一种托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造及工法的制作方法

本发明涉及工程施工领域，具体为一种托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造及工法。

背景技术：

1、工程建设中的桩，其桩侧外表面与桩周土接触，在桩受力后产生相对于桩周土的竖向位移时，桩周土会对桩产生与该位移方向相反的摩擦力。在非坚硬土层中，该摩擦力数值不大，究其原因是桩周土对桩侧外表面的水平压力不大，桩周土与桩之间摩擦系数也不大，所以桩的摩阻力不大。为了提高桩侧摩阻力，最有效的方式是增加桩周土对桩侧外表面的水平压力，同时，增大桩侧外表面的摩擦系数。中国专利cn207974105u公开了一种侧压增强桩，侧压增强桩通过桩身上的斜面体构造，在侧压增强桩受竖向力产生竖向位移的同时对桩周土产生水平方向的挤涨变形，增加了桩周土对桩侧外表面的水平压力，进而提高了桩侧外表面上的摩擦力。随着桩所受竖向力的增加，侧压增强桩位移也会增大，水平挤涨作用越明显，挤涨力越大，进而提高桩侧外表面上的摩擦力，这样就形成一个循环过程，即施加力（破坏力）增加，反力（抵抗力）也会因之增加。当破坏力追赶上抵抗力发生破坏时，侧压增强桩的抵抗力已经远大于最初的抵抗力了，这就是侧压增强桩的作用原理，也是第一次增强作用。 但是如何进一步提高侧压增强桩的承载力，目前本行业内没有进一步的报道或者记载。

技术实现思路

1、本发明的目的是进一步提高侧压增强桩的承载力，提供一种通过散体材料增加土对桩外表面的水平挤压力以及通过散体材料的颗粒嵌入咬合桩周土二者结合来提高桩侧摩擦力的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造。

2、本发明的原理是：为了获得更大的摩擦力，将与桩身斜面体接触的部分桩周土改为具有远大于桩周天然土硬度和密实度的一定厚度的散体材料，此散体材料可以由粗、中、细颗粒组成，在相同压缩量的情况下会产生更大的挤涨力，同时，通过侧压增强桩的斜面体构造在桩被沉入土中时，将散体材料中的颗粒挤压进桩周土，在密实散体材料与桩周土的接触面上形成硬颗粒嵌入式咬合作用，极大提高了该接触面上的摩擦系数，水平挤涨力和接触面上摩擦系数同时提高，使总摩擦力也得到提高，这是二次增强作用。

3、本发明的技术方案如下：

4、本发明之一是提供一种托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，包括芯桩以及环绕其外周的桩周土层，所述芯桩和桩周土层之间设置有处理密实的散体材料层，所述散体材料层的内侧环抱挤压芯桩、外侧被桩周土层环抱挤压，且所述散体材料层的散体颗粒嵌入桩周土层；所述芯桩的外表面自上而下依次设置有多个纵截面为向外倾斜斜面的斜面体，或者多个纵截面为向内倾斜斜面的斜面体，或者由多个上述两种斜面交替排列构成的锯齿形斜面体。

5、进一步优选的，所述散体材料层的硬度和密实度大于桩周土层。

6、进一步优选的，所述散体材料层中的散体材料选择碎石、砂石或破碎后的素混凝土块、砖块之一或者几种的组合。

7、进一步优选的，所述散体材料由粗、中、细颗粒混合组成

8、进一步优选的，所述芯桩横断面是圆形、矩形或者多边形。

9、进一步优选的，所述芯桩材料是钢筋混凝土、钢材或者木材。

10、进一步优选的，所述斜面体的外尖角做钝化处理或设置部分平面段。

11、进一步优选的，所述芯桩的底端设置有刚性托板，且所述刚性托板的直径大于芯桩的直径。

12、进一步优选的，所述刚性托板为钢板或混凝土薄板。

13、本发明之二是提供上述托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造的一种施工工法，利用高频振动沉桩法把带有托板的芯桩沉入土中，同时施加振动作用；在沉桩之前和沉桩过程中保持芯桩周围被散体材料包围；且因为刚性托板直径比芯桩直径大，在桩下沉过程中托板冲出的空洞内与桩体外的空间由被芯桩斜面体推压入的散体材料填满并被斜面体振捣密实。

