利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，所述桩群由若干所述单桩基础组成，其特征在于所述方法包括下列步骤：在所述单桩基础的桩身上至少两处位置设置桩身扩大翼以扩大所述桩身局部的直径；将所述桩身扩大翼的延伸方向与所述桩身轴线相垂直设立；在所述桩身扩大翼的上表面设置支护结构，并使所述支护结构的一端部贯入位于所述桩身扩大翼一侧的土体中。本发明的优点是，该方法通过在单桩基础桩身上增设桩身扩大翼和支护结构，可有效提升单桩基础的承载能力和抗倾覆能力，相较于常规桩群，由多层超宽单桩基础组成的桩群具有更高的整体承载能力，并且其桩身长度得以有效缩短。
【专利说明】利用多层超宽单粧基础提高粧群承载力的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于桩基础【技术领域】，具体涉及一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法。
【背景技术】
[0002]桩基础以其承载力大、稳定性好、沉降值小、能适应各种地质条件和荷载情况等特点而在高层建筑、大型厂房、水利水电枢纽、铁路工程、公路工程、桥梁工程、近海采油平台、核电站等土木、水利工程中得到了广泛应用。
[0003]桩基础具体是由基桩和联接于桩顶的承台共同组成的，建筑桩基通常为桩身全部埋于土体中的低承台桩基础，用于为其上的建筑物提供足够的承载力；建筑物的荷载通过其下方桩基传递给地基，其中垂直荷载一般由桩底土层的抵抗力以及桩体侧面与土体产生的摩阻力来支承，也就是说桩基础按受力原理大致可分为端承桩和摩擦桩两种。
[0004]如图1所示，端承桩I是穿过软土层2而达到硬层3 (即坚硬土层或岩层)的，端承桩I的上部结构荷载主要由硬层3阻力承受；施工时以贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。
[0005]如图2所示，摩擦桩4则完全设置在软土层2中，通过其桩体将软土层2挤密实，以提高土的密实度和承载能力，其上部结构的荷载由桩尖阻力以及桩体侧面与软土层2之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。
[0006]目前桩基础所存在的问题在于，无论是端承桩还是摩擦桩，为了确保其对上部建筑物能提供足够的承载力，对于桩体的长度要求极大，这不仅增加了施工造价方面的压力，也提高了施工的难度。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，该方法通过在单桩基础的桩身上至少两处位置增设桩身扩大翼，并在桩身扩大翼上增设贯入土体的支护结构，以构成多层且超宽的单桩基础，有效提升桩群整体的承载力。
[0008]本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，所述桩群由若干所述单桩基础组成，其特征在于所述方法包括下列步骤:在所述单桩基础的桩身上至少两处位置设置桩身扩大翼以扩大所述桩身局部的直径；将所述桩身扩大翼的延伸方向与所述桩身轴线相垂直设立；在所述桩身扩大翼的上表面设置支护结构，并使所述支护结构的一端部贯入位于所述桩身扩大翼一侧的土体中。
[0009]在所述单桩基础桩身上两处位置分别增设所述桩身扩大翼；在所述桩身上至少一处位置设置横向钢管，所述钢管自所述桩身内部向外延伸并贯入土体。
[0010]所述桩身与所述桩身扩大翼以及所述支护结构为一体结构。[0011]所述支护结构采用钢筋、锚杆或钢管。
[0012]设置所述支护结构是以所述桩身为中心，在距所述桩身一定距离处呈辐射状沿径向向外延伸至所述桩身扩大翼轮廓外侧土体中。
[0013]设置所述支护结构是呈辐射状从所述桩身沿径向向外延伸至所述桩身扩大翼轮廓外侧土体中。
[0014]所述桩身扩大翼的轮廓外径不大于所述桩身长度。
[0015]所述桩身为圆柱形桩，两处所述桩身扩大翼分别增设于所述桩身的底部位置和中部位置，所述桩身扩大翼呈圆盘状。
[0016]所述桩身为圆柱形桩，两处所述桩身扩大翼分别增设于所述桩身的底部位置和中部位置，所述桩身扩大翼由若干呈条状的桩脚构成，若干所述桩脚呈辐射状从所述桩身沿径向向外延伸设置。
[0017]本发明的优点是，该方法通过在单桩基础桩身上增设桩身扩大翼和支护结构，可有效提升单桩基础的承载能力和抗倾覆能力，相较于常规桩群，由多层超宽单桩基础组成的桩群具有更高的整体承载能力，并且其桩身长度得以有效缩短。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有技术中端承粧不意图；
图2为现有技术中摩擦桩示意图；
图3为本发明中单桩基础呈“土”字型构造的立面图1 ;
图4为本发明中单桩基础呈“土”字型构造的立面图1I ；
