[发明专利]一种在桩端设置吸力装置的吸力桩

说明书

一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，桩身顶端位于承台内并向上支撑承台，桩身底端竖直向下延伸并嵌入在土体内，且桩身的底端连接有吸力装置；吸力装置的顶端气密嵌入桩身内并与桩身固定连接，吸力装置的底端向下延伸并超出桩身；吸力装置呈空心的圆柱状，吸力装置的顶端固定设有与桩身气密隔断的密封端面，吸力装置的侧壁上均匀分布有若干个与吸力装置的内腔相连通的筛孔；抽气管顶端的出气口位于承台的顶面上，抽气管底端的进气口气密贯穿承台、桩身并延伸至吸力装置内，且抽气管底端的进气口与吸力装置的内腔相连通；真空阀气密贯穿密封盖板并设置在抽气管顶端的出气口上，测压计与抽气管气密连通。

技术领域

本发明涉及一种在桩端设置吸力装置的吸力桩。

背景技术

桩基是一种古老的基础型式，桩工技术经历了上千年的发展，无论是桩基材料和桩类型，或者是桩工机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化基础工程体系。

在某些情况下，采用桩基可以大量减少施工现场基础工作量和材料的消耗。桩基础的主要作用是靠桩身侧壁和端部土体提供的抗力来平衡桩身承受的上部荷载或上浮力，从而给上部建筑物提供支撑力或为建筑物抗浮提供抗拔力。

但当地质条件较差时，如饱和软黏土，其含水率高、强度低、摩擦系数较小，提供的总抗力往往较小，而传统的通过增大端部面积或增加桩长来增大桩基础承载力的措施，具有效率低下，成本较高的缺陷。同时，传统的增大端部接触面积来提高桩基础承载力，使得桩基结构变复杂，给施工带来较大不便。因此在我国东部等大面积存在饱和黏性土地基的区域，或者在其他地下水位较高区域，提高桩基承载力及提高桩基的抗拔力具有重要的工程意义。

发明内容

针对现有工程中桩基存在的不足，本发明提出一种在桩端设置吸力装置的吸力桩。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种在桩端设置吸力装置的吸力桩，包括柱状的桩身，桩身顶端位于承台内并向上支撑承台，桩身底端竖直向下延伸并嵌入在土体内，且桩身的底端连接有用于提高桩端土的承载力的吸力装置；所述吸力装置的顶端气密嵌入桩身内并与桩身固定连接，所述吸力装置的底端向下延伸并超出所述桩身；所述吸力装置呈空心的圆柱状，吸力装置的顶端固定设有与桩身气密隔断的密封端面，且吸力装置的侧壁上均匀分布有若干个与吸力装置的内腔相连通的筛孔；

吸力装置还包括抽气管，抽气管顶端的出气口位于承台的顶面上，且抽气管顶端的出气口配有密封盖板；抽气管底端的进气口气密贯穿承台、桩身并延伸至吸力装置内，且抽气管底端的进气口与吸力装置的内腔相连通；还包括位于承台顶面上的用于连接吸力装置的真空阀和用于监测吸力装置的内腔的压力的测压计，真空阀气密贯穿密封盖板并设置在抽气管顶端的出气口上，测压计与抽气管气密连通。

进一步，抽气管底端的进气口位于吸力装置的内腔中间。

进一步，真空阀与密封盖板螺纹连接。

进一步，桩身的底面设有凹槽，吸力装置的顶端固定在所述凹槽内，且吸力装置的顶端设有与桩身气密隔断的密封端面。

本发明利用有效应力原理，在总应力一定的情况下，通过减小孔隙压力而提高土体的有效应力，从而增大桩端土承载力，以提高桩基整体稳定性和安全性。

由于在饱和黏土中，土体渗透性较差，能形成一层天然隔气层，本发明通过对嵌入饱和黏土部分的桩端进行筛孔设计，使得桩端的抽气管内部的气体与土层直接接触，当在抽气管内抽真空形成负压后，将直接作用在土体孔隙内，桩端土紧紧吸附于桩端抽气管的外表面，能快速提高桩端土(桩身端部的土体)的承载力。因此，本发明可解决饱和黏土等工程地质条件下，普通桩基础无法提供足够的承载力或抗拔力时，为基础工程设计和应用提供更高的桩基承载力，效率高，稳定性好，安全性高。

本发明的有益效果主要表现在：