【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑基础工程，特别涉及一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩及施工方法。
技术介绍
1、我国中西部地区分布着大范围的深厚湿陷性黄土层，黄土有着显著的遇水湿陷问题，湿陷性黄土地区的工程构筑物常由于地基土湿陷而产生附加沉降变形。对于桩基础来说，就是由于湿陷性黄土的湿陷导致桩侧产生负摩阻力，负摩阻力对湿陷性黄土地区基桩承载力和桩体沉降的影响是不可忽略的，当桩侧土体的下沉速率（或沉降量）大于桩本身的下沉速率（或沉降量），这时桩体表面就会产生负摩阻力，从而导致建筑物桩基础沉降，甚至危害上部构筑物的安全。
2、现阶段，在湿陷性黄土地区基桩工程设计时把负摩阻力以下拉荷载的形式施加于桩身，这使得设计时不得不加大桩长、桩径。这种方式不仅不经济，而且还伴随着桩长、桩径的加大，造成施工难度的增大。
3、为了解决上述问题，本专利技术提出一种消除基桩负摩阻力的扩底异形桩及施工方法，扩底、楔形、膨胀装置的设置可增大基桩正摩阻力并有效减小负摩阻力，从而达到减小桩长、降低造价的目的。
技术实现思路
1、本专利技术目的就在于为了解决上述的问题，而提供一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩及施工方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩及施工方法，包括承台、桩体、钢套管、储水器、hcsa混凝土膨胀装置、扩底构件，其特征在于：
4、所述桩体为混凝土预制桩，且桩顶预留有钢筋，所述桩体中性点以上
5、储水器由橡胶活塞、储水仓组成，所述储水仓底部设有出水孔与下部注水管联通；
6、hcsa混凝土膨胀装置包括内外双层钢套管与其双层钢套管之间设置的hcsa混凝土储存仓，所述hcsa混凝土储存仓为多仓设置并环绕双层钢套管中心位置对称，所述双层钢套管外侧预留有与hcsa混凝土储存仓位置对应的孔位且孔位上布设土工布，多个所述hcsa混凝土储存仓上对应设有注水管孔位，所述注水管和hcsa混凝土储存仓对应位置预留有出水口。
7、进一步地，所述桩体的楔形段顶部截面面积大于圆柱形截面面积。
8、进一步地，所述钢套管内径与中性点以上部分圆柱形桩体直径相同。
9、进一步地，所述出水孔、注水管和每层hcsa混凝土储存仓数量相同。
10、进一步地，所述扩底构件为人工挖孔进行浇筑，其顶部预制有突出端，所述突出端与桩体预留凹口连接。
11、一种消除基桩负摩阻力的扩底异形桩的施工方法，其步骤为：
12、s1：预制桩体：根据设计要求确定桩身尺寸以及中性点位置，桩体中性点以上部分为圆柱形，中性点以下部分为楔形，且在桩顶位置处预留有钢筋，桩端位置处预留有凹口；
13、s2：预制hcsa混凝土膨胀装置：根据设计要求，选用不同半径的钢材进行切割、钻孔，制作hcsa混凝土膨胀装置内外双层钢套管、hcsa混凝土储存仓、注水管，制作完成后进行焊接，布设土工布，从而完成hcsa混凝土膨胀装置的制作；
14、s3：预制储水器及钢套管：根据设计要求，确定钢套管的直径及长度；确定储水器的体积，进行制作，并将钢套管、储水器、hcsa混凝土膨胀装置按顺序安装在桩体上；
15、s4：预钻孔：钻孔至设计标高，钻孔所使用的钻孔钢管的直径与桩体楔形段端部直径相同，确保在静压沉桩过程中桩体中性点以下楔形段能充分发挥挤密作用；
16、s5：浇筑扩底构件：钻孔结束后，进行人工扩底，使桩底形成一个扩大头，下放处于收缩状态的钢筋笼，钢筋笼下放至设计标高时，使其扩展，进行扩底构件浇筑，使其规则成形，确保扩底构件凸出端与桩体预留凹口连接良好；
17、s6：静压成桩及承台浇筑：静压沉桩，确保桩体预留凹口与扩底构件突出端连接良好，桩顶预留有钢筋，焊接钢筋笼，进行承台浇筑；
18、s7：重复步骤s4、s5、s6进行下一根桩的施工。
19、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
20、（1）本专利技术通过在中性点以上部分桩体设置钢套管、储水器、hcsa混凝土膨胀装置，当桩与桩周土体产生相对位移，引起负摩阻力时，钢套管在负摩阻力的作用下，向下滑动，推动储水器活塞，使得储水器内的水从注水管流到hcsa混凝土储存仓内，同时hcsa作为高性能混凝土膨胀剂，还能从桩侧土体中吸收一定的水分，使得hcsa储存仓内的hcsa与水泥的干粉混合物膨胀，形成膨胀体，消除中性点以上部分桩体桩侧负摩阻力。
21、（2）通过预钻孔、人工扩底、静压沉桩，使得桩端阻力增大，由于预钻孔所使用钻孔钢管的直径与桩体楔形段桩端直径相同，静压沉桩过程中楔形段桩体对桩周土有一定的挤密作用，使得桩周土体的密实度得到提高的同时，由于楔形段桩体特有的外形，中性点以下部分桩体桩侧正摩阻力提高。
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1.一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩，包括承台（1）、桩体（10）、钢套管（2）、储水器（5）、HCSA混凝土膨胀装置（6）、扩底构件（13），其特征在于：
2.根据权利要求1所述一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩，其特征在于：所述桩体（10）的楔形段顶部截面面积大于圆柱形截面面积。
3.根据权利要求2所述一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩，其特征在于：所述钢套管（2）内径与中性点以上部分圆柱形桩体（10）直径相同。
4.根据权利要求3所述一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩，其特征在于：所述出水孔（14）、注水管（9）和每层HCSA混凝土储存仓（7）数量相同。
5.根据权利要求4所述一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩，其特征在于：所述扩底构件（13）为人工挖孔进行浇筑，其顶部预制有突出端（12），所述突出端（12）与桩体（10）预留凹口（11）连接。
6.根据权利要求5所述一种消除基桩负摩阻力的扩底异形桩的施工方法，其特征在于，其步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩，包括承台（1）、桩体（10）、钢套管（2）、储水器（5）、hcsa混凝土膨胀装置（6）、扩底构件（13），其特征在于：
2.根据权利要求1所述一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩，其特征在于：所述桩体（10）的楔形段顶部截面面积大于圆柱形截面面积。
3.根据权利要求2所述一种消除基桩负摩阻力的扩底异型桩，其特征在于：所述钢套管（2）内径与中性点以上部分圆柱形桩体（10）直径相同。
【专利技术属性】
技术研发人员：王博林，晋万祥，晋霞，巩景琨，杨文斌，刘嘉怡，徐州，王聚庭，芦柯华，韩怡希，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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