[发明专利]桩基消除负摩阻力装置

说明书

本发明属于土木建筑桩基工程。

在土木建筑工程中使用桩基础时，经常会遇到由于各种原因引起的大面积地层沉陷的情况（包括欠固结的土层、填海造地、修堤筑路、场平填土、地下水位变化、货物堆场等），这对已完成的桩基础会产生向下拉曳的负摩阻力。这种负摩阻力的发生增加了桩的负荷，从而降低了桩的有效承载能力，对端承型的长桩来说尤为严重。迄今为止，对负摩阻力的大小仍没有一种完善可靠的定量分析方法，只能依靠估算和加大安全系数来保证桩基的安全使用。对消除负摩阻力也没有十分有效的方法，目前常用的方法是在桩体上涂一层5-10毫米厚的沥青类涂层，涂料成份和配制方法虽各有不同，但由于这种涂层在打桩时易被刮掉和破坏，因而都只能部份地消除负摩阻力，在理想条件下最多也只能消除50%的负摩阻力。

本发明的任务就是要研制一种切实可行的、便于制作和施工的、可以经济而有效地彻底消除负摩阻力的装置，以满足工程的需要。

本发明是通过如下技术方案来实现的：在预制砼桩桩体外表面设置一个卸荷套，使桩体与周围土层完全隔开并与桩体之间形成一个润滑隔离层，当桩周土层产生沉降时，土与卸荷套的接触面上产生的下曳载荷会迫使卸荷套随土层同步变位，而凭藉隔离层的润滑作用，完全不会将下曳载荷传给桩体本身，从而确保有效地消除了负摩阻力的作用。

下面结合附图说明本发明的具体结构。

附图1是本发明的结构示意图。其中：（1）-桩体、（2）-卸荷套、（3）-隔离层、（4）-上卡口、（5）-下卡口、（6）-预埋件。

附图2是本发明的A-A剖面图。

首先在预制砼桩桩体（1）上按设计要求预埋钢制预埋件（6），在预埋件（6）上焊上钢制的上卡口（4），在桩体（1）上套上钢制卸荷套（2）。卸荷套（2）是与桩体（1）横截面形状相对应的封闭形套，其下端焊有下卡口（5），并通过下卡口（5）与桩体（1）上的上卡口（4）相接触，上、下卡口均制成围绕桩体（1）外表面并与之相贴合的封闭形，以防止打桩过程中泥土挤入卸荷套（2）内造成卸荷套（2）外翘而使上、下卡口脱离接触。卸荷套（2）与桩体（1）之间形成一厚度为5毫米左右的隔离层（3），其中填充有二毡三油或其它润滑材料。由于卸荷套（2）与上、下卡口的密封作用，润滑隔离层在打桩时不会受到桩周土石的破坏。打桩时，桩体（1）通过上卡口（4）抵住卸荷套（2）上的下卡口（5），带动卸荷套（2）随之同步下沉。当桩基础完成后，桩周地层发生沉陷时，下曳力带动卸荷套（2）相对桩体（1）向下移动，上卡口（4）与下卡口（5）分离，凭藉隔离层（3）的润滑作用，卸荷套（2）可自由地随土层同步下沉而不会带动桩体（1）下移，从而有效地消除了桩侧负摩阻力的作用。

为了保证上、下卡口的有效接触，其接触面须经机加工，并在现场用专门夹具固定焊接安装。卸荷套（2）的厚度和上、下卡口的强度根据计算决定，必须满足打桩时产生的拉力和剪力要求，制作时也可采用其它金属或塑料，玻璃钢等有足够强度的工程材料。预制砼桩体（1）的横截面形状可为方形、圆形或多边形，长度方向一般为等截面统长桩，也可为小梯度锥形桩，可为实体桩也可为空心桩，桩体要求平直、平整、断面尺寸准确。对于较长的桩，为了减少卸荷套（2）所承受的载荷，节省材料，每根桩上的卸荷套可以分成几段设置，每段相应地设置上、下卡口。段与段之间应留有间隙，自上到下应符合地层沉陷上大下小的规律，可按上、下二段土层的平均沉降量之差进行估计。

本发明已用于广东沿海地区填海造地上的二座35米高的多层框架工业厂房中，其工程地质条件为上层是约20米厚的填土层，接着是约13米厚的淤泥质土层，再往下是约10米厚的砾质粘性土，下卧层为风化花岗岩。原设计采用φ1000毫米的冲孔灌注桩，为减小负摩阻力，桩体用36.5米长、8毫米厚的钢管包裹，钢管外壁涂抹沥青层。经设计修改后，采用带本装置的边长500、550毫米预制砼方桩。通过试桩的P、D、A测试与静载试验表明，桩的摩阻力主要集中于桩体未装本装置的下部10～12米区段内（约300KPa），而桩体上部30米长安装本装置的区段内摩阻力很小（不到20KPa），而且本装置的卸荷套在桩体加载过程中位移极小（3mm以内），充分证明本发明的作用效果良好，能有效地消除桩侧负摩阻力。工程桩分段设置本装置，效果更佳。而工程造价却节省25～30%，具有明显的经济效益。

本发明能有效地消除桩基负摩阻力，提高桩的有效承载能力。而其结构简单，施工难度低、工期短、效益高，宜于在各种软基地层拟采用桩基础的工程中推广使用。