一种基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒的制作方法

本发明涉及一种建筑基坑开挖前如何消除自然地面至工程桩桩顶标高之间桩身与土体之间的桩侧摩阻力的桩基检测用套筒。

背景技术：

随着我国城市建设日新月异的发展，城市土地资源不断缩减，建筑物逐步向高空发展的同时，充分开发利用地下空间，建筑物基础埋深越来越大，高层的基础设计处理也显得日益复杂，是现代城市建设面临的重要课题。桩筏基础是高层建筑常用的基础形式，而在桩筏基础设计中工程桩的承载力取值是关键。

如何准确得到工程桩的承载力值，有两种方式：其一是桩基开挖后，在基坑内部进行静载荷试验。根据加载的方式静载检测可分为堆载法、锚桩法、锚杆法，都需要基坑开挖到底后进行，但对于不具备先开挖后打桩的条件，这种传统的静载检测就不能够实施；其二是采取有效技术措施，在基坑开挖前确定工程桩的承载力。

在基坑开挖前，为了准确测试基坑底以下永久桩基的单桩抗压或抗拔极限承载力，一般采用以下两种试验方法：①自平衡法：桩基静载试验自平衡测试技术,是利用试桩自身反力平衡的原则，在桩端附近或桩身截面处预先埋设单层（或多层）荷载箱，加载时荷载箱以下将产生端阻和侧阻以抵抗向下的位移，同时荷载箱以上将产生向下的侧阻以抵抗向上的位移，上下桩段反力大小相等，方向相反，从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。桩承载力自平衡试验方法是大承载力桩基静载试验的一种发展方向，但这种技术方法还刚刚兴起，其理论研究还在进行当中，该试验所得到的各种图表数据与传统的试验结果图表还有许多需要对比研究的地方；②双套筒静载检测：在不具备先开挖后打桩的条件下，试验桩在自然地面进行施工，为消减地面至基坑底部分的土体摩擦力，提高桩基检测的准确性，设计试桩自然地面至基底部分使用双套筒，内外套筒间隙充满润滑脂，加载试验时外套筒静止，内套筒与上部桩起到传力的作用。检测时在自然地面进行，采用静载法。

现有的双套筒工艺在浇注桩身砼前采用双套筒将桩身和基坑内周边水土进行了隔离,因而能够基本上消除了基坑内开挖面以上水土对单桩承载力测试结果的影响,保证试验可以直接测得较准确的单桩承载力。但也存在着如下缺陷：1.部分双套筒施工工艺是将内、外套筒分别成孔，然后吊装使内套筒嵌入外套筒内，使施工操作程序复杂。2.内、外套筒之间存有较大的间隙，容易灌入泥土和浆液，导致内、外套筒间的相对摩擦力增大，从而影响单桩承载力试验结果的准确性及可靠性。3.为了消除内、外套筒之间的间隙，需要充入填充物，现有施工工艺主要以水为主，但是水长时间在套筒内会锈蚀套筒，同时水易结冰，对冬季施工有影响。4.填充物主要从双套筒的两端注入，难以完全充填满套筒之间的间隙，同时也降低了施工效率。

技术实现要素：

本发明针对现有技术不足，提出了一种基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，具有结构设计合理，制作工艺简单、操作安全、施工期短、通用性强等优点。

本发明所采用的技术方案：

一种基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，包括内套筒（1）和外套筒（2），内套筒和外套筒上端齐平，内套筒和外套筒之间设置间隙，所述内套筒下端伸出外套筒一定长度，内套筒外壁均匀设置通长纵向定位钢筋（3），所述套筒的顶端和底端设有止水带（5），所述止水带（5）采用横向定位钢筋（4）固定于所述内套筒和外套筒之间，内套筒和外套筒间隙之间充满润滑脂（6）。

所述的基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，横向定位钢筋共设置3套，1套位于上部止水带下侧，1套位于下部止水带上侧，均焊于内套筒外壁，另外1套位于下部止水带下侧，焊于外套筒内侧。

所述的基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，内套筒、外套筒顶部使用厚钢板制作的“u”形卡连接，所述“u”形卡分别焊接于内套筒内侧和外套筒外侧，使两套筒形成整体。

