一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法与流程

1.本发明涉及桩基相关领域，更具体地说，涉及一种应用于含负摩阻地层的复合桩基。


背景技术：

2.随着建筑规模和种类的不断增大，以及土地资源被大量占用，当有建筑需求，却无良好土质地块可用时，会采用填海造陆的方式，或对深厚填土或软土场地进行开发使用。而这些区域往往因上层土质条件较差，需要采用深入下部地层的桩基础。当桩基穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、欠压密的软粘土或液化土层，并支承于下部相对较硬土层中时，桩周上部的填土或欠固结土体会因固结产生沉降，当其固结产生的沉降大于桩身本身的沉降时，即会带来桩的负摩阻力。而这种负摩阻力会增大桩身所承担的竖向荷载，对其产生不利影响。
3.对于上部深厚填土，而下部为坚硬卵石层或岩层的区域，上部填土产生的负摩阻力会使所需的设计桩长增加或桩数增加，从而增加总造价，降低桩基的经济性。目前有研究在预制桩桩身上进行改造，比如增加凸起结构或在两节桩身中间设置伸缩部，并设置千斤顶，从而降低负摩阻力的影响，但结构较为复杂，且施工难度增加。因此，对于上部为深厚填土层，下部为卵石层或岩层的地块，如何有效且更便捷的减小或消除负摩阻力的影响，提高桩基承载力，是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种用于含负摩阻地层的复合桩基，能有效减小负摩阻力带来的不利影响；此外，本发明还提供一种应用于含负摩阻地层的复合桩基的施工方法，该方法能实现该复合桩基的实施。
5.为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案： 一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法，其特征在于，所述中心桩体为一节或多节预制预应力混凝土桩，中心桩体上下节之间采用焊接或机械连接；所述预制预应力混凝土桩表面设置有隔离涂层（3）；所述桩周填充材料下层为素混凝土或高强固化材料（21），位于非负摩阻持力层 (6) 范围；所述桩周填充材料上层为固化土（22），位于负摩阻地层 (7) 范围。
6.可选地，所述隔离涂层（3）相对于桩周填充材料黏附量小于等于50g/m2，隔离涂层外设置保护层（4），用于在植桩过程及使用期对隔离涂层的保护；所述隔离涂层的寿命应达到本场地主固结所产生负摩阻力的持续时间。
7.可选地，所述预制预应力混凝土桩(1)采用普通预应力混凝土管桩，或特质高强厚壁预应力混凝土管桩；当管桩本身强度不足时，在其中心空心处填充灌浆料或自密实混凝土。
8.可选地，所述预制预应力混凝土桩(1)按照设计数量于特定位置设置桩身轴力监测装置（5），通过长期监测桩身轴力分布变化判定负摩阻力的发展及传递情况，对桩基在使
用期内的安全性做出评定；所述桩身轴力监测装置为分布式光纤光栅传感器。
9.可选地，所述固化土（22）为固化剂、水与土体的混合物，在专用混合设备内按设计配比进行混合而成；所述土体的来源为现场取土或异地取土；所述固化土应满足初凝时间、降低侧摩阻力传递及防止在碎石场地中渗漏的设计要求。
10.一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法，其特征在于，所述复合桩基的施工方法包括以下步骤：步骤1：在设计桩位进行桩位成孔，所成桩孔穿透负摩阻地层(7)，达到稳定持力层设计深度；步骤2：在钻孔内下导管，在下层，即非负摩阻持力层(6)的孔洞范围内用素混凝土或高强固化材料（21）进行填充，保证其用量将非负摩阻持力层(6)内的孔洞填充密实；在其上层，即在负摩阻地层(7)内的孔洞中用固化土（22）进行填充，固化土（22）的用量需满足其在填充后的高度达到桩顶设计标高；步骤3：采用静压机或液压锤植入预制预应力混凝土桩（1），当桩长大于单根预制预应力混凝土桩（1）时，采用焊接或机械连接进行接桩；预制预应力混凝土桩（1）下端刺入素混凝土或高强固化材料（21）填充层，达到设计静压力或锤击力或设计标高时停止植桩；步骤4：植桩完成后，当桩身强度设计需要时，在桩身内部空心处填充灌浆料或自密实混凝土；所述灌浆料或自密实混凝土根据设计需要进行全长填筑或部分填筑；待所述复合桩基满足设计龄期要求并达到设计承载能力后，即形成完整桩基。
11.可选地，所述步骤1的成孔方法包括全护筒旋挖成孔、全回转钻机成孔、泥浆护壁冲击钻成孔或封底钢管打入挤扩成孔。