图5为本发明中单桩基础呈“王”字型构造的立面图；
图6为本发明中单桩基础桩身上设置有横向钢管时的俯视图；
图7为本发明中单桩基础桩身上不具有横向钢管时的俯视图1 ;
图8为本发明中单桩基础桩身上不具有横向钢管时的俯视图1I ；
图9为本发明中单桩基础桩身上不具有横向钢管时的俯视图1II。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-9，图中标记1-8分别为:端承桩1、软土层2、硬层3、摩擦桩4、桩身5、桩身扩大翼6、支护结构7、钢管8 ；
其中a为支护结构距桩身的距离、b为支护结构对扩大翼的支护长度、c为扩大翼的厚度。
[0020]实施例:目前用于为上部结构提供足够承载力的桩群基础所存在的一个普遍问题就是承载力较小且桩身长度较大。如图3所示，为了改善这一现象，本实施例提供了一种利用多层超宽单桩基础以提高桩群承载力的方法，所述的桩群具体是由若干间隔排列的单桩基础所组成的，单粧基础的大部分粧身5位于土体中，相对于常规的孔粧，该提闻粧群承载力的方法通过在桩身5上增设多个横向加宽的桩身扩大翼6，构成多层超宽的单桩基础，使之能够提供远大于常规孔桩的承载面积，以提高桩群整体的抗倾覆能力和承载能力，同时减小其桩身长度。
[0021]如图3、6所示，该利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法具体包括以下三种措施(所述的桩群具体是由若干间隔排列的单桩基础所组成的，因此以其中某一单桩基础为例进行说明):
(1)该单桩基础的桩身5为圆柱形桩体，在桩身5的底部增设一个与桩身5轴线相垂直的呈圆盘状的桩身扩大翼6作为底座，同时在桩身5的中部位置处增设一个同样呈圆盘状的桩身扩大翼6，使三者为一体浇筑的结构；所增设的桩身扩大翼可有效增加单桩基础的承载面积，由此提升整个桩群的承载力；
本实施例中呈圆盘状的桩身扩大翼6的直径，即2(a+b)，不大于桩身5的长度，且桩身扩大翼6的厚度c根据受力及结构形式、材料形式进行计算；但需要说明的是，在不同的工程中，桩身扩大翼6的直径及其厚度应根据不同的土质和承载力要求进行计算确定；
(2)此外，对桩身扩大翼6进行部分支护，即在各桩身扩大翼6的上表面横向设置若干呈条状的支护结构7，这些支护结构7具体可以是钢筋、锚杆或钢管，这一系列支护结构7以桩身5为中心，在离桩身5的外壁面长度为a处呈辐条状径向向外延伸，各支护结构7的外端部深入土体中，也就是说使桩身扩大翼6的内圈部分成为无支护结构，而使其外圈部分成为有支护结构，支护长度为b ;设置支护结构7的目的有两点，第一点，防止桩身扩大翼6的外圈部分在成桩过程中发生坍塌事故；第二点，支护结构7深入土体的外端部大大加宽了桩身扩大翼6的长度，增加了其承载面积，并在贯入土体过程中可对周围土体产生挤密效果，可有效增加整个单桩基础的稳定性和抗倾覆能力；
当然在土体松软或不考虑施工成本的情况下，可对桩身扩大翼6进行全支护，即如图4所示，这一系列的支护结构7呈辐条状从桩身5径向向外延伸直至其外端部深入土体，以降低桩身扩大翼6在成桩过程中发生坍塌的风险性；
(3)最后，沿桩身5轴线方向间隔设置若干组钢管，每组钢管由四根或多根管径较大的实心钢管8组成，钢管8与桩身5的轴线相垂直，各钢管8自桩身5的内部向外延伸并贯入桩身5外侧的土体中，各钢管8与桩身5为一体浇筑结构；与桩身5相垂直的各组钢管不仅增加了单桩基础的承载面积，还可在贯入土体的过程中对周围土体产生挤密效果，可有效增加整个单桩基础的稳定性、承载力和抗倾覆能力。
[0022]如图3、6所示，用于实现上述利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法的具体施工步骤是:
①首先采用机械成孔或人工挖孔以构成桩身5的孔洞，为避免之后形成的桩身扩大翼6的孔洞部分不能承受上部土体之压重而发生坍塌，在该处加上必要的超前支护，该超前支护采用预先穿入骨架，如钢筋、锚杆、钢管等形式，必要时配以喷浆加固等，此即支护结构7 ；
②待支护结构7预设完毕后，在竖向孔洞中下放横向扩孔装置，并通过该横向扩孔装置进行底部和中部的桩身扩大翼6的扩孔施工；
③之后自下而上，在竖向孔洞中下放钢管8，并将其横向贯入竖向孔洞外侧的土体中，同时预留一小段钢管8于竖向孔洞内部；
④在孔桩施工完毕后，根据需要确定下方是否设置钢筋笼以及钢筋笼的规格，最后浇筑混凝土成桩；需要说明的是，支护结构7对于桩身扩大翼6的支护长度b是需要根据不同的土质和承载力进行计算所确定的；
⑤依步骤①至步骤④中所述，对桩群中其余单桩基础采用同样的方法施工，以此提高桩群整体的承载能力。
[0023]本实施例中利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法的有益效果具体为:
