一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法.pdf

1、10申请公布号CN103321209A43申请公布日20130925CN103321209ACN103321209A21申请号201310292899422申请日20130712E02D3/11200601E02D5/3420060171申请人湖南城市学院地址413000湖南省益阳市益阳大道西238号72发明人孔纲强邓宗伟郭杏林付贵海洪亮74专利代理机构益阳市银城专利事务所43107代理人舒斌54发明名称一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法57摘要本发明公开了一种采用电渗法及化学电渗法减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法，其特征是它包括以下步骤按照设计要求施工灌注桩；根据计算确定的中性面位置确定电

2、渗法所用的电极长度；在地表面邻近阴电极管处，开挖排水沟，并将排水沟之间形成网络；将直流电源的正、负极分别与阳电极管、阴电极管连接，通电进行电渗法；当阳电极管附近周边土体出现泛白、开裂现象，阴电极管的流出水量明显减小，出水量小于01ML/H时，停止化学电渗法施工；回收电极材料，回填地表沉降差，本发明从而经济、有效地解决负摩阻力对基桩承载力的影响，提高桩基础整体承载力；其施工方法简单，可操作性强，效果显著，经济效益明显。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN103321209ACN103321

3、209A1/1页21一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法，其特征是它包括以下步骤按照设计要求施工灌注桩，根据设计计算确定灌注桩的中性面位置；根据计算确定的中性面位置确定电渗法所用的电极长度，制作符合设计要求的阳电极管、阴电极管，并将阳电极管、阴电极管按设计位置沉入至灌注桩周边；在地表面邻近阴电极管处，开挖排水沟，并将排水沟之间形成网络，以方便电渗法处治排出的水排出处治场地以外；将直流电源的正、负极分别与阳电极管、阴电极管连接，通电进行电渗法，在电场作用下，土中水从正极流向负极，产生电渗，当阴电极管流出水量小于10ML/H时；再向阳电极管内加入氯化钙溶液，使现场溶液浓度为510，向阴电极管内加入

4、碳酸钠溶液，使现场溶液浓度为1020，再次通电进行化学电渗法；当阳电极管附近周边土体出现泛白、开裂现象，阴电极管的流出水量明显减小，出水量小于01ML/H时，停止化学电渗法施工；回收电极材料，回填地表沉降差，使其达到设计地表标高，施工灌注桩承台，完成建筑桩基础的整体施工。2根据权利要求1所述的一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法，其特征是在步骤中，阳电极管、阴电极管的中心与设计位置偏差不大于20。3根据权利要求1所述的一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法，其特征是所述的阳电极管、阴电极管交替布置在灌注桩周边，阳电极管、阴电极管布置间距为3M5M；阳电极管、阴电极管的长度露出地表面05M08M。

5、4根据权利要求1所述的一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法，其特征是所述直流电源工作电压为120V220V，工作电流为80A200A。5根据权利要求1或2或3或4所述的一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法，其特征是所述的阳电极管为多孔铁管，外径为4060，壁厚为58，沿电极长度方向设有供水溶液流动的小孔，小孔上布置有滤网。6根据权利要求1或2或3或4所述的一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法，其特征是所述的阴电极管为电动土工格栅，外径为4080，壁厚为510，电动土工格栅外侧包裹有土工布。权利要求书CN103321209A1/4页3一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法技术领域0001本发明涉及

6、一种桩基础和软土地基处理技术领域，具体地说是一种减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法。背景技术0002当地面堆载、地下水位下降及湿陷性黄土遇水等因素造成桩周土体沉降大于桩体沉降时，桩侧土对桩身产生向下的负摩阻力。负摩阻力不仅不能为承担上部荷载做出贡献，反而要产生作用于桩身且与荷载方向相同的下拽力和下拽位移。研究表明，沥青涂层法是一种减少负摩阻力对预制桩影响的有效方法之一。但是，沥青涂层材料对地下水环境存在一定的污染作用。0003也有先行对造成固结沉降的软土层进行地基处理，然后再进行打桩。但是，该方法增加了施工工期，且加固后的软土地基增加了打桩的难度和成本。0004专利号为2008100118544

7、，发明名称为一种扩底预应力锥形管桩及其施工方法的专利公开了一种通过改变桩身纵向截面形式来降低负摩阻力对基桩的影响。它通过在土体浅部设置楔形角，以降低桩周土体沉降所引起的负摩阻力对基桩的影响；在土体深部设置扩大头以提高基桩的桩端阻力，从而在整体上提高了混凝土单位材料承载力。但是，该方法基桩纵向截面形式复杂，对施工设备和施工队伍的要求相对较高，且中性面以上部分土体对基桩的摩擦力仍为负值，没有发挥该部分土体对支撑桩基础承载力的作用。0005专利申请号为2012101302828，发明名称为一种减小沉管灌注桩负摩阻力的技术装置及其使用方法的专利申请公开了一种通过将双层钢套管连同里面的塑料薄膜和环形预制