12.可选地，所述步骤2至步骤3中，自开始填充上层固化土（22）至预制预应力混凝土桩（1）植入完成的时间需不超过固化土（22）的终凝时间。
13.可选地，若成孔过程中孔壁不稳定时，采用钢护筒全长跟进护壁；在通过导管向桩孔内填筑固化土（22）时，逐步提升导管的同时，钢护筒随之提升并同步拆除多余的钢护筒，拆除过程需保证钢护筒的下边缘始终低于所填筑固化土（22）的上表面位置。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
15.图1为本发明实施例一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法的主视图；图2为本发明实施例一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法的简单流程图。
16.附图标记说明：（1）预制预应力混凝土桩；(21) 素混凝土或高强固化材料；（22）固化土；(3) 隔离涂层；(4) 保护层；（5）桩身轴力监测装置；（6）非负摩阻持力层；（7）负摩阻地层。
具体实施方式
17.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具备特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
18.参看图1~2，本实施例中，作为一可选实施例，所述一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法，其特征在于，所述中心桩体为一节或多节预制预应力混凝土桩(1)，中心桩体上下节之间采用焊接或机械连接；所述预制预应力混凝土桩表面设置有隔离涂层（3）；所述桩周填充材料下层为素混凝土或高强固化材料（21），位于非负摩阻持力层范围；所述桩周填充材料上层为固化土（22），位于含负摩阻地层范围。
19.可选地，所述隔离涂层（3）相对于桩周填充材料黏附量小于等于50g/m2，隔离涂层外设置保护层（4），用于在植桩过程及使用期对隔离涂层的保护；所述隔离涂层的寿命应达到本场地主固结所产生负摩阻力的持续时间。
20.可选地，所述预制预应力混凝土桩(1)采用普通预应力混凝土管桩，或特质高强厚壁预应力混凝土管桩；当管桩本身强度不足时，在其中心空心处填充灌浆料或自密实混凝土。
21.可选地，所述预制预应力混凝土桩(1)按照设计数量于特定位置设置桩身轴力监测装置（5），通过长期监测桩身轴力分布变化判定负摩阻力的发展及传递情况，对桩基在使用期内的安全性做出评定；所述桩身轴力监测装置为分布式光纤光栅传感器。
22.可选地，所述固化土（22）为固化剂、水与土体的混合物，在专用混合设备内按设计配比进行混合而成；所述土体的来源为现场取土或异地取土；所述固化土应满足初凝时间、降低侧摩阻力传递及防止在碎石场地中渗漏的设计要求。
23.一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法，其特征在于，所述复合桩基的施工方法包括以下步骤：步骤1：在设计桩位进行桩位成孔，所成桩孔穿透负摩阻地层，达到稳定持力层设计深度；步骤2：在钻孔内下导管，在下层，即非负摩阻持力层的孔洞范围内用素混凝土或高强固化材料（21）进行填充，保证其用量将持力层内的孔洞填充密实；在其上层，即在负摩阻地层内的孔洞中用固化土（22）进行填充，固化土（22）的用量需满足其在填充后的高度达到桩顶设计标高；步骤3：采用静压机或液压锤植入预制预应力混凝土桩（1），当桩长大于单根预制预应力混凝土桩（1）时，采用焊接或机械连接进行接桩；预制预应力混凝土桩（1）下端刺入素混凝土或高强固化材料（21）填充层，达到设计静压力或锤击力或设计标高时停止植桩；步骤4：植桩完成后，当桩身强度设计需要时，在桩身内部空心处填充灌浆料或自密实混凝土；所述灌浆料或自密实混凝土根据设计需要进行全长填筑或部分填筑；待所述复合桩基满足设计龄期要求并达到设计承载能力后，即形成完整桩基。
24.可选地，所述步骤1的成孔方法包括全护筒旋挖成孔、全回转钻机成孔、泥浆护壁冲击钻成孔或封底钢管打入挤扩成孔。
25.可选地，所述步骤2至步骤3中，自开始填充上层固化土（22）至预制预应力混凝土
桩（1）植入完成的时间需不超过固化土（22）的终凝时间。
26.可选地， 若成孔过程中孔壁不稳定时，采用钢护筒全长跟进护壁；在通过导管向桩孔内填筑固化土（22）时，逐步提升导管的同时，钢护筒随之提升并同步拆除多余的钢护筒，拆除过程需保证钢护筒的下边缘始终低于所填筑固化土（22）的上表面位置。

