一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于消除软±地基粧基摩阻力的装置，具体的说是指一种消 除软±地基粧基负摩阻力的装置。
【背景技术】
[0002] 软±地基分布十分广泛，工程处理费用巨大，软基沉降很难预测和控制，给工程建 设带来很大的困难。常见的软±地基沉降分建设期沉降和运营期工后沉降，建设期沉降时 间长，施工工期长，投资增加；工后沉降多，工程运营维护资金投入大，不利运营安全，还带 来经济效益低下、社会影响不良等诸多的严重后果。如软基地段高速公路互通区、交叉道 路跨线桥等，跨线桥下粧基附近常出现路面凸出现象，既影响美观，还造成行车不舒适、易 出现交通事故。出现该种现象的原因主要是由于桥梁粧基的沉降量很小，软基沉降大而导 致粧基产生负摩阻力，W致跨线桥下粧基附近的软±地基产生了向上的摩阻力而出现凸出 现象。处理该种病害，目前通常采用两种方法处理；方法一是伊除凸出部分路面，接顺连接 段路面；方法二是将全部连接段路面加铺至凸出部分高度，耗资巨大。由于软基在继续沉 降，过一段时间后，粧基附近的凸出现象又会反复出现，又要采取同样的方法再次处理。又 如码头软基堆场，由于软基沉降使粧基产生负摩阻力，减少了粧基的承载力，有可能发生工 程事故。因此，为了减少软±地基粧基摩阻力，目前一般待软基沉降一定标准后，再施工钻 孔灌注粧，但工后沉降引起粧基的负摩阻力也不能从根本上解决，而公开的中国专利号为 200910130401. 8的"消除挤±负效应屏障器及施工成粧工法"虽然能解决施工期内粧基的 负摩阻力，但也不能解决运营期工后沉降引起粧基的负摩阻力。
【发明内容】
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种能有效消 除运营期工后软±地基沉降而引起粧基负摩阻力的装置。
[0004] 本实用新型的技术问题通过W下技术方案实现：
[0005] -种消除软±地基粧基负摩阻力的装置，包括软±地基内灌注成型的粧基和设置 在粧基外的减阻器，所述的减阻器包括套装在粧基外的内筒和活动套装在内筒外的外筒； 所述的内筒底部伸出外筒底部与粧基灌注一体，在内筒底部的外圆周面上还设有一圈由气 囊螺栓固定的半楠圆形圆环气囊，该气囊上设有连通至外筒顶部的充气管；所述的外筒顶 部设有盖板，该盖板上设有多个连通内、外筒之间的注脂孔，外筒底部设有底板，该底板的 内圆周端面紧贴在内筒的外壁上，在底板的内底面上设有橡胶密封环，该橡胶密封环的内 圈向上翅起并紧密抱合在内筒外壁上；所述的内、外筒之间设有多个W内筒中也为圆也作 圆周均布的中件，每个中件均包括一根中件钢丝，该中件钢丝的顶端设有固定连接在盖板 上的上螺栓组，中件钢丝的底端设有同时固定橡胶密封环和底板的下螺栓组，中件钢丝上 设有多个沿垂直方向作等距固定的圆球。
[0006] 所述的内筒、外筒和气囊螺栓的强度计算需符合如下公式：
[0007] 公式一、
[0008]
【主权项】
1. 一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，包括软土地基（1)内灌注成型的桩基（2) 和设置在桩基外的减阻器（3)，其特征在于： a、 所述的减阻器（3)包括套装在桩基（2)外的内筒（31)和活动套装在内筒外的外筒 (32)； b、 所述的内筒（31)底部伸出外筒（32)底部与桩基（2)灌注一体，在内筒（31)底部的 外圆周面上还设有一圈由气囊螺栓（38)固定的半椭圆形圆环气囊（37)，该气囊上设有连 通至外筒（32)顶部的充气管（39); c、 所述的外筒（32)顶部设有盖板（34)，该盖板上设有多个连通内、外筒之间的注脂孔 (35)，外筒（32)底部设有底板（321)，该底板的内圆周端面紧贴在内筒（31)的外壁上，在底 板（321)的内底面上设有橡胶密封环（36)，该橡胶密封环的内圈（361)向上翘起并紧密抱 合在内筒（31)外壁上； d、 所述的内、外筒之间设有多个以内筒中心为圆心作圆周均布的中件（33)，每个中 件均包括一根中件钢丝（332)，该中件钢丝的顶端设有固定连接在盖板（34)上的上螺栓 组（331)，中件钢丝（332)的底端设有同时固定橡胶密封环（36)和底板（321)的下螺栓组 (336)，中件钢丝（332)上设有多个沿垂直方向作等距固定的圆球（333)。
2. 根据权利要求1所述的一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，其特征在于所述的 内筒（31)、外筒（32)和气囊螺栓（38)的强度计算需符合如下公式： 公式一、
式中： q-内筒（31)圆环截面所受的均布向外压强); h--桩基（2)施工时护筒顶面至内筒圆环截面底面的高度（); Yc- 一混凝土容重(JW-Bp); YnJ--钻孔泥浆容重(《V- ); N--内筒（31)圆环截面所受的拉力（紐）； β--内筒（31)底面圆环截面周边任一点与水平轴的夹角（rarf ); (Tflt--内筒（31)底面圆环截面所受的拉应力（MFkI ),式中1为单位高度（w ); 0nt-内筒（31)圆环截面壁厚(); ^ nt-内筒（31)圆环截面计算半径(n ); [σ\--内筒（31)圆环截面材料容许拉应力（Jipia)； 公式二、 式中：