①单桩基础的桩身与常规孔桩相比，在其上增设了双层超宽的桩身扩大翼，极大地提闻了粧身的承载面积，大幅度提闻了粧体的稳定性和支承能力，极大地减小了单粧基础的长度，经计算，在达到同等桩体稳定性和支承能力的情况下，桩身长度可大大缩减，降低了施工难度和成本；
②单桩基础扩大翼上的支护结构不仅在施工时提供超前支护，在成桩完成后与桩身扩大翼构成一体结构，其深入土体的外端部与土体之间相互抓紧作用，并挤密土体，可提高桩体的稳定性，防止单桩基础发生倾覆，因此，桩身上的扩大翼及其支护结构可有效提升抗倾覆能力；
③增设于单桩基础桩身上的各组钢管，其深入土体的外端部不仅提高了单桩基础的承载面积，并可挤密土体提高桩体的稳定性。
[0024]需要说明的是，本实施例中的单桩基础并不限于呈双层的“土”字型，当桩身5的外侧横向空间有限，桩身扩大翼6无法采用较大宽度时，为达到同等的支承性能，则采用多层扩大翼的单桩基础结构。如图5所示，可以在桩身上增设三层桩身扩大翼6以构成呈“王”字型的单桩基础；也可以在桩身上增设四层桩身扩大翼以构成呈“圭”字型的单桩基础，桩身上所增设的桩身扩大翼层数应视不同的土质和承载力进行计算决定，当超过双层扩大翼时，可免除设置于桩身5上的钢管8。
[0025]此外，本实施例中的桩身形状和桩身扩大翼形状同样并不唯一。如图8所示，单桩基础的桩身5为方形桩体,位于桩身5底部和中部位置处的桩身扩大翼6为外轮廓边长大于桩身5边长的四边形结构体，三者为一体浇筑结构；桩身扩大翼6的外圈同样需要借助支护结构7进行超前支护，支护结构7具体沿其方形外框均匀间隔分布。
[0026]又如图9所示，单桩基础的桩身为圆柱形桩体，而其位于桩身5底部和中部位置处的桩身扩大翼6则由三个呈条形状的桩脚构成，桩脚的延伸方向与桩身5的轴线相垂直，各桩脚呈辐条状自桩身5的轴心向外延伸，即相邻的桩脚之间间隔120°，同样的，各桩脚上方设置有支护结构7。
[0027]其它的各种变形不再 例举。
【权利要求】
1.一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，所述桩群由若干所述单桩基础组成，其特征在于所述方法包括下列步骤:在所述单桩基础的桩身上至少两处位置设置桩身扩大翼以扩大所述桩身局部的直径；将所述桩身扩大翼的延伸方向与所述桩身轴线相垂直设立；在所述桩身扩大翼的上表面设置支护结构，并使所述支护结构的一端部贯入位于所述桩身扩大翼一侧的土体中。
2.根据权利要求1所述的一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，其特征在于在所述单桩基础桩身上两处位置分别增设所述桩身扩大翼；在所述桩身上至少一处位置设置横向钢管，所述钢管自所述桩身内部向外延伸并贯入土体。
3.根据权利要求1所述的一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，其特征在于所述桩身与所述桩身扩大翼以及所述支护结构为一体结构。
4.根据权利要求1所述的一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，其特征在于所述支护结构采用钢筋、锚杆或钢管。
5.根据权利要求1所述的一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，其特征在于设置所述支护结构是以所述桩身为中心，在距所述桩身一定距离处呈辐射状沿径向向外延伸至所述桩身扩大翼轮廓外侧土体中。
6.根据权利要求1所述的一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，其特征在于设置所述支护结构是呈辐射状从所述桩身沿径向向外延伸至所述桩身扩大翼轮廓外侧土体中。
7.根据权利要求1所述的一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，其特征在于所述桩身扩大翼的轮廓外径不大于所述桩身长度。
8.根据权利要求1所述的一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，其特征在于所述桩身为圆柱形桩，两处所述桩身扩大翼分别增设于所述桩身的底部位置和中部位置，所述桩身扩大翼呈圆盘状。
9.根据权利要求1所述的一种利用多层超宽单桩基础提高桩群承载力的方法，其特征在于所述桩身为圆柱形桩，两处所述桩身扩大翼分别增设于所述桩身的底部位置和中部位置，所述桩身扩大翼由若干呈条状的桩脚构成，若干所述桩脚呈辐射状从所述桩身沿径向向外延伸设置。
【文档编号】E02D5/48GK103669342SQ201310742536
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】杜伟, 郭衍敬, 钱寅星 申请人:中铁二十四局集团有限公司