技术特征：
1.一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法，其特征在于，所述复合桩基包括中心桩体及桩周填充材料；所述中心桩体为一节或多节预制预应力混凝土桩，中心桩体上下节之间采用焊接或机械连接；所述预制预应力混凝土桩表面设置有隔离涂层；所述桩周填充材料下层为素混凝土或高强固化材料，位于非负摩阻持力层范围；所述桩周填充材料上层为固化土，位于含负摩阻地层范围。2.根据权利要求1所述的一种应用于含负摩阻地层的复合桩基，其特征在于，所述隔离涂层相对于桩周填充材料黏附量小于等于50g/m2，隔离涂层外设置保护层，用于在植桩过程及使用期对隔离涂层的保护；所述隔离涂层的寿命应达到本场地主固结所产生负摩阻力的持续时间。3.根据权利要求1所述的一种应用于含负摩阻地层的复合桩基，其特征在于，根据桩身强度设计需要，所述预制预应力混凝土桩采用普通预应力混凝土管桩，或特质高强厚壁预应力混凝土管桩；当管桩本身强度不足时，在其中心空心处填充灌浆料或自密实混凝土。4.根据权利要求1所述的一种应用于含负摩阻地层的复合桩基，其特征在于，所述预制预应力混凝土桩按照设计数量于特定位置设置桩身轴力监测装置，通过长期监测桩身轴力分布变化判定负摩阻力的发展及传递情况，对桩基在使用期内的安全性做出评定；所述桩身轴力监测装置为分布式光纤光栅传感器。5.根据权利要求1所述的一种应用于含负摩阻地层的复合桩基，其特征在于，所述固化土为固化剂、水与土体的混合物，在专用混合设备内按设计配比进行混合而成；所述土体的来源为现场取土或异地取土；所述固化土应满足初凝时间、降低侧摩阻力传递及防止在碎石场地中渗漏的设计要求。6.一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法，其特征在于，所述复合桩基的施工方法包括以下步骤：步骤1：在设计桩位进行桩位成孔，所成桩孔穿透负摩阻地层，达到稳定持力层设计深度；步骤2：在钻孔内下导管，在下层，即非负摩阻持力层的孔洞范围内用素混凝土或高强固化材料进行填充，保证其用量将持力层内的孔洞填充密实；在其上层，即在负摩阻地层内的孔洞中用固化土进行填充，固化土的用量需满足其在填充后的高度达到桩顶设计标高；步骤3：采用静压机或液压锤植入预制预应力混凝土桩，当桩长大于单根预制预应力混凝土桩时，采用焊接或机械连接进行接桩；预制预应力混凝土桩下端刺入素混凝土或高强固化材料填充层，达到设计静压力或锤击力或设计标高时停止植桩；步骤4：植桩完成后，当桩身强度设计需要时，在桩身内部空心处填充灌浆料或自密实混凝土；所述灌浆料或自密实混凝土根据设计需要进行全长填筑或部分填筑；待所述复合桩基满足设计龄期要求并达到设计承载能力后，即形成完整桩基。7.根据权利要求6所述的一种应用于含负摩阻地层的复合桩基的施工方法，其特征在于，所述步骤1的成孔方法包括全护筒旋挖成孔、全回转钻机成孔、泥浆护壁冲击钻成孔或封底钢管打入挤扩成孔。8.根据权利要求6所述的一种应用于含负摩阻地层的复合桩基的施工方法，其特征在于，所述步骤2至步骤3中，自开始填充上层固化土至预制预应力混凝土桩植入完成的时间需不超过固化土的终凝时间。
9.根据权利要求6所述的一种应用于含负摩阻地层的复合桩基的施工方法，其特征在于，所述步骤1中，若成孔过程中孔壁不稳定时，采用钢护筒全长跟进护壁；在通过导管向桩孔内填筑固化土时，逐步提升导管的同时，钢护筒随之提升并同步拆除多余的钢护筒，拆除过程需保证钢护筒的下边缘始终低于所填筑固化土的上表面位置。

技术总结
一种应用于含负摩阻地层的复合桩基及其施工方法，其特征在于，所述复合桩基包括中心桩体及桩周填充材料；所述中心桩体为一节或多节预制预应力混凝土桩，中心桩体上下节之间采用焊接或机械连接；所述预制预应力混凝土桩表面设置有隔离涂层；所述桩周填充材料下层为素混凝土或高强固化材料，位于非负摩阻持力层范围；所述桩周填充材料上层为固化土，位于含负摩阻地层范围。摩阻地层范围。摩阻地层范围。


技术研发人员：刘光磊 程允 宋伟杰 杨宝森 侯文诗 武思宇
受保护的技术使用者：北京中岩大地科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/9