所述的基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，在外套筒外壁竖向每隔适宜距离对称设置有注脂孔，与所述注脂孔匹配设置有油堵；外套筒外壁设有吊耳，所述吊耳使用厚钢板制作，根据吊装特点和套筒总重确定吊点位置，并满焊于外套筒筒身。

本发明的有益效果：

1、本发明基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，克服了现有双套筒在施工过程中的缺陷，能有效隔离钻孔灌注桩试桩在工程桩设计桩顶标高以上桩身与桩侧土体的接触，消除了试桩在设计桩顶标高以上部分的桩侧摩阻力，其具有施工简单、操作安全、施工期短、通用性强等优点，能够显著提高桩基检测结果的可靠性和准确性，可广泛应于建筑物基础埋深较大的桩基试桩工程中。

2、本发明基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒及其制作方法，制作工艺简单，根据结构设计图，可在专业钢结构生产厂根据套筒长度进行整体或者分节制作，然后运输至现场进行后续操作，安全经济；内、外套筒之间间隙注入润滑脂，并在套筒两端粘贴止水带，密封良好；将内、外套筒焊接成一个整体，同时通过注脂孔注入润滑脂，施工工效高；润滑脂解决了钢管锈蚀和冬季施工的问题；取材方面，双套筒所用材料为普通钢板加工制作而成，加工、安装完毕后，可以直观检测加工及安装效果能否达到设计要求；节能环保，本发明所用主要材料普通钢板、润滑脂，均能回收，可有效节约能源、资源适用范围广。

3、本发明基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒及其制作方法，不仅有效地减小了内外套筒间的摩擦阻力和外套筒与周边土体间的侧向摩擦阻力，而且实现了内外套筒间的基本无间隙及环向紧密限位，保证了沉放过程中内外套筒的同心度和垂直度，从而达到了消除基坑内开挖面以上水土摩阻力对单桩承载力测试结果的影响、保证试验结果的准确性及可靠性的良好效果，使桩基承载力试验技术实现了实质性的突破；可广泛适用于各类工业、民用、市政等领域的地基基础工程的灌注桩中。

附图说明

图1是本发明基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒结构示意图；

图2是图1中a—a＇的剖面图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1、图2，本发明基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，包括内套筒1和外套筒2，内套筒和外套筒上端齐平，内套筒和外套筒之间设置间隙，所述内套筒下端伸出外套筒一定长度，内套筒外壁均匀设置通长纵向定位钢筋3，所述套筒的顶端和底端设有止水带5，所述止水带5采用横向定位钢筋4固定于所述内套筒和外套筒之间，内套筒和外套筒间隙之间充满润滑脂6。

实施例2

参见图1、图2，本实施例的基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，与实施例1的不同之处在于：横向定位钢筋共设置3套，1套位于上部止水带下侧，1套位于下部止水带上侧，均焊于内套筒外壁，另外1套位于下部止水带下侧，焊于外套筒内侧。

实施例3

参见图1、图2，本实施例的基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，与实施例1或实施例2的不同之处在于：内套筒、外套筒顶部使用厚钢板制作的“u”形卡连接，所述“u”形卡分别焊接于内套筒内侧和外套筒外侧，使两套筒形成整体。

本发明基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，外套筒外壁竖向每隔适宜距离对称设置注脂孔，与所述注脂孔匹配设置有油堵；外套筒外壁设有吊耳，所述吊耳使用厚钢板制作，根据吊装特点和套筒总重确定吊点位置，并满焊于外套筒筒身。

内套筒、外套筒根据套筒设计长度，在钢结构生产厂整体或者分节制作，然后运输至现场进行后续操作，分节制作时运输至现场后焊接成型，焊缝位置打坡口；在外套筒制作过程中，竖向每隔适宜距离对称设置注脂孔，注脂孔设置合适的油堵；将内、外套筒焊接成一个整体，采用泵送的方式通过注脂孔注入润滑脂；并在套筒两端粘贴止水带，止水带采用地铁车站变形缝常用的被贴式橡胶止水带，便于安装。

