专利名称：一种防渗漏的空心桩及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种防渗漏的空心桩及其制造方法，属土木工程的桩技术领域。
现有的桩技术中，桩的作用是支承上部荷载并保证基础不发生沉降，桩的承载力是由桩底端持力层的阻力和桩侧摩擦阻力合成。到目前为止，所应用的空心桩，尤其是预制混凝土和预应力高强混凝土空心桩(如空心方桩、空心管桩、空心组合桩)的承载力(主要是后期承载力)不高，其原因就是混凝土桩体在制造、施工过程中产生有大量的新旧裂缝。混凝土桩体在制造时自身就存在有微小的旧裂缝，在打、压桩机强大的冲击压力下促使这些微小的旧裂缝迅速扩大、展开和贯通，同时又产生了许多新裂缝，也产生了混凝土桩体与桩端头联接钢板之间的新裂缝。地下水穿过贯通桩体的裂缝和桩芯(桩体内的空心)，在地下含水量不同的地层之间渗入渗出，造成了以下两方面的缺陷第一，大部分空心桩的桩芯下部没有密封，使进入桩芯的丰富地下水经过空心桩下部裂纹和孔洞流入桩底的持力层。而大多数持力层(如风化岩、残积土)有遇水崩解软化的岩土特性，大大降低了桩的桩端阻力甚至丧失桩端阻力，这是本发明人最近发现和验证的问题。第二，桩的外壁比较光滑，由于从桩外壁渗出水的润滑作用，造成桩体与周围岩土体不能形成较高的桩侧摩擦阻力。因此，现有的空心桩技术中，绝大部分空心桩应有的桩身高承载力得不到充分发挥和持久使用。
本发明的目的，是为了克服现有技术中空心桩承载力或后期承载力不高的缺点，提供一种承载力高的防渗漏的空心桩及其制造方法。
本发明的目的可以通过采取如下措施达到一种防渗漏的空心桩，包括桩体1，桩体1内设置带空腔的桩芯2，其结构特点是桩体1的内壁或外壁设置有防水功能的密封层3，密封层3由刚性材料制成、柔性材料制成或由刚性材料和柔性材料复合而成，密封层3堵塞桩体1的裂纹和孔洞，阻止了水通过桩芯2进入桩体1之外软化持力层和润滑桩体外壁。
如前所述的一种防渗漏的空心桩的制造方法，其特点是密封层3设置在桩体1的内壁，采用向桩芯2内灌入易凝固的流质物的方法形成，密封层3的灌制方法有三种第一，在桩体1用离心法成型之后，将所述流质物灌入并充满桩芯2，形成密封层3，相当于把桩体1制造成实心桩；第二，空心桩在工地成桩后，首先把桩芯2中的杂物、泥浆排出，再用清水冲洗干净桩芯2并将脏水排出，在灌入所述流质物之后，把充满桩芯2的流质物振动密实，确保不渗水；第三，在灌入流质物前，把一横截面积小于桩芯2横截面积的棒状物放入桩芯2的空腔中，桩体1的内壁与棒状物之间形成间隙，灌入的流质物充满该间隙并呈层状覆盖在桩体1的内壁上；所灌入的流质物形成的密封层3堵塞了桩体1的裂纹和孔洞，阻止了水通过桩芯2进入桩体1之外软化持力层和润滑桩体外壁。
本发明的目的还可以通过采取如下措施达到密封层3沿桩长方向的长度至少相当于桩体1进入持力层的长度，根据持力层厚度和硬度不同，一般密封层长度在6米以内。
密封层3为刚性材料制成、设置在桩体1的外壁，刚性密封层3是金属板，其上设有凸向桩体1的凸起8，用于增加与桩体1的结合力，其包裹桩体1外围的周长小于桩体1端头的外围周长，用于减少金属板在入土时的摩擦阻力。
密封层3为刚性材料制成、设置在桩体1的外壁，在刚性密封层3和桩体1之间还设置有柔性密封层4，用以提高防水密封效果。
桩体1设置至少两个与桩芯2贯通的小孔道5，小孔道5由设置在桩体1内的管状物体制成，或由设置在桩体1内的柱状物体拔出后形成。
当桩体1带有与桩芯2贯通的小孔道5时，灌入流质物的长度接近桩芯2长度，压力灌入桩芯2中易凝固的流质物从所述小孔道5中流出空心桩，一方面封闭了桩体1外壁上的裂缝，另一方面与周围的岩土体挤密固结，增大空心桩与岩土体之间的摩擦阻力，从而增大了空心桩的承载力。
密封层3由钢板制成、位于桩体1的外壁，桩体1外壁与刚性密封层3之间的柔性密封层4是由含有沥青、塑料、树脂、橡胶、油膏这五种材料其中一种或其中几种的混合物或复合物构成。
密封层3位于桩体1的内壁上由易凝固的流质物构成，所述易凝固的流质物是含有水泥、水玻璃、石灰、膨胀性材料这四种材料其中一种或其中几种的混合物或复合物。
桩体1为含有铝酸盐水泥或铁铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥的混凝土制成，利用这三种水泥具有的膨胀性能及在混凝土硬化过程中产生自应力，自身形成密封层，有效地减少桩体1自身微小旧裂缝的产生。
当桩底端进入持力层较浅时，在清洁桩芯2之前，将桩体1底端下的持力层中钻、冲一竖孔6，在灌入流质物之前将钢制骨架7放入桩芯2和竖孔6中，再灌入流质物，这样可以防止桩体底端发生水平位移，破坏了凝固后的流质物的密封性能。