8、体一起采用静压或振动的方式沉入预先设计的深度，拔出钢套管并将双层塑料薄膜和环形预制体留在地基中的技术方法；该技术方法通过在中性面以上部位灌注桩的周围布置双层塑料薄膜，降低桩体中性面以上桩土界面的摩擦系数，减小桩基负摩阻力，提高桩基整体承载力。但是，该方法对施工控制要求相对较高，且同样存在没有发挥中性面以上部分土体对支撑桩基础承载力的作用。0006专利号为2010205170044，发明名称为一种消除桩基负摩阻力的装置的专利公开了一种在预制桩体与周围土体之间设置卸荷套管，通过套管装置来减小加载到桩身的负摩阻力的技术方法。该方法虽能在一定程度上减小负摩阻力，但是施工成本和工程造价相对较高，卸荷套管

9、与土体之间、卸荷套管与基桩之间的摩阻力也需要采用润滑油等材料进行处理，且中性面以上部分基桩与卸荷套管之间仍存在一定数值的负摩阻力，没有发挥中性面以上部分土体对支撑桩基础承载力的作用。0007目前，在常用的减少负摩阻力对基桩影响的方法中，均是基于减少中性面以上桩与土之间的摩阻力这种思路，而未考虑将该部分负摩阻力转化为可以提高桩基承载力的正摩阻力，这些方法在一定程度上浪费了中性面以上基桩支撑上部荷载的潜能。发明内容说明书CN103321209A2/4页40008本发明的目的是提供一种采用电渗法及化学电渗法减少灌注桩桩侧负摩阻力的施工方法。0009本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种减少灌

10、注桩桩侧负摩阻力的施工方法，它包括以下步骤按照设计要求施工灌注桩，根据设计计算确定灌注桩的中性面位置；根据计算确定的中性面位置确定电渗法所用的电极长度，制作符合设计要求的阳电极管、阴电极管，并将阳电极管、阴电极管按设计位置沉入至灌注桩周边；在地表面邻近阴电极管处，开挖排水沟，并将排水沟之间形成网络，以方便电渗法处治排出的水排出处治场地以外；将直流电源的正、负极分别与阳电极管、阴电极管连接，通电进行电渗法，在电场作用下，土中水从正极流向负极，产生电渗，当阴电极管流出水量小于10ML/H时；再向阳电极管内加入氯化钙溶液，使现场溶液浓度为510，向阴电极管内加入碳酸钠溶液，使现场溶液浓度为1020，

11、再次通电进行化学电渗法；当阳电极管附近周边土体出现泛白、开裂现象，阴电极管的流出水量明显减小，出水量小于01ML/H时，停止电渗法施工；回收电极材料，回填地表沉降差，使其达到设计地表标高，施工灌注桩承台，完成建筑桩基础的整体施工。0010本发明所述的阳电极管、阴电极管交替布置在灌注桩周边，阳电极管、阴电极管布置间距为3M5M；阳电极管、阴电极管的长度露出地表面05M08M。0011本发明所述直流电源工作电压为120V220V，工作电流为80A200A。0012本发明所述的阳电极管为多孔铁管，外径为4060，壁厚为58，沿电极长度方向设有多排供水溶液流动的小孔，小孔上布置有滤网。0013本发明所

12、述的阴电极管为电动土工格栅，外径为4080，壁厚为510，电动土工格栅外侧包裹有土工布。0014由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，利用电渗法及化学溶液注入协助电渗法，不仅可以起到迅速排水固结的作用，而且在电渗过程中利用化学溶液之间化学反应之后形成的沉淀物对土体起到有效的加固作用，使其成为可以提供灌注桩正摩阻力作用的土层，从而经济、有效地解决负摩阻力对基桩承载力的影响，提高桩基础整体承载力；其施工方法简单，可操作性强，效果显著，经济效益明显。附图说明0015图1是本发明的结构示意图。具体实施方式0016下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。0017由图1可知，一种减少灌注桩桩

