专利名称：一种适用于岩溶区的阶梯锥形桩基及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于岩溶区的通过桩侧阶梯锥形面将荷载逐步传递至周围地 基的桩基础及其施工方法，特指成桩时由地表往下每隔一段距离进行缩径，并在各级缩径 处桩土接触面上设置垫层，保证阶梯锥形桩各段侧摩阻力与端阻力按设计意图发挥，使桩 顶荷载分级传递到地基中，以保证工程安全。
背景技术：
在岩溶区修建桥梁桩基时，地下发育的岩溶给工程修建带来许多困难，许多桩孔 周围及桩端以下一定范围内地基含溶洞的情况十分复杂，如采用传统桩基设计，难以保证 桩侧摩阻力或桩端阻力按设计值正常发挥。而目前普遍采用的方案是将桩基加长，直至将 桩设置在完整基岩上，或直接按照摩擦桩设计。采用加长桩基方案时，地基深部作业极为困 难，常使造价显著增高，且存在施工安全问题；而采用摩擦桩方案时，桩顶位移可能较大，且 其受动力荷载作用后的安全性亦难以保证。如能将桩的形状变成阶梯锥形，则锥形面上可 发挥足够的支承力，且桩基上大下小，避免了由于端阻失效而导致刺入破坏。这样，即可不 必一味加长桩基，且能够更好的保证工程安全，减少不必要的浪费，目前仍没有此类技术。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种具有较大的承载能力和较小的沉 降量的适用于岩溶区的阶梯锥形桩基。本发明所要解决的第二个技术问题是提供该适用于岩溶区的阶梯锥形桩基的施 工方法。为了解决上述每一个技术问题，本发明提供的适用于岩溶区的阶梯锥形桩基，包 括桩基本体，所述的桩基本体为阶梯锥形桩，所述的阶梯锥形桩直至端承面各级形成有承 载面，在各级所述的承载面上分别施工有一层具有不同刚度和厚度要求的垫层。为了解决第二个技术问题，本发明提供的适用于岩溶区的阶梯锥形桩基的施工方 法，在岩溶地基上开挖成孔，由地表往下每隔一段距离进行缩径处理，形成各级承载面，直 至到达端承面，然后在各级承载面上分别施工一层具有不同刚度和厚度要求的垫层，其设 置原则为下部的承载面垫层厚度小，上部的承载面垫层厚度大，再置入与桩孔相适应的钢 筋笼，最后浇灌混凝土形成阶梯锥形桩。采用上述技术方案的适用于岩溶区的阶梯锥形桩基及其施工方法，克服了目前岩 溶区溶洞发育极为复杂，采用常规桩基设计时难以保证桩侧摩阻力或桩端阻力按设计值正 常发挥的问题，本发明提供的阶梯锥形桩，成桩时由地表往下每隔一段距离进行缩径，并在 各级缩径处桩土接触面上设置一定厚度的垫层，保证各段侧摩阻力与端阻力按设计意图发 挥，即可达到将桩顶荷载分级传递至地基中的目的，以保证基础具有较大的承载能力和较 小的沉降量。本发明专利的实现方法是在岩溶地基上采用人工开挖方法成孔，每隔一段距 离进行缩径处理，直至开挖完毕。将每级缩径面锉平后，施工一定厚度的垫层，每级缩径面
3垫层厚度以保证该级缩径面以下的桩基侧阻力和端阻力正常发挥为宜。桩基受竖向荷载作 用后，各级桩侧摩阻力先发挥，而各级端阻力由下往上逐级发挥，待各垫层位移达到极限值 后，桩基各级端阻力逐渐完全发挥，桩基承载力达到极限值。
图1是阶梯锥形桩各组成部分示意图；图2是阶梯锥形桩承载示意图；图3是图2中A处的放大图。
具体实施例方式参考图1、图2和图3，阶梯锥形桩4直至端承面6各级形成有承载面5，在各级承 载面5上分别施工有一层具有不同刚度和厚度要求的垫层8。岩溶地基由上覆土层1、岩 石2及地基中的溶洞3组成，阶梯锥形桩4的施工方法是在岩溶地基上开挖成孔，由地表 往下每隔一段距离进行缩径处理，将每级缩径面锉平后形成各级承载面5，直至到达端承面 6，然后在各级承载面5上分别施工一层具有不同刚度和厚度要求的垫层8，其设置原则为 下部的承载面垫层厚度小，上部的承载面垫层厚度大，再置入与桩孔相适应的钢筋笼，最后 浇灌混凝土形成阶梯锥形桩4。参考图1、图2和图3，当桩受桩顶荷载10作用时，由于各级承载面5上的垫层8 初始刚度较小，各级桩段桩侧阻力7首先全部发挥，此时各级承载面5和端承面6发挥抗力 所占比例较小。随着桩顶荷载10的增大，适应桩基顶部位移大而端部位移小的特点，以不 同刚度和厚度要求设计的垫层保证各级承载面5及端承面6上的承载能力极限值同时完全 发挥，桩基达到承载力极限值。
权利要求
一种适用于岩溶区的阶梯锥形桩基，包括桩基本体，其特征是所述的桩基本体为阶梯锥形桩(4)，所述的阶梯锥形桩(4)直至端承面(6)各级形成有承载面(5)，在各级所述的承载面(5)上分别施工有一层具有不同刚度和厚度要求的垫层(8)。
2.施工权利要求1所述的适用于岩溶区的阶梯锥形桩基的方法，其特征是在岩溶地 基上开挖成孔，由地表往下每隔一段距离进行缩径处理，形成各级承载面(5)，直至到达端 承面(6)，然后在各级承载面(5)上分别施工一层具有不同刚度和厚度要求的垫层(8)，其 设置原则为下部的承载面垫层厚度小，上部的承载面垫层厚度大，再置入与桩孔相适应的 钢筋笼，最后浇灌混凝土形成阶梯锥形桩(4)。
全文摘要
本发明公开了一种适用于岩溶区的阶梯锥形桩基及其施工方法，在岩溶地基上开挖成孔，由地表往下每隔一段距离进行缩径处理，形成各级承载面(5)，直至到达端承面(6)，然后在各级承载面(5)上分别施工一层具有不同刚度和厚度要求的垫层(8)，其设置原则为下部的承载面垫层厚度小，上部的承载面垫层厚度大，再置入与桩孔相适应的钢筋笼，最后浇灌混凝土形成阶梯锥形桩(4)。本发明是一种具有较大的承载能力和较小的沉降量的适用于岩溶区的阶梯锥形桩基及其施工方法。
文档编号E02D5/48GK101812847SQ201010126418
公开日2010年8月25日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者付宏渊, 贺炜, 郭彤 申请人:长沙理工大学