基为持力层的高层建筑。

目前已经广泛注意的是，在土质较差地区可以通过桩基的向下刺入来考虑地基土的承载力，但是在某些土质较好的地区建造高层建筑，当天然地基承载力不能满足上部结构荷载的需要，但又相差不多，此时改用桩基后，由于桩端有较好的持力层，桩基无法向下刺入，基底下良好的持力层无法得到利用，浪费巨大。因此端承桩基础如何充分利用良好的地基土承载力成为桩土共同作用理论应用的一大难题。对此，宰金珉、周峰通过自主开发，首次研制出了自适应变形调节器(专利号：ZL200520071955)，它能根据荷载自动调节自身变形(变形调节范围大约3～10cm)。将其安装于桩顶后(并联或串联)，可对整个基础的支承刚度分布按需要进行较精确的人为调控，在充分发挥地基土承载力的基础上达到建筑物零差异沉降的目标。并且其应用范围将不再为地质情况所束缚，具有广泛的适应性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种支承刚度可调式的桩筏基础及施工工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种刚度可调式桩筏基础，包括桩基、筏板、变形标识杆、钢管以及位移调节装置，所述的位移调节装置设置在桩基与筏板之间用来调节桩基与筏板的相对变形，其特征在于：所述的位移调节装置包括可调式钢筋连接器和位移调节器，在所述的桩基与筏板之间的变形空间内，可调式钢筋连接器和位移调节器并列连接，该钢筋连接器随位移调节器同步调节；所述的钢筋连接器包括一底板、一顶板，在所述的底板上设置有上拉筋与筏板钢筋连接，在所述的顶板上设置有下拉筋与桩钢筋连接，所述的上拉筋穿过相应的顶板，所述的下拉筋穿过相应的底板；所述的变形标识杆的下部与桩顶相连，上部穿过钢管露出筏板外，变形标识杆用于测量桩基与筏板的相对变形量，所述的钢管预埋于筏板内。

一种桩筏基础的施工工艺，包括以下步骤：

第一步、桩基施工，并在桩顶上安装桩顶位移调节器；

第二步：在桩基与筏板的位移变形空间内设置与位移调节装置同步调节的可调式钢筋连接器，可调式钢筋连接器的下拉筋与桩基钢筋固定连接，可调式钢筋连接器的上拉筋与筏板钢筋固定连接；

第三步，在桩顶连接变形标识杆，变形标识杆穿过埋于筏板内的钢管，并露出筏板外；

第四步，施工完毕且位移调节完成后，通过注浆管在桩基与筏板的空间内浇筑混凝土，通过所述的可调式钢筋连接器将桩基的钢筋和筏板的钢筋连接成一整体。