采用加压法灌入流质物，强迫流质物充分和快速地堵塞桩体1的内外裂纹和孔洞，施加的压浆压力视不同土体在30MPa之内。
与现有空心桩技术相比，本发明具有如下突击优点1、由于桩体1设置了密封层，密封层能有效阻止水通过桩芯2进入桩体1之外，保证了持力层不被水泡软化和桩外壁不被润滑，因此能充分和持久地发挥甚至增大空心桩应有的高承载力。
2、由于设置了桩体上的小孔道5，从小孔道5中流挤出的流质物能把桩周围土体挤密固结，从而增大了桩侧摩擦阻力，同时流质物充满桩芯2后，亦增大了桩的竖向受压横截面积，增大了桩端阻力，从两方面有效提高空心桩的承载力，起到一举两得的积极效果。
下面是结合附图对本发明进行详细描述
图1是本发明实施例1的结构剖面2是本发明实施例2的结构剖面3是本发明实施例3的结构剖面4是本发明实施例4的结构剖面5是本发明实施例5的结构剖面6是本发明实施例6的结构剖面图从图1可知，本实施例1包括桩体1，桩体1内设置带空腔的桩芯2，桩体1的内壁设置有柔性密封层4，该柔性密封层4在桩体1下部的长度相当于桩体1进入持力层的长度，根据持力层硬度和厚度不同，一般柔性密封层4的长度在6米之内，该柔性密封层4是含有沥青、塑料、树脂、橡胶、油膏这五种材料其中一种或其中几种的混合物或复合物，由于柔性密封层4具有弹性和延性，阻塞和封闭了桩体1下部因打、压桩而产生的裂纹和孔洞、阻止了地下水通过桩芯2流入桩体1之外。
从图2可知，本实施例2的制造方法；在桩体1打压入地下后，清洁桩芯2，排出落入桩芯2内的杂物和泥桨，再用清水冲洗干净、排净积水，向桩芯2内灌入易凝固的流质混合和复合物形成刚性密封层3和柔性密封层4，刚性密封层3在柔性密封层4之下，其刚性密封层3是含有水泥、水玻璃、石灰、膨胀性材料这四种材料其中一种或其中几种的混合物或复合物，其柔性密封层4是含有沥青、塑料、树脂、橡胶、油膏这五种材料其中一种或其中几种的混合物或复合物，密封层凝固后，堵塞了桩体1下部因打、压桩而产生的裂纹和孔洞。
从图3可知，本发明实施例3的产品结构特点是桩体1上设置有均匀分布的、与桩芯2贯通的、由管状物制成的(如钢管、塑料管)小孔道5，小孔道5的大小、数量、位置随不同的土质而定，本实施例3的制造方法如下桩体1进入土体后，清洁桩芯2，插入一比桩芯2截面积尺寸小的棒状物(如塑料管、钢管)，通过施加压力将流质物灌入并充满桩芯2，形成刚性密封层3，施加的压浆压力在30MPa之内，流质物材料采用同实施例2，灌入流质物的长度接近桩芯2的长度，流质物在压力下既堵塞了桩体1下部因打压桩而产生的裂纹和孔洞，又从小孔道5中流挤出与桩周围土体固结。这样既增大了桩侧摩擦阻力又增大了桩的竖向受压横截面积和桩端阻力。
从图4可知，本发明实施例4的制造方法如下桩体1入土后，用钻机或冲孔机的钻、冲头穿过桩芯2，在桩底端下持力层中钻、冲一竖孔6，竖孔6在持力层中的深度在20倍竖孔6孔径之内，清洁竖孔6和桩芯2，把制做好的钢筋骨架7放入桩芯2和竖孔6中，其余工艺同实施例2或实施例3。这种工艺方法防止当桩底端进入持力层较浅时，桩端发生水平位移或拨出后造成密封层的密封失效。
从图5可知，本实施例5包括桩体1，桩体1内设置带空腔的桩芯2，桩体1是含有铝酸盐水泥或铁铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥的混凝土制造，这三种水泥具有膨胀性能，在混凝土硬化时产生自应力，自身形成密封层，能有效地减少桩体1自身微小旧裂缝的产生，其外壁设置有钢管，作为包裹桩体1外壁的刚性密封层3，钢管内壁上焊有钢筋凸起8，该凸起8用于增加与混凝土的结合力，钢管板的厚度在70毫米之内，能有效地防止桩芯2中的水从桩体1上的裂缝渗出，保证持力层不被水泡软化和桩体1的摩擦阻力不被减少。本实施例的双层刚性密封层工艺做法还可以达到取消制作桩体1模板、施加预应力、混凝土蒸汽养护这三项主要工序，大大减少制造成本的另外目的和效果。
从图6可知，本实施例6包括桩体1，桩体1内设置带空腔的桩芯2，桩体1外壁上钢管制作的刚性密封层3，在桩体1与刚性密封层3之间的柔性密封层4，其柔性密封层4是环行密封圈，它是含有沥青、塑料、树脂、橡胶、油膏这五种材料其中一种或其中几种的混合物或复合物，它主要堵塞桩端头钢板与混凝土桩端之间的裂缝渗漏水。
权利要求
1.一种防渗漏的空心桩，包括桩体(1)，桩体(1)内设置带空腔的桩芯(2)，其特征是桩体(1)的内壁或外壁设置有防水功能的密封层(3)，密封层(3)由刚性材料制成、柔性材料制成或由刚性材料和柔性材料复合而成，密封层(3)堵塞桩体(1)的裂纹和孔洞，阻止了水通过桩芯(2)进入桩体(1)之外软化持力层和润滑桩体外壁。