13、侧负摩阻力的施工方法，它包括以下步骤按照设计要求施工灌注桩5，根据设计计算确定灌注桩5的中性面4位置；首先平整施工场地，在地表面1测量放线，按照设计位置、设计桩径和桩间距要求，施工灌注桩5，灌注桩5的桩径一般为6001500，桩间距一般为18M6M，位置偏说明书CN103321209A3/4页5差不大于50，灌注桩5可以是矩形布置，也可以是梅花形布置；施工完成灌注桩5之后，根据设计计算确定灌注桩5的中性面4位置；根据计算确定的中性面4位置确定电渗法所用的电极长度，制作符合设计要求的阳电极管7、阴电极管6，并将阳电极管7、阴电极管6按设计位置沉入至灌注桩5周边；由于灌注桩5一般打入到持力层3，在

14、桩承台9上部荷载10和地面堆载11共同作用下，负摩阻力主要发生在软弱土层2，一般情况下是在灌注桩1/3桩长以上，因此，电渗法处治软弱土层2厚度约为1/31/2桩长，即电极长度约为桩长的1/31/2。0018本发明所述的阳电极管7为多孔铁管，外径为4060，壁厚为58，沿电极长度方向设有多排供水溶液流动的小孔，小孔上布置有滤网，防止电渗过程中，土体随水溶液流动堵塞小孔。0019本发明所述的阴电极管6为电动土工格栅，外径为4080，壁厚为510，电动土工格栅外侧包裹有渗透性较大的土工布，防止电渗过程中土体随水溶液流动堵塞小孔。0020本实施例阳电极管7长度为10M，外径为50，壁厚为5；阴电极管6

15、长度为10M，外径为60，壁厚为5；本发明所述的阳电极管7、阴电极管6交替布置在灌注桩5周边，阳电极管7、阴电极管6布置间距为3M5M（本实施例为3M）；阳电极管7、阴电极管6的长度露出地表面05M08M（本实施例为05M）。0021启动静压设备，将阳电极管7和阴电极管6在灌注桩5基桩周边的设计位置沉入至设计位置，沉入时，阳电极管7、阴电极管6的中心与设计位置偏差不大于20。0022在地表面1邻近阴电极管6处，开挖排水沟8，并将排水沟8之间形成网络，以方便电渗法处治排出的水排出处治场地以外；利用电缆线把直流电源14的正、负极分别与阳电极管7、阴电极管6的接口处连接，使多孔铁管与电动土工格栅分别

16、形成电渗场中的阳、阴电极。0023将直流电源14的正、负极分别与阳电极管7、阴电极管6连接，通电进行电渗法，在电场作用下，土中水从正极流向负极，产生电渗，当阴电极管6流出水量小于10ML/H时；再向阳电极管内7加入氯化钙溶液12，使现场溶液浓度为510（本实施例为10），向阴电极管6内加入碳酸钠溶液13，使现场溶液浓度为1020（本实施例为20），再次通电进行化学电渗法；本发明所述直流电源14工作电压为120V220V（本实施例为160V），工作电流为80A200A（本实施例为100A）。0024本发明为减少氯化钙溶液12和碳酸钠溶液13的损失，首先进行电渗法处理，当阴电极管6流出水量小于10

17、ML/H时；再向阳电极管7内加入氯化钙溶液12，向阴电极管6内加入碳酸钠溶液13，通电进行化学电渗法处理，在直流电场力作用下，两个化学溶液发生化学反应，并生成碳酸钙（CACO3）沉淀物对土体起到加固作用。0025在采用化学电渗法处理时，通电一段时间后，检测阳电极管7、阴电极管6中的化学溶液浓度，通过添加氯化钙溶液12和碳酸钠溶液13，保持阳电极管7、阴电极管6内的化学溶液浓度维持在设定的浓度值。0026当阳电极管7附近周边土体出现泛白、开裂现象，阴电极管6的流出水量明显减说明书CN103321209A4/4页6小，出水量小于01ML/H时，停止电渗法施工；回收电极材料，回填地表沉降差，使其达到设计地表标高，施工灌注桩承台9，完成建筑桩基础的整体施工。0027本发明对软弱土层2进行化学溶液联合电渗法处治，使后续可能固结沉降的土体提前排水固结，同时，利用化学溶液之间的化学反应所生成的沉淀物对土体的加固作用和对桩土接触面的摩擦系数的提高作用，提高了灌注桩5桩侧正摩阻力，将上部软弱土层2原本潜在的负摩阻力转变成可以支撑上部结构荷载的正摩阻力。从而经济、有效地解决负摩阻力对基桩承载力的影响，提高了桩基础整体承载力；其施工方法简单，可操作性强，效果显著，经济效益明显。说明书CN103321209A1/1页7图1说明书附图CN103321209A