实施例4

参见图1、图2，本实施例的基坑底以下永久桩基承载力静载检测套筒，包括内套筒1和外套筒2，内套筒和外套筒上端齐平，内套筒下端伸出外套筒一定长度，内套筒和外套筒设置间隙，内套筒外壁设置通长纵向定位钢筋3和横向定位钢筋4，内套筒顶端和底端安装有止水带5，内套筒和外套筒间隙之间充满润滑脂6，外套筒外壁设置注脂孔7，外套筒外壁设有吊耳8。

本发明包括内套筒、外套筒、纵向定位钢筋、横向定位钢筋、止水带、润滑脂、注脂孔、吊耳等。具体如下：

外套筒长20.6m，外径880mm，内套筒长21.6m，外径820mm，内套筒与外套筒上端齐平，内套筒下端伸出外套筒1000mm，内套筒和外套筒设置20mm间隙，均采用q234级钢制作，厚度10mm。钢套筒在车间加工，为便于运输分两节制作，运输至现场后焊接成型，焊缝位置打坡口，加强焊接质量。

纵向定位钢筋共设置8根，通长均匀焊接于内套筒外壁，纵向定位筋用于将内外套筒隔离，并减小摩擦力，采用c16钢筋。

横向定位钢筋共设置3套，1套位于上部止水带下侧，1套位于下部止水带上侧，均焊于内套筒外壁，另外1套位于下部止水带下侧，焊于外套筒内侧。横向定位筋主要用于固定止水带，采用c16钢筋。

止水带采用地铁车站变形缝常用的被贴式橡胶止水带，根据所需长度裁剪止水带，然后将止水带塞入内外套管管顶、管底缝隙。止水带安装到位后，使用泡沫剂对空隙部位进行补充，确保缝隙填充密实。为确保管底止水带牢固，在管底外套管底部内侧满焊c16定位钢筋。宽度300mm，厚度10mm，齿厚30mm，起到便于安装、密封的作用。

在外套筒制作过程中，竖向每隔2m对称设置注脂孔2个，注脂孔采用φ10mm油堵，在内外套筒组装后，用泵送的方式通过该注脂孔输送润滑脂。

经过现场泵送试验，润滑脂选用2#黄油。目的是确保内外套筒能够滑动，且避免套筒下放和灌注混凝土过程中泥浆流入套筒缝隙，内外套筒间须充满润滑脂。

吊耳为五边形，长下底边长为300mm，上边长为100mm，两侧边长均为80mm，斜边与两侧夹角为105度，吊耳中部挖设30mm圆孔；根据吊装特点，每根双套筒焊接6个吊耳，筒身4个，筒顶2个，吊耳使用15mm厚钢板制作，根据计算确定吊点位置，满焊于外套筒筒身。

内、外套筒的连接，顶部使用5块20mm厚钢板制作“u”形卡，分别焊接于内套筒内侧和外套筒外侧，使两套筒形成整体。

本发明的使用方法：

试桩施工前必须计算工程桩桩顶标高至自然地面的深度，即确定双套筒安装所需的成孔深度，该深度要比双套筒长度小0.5--1.0m，安装双套筒桩位孔直径宜大于双套筒外径100mm，双套筒端部以下，成孔直径与桩身设计直径相同。

钻进前，先对桩位进行测量定位并复核，安放孔口护筒，配置好泥浆，用适配钻进机械和钻头进行成孔，可采用回旋或旋挖钻机进行钻进，至设计所需深度后，取出孔口护筒，用两台50t吊车起吊双套筒进行安装。并采取相应措施，确保安放顺利。

双套筒安放入孔时，随着双套筒的下落，时刻保证双套筒的垂直度，下放到筒身吊耳位置处，使用气割切割掉吊耳。

双套筒安装完毕后，使用用钢管穿过筒顶吊耳，将其固定在孔边枕木上，防止下沉和上浮，但不得影响钢筋笼下放，检查安装质量是否符合设计要求。随后钻机即可重新就位钻机，终孔后即可安放桩身钢筋笼、灌注混凝土成桩，成桩后，清除桩头浮浆，制作桩帽，待桩身及桩帽混凝土强度达到设计要求后，即可进行试桩静载检测试验。