14、本发明中，芯桩上的斜面体具有在芯桩发生竖向位移时产生水平向挤扩散体材料层的作用；一定厚度和硬度的散体材料层作用是被芯桩挤涨后向外挤压桩周土，同时，通过其外表面摩擦阻力和底部阻力为芯桩顶施加的力提供施加条件；桩周土在挤涨作用发生时为散体材料提供反作用力。相比现有技术，本发明中散体材料层传递水平挤涨力的能力优于整体性材料，且具有流动性，能在振动作用下振捣密实，侧压增强桩的斜面构造产生的挤涨作用与坚硬散体材料能产生较大的挤涨力并能有效地的传递到桩周土。综上所述本发明通过托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造增加土对桩外表面的水平挤压力，同时通过斜面体构造把硬颗粒挤压进周边外围土体，通过嵌入咬合作用提高了接触面上的摩擦系数，这两项措施来提高桩侧摩擦力大大提高了桩的承载力。

技术特征：

1.一种托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，包括芯桩以及环绕其外周的桩周土层，其特征在于：所述芯桩和桩周土层之间设置有处理密实的散体材料层，所述散体材料层的内侧环抱挤压芯桩、外侧被桩周土层环抱挤压，且所述散体材料层的散体颗粒嵌入桩周土层；所述芯桩的外表面自上而下依次设置有多个纵截面为向外倾斜斜面的斜面体，或者多个纵截面为向内倾斜斜面的斜面体，或者由多个上述两种斜面交替排列构成的锯齿形斜面体。

2.根据权利要求1所述的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，其特征在于：所述散体材料层的硬度和密实度大于桩周土层。

3.根据权利要求1或2所述的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，其特征在于：所述散体材料层中的散体材料选择碎石、砂石或破碎后的素混凝土块、砖块之一或者几种的组合。

4.根据权利要求1所述的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，其特征在于：所述散体材料由粗、中、细颗粒混合组成。

5.根据权利要求1所述的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，其特征在于：所述芯桩横断面是圆形、矩形或者多边形。

6.根据权利要求1所述的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，其特征在于：所述芯桩材料是钢筋混凝土、钢材或者木材。

7.根据权利要求1所述的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，其特征在于：所述斜面体的外尖角做钝化处理或设置部分平面段。

8.根据权利要求1-7任一项所述的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，其特征在于：所述芯桩的底端设置有刚性托板，且所述刚性托板的直径大于芯桩的直径。

9.根据权利要求8所述的托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造，其特征在于：所述刚性托板为钢板或混凝土薄板。

10.权利要求1-9任一项所述托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造的施工工法，其特征在于，利用高频振动沉桩法把带有托板的芯桩沉入土中，同时施加振动作用；在沉桩之前和沉桩过程中保持芯桩周围被散体材料包围；且因为刚性托板直径比芯桩直径大，在桩下沉过程中托板冲出的空洞内与桩体外的空间由被芯桩斜面体推压入的散体材料填满并被斜面体振捣密实。

技术总结
本发明公开了一种托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造及工法，构造包括芯桩以及环绕其外周的桩周土层，芯桩和桩周土层之间设置有处理密实的散体材料层，散体材料层的内侧环抱挤压芯桩、外侧被桩周土层环抱挤压，且散体材料层的散体颗粒嵌入桩周土层；芯桩外表面自上而下依次设置有多个纵截面为向外倾斜斜面的斜面体，或者多个纵截面为向内倾斜斜面的斜面体，或者由多个上述两种斜面交替排列构成的锯齿形斜面体。本发明通过托底侧压增强桩复合二次增强散体材料构造增加土对桩外表面的水平挤压力，同时通过斜面体构造把硬颗粒挤压进周边外围土体，通过嵌入咬合作用提高了接触面上的摩擦系数，这两项措施来提高桩侧摩擦力大大提高了桩的承载力。

技术研发人员：吴葆永
受保护的技术使用者：吴葆永
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15