[发明专利]一种部分预制的摩擦桩及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种部分预制的摩擦桩及其施工方法，具体涉及一种能充分发挥基桩上、下部桩侧摩阻力与桩端阻力的大直径超长摩擦桩。

背景技术

随着高层、超高层与大跨桥梁等大型工程的建设，大直径超长基桩因其具有承载力高、变形小等优点而被广泛用作该类工程的基础。根据《建筑基桩技术规范》(JGJ94-2008)，大直径超长基桩需满足以下条件：D≥800mm，L≥50m，L/D≥50，D为基桩直径，L为基桩总长。当前，现有大量的理论研究与工程实践均表明，超长基桩的承载变形机理、桩侧阻力和桩端阻力的发挥性状均与普通基桩存在很大的差别，根据常规分析方法设计得到的大直径超长基桩，在实际工程应用中通常不能有效发挥其承载性能，从而对建设成本造成了一定程度的浪费。因此，有必要在传统基桩设计计算方法基础上，提出大直径超长桩新的结构形式及其设计计算、施工与质量控制等方法，使其能充分发挥大直径超长桩的承载性能。

目前，建筑工程基桩主要承受上部结构施加的载荷，即在基桩顶部施加竖直向下的载荷，由于大直径超长桩上部土层与下部土层的桩土相对位移差别较大，当基桩上部的桩侧摩阻力达到峰值时，基桩下部的桩侧摩阻力可能还没有充分发挥，造成基桩上、下部桩侧摩阻力的发挥不具有同步性。究其原因主要为：基桩上部承受的载荷较大，桩土相对位移大，基桩上部的桩侧摩阻力发挥充分；而基桩下部受到的载荷相对较小，桩土相对位移小，基桩下部的桩侧摩阻力不能充分发挥或尚未发挥。此外，桩端阻力充分发挥所需桩端沉降一般为基桩直径的5％左右，对于大直径超长桩，该值远大于桩侧摩阻力充分发挥所需要的桩土相对位移量，因此，基桩侧摩阻力与桩端阻力的发挥也不是同步的。

另外，当基桩的长度超过一定范围时，在基桩顶部载荷作用下，基桩上部由于桩土相对位移较大，基桩侧摩阻力会出现软化现象，造成基桩上部承载力逐渐降低，而伴随基桩顶部沉降量的增加，基桩上部的桩侧摩阻力软化区域将逐渐向基桩下部发展，使基桩下部的桩侧摩阻力发挥程度增加，基桩下部的承载力增加，而基桩顶部的沉降量在不断持续增大，在基桩的整体承载力满足要求的前提下因其顶部沉降量过大而使其失效，此时，基桩上部承载力达到极限值或进入软化承载阶段，基桩下部承载力尚未完全发挥。针对大直径超长桩存在的上述承载变形特性，有必要提出大直径超长桩新的结构形式及其设计计算与施工等方法，使基桩桩顶沉降量在满足上部结构变形要求的前提下，能够充分发挥基桩上、下部的承载特性，进而降低工程造价，节约社会资源。同时，现有大直径超长摩擦桩多采用先成孔、后放钢筋笼再浇筑的操作步骤，造成摩擦桩施工过程的效率低，不利于实现标准化生产，同时也增加了现场施工人员的劳动强度和制作成本，不利于节约施工周期。

因此，针对以上不足，本发明提供了一种部分预制的摩擦桩及其施工方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是避免通过现有的分析方法设计得到的大直径超长基桩因不能完全发挥其承载性能而造成建筑成本浪费的现象，且现有基桩的一体式设计方法造成基桩自身上、下部桩侧摩阻力之间及桩侧摩阻力与桩端阻力之间发挥不同步，从而导致基桩上部达到承力极限值而下部承力尚未完全发挥的情况，同时现有摩擦桩局限于特定的施工条件，造成摩擦桩施工过程的效率低，不利于实现标准化生产，从而造成施工周期长且施工成本偏高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种部分预制的摩擦桩，该部分预制的摩擦桩包括上桩、下桩及设于上桩和下桩之间的隔断模板，所述上桩包括标准段和桩底段，所述下桩包括由上至下依次连接的传力结构段、变截面结构段及承载结构段；所述标准段和桩底段均为预制的预应力钢筋混凝土管桩，所述桩底段的底部为环状斜截体，所述桩底段的一端通过接头与所述标准段连接，另一端通过环状斜截体与所述变截面结构段配合；

所述上桩套设于所述传力结构段的外侧，且所述上桩与所述传力结构段及变截面结构段间设有隔断模板；所述上桩的顶部通过插筋与承台、梁或柱浇筑锚固连接；所述下桩的顶部通过向上延伸的下桩主筋与所述承台、梁或柱浇筑连接。

其中，多个所述标准段通过接头依次连接。

其中，所述上桩内设置有依次穿过所述标准段、接头及桩底段的定向注浆导管。

其中，所述标准段和桩底段内均设置有侧向注浆导管，所述侧向注浆导管的进口端与所述定向注浆导管连通，出口端指向所述标准段和桩底段的外侧且在出口端处设置有单向截流阀。