利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法
2023-05-27 18:37:46 3
利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，所述樁群由若干所述單樁基礎組成，其特徵在於所述方法包括下列步驟：在所述單樁基礎的樁身上至少兩處位置設置樁身擴大翼以擴大所述樁身局部的直徑；將所述樁身擴大翼的延伸方向與所述樁身軸線相垂直設立；在所述樁身擴大翼的上表面設置支護結構，並使所述支護結構的一端部貫入位於所述樁身擴大翼一側的土體中。本發明的優點是，該方法通過在單樁基礎樁身上增設樁身擴大翼和支護結構，可有效提升單樁基礎的承載能力和抗傾覆能力，相較於常規樁群，由多層超寬單樁基礎組成的樁群具有更高的整體承載能力，並且其樁身長度得以有效縮短。
【專利說明】利用多層超寬單粧基礎提高粧群承載力的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於樁基礎【技術領域】，具體涉及一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法。
【背景技術】
[0002]樁基礎以其承載力大、穩定性好、沉降值小、能適應各種地質條件和荷載情況等特點而在高層建築、大型廠房、水利水電樞紐、鐵路工程、公路工程、橋梁工程、近海採油平臺、核電站等土木、水利工程中得到了廣泛應用。
[0003]樁基礎具體是由基樁和聯接於樁頂的承臺共同組成的，建築樁基通常為樁身全部埋於土體中的低承臺樁基礎，用於為其上的建築物提供足夠的承載力；建築物的荷載通過其下方樁基傳遞給地基，其中垂直荷載一般由樁底土層的抵抗力以及樁體側面與土體產生的摩阻力來支承，也就是說樁基礎按受力原理大致可分為端承樁和摩擦樁兩種。
[0004]如圖1所示，端承樁I是穿過軟土層2而達到硬層3 (即堅硬土層或巖層)的，端承樁I的上部結構荷載主要由硬層3阻力承受；施工時以貫入度為主，樁尖進入持力層深度或樁尖標高可作參考。
[0005]如圖2所示，摩擦樁4則完全設置在軟土層2中，通過其樁體將軟土層2擠密實，以提高土的密實度和承載能力，其上部結構的荷載由樁尖阻力以及樁體側面與軟土層2之間的摩擦阻力共同承受，施工時以控制樁尖設計標高為主，貫入度可作參考。
[0006]目前樁基礎所存在的問題在於，無論是端承樁還是摩擦樁，為了確保其對上部建築物能提供足夠的承載力，對於樁體的長度要求極大，這不僅增加了施工造價方面的壓力，也提高了施工的難度。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，該方法通過在單樁基礎的樁身上至少兩處位置增設樁身擴大翼，並在樁身擴大翼上增設貫入土體的支護結構，以構成多層且超寬的單樁基礎，有效提升樁群整體的承載力。
[0008]本發明目的實現由以下技術方案完成:
一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，所述樁群由若干所述單樁基礎組成，其特徵在於所述方法包括下列步驟:在所述單樁基礎的樁身上至少兩處位置設置樁身擴大翼以擴大所述樁身局部的直徑；將所述樁身擴大翼的延伸方向與所述樁身軸線相垂直設立；在所述樁身擴大翼的上表面設置支護結構，並使所述支護結構的一端部貫入位於所述樁身擴大翼一側的土體中。
[0009]在所述單樁基礎樁身上兩處位置分別增設所述樁身擴大翼；在所述樁身上至少一處位置設置橫向鋼管，所述鋼管自所述樁身內部向外延伸並貫入土體。
[0010]所述樁身與所述樁身擴大翼以及所述支護結構為一體結構。[0011]所述支護結構採用鋼筋、錨杆或鋼管。
