[发明专利]一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法，属于地基处理及桩基础施工领域。

背景技术

当桩基穿过高压缩性土层，在自重固结、地表超载或地下水抽采等因素作用下，桩周土沉降量超过基桩沉降后，将在桩侧表面产生向下的负摩阻力。桩侧负摩阻力不仅不能构成基桩的承载能力，反而成为附加的下拽力作用于桩身，导致桩身轴力、沉降增加、桩基竖向承载力下降。负摩阻力问题广泛存在于桩基工程中，在我国西北部自重湿陷性黄土地区尤为普遍，若处理不当，将导致严重的桩基功能失效，引发桩端地基屈服、桩身强度破坏、上部结构物不均匀沉降等一系列问题，给工程结构造成安全隐患。

目前，减小桩侧负摩阻力的措施主要有：（1）软基加固法。当桩周存在欠固结土，且土层厚度不大时，可采用压密，换土等方法加速地基固结，降低土的可压缩性。当欠固结土层厚度较大无法换填时，可对土体进行强夯挤於、注浆、设置砂桩等地基处理，从而达到消减负摩阻力的效果。该方法工作量大，容易造成工期延长；（2）套管保护法。在中性点以上基桩外侧罩上一段直径比桩径稍大的套管，隔离负摩阻力。该方法需要消耗较多的钢材，费用较高，施工工序也较为复杂；（3）桩身表面涂层法。其原理是在中性点以上部分涂抹一薄层涂料或者对钢桩加一层厚度为3mm的塑料薄膜，以减少桩土间的相对位移，但该方法仅适用于预制桩，不适用于钻孔灌注桩。(4) 预钻孔法。此方法是打桩之前先钻孔，其直径比桩径略大，深度达到中性点，而在中性点以下则用打入或其它常规方法施工以保证桩的正摩阻力，中性点以上则用膨润土泥浆填充，从而消减负摩阻力。该方法施工时需更换钻头，或同时进行钻孔和静压(或振动)沉桩两套施工工序，所需设备较多，且同样仅适用于预制桩。

中国专利CN201210130282“一种减小沉管灌注桩负摩阻力的技术装置及其使用方法”，公布了使用震锤打入双层塑料薄膜的方法来减少负摩阻力，但施工过程中需要用振动锤将双层钢套管振动压入及拔出，工艺较为繁琐，处理费用高，且延长了工期；中国专利ZL 200720035479.8“用于现浇混凝土桩的表面部分光滑部分有螺纹的塑料套管”，公布了一种用于现浇混凝土桩的半光滑、半螺纹塑料套管法，该塑料套管加工难度较大，且在无防护的情况下向塑料套管内直接浇筑混凝土容易造成套管的损坏。

发明内容

本发明旨在提供一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法，以消除灌注桩负摩阻力所带来的危害，提高桩基竖向承载力。本方法简单合理，使用方便。

本发明提供了一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置，包括双层挂布，导管，布袋，注浆筒；所述的双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面，双层挂布的底端通过预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋相连，注浆布袋为环状，注浆布袋环绕在钢筋笼外侧，沿桩身设置两层；双层挂布和布袋随钢筋笼一同沉入钻孔内，双层挂布的底端紧密贴合孔壁；所述的注浆布袋通过导管与地面上的注浆筒相连。

上述装置中，所述注浆布袋的一层设置在基桩中性点处，另一层设置在中性点以上500mm的位置。

上述装置中，所述的双层挂布选用橡胶膜；挂布的高度大于基桩中性点至地面的长度的两倍，宽度等于钻孔的周长，并进行裁剪对折。

上述装置中，为提高布袋注浆后与桩身混凝土的粘结强度，在布袋外表设网状钢丝绳，并通过绑扎钢丝绳将其固定于钢筋笼上，环形布袋的外侧与双层挂布上的挂环连接。

上述装置中，所述导管为空心钢管，空心钢管焊接或绑扎在钢筋笼主筋上，其末端设有螺纹，并与布袋开口处绑扎或通过卡箍连接，所述空心钢管的直径为200~500mm。

本发明提供了一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，将宽度等于钻孔周长的双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面，双层挂布的底端通过预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋相连，并随钢筋笼一同沉入钻孔；所述的注浆布袋通过空心钢管与地面上的注浆筒相连，通过向布袋内注浆，径向推挤双层挂布底部与孔壁贴合，通过后续混凝土灌注时的侧压力挤压双层挂布，使其由下而上逐渐密贴于孔壁，待成桩完成时便在中性点以上形成了一层低摩擦系数的滑动套筒，从而达到减小桩侧负摩阻力的目的。

本发明所述的减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，具体包括以下步骤：

（1）进行场地平整，压入钢护筒，按照钻孔、清孔、泥浆护壁的常规钻孔灌注桩施工工序；

（2）去除钢筋笼外表面尖锐物，将预先制作的两层环状注浆布袋环绕固定于钢筋笼外侧，一个设置在基桩中性点处，另一个设置在中性点以上500mm的位置；