2.如权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩的制造方法，其特征是密封层(3)设置在桩体(1)的内壁，采用向桩芯(2)内灌入易凝固的流质物方法形成，密封层(3)的灌制方法有三种第一，在桩体(1)用离心法成型之后，将所述流质物灌入并充满桩芯(2)，形成密封层(3)，相当于把桩体(1)制造成实心桩；第二，空心桩在工地成桩后，首先把桩芯(2)中的杂物、泥浆排出，再用清水冲洗干净桩芯(2)并将脏水排出，在灌入所述流质物之后，把充满桩芯(2)的流质物振动密实，确保不渗水；第三，在灌入流质物前，把一横截面积小于桩芯(2)横截面积的棒状物放入桩芯(2)的空腔中，桩体(1)的内壁与棒状物之间形成间隙，灌入的流质物充满该间隙并呈层状覆盖在桩体(1)的内壁上；所灌入的流质物形成的密封层(3)堵塞了桩体(1)的裂纹和孔洞，阻止了水通过桩芯(2)进入桩体(1)之外软化持力层和润滑桩体外壁。
3.根据权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩，其特征是密封层(3)沿桩长方向的长度至少相当于桩体(1)进入持力层的长度，根据持力层厚度和硬度不同，密封层(3)的长度在6米以内。
4.根据权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩，其特征是密封层(3)为刚性材料制成、设置在桩体(1)的外壁，刚性密封层(3)是金属板，其上设有凸向桩体(1)的凸起(8)，用于增加与桩体(1)的结合力，其包裹桩体(1)外围的周长小于桩体(1)端头的外围周长，用于减少金属板在入土时的摩擦阻力。
5.根据权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩，其特征是密封层(3)为刚性材料制成、设置在桩体(1)的外壁，在刚性密封层(3)和桩体(1)之间还设置有柔性密封层(4)，用于提高防水密封效果。
6.根据权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩，其特征是桩体(1)设置至少两个与桩芯(2)贯通的小孔道(5)，小孔道(5)由设置在桩体(1)内的管状物体制成，或由设置在桩体(1)内的柱状物体拔出后形成。
7.根据权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩，其特征是密封层(3)由钢板制成、位于桩体(1)的外壁，桩体(1)外壁与刚性密封层(3)之间的柔性密封层(4)是由含有沥青、塑料、树脂、橡胶、油膏这五种材料其中一种或其中几种的混合物或复合物构成。
8.根据权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩，其特征是密封层(3)位于桩体(1)的内壁上由易凝固的流质物构成，所述易凝固的流质物是含有水泥、水玻璃、石灰、膨胀性材料这四种材料中的一种或其中几种的混合物或复合物。
9.根据权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩，其特征是桩体(1)是由含有铝酸盐水泥或铁铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥的混凝土制成。
10.根据权利要求1所述的一种防渗漏的空心桩的制造方法，其特征是在清洁桩芯(2)之前，将桩体(1)底端下的持力层中钻、冲—竖孔(6)，在灌入流质物之前将钢制骨架(7)放入桩芯(2)和竖孔(6)中，再灌入流质物；采用加压法灌入流质物，强迫流质物充分和快速地堵塞桩体(1)的内外裂纹和孔洞，施加的压浆压力视不同土体在30MPa之内。
全文摘要
本发明涉及一种防渗漏的空心桩及其制造方法,其结构特点是:桩体1的内壁或外壁或内外壁设置有防水功能的密封层3,密封层是刚性材料制成、柔性材料制成或由刚性材料和柔性材料复合而成,密封层3堵塞桩体1的裂纹和孔洞,阻止了水通过桩芯2进入桩体1之外软化持力层和润滑桩体外壁。密封层3设置在桩体1的内壁或外壁,采用易凝固的流质物或金属刚体材料构成。本发明密封层能有效阻止水通过桩芯2进入桩体1之外,保证了持力层不被水泡软化和桩外壁不被润滑,因此能充分和持久地发挥甚至增大空心桩应有的高承载力。
文档编号E02D5/60GK1258786SQ0011401
公开日2000年7月5日 申请日期2000年1月11日 优先权日2000年1月11日
发明者吕怀民 申请人:吕怀民