[0012]設置所述支護結構是以所述樁身為中心，在距所述樁身一定距離處呈輻射狀沿徑向向外延伸至所述樁身擴大翼輪廓外側土體中。
[0013]設置所述支護結構是呈輻射狀從所述樁身沿徑向向外延伸至所述樁身擴大翼輪廓外側土體中。
[0014]所述樁身擴大翼的輪廓外徑不大於所述樁身長度。
[0015]所述樁身為圓柱形樁，兩處所述樁身擴大翼分別增設於所述樁身的底部位置和中部位置，所述樁身擴大翼呈圓盤狀。
[0016]所述樁身為圓柱形樁，兩處所述樁身擴大翼分別增設於所述樁身的底部位置和中部位置，所述樁身擴大翼由若干呈條狀的樁腳構成，若干所述樁腳呈輻射狀從所述樁身沿徑向向外延伸設置。
[0017]本發明的優點是，該方法通過在單樁基礎樁身上增設樁身擴大翼和支護結構，可有效提升單樁基礎的承載能力和抗傾覆能力，相較於常規樁群，由多層超寬單樁基礎組成的樁群具有更高的整體承載能力，並且其樁身長度得以有效縮短。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為現有技術中端承粧不意圖；
圖2為現有技術中摩擦樁示意圖；
圖3為本發明中單樁基礎呈「土」字型構造的立面圖1 ;
圖4為本發明中單樁基礎呈「土」字型構造的立面圖1I ；
圖5為本發明中單樁基礎呈「王」字型構造的立面圖；
圖6為本發明中單樁基礎樁身上設置有橫向鋼管時的俯視圖；
圖7為本發明中單樁基礎樁身上不具有橫向鋼管時的俯視圖1 ;
圖8為本發明中單樁基礎樁身上不具有橫向鋼管時的俯視圖1I ；
圖9為本發明中單樁基礎樁身上不具有橫向鋼管時的俯視圖1II。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖通過實施例對本發明的特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解:
如圖1-9，圖中標記1-8分別為:端承樁1、軟土層2、硬層3、摩擦樁4、樁身5、樁身擴大翼6、支護結構7、鋼管8 ；
其中a為支護結構距樁身的距離、b為支護結構對擴大翼的支護長度、c為擴大翼的厚度。
[0020]實施例:目前用於為上部結構提供足夠承載力的樁群基礎所存在的一個普遍問題就是承載力較小且樁身長度較大。如圖3所示，為了改善這一現象，本實施例提供了一種利用多層超寬單樁基礎以提高樁群承載力的方法，所述的樁群具體是由若干間隔排列的單樁基礎所組成的，單粧基礎的大部分粧身5位於土體中，相對於常規的孔粧，該提聞粧群承載力的方法通過在樁身5上增設多個橫向加寬的樁身擴大翼6，構成多層超寬的單樁基礎，使之能夠提供遠大於常規孔樁的承載面積，以提高樁群整體的抗傾覆能力和承載能力，同時減小其樁身長度。
[0021]如圖3、6所示，該利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法具體包括以下三種措施(所述的樁群具體是由若干間隔排列的單樁基礎所組成的，因此以其中某一單樁基礎為例進行說明):
(1)該單樁基礎的樁身5為圓柱形樁體，在樁身5的底部增設一個與樁身5軸線相垂直的呈圓盤狀的樁身擴大翼6作為底座，同時在樁身5的中部位置處增設一個同樣呈圓盤狀的樁身擴大翼6，使三者為一體澆築的結構；所增設的樁身擴大翼可有效增加單樁基礎的承載面積，由此提升整個樁群的承載力；
本實施例中呈圓盤狀的樁身擴大翼6的直徑，即2(a+b)，不大於樁身5的長度，且樁身擴大翼6的厚度c根據受力及結構形式、材料形式進行計算；但需要說明的是，在不同的工程中，樁身擴大翼6的直徑及其厚度應根據不同的土質和承載力要求進行計算確定；
