本發(fā)明屬于樁柱施工，更具體地，涉及一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔及施工方法。

背景技術(shù)：

1、《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(gb50007-2011)規(guī)定：“應(yīng)考慮樁基施工中擠土效應(yīng)對樁基周邊環(huán)境的影響；在深厚飽和軟土中不宜采用大片密集有擠土效應(yīng)的樁基”。因為靈敏粘土在預(yù)制樁施工中會產(chǎn)生軟化，土體從樁周邊擠出地表隆起高度較大；非靈敏粘土(如硬粘土、細(xì)砂、粗砂等土層)土體隆起量就比較小；軟土地基天然含水量高、土體壓縮性強(qiáng)、承載力低，而且有觸變、流變、低透水性和低抗剪強(qiáng)度等特性，因此決定了軟土相對于其它土質(zhì)所產(chǎn)生的擠土效應(yīng)影響會更加明顯。

2、隨著行業(yè)發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，及預(yù)制樁本身造價較低、施工效率高的特點(diǎn)，越來越多工程在軟土地基中嘗試使用預(yù)制樁。預(yù)制樁在軟土地基沉樁過程中產(chǎn)生的擠土效應(yīng)更為明顯，甚至?xí)绊懼苓呉咽┕さ钠渌A(yù)制樁。應(yīng)力釋放孔作為一種有效的對抗擠土效應(yīng)的措施，目前規(guī)范和圖集上沒有明確的構(gòu)造和做法。

3、為了解決擠土效應(yīng)引起的一系列問題，中國專利cn216360739u公開了防擠土效應(yīng)應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，將地基分為施工區(qū)域和非施工區(qū)域，區(qū)域之間設(shè)有防擠槽，防擠槽底部開設(shè)有若干應(yīng)力釋放孔，按梅花形設(shè)置有兩排，排間距為800mm，相鄰應(yīng)力釋放孔的間距為1000mm，應(yīng)力釋放孔孔徑300至500mm。應(yīng)力釋放孔可以減小因施工區(qū)域在沉樁時引起的對非施工區(qū)域現(xiàn)有建筑的不均勻沉降、開裂和破壞。但該專利應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)受到其本身結(jié)構(gòu)和布置的限制，能起到保護(hù)非施工區(qū)域作用，但無法解決由擠土效應(yīng)引起的樁位偏差、涌樁等問題。

4、中國專利cn219568866u公開了一種靜壓樁施工時應(yīng)力釋放機(jī)構(gòu)，包括：應(yīng)力釋放孔，其設(shè)于施工區(qū)域與非施工區(qū)域之間；蓋板件，其適配應(yīng)力釋放孔位置地蓋裝于施工地面上，蓋板件設(shè)有與應(yīng)力釋放孔上下對位的安裝孔，并圍繞安裝孔設(shè)置有向下凸起的擋板部，擋板部插裝于應(yīng)力釋放孔中，并阻礙應(yīng)力釋放孔開口處的側(cè)壁向孔內(nèi)塌陷；鋼筋籠組件，其從安裝孔向下插裝于應(yīng)力釋放孔中。優(yōu)選的一種靜壓樁施工時應(yīng)力釋放機(jī)構(gòu)，通過設(shè)置應(yīng)力釋放孔，并對應(yīng)力釋放孔進(jìn)行有效支護(hù)，使應(yīng)力釋放孔能充分發(fā)揮減小擠土效應(yīng)的作用。但該專利應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)為一種鋼性較大的結(jié)構(gòu)，主要用于排除孔隙水壓力，對土體運(yùn)動產(chǎn)生的應(yīng)力消弭效果較差，無法解決由擠土效應(yīng)引起的樁位偏差、涌樁等問題。同時，由于其結(jié)構(gòu)的限制，難以布置較深的應(yīng)力釋放孔以消除深層應(yīng)力。

5、因此，需要一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔及施工方法，在軟土地基使用預(yù)制樁時，減輕擠土效應(yīng)對鄰近區(qū)域、地下管線的影響，同時解決密集預(yù)制樁群施工時的擠土效應(yīng)對于已施工的預(yù)制樁的影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔及施工方法，通過將應(yīng)力釋放孔位置設(shè)置在樁間、大承臺間及受保護(hù)建筑物周邊，在管柱施工過程中減小應(yīng)力產(chǎn)生的擠土效應(yīng)，達(dá)到保護(hù)臨近建筑物和地下管線的目的，在起到保護(hù)作用的同時，能有效解決軟土地基擠土效應(yīng)造成的涌樁、樁位偏移等問題，達(dá)到了提升施工質(zhì)量的目的。

2、為實現(xiàn)以上目的，按照本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔的施工方法，包括以下步驟：

3、s100、根據(jù)現(xiàn)場情況繪制應(yīng)力釋放孔的平面布置圖，并對該平面布置圖進(jìn)行孔位放樣；

4、s200、根據(jù)平面布置圖確定現(xiàn)場孔位，鉆機(jī)就位后由鉆機(jī)進(jìn)行引孔，配合打拔機(jī)進(jìn)行施工，埋設(shè)護(hù)筒至現(xiàn)場孔位中；

5、s300、使用鉆機(jī)按照先慢后快的順序進(jìn)行旋挖鉆孔作業(yè)，直至鉆孔達(dá)到預(yù)設(shè)深度，實現(xiàn)土孔的完孔；

6、s400、根據(jù)土孔的完孔尺寸優(yōu)化應(yīng)力釋放單元的結(jié)構(gòu)，確定適用于現(xiàn)場實際工程地質(zhì)的具體尺寸；

7、s500、利用打拔機(jī)對準(zhǔn)土孔中心將應(yīng)力釋放單元吊裝入土孔中，控制應(yīng)力釋放單元不上浮；

8、s600、使用打拔機(jī)震動緩慢拔出鋼護(hù)筒，采用模板木方制作蓋板對應(yīng)力釋放孔洞口進(jìn)行防護(hù)。

9、進(jìn)一步地，步驟s100中，所述繪制應(yīng)力釋放孔的平面布置圖根據(jù)布置原則進(jìn)行；

10、所述布置原則為將應(yīng)力釋放孔主要布置在樁位密集處、承臺間及施工場地外側(cè)受保護(hù)區(qū)域方向，臨近保護(hù)位置加密布置。

11、進(jìn)一步地，步驟s200中，埋設(shè)護(hù)筒時，還需對其偏差角度進(jìn)行評估，以控制器垂直度，其平均偏差角為：

12、

13、其中，δh(z)為在深度z處護(hù)筒頂端與底部的水平偏差距離，

14、l為護(hù)筒的高度，

15、為護(hù)筒在深度z處的偏差率。

16、進(jìn)一步地，步驟s300中，鉆進(jìn)過程中鉆進(jìn)速度變化率為：