微型上部填充滚珠套管桩的制作方法

本实用新型属于土木建设工程领域，尤其涉及一种地基复杂，耐久性、沉降要求高的套管桩。

背景技术：

我国地域广阔，工程地质情况复杂，膨胀土、盐渍土、湿陷性黄土、冻土广泛分布。近年建筑物地基基础事故频发，建筑物基础易受地基土的沉降、膨胀影响造成巨大的经济损失。基础加固和小型基础工程中，大型设备施工受场地、环境限制，大型机械成孔桩、预制桩等施工困难。国内已申报的套管桩无法有效解决建筑物/构筑物水平力传递问题。

现有的桩能够提高基础抗震能力，无空管腔，解决不了地基土的胀缩问题，工程不能应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种微型上部填充滚珠套管桩，以解决工程地质情况复杂地基存在的土胀缩病害问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种微型上部填充滚珠套管桩，包括外套管、内桩身，外套管内设有内桩身；所述内桩身的上部设有至少一层水平力传递系统，水平力传递系统包括包括轴承内圈、钢珠、保持架，保持架上均布有多个钢珠，内桩身的外壁设有轴承内圈，钢珠的内侧位于轴承内圈中。

作为本实用新型的进一步改进，水平力传递系统为三层，竖向间距为100mm—300mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述钢珠的直径为22mm-96mm，钢珠的直径小于内桩身外壁和外套管之间的间隙2-3mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述轴承内圈焊接在内桩身的外壁上，焊脚高6mm-10mm。

作为本实用新型的进一步改进，套管桩的定桩间距d,一般在1000m—10000m之间。

本实用新型外套管选用钢管，管壁光滑，桩侧地基土的沉降、膨胀对桩基的承载力和沉降影响可以忽略不计，本实用新型可广泛应用在膨胀土、盐渍土、湿陷性黄土、冻胀土、强腐蚀地基、强腐蚀地基土的桩基工程中，解决上层地基土的胀缩形成的正负摩阻力问题，同时能够抵抗水平荷载。适用于严格控制竖向变形的基础。投资小，施工便利，无技术难点。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：内桩身能够承担水平荷载作用，抗震性能优越。内钢桩、外套管做防腐处理，耐久性良好。

附图说明

图1为一种微型上部填充滚珠套管桩的剖视图；

图2为图1中A-A剖面图；

图3为一种微型上部填充滚珠套管桩的布置图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

图1中示出的是一种固定内桩，包括外套管8、内桩身1、定位栓钉2、内桩底板3、内桩底板加劲板4，外套管8内设有内桩身1，内桩身1的底部设有内桩底板3和内桩底板加劲板4，下端设有一组定位栓钉2。每组定位栓钉2为四个，垂直于外套管8和内桩身1布置，相邻栓钉的夹角为90°。内桩身1壁和外套管8同心平行，之间留25mm-100mm间隙，保证地基土胀缩空间。图中内桩体上部为被支撑结构或构件9。

内桩身(1)的上部设有至少一层水平力传递系统，水平力传递系统包括包括轴承内圈(10)、钢珠(11)、保持架(12)，保持架(12)上均布有多个钢珠(11)，内桩身(1)的外壁设有轴承内圈(10)，钢珠(11)的内侧位于轴承内圈(10)中。

实施例1

本实施例中桩的布置及桩长由具体设计确定。

外套管8选用直径为200—600mm的钢管，内桩身1选用直径100—400mm的钢管桩。定位栓钉、内桩底板、内桩底板加劲板、钢珠均采用碳钢。

钢珠的直径为22mm-96mm。轴承内圈(10)焊接在内桩身(1)的外壁上，焊脚高6mm-10mm。

根据实际情况需要，如图3所示，通过计算定桩间距d一般在1000m—10000m之间，地面和被支撑结构或构件9之间架空间距为150mm-1200mm。

第一步、计算单桩竖向承载力

根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定单桩极限承载力标准值。

Quk＝Qsk+Qpk＝u∑ψsiqsikli+ψpqpkAp

Qsk：总极限侧阻力标准值；

Qpk：总极限端阻力标准值；

qsik:桩侧第i层土极限侧阻力标准值；

qpk:桩极限端阻力标准值；

Ψsi、ψp：端阻力尺寸效应系数；

U：外套管周长；

Quk：单桩竖向承载力；

Li:第i层土的厚度；

Ap：桩端面积；

土类型Ψsi，粘性土、粉土(0.8/D)^1/5，砂土、碎石类土(0.8/D)^1/3；

土类型ψp，粘性土、粉土(0.8/D)^1/4，砂土、碎石类土(0.8/D)^)1/3。

注:D-外套管直径。

第二步、计算单桩水平承载力

当缺少单桩水平静载试验资料时，按下列公式估算单桩水平承载力特征值：

式中

α——桩的水平变形系数；

Rha——单桩水平承载力特征值，±号根据桩顶竖向力性质确定，压力取“+”，拉力取“-”；

γm——桩截面模量塑性系数，圆形截面γm＝2，矩形截面γm＝1.75；

ft——内桩身混凝土抗拉强度设计值；

W0——内桩身换算截面受拉边缘的截面模量，圆形截面为：

方形截面为：其中d为桩直径，d0为扣除保护层厚度的桩直径；b为方形截面边长，b0为扣除保护层厚度的桩截面宽度；αE为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；

vM——内桩身最大弯距系数，按表1(桩顶(身)最大弯矩系数νm和桩顶水平位移系数νx)取值，当单桩基础和单排桩基纵向轴线与水平力方向相垂直时，按桩顶铰接考虑。

表1

注：1.铰接(自由)的νM系内桩身的最大弯矩系数，固接的νM系桩顶的最大弯矩系数；

2.当αh＞4时取αh＝4.0。

ρg——内桩身配筋率；

An——内桩身换算截面积，圆形截面为：

方形截面为：An＝b²[1+(αE-1)ρg]

ζN——桩顶竖向力影响系数，竖向压力取0.5；竖向拉力取1.0；

N——在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力(kN)。

桩的水平变形系数和地基土水平抗力系数可按下列规定确定：

第三步、确定桩的水平变形系数α(1/m)

式中m——桩侧土水平抗力系数的比例系数；

b0——内桩身的计算宽度(m)；

圆形桩：当直径d≤1m时，b0＝0.9(1.5d+0.5)；

当直径d>1m时，b0＝0.9(d+1)；

方形桩：当边宽b≤1m时，b0＝1.5b+0.5；

当边宽b>1m时，b0＝b+1。

EI——内桩身抗弯刚度；

桩侧土水平抗力系数的比例系数m，宜通过单桩水平静载试验确定，当无静载试验资料时，可按表2(地基土水平抗力系数的比例系数m值)取值。

表2

注：1.当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高(≥0.65％)时，m值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于10mm时，m值可适当提高；

2.当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以0.4降低采用。

第四步、通过机械设备或人工成孔5，成孔后沉入外套管8，用重锤夯实桩底7的持力层，放入内桩，桩底间隙可浇筑100mm厚混凝土6固定。通过定位栓钉2引导对正就位，在内桩身1的上部设置三层水平力传递系统,竖向间距为100mm—300mm。