(2)此外，對樁身擴大翼6進行部分支護，即在各樁身擴大翼6的上表面橫向設置若干呈條狀的支護結構7，這些支護結構7具體可以是鋼筋、錨杆或鋼管，這一系列支護結構7以樁身5為中心，在離樁身5的外壁面長度為a處呈輻條狀徑向向外延伸，各支護結構7的外端部深入土體中，也就是說使樁身擴大翼6的內圈部分成為無支護結構，而使其外圈部分成為有支護結構，支護長度為b ;設置支護結構7的目的有兩點，第一點，防止樁身擴大翼6的外圈部分在成樁過程中發生坍塌事故；第二點，支護結構7深入土體的外端部大大加寬了樁身擴大翼6的長度，增加了其承載面積，並在貫入土體過程中可對周圍土體產生擠密效果，可有效增加整個單樁基礎的穩定性和抗傾覆能力；
當然在土體鬆軟或不考慮施工成本的情況下，可對樁身擴大翼6進行全支護，即如圖4所示，這一系列的支護結構7呈輻條狀從樁身5徑向向外延伸直至其外端部深入土體，以降低樁身擴大翼6在成樁過程中發生坍塌的風險性；
(3)最後，沿樁身5軸線方向間隔設置若干組鋼管，每組鋼管由四根或多根管徑較大的實心鋼管8組成，鋼管8與樁身5的軸線相垂直，各鋼管8自樁身5的內部向外延伸並貫入樁身5外側的土體中，各鋼管8與樁身5為一體澆築結構；與樁身5相垂直的各組鋼管不僅增加了單樁基礎的承載面積，還可在貫入土體的過程中對周圍土體產生擠密效果，可有效增加整個單樁基礎的穩定性、承載力和抗傾覆能力。
[0022]如圖3、6所示，用於實現上述利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法的具體施工步驟是:
①首先採用機械成孔或人工挖孔以構成樁身5的孔洞，為避免之後形成的樁身擴大翼6的孔洞部分不能承受上部土體之壓重而發生坍塌，在該處加上必要的超前支護，該超前支護採用預先穿入骨架，如鋼筋、錨杆、鋼管等形式，必要時配以噴漿加固等，此即支護結構7 ；
②待支護結構7預設完畢後，在豎向孔洞中下放橫向擴孔裝置，並通過該橫向擴孔裝置進行底部和中部的樁身擴大翼6的擴孔施工；
③之後自下而上，在豎向孔洞中下放鋼管8，並將其橫向貫入豎向孔洞外側的土體中，同時預留一小段鋼管8於豎向孔洞內部；
④在孔樁施工完畢後，根據需要確定下方是否設置鋼筋籠以及鋼筋籠的規格，最後澆築混凝土成樁；需要說明的是，支護結構7對於樁身擴大翼6的支護長度b是需要根據不同的土質和承載力進行計算所確定的；
⑤依步驟①至步驟④中所述，對樁群中其餘單樁基礎採用同樣的方法施工，以此提高樁群整體的承載能力。
[0023]本實施例中利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法的有益效果具體為:
①單樁基礎的樁身與常規孔樁相比，在其上增設了雙層超寬的樁身擴大翼，極大地提聞了粧身的承載面積，大幅度提聞了粧體的穩定性和支承能力，極大地減小了單粧基礎的長度，經計算，在達到同等樁體穩定性和支承能力的情況下，樁身長度可大大縮減，降低了施工難度和成本；
②單樁基礎擴大翼上的支護結構不僅在施工時提供超前支護，在成樁完成後與樁身擴大翼構成一體結構，其深入土體的外端部與土體之間相互抓緊作用，並擠密土體，可提高樁體的穩定性，防止單樁基礎發生傾覆，因此，樁身上的擴大翼及其支護結構可有效提升抗傾覆能力；
③增設於單樁基礎樁身上的各組鋼管，其深入土體的外端部不僅提高了單樁基礎的承載面積，並可擠密土體提高樁體的穩定性。
[0024]需要說明的是，本實施例中的單樁基礎並不限於呈雙層的「土」字型，當樁身5的外側橫向空間有限，樁身擴大翼6無法採用較大寬度時，為達到同等的支承性能，則採用多層擴大翼的單樁基礎結構。如圖5所示，可以在樁身上增設三層樁身擴大翼6以構成呈「王」字型的單樁基礎；也可以在樁身上增設四層樁身擴大翼以構成呈「圭」字型的單樁基礎，樁身上所增設的樁身擴大翼層數應視不同的土質和承載力進行計算決定，當超過雙層擴大翼時，可免除設置於樁身5上的鋼管8。
