[发明专利]一种消减预制管桩负摩阻力的装置及方法

说明书

本发明公开了一种消减预制管桩负摩阻力的装置和方法，利用可相对滑动的复合土工膜层包裹含中性点的管桩段及其以上所有管桩段的混凝土外表面，且复合土工膜层能够在土体沉降量小于桩基沉降量时基本降解，在含中性点的管桩段下端的钢端板上焊接桩孔扩径结构，在复合土工膜层下端临近管桩钢端板处设置固定结构。本发明利用可相对滑动的复合土工膜层包裹含中性点的管桩段及其以上所有管桩段的混凝土外表面，降低了管桩中性点以上桩‑土界面的摩擦系数，消减了管桩负摩阻力，且在土体沉降量小于桩基沉降量时，复合土工膜层能基本降解，桩身沿全长均产生向上的正摩阻力；该方法简单易行、施工方便，能有效消减预制管桩负摩阻力所带来的危害。

技术领域

本发明属于地基处理及桩基础技术领域，具体涉及一种消减预制管桩负摩阻力的装置及方法。

背景技术

桩基处理软土地基时，当桩基穿越高压缩性土层时，在自重固结、地表超载或地下水抽采等作用下，桩周土沉降量超过基桩沉降量后，将在桩侧表面中性点以上部分产生向下的负摩阻力，桩侧负摩阻力非但不能为承担上部荷载做出贡献，反而对桩产生作用于桩侧的下拉力。对于摩擦桩，负摩阻力会引起桩的附加下沉，对于建筑物，建筑物会出现较大的沉降及不均匀沉降，以致使上部结构损坏；对于端承桩，负摩阻力将会导致桩荷载增大，致使桩身强度破坏或桩端持力层破坏。

目前，减小桩基负摩阻力的方法有很多，如：在施工桩基础前，先预压地基，加速地基土固结，降低土体可压缩性，该方法施工难度大，需耗费大量财力物力，工期较长；在中性点以上的桩身外侧，罩上一段直径比桩径稍大的套管，将桩身与周围土体隔离，这种方法需要使用大量的钢材，且施工工序比较复杂；在桩身中性点以上部分涂一薄层沥青涂料，这种方法应用较多，虽然效果不错，但是也存在一些问题，如：对沥青性能要求较高，要求涂抹均匀且厚度要求控制在毫米级，同时沥青涂料也会造成土体污染；在打桩之前先钻孔，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，该方法施工时需要更换钻头，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，工序复杂。

中国专利CN 102628269 A公布了“一种减小沉管灌注桩负摩阻力的技术装置及使用方法”，通过在沉管灌注桩外侧、中性点以上深度范围内打入筒状双层塑料薄膜，从而降低桩体中性点以上桩-土界面的摩擦系数，有效消除桩基负摩阻力所带来的不利因素，该发明施工过程中，需要用振动锤将双层钢套管振动压入及拔出，施工工序复杂，工期较长；中国专利CN 202500134U公布了“一种能减少负摩阻力的预制桩体”，通过在桩身中性点以上表面粘贴薄膜，增加桩身与土体接触面的光滑程度，减小桩-土之间的摩擦力，这种预制桩体虽然简单易行，但是粘有薄膜的预制桩体的进入土体时，可能存在薄膜被破坏及剥离预制桩体的风险；中国专利CN 105649075 A公布了一种“减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法”，通过在桩侧中性点以上设置摩擦系数较小的双层挂布，将有效降低基桩中性点以上桩-土界面的摩擦系数，减小桩基负摩阻力产生的不利影响，通过向双层布袋注浆径向推挤挂布使其底端密贴孔壁，能有效防止后续灌浆时，混凝土进入挂布周围，使双层挂布自下而上贴合于孔壁，形成低摩阻力系数的滑动套筒，同时采用石墨作为双层挂布之间的增滑剂，该方法设置的双层布袋最终会留在桩体内，破坏了桩的完整性，且挂布外表面涂抹沥青，对沥青性能要求较高，要求涂抹均匀且厚度要求控制在毫米级，同时沥青涂料也会造成土体污染。对比包含以上三种专利在内的减小负摩阻力的新方法，基本都是在桩身中性点以上包裹或紧贴比较光滑的材料，均考虑了当周围土体沉降量大于桩体沉降量时，较光滑材料所发挥的积极作用，忽略了周围土体沉降量小于或等于桩体沉降量时（即沿桩身均产生正摩阻力时），较光滑材料所发挥的消极作用。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，消除预制管桩负摩阻力所带来的危害，提供一种消减预制管桩负摩阻力的装置及方法。