P -混凝土灌注至气囊（37)坚直中心处气囊所受的压强（Affia ); k--桩基（2)施工时护筒顶面至气囊（37)坚直中心的高度（《); Tc 一混凝土容重; ?' 钻孔泥衆各重(JfcW-)； Tis--固定气囊（37)的#1个气囊螺栓（38)所受的剪切应力（MR2 ); T--固定气囊（37)的《个气囊螺栓（38)所受的剪切力（iar); η-气囊螺栓（38)的数量； Sqn--气囊（37)的半椭圆形圆环水平面有效投影面积（"2); Sk-单个气囊螺栓（38)的截面积（ι?2); [r]--气囊螺栓（38)的容许剪切应力（MHa );
公式二、 式中： n I--气囊的充气压强（ 为桩基施工时护
/ qn.! 筒顶面至气囊中心的高度各土层的侧压应力（Jffto),气囊充气后，气囊的半椭圆形 圆环端部伸入软土层（13)中5?10 〇?,气囊的设置起到阻止混凝土上升的作用， 避免减阻器被混凝土包裹；由于钻孔护壁泥浆的护壁作用，钻孔灌注桩不会塌孔，即
，可见公式三右边足够满足要求，只需气囊充气压强
足公式三左边即可； h--桩基（2)施工时护筒顶面至气囊坚直中心的高度(); H1--桩基施工时地面至气囊坚直中心的高度(); I -桩基（2)施工时地面至气囊（37)坚直中心的高度各土层的加权平均侧压力系 数(无量纲）； Jt--桩基（2)施工时地面至气囊（37)坚直中心的高度各土层的加权平均容重 Ynj -钻孔泥浆容重()。
3. 根据权利要求1所述的一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，其特征在于所述的 内筒（31)内设有3~4个吊钩（40)，每个吊钩均为钢质吊钩，每个吊钩的底部均设有与内筒 (31)底部钩连的"U"型钩，每个吊钩（40)的顶部均设有钢丝绳。
4. 根据权利要求1所述的一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，其特征在于所述的 外筒（32)为高强度玻璃钢材料制成的圆筒，其垂直横截面呈"[]"型，该外筒底部设有一 段变直径的锥形段，该锥形段的高度为20~30 〇?，所述的注脂孔（35)在外筒（32)顶部的 盖板（34)上设有3~5个，每个注脂孔（35)均相邻设置在外筒（32)内直径的内侧。
5. 根据权利要求1所述的一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，其特征在于所述的 内筒（31)为高强度玻璃钢材料制成的圆筒，该内筒（31)的内直径比桩基（2 )直径大1~2 〇? ，内筒（31)外直径与外筒（32)内直径之间预留2~3 σ?的中件安装空间（334)，所述的气囊 (37)在内筒（31)底部外圆周面上的安装位置距内筒底端为50~60 〇?的高度。
6. 根据权利要求5所述的一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，其特征在于所述的 每个中件（33)的中件钢丝（332)直径为〇. 4~1 中件钢丝上相邻两个圆球（333)间距为 5〇~1〇〇 ο? ,圆球为玻璃钢圆球，该圆球直径为1.9~2. 9 并比中件安装空间（334)的距 离小0. 1~0. 2〇?,在圆球（333)的上部和下部分别设有钢丝结（335)，该钢丝结固定连接在 中件钢丝（332)上。
7. 根据权利要求1所述的一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，其特征在于所述的 橡胶密封环（36 )厚度为1~2 m ,其向上翘起并紧密抱合在内筒（31)外壁的内圈（361)伸 出内底面的宽度为1~2 。
8. 根据权利要求1所述的一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，其特征在于所述的 气囊（37)为橡胶气囊，该气囊为空心半椭圆形圆环，垂直最大厚度为10~20 〇?，充气压力 为0. 2~0. 3Mpa，气囊（37)的半椭圆形圆环外端部伸入软土层（13)内5~10 cm ,,
9. 根据权利要求1所述的一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，其特征在于所述的 软土地基（1)包括上层的软土层（13)和下层的持力层（14)，该软土层（13)采用塑料排水 板、粉喷桩、水泥搅拌桩等其中一种或多种组合方法进行处理，在软土层（13)上填筑公路路 基（12)并进行等载或超载预压，在公路路基上铺筑路面（11);所述的桩基（2)为钻孔灌注 桩，先在软土地基（1)内钻出桩基孔并放置桩基钢筋笼，再灌注水泥混凝土形成桩基。
【专利摘要】本实用新型公开了一种消除软土地基桩基负摩阻力的装置，可广泛应用于软基地段高速公路互通区、交叉道路跨线桥等桩基施工，其包括软土地基内灌注成型的桩基和设置在桩基外的减阻器，该减阻器是由内筒、外筒、中件、盖板、橡胶密封环、润滑脂、气囊、充气管和吊钩等构成，整体构造简单、制作容易、用途广泛，它在运营阶段出现桩基周边的软土地基发生工后沉降时，能通过内、外筒之间的无摩阻相对运动而使桩基既不发生向下位移，也不阻止桩基周边软土和路面的同步工后沉降，故能消除负摩阻力导致的路面凸出现象，利用这种装置并结合施工方法解决了道路交通工程中长期存在的难题，还具有节约资源，提升经济和社会效益、有利交通运营安全等优点。
【IPC分类】E02D5-38, E02D5-60
【公开号】CN204282354
【申请号】CN201420654864
【发明人】林天干, 薛维梅, 张跃明, 万鸣华, 张建新, 温兰花, 许东风, 林海洋, 赖焕枫, 郑茜茜, 郑希涌, 张强, 张继明, 朱力, 周一勤
【申请人】温州市交通规划设计研究院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月5日