[0025]此外，本實施例中的樁身形狀和樁身擴大翼形狀同樣並不唯一。如圖8所示，單樁基礎的樁身5為方形樁體,位於樁身5底部和中部位置處的樁身擴大翼6為外輪廓邊長大於樁身5邊長的四邊形結構體，三者為一體澆築結構；樁身擴大翼6的外圈同樣需要藉助支護結構7進行超前支護，支護結構7具體沿其方形外框均勻間隔分布。
[0026]又如圖9所示，單樁基礎的樁身為圓柱形樁體，而其位於樁身5底部和中部位置處的樁身擴大翼6則由三個呈條形狀的樁腳構成，樁腳的延伸方向與樁身5的軸線相垂直，各樁腳呈輻條狀自樁身5的軸心向外延伸，即相鄰的樁腳之間間隔120°，同樣的，各樁腳上方設置有支護結構7。
[0027]其它的各種變形不再 例舉。
【權利要求】
1.一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，所述樁群由若干所述單樁基礎組成，其特徵在於所述方法包括下列步驟:在所述單樁基礎的樁身上至少兩處位置設置樁身擴大翼以擴大所述樁身局部的直徑；將所述樁身擴大翼的延伸方向與所述樁身軸線相垂直設立；在所述樁身擴大翼的上表面設置支護結構，並使所述支護結構的一端部貫入位於所述樁身擴大翼一側的土體中。
2.根據權利要求1所述的一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，其特徵在於在所述單樁基礎樁身上兩處位置分別增設所述樁身擴大翼；在所述樁身上至少一處位置設置橫向鋼管，所述鋼管自所述樁身內部向外延伸並貫入土體。
3.根據權利要求1所述的一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，其特徵在於所述樁身與所述樁身擴大翼以及所述支護結構為一體結構。
4.根據權利要求1所述的一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，其特徵在於所述支護結構採用鋼筋、錨杆或鋼管。
5.根據權利要求1所述的一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，其特徵在於設置所述支護結構是以所述樁身為中心，在距所述樁身一定距離處呈輻射狀沿徑向向外延伸至所述樁身擴大翼輪廓外側土體中。
6.根據權利要求1所述的一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，其特徵在於設置所述支護結構是呈輻射狀從所述樁身沿徑向向外延伸至所述樁身擴大翼輪廓外側土體中。
7.根據權利要求1所述的一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，其特徵在於所述樁身擴大翼的輪廓外徑不大於所述樁身長度。
8.根據權利要求1所述的一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，其特徵在於所述樁身為圓柱形樁，兩處所述樁身擴大翼分別增設於所述樁身的底部位置和中部位置，所述樁身擴大翼呈圓盤狀。
9.根據權利要求1所述的一種利用多層超寬單樁基礎提高樁群承載力的方法，其特徵在於所述樁身為圓柱形樁，兩處所述樁身擴大翼分別增設於所述樁身的底部位置和中部位置，所述樁身擴大翼由若干呈條狀的樁腳構成，若干所述樁腳呈輻射狀從所述樁身沿徑向向外延伸設置。
【文檔編號】E02D5/48GK103669342SQ201310742536
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】杜偉, 郭衍敬, 錢寅星 申請人:中鐵二十四局集團有限公司