[发明专利]一种消减预制管桩负摩阻力的装置及方法

权利要求书

1.一种消减预制管桩负摩阻力的装置，所述预制管桩包括含中性点预制管桩段、含中性点预制管桩段的以上及以下预制管桩段，每根预制管桩段两端设有钢端板，其特征在于：

所述消减预制管桩负摩阻力的装置包括复合土工膜层、桩孔扩径结构、固定结构；

所述复合土工膜层包裹于预制管桩的含中性点预制管桩段及其以上预制管桩段的混凝土外壁；所述复合土工膜层主要由双层土工膜和填充并封闭于该双层土工膜之间的润滑剂构成，所述土工膜为麻地膜或为由PLA-SiO₂复合材料或剑麻纤维增强聚乳酸复合材料制成的膜；

所述桩孔扩径结构焊接于预制管桩的含中性点预制管桩段的底端钢端板的外缘；

所述固定结构固定于预制管桩的含中性点预制管桩段及其以上各预制管桩段的复合土工膜层外部底端，用于将复合土工膜层底端紧固于预制管桩的混凝土外壁。

2.根据权利要求1所述的消减预制管桩负摩阻力的装置，其特征在于：

所述复合土工膜层为带状，其长度与单根管桩段长度匹配，其宽度大于或等于单根管桩段周长；所述复合土工膜层以缠绕方式固定于预制管桩的含中性点预制管桩段及其以上预制管桩段的混凝土外壁。

3.根据权利要求1所述的消减预制管桩负摩阻力的装置，其特征在于：

所述复合土工膜层为空心筒状结构，其内径与单根管桩段外径匹配；所述复合土工膜层套在预制管桩的含中性点预制管桩段及其以上预制管桩段的混凝土外壁。

4.根据权利要求1所述的消减预制管桩负摩阻力的装置，其特征在于：

所述桩孔扩径结构为环状，其边缘为尖端向外的楔形边缘，且该楔形边缘的下端面由里至外为向上倾斜的斜面，桩孔扩径结构的外径大于管桩外径。

5.根据权利要求4所述的消减预制管桩负摩阻力的装置，其特征在于：

所述桩孔扩径结构的内径与钢端板外径相匹配，其外径比管桩外径大3-15cm。

6.根据权利要求1所述的消减预制管桩负摩阻力的装置，其特征在于：

所述固定结构主要由钢圈箍和插栓构成，所述钢圈箍为开口式且开口处的两个自由端沿钢圈箍径向平行向外延伸，钢圈箍的两个自由端上具有至少一对配对的栓孔，钢圈箍的箍体部分的内表面均匀分布有凸起；所述插栓为中部横截面小两端横截面大的哑铃状尼龙纤维棒，插栓中部长度等于或小于钢圈箍两自由端之间的距离，插栓的两端在压缩状态下能够穿过栓孔而在自由状态下不能穿过栓孔；所述钢圈箍的箍体用于环抱包裹有复合土工膜层的预制管桩，所述插栓用于插入钢圈箍的两自由端的栓孔通过插栓的两端对钢圈箍进行紧固。

7.根据权利要求6所述的消减预制管桩负摩阻力的装置，其特征在于：

所述钢圈箍环形部分的内表面均匀分布有尖锐的凸起。

8.根据权利要求6所述的消减预制管桩负摩阻力的装置，其特征在于：

所述钢圈箍厚度为1-3mm，展开长度大于管桩直径4-8cm，宽度为3-20cm。

9.根据权利要求6所述的消减预制管桩负摩阻力的装置，其特征在于：

所述插栓由尼龙6制成。

10.一种消减预制管桩负摩阻力的方法，基于权利要求1-9中任一项所述装置实现，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将管桩中性点以下部分逐段打入地层，具体为：

1.1根据软土层的物理力学性能以及管桩的结构特征，分析确定管桩的中性点位置，平整场地，桩机就位；

1.2将中性点以下部分的管桩按常规施工方法逐段打入地层；

步骤2，在管桩中性点及以上部分逐段包裹复合土工膜层，具体为：

在含中性点的管桩段及其以上所有管桩段的混凝土外表面包裹复合土工膜层；

步骤3，在含中性点管桩段的底端固定桩孔扩径结构，具体为：

3.1将含中性点的管桩段与中性点以下部分管桩段连接；

3.2在含中性点的管桩段底端的钢端板外缘焊接桩孔扩径结构；

步骤4，在管桩中性点及其以上部分安装固定结构，具体为：

4.1在含中性点管桩段的临近桩孔扩径结构的上方安装固定结构，将钢圈箍的箍体环抱包裹有复合土工膜层的含中性点管桩段后，通过插栓插入钢圈箍的两自由端的栓孔对钢圈箍进行紧固；

4.2在中性点以上管桩段的底端安装固定结构，将钢圈箍的箍体环抱包裹有复合土工膜层的中性点以上管桩段后，通过插栓插入钢圈箍的两自由端的栓孔对钢圈箍进行紧固；

步骤5，将管桩中性点及以上部分逐段打入地层，具体为：

将复合土工膜层包裹的含中性点管桩段和其以上管桩段利用锤击或静压法逐段压入地层，压入过程中向桩基边缘注入泥浆，采用泥浆护壁技术，直至完成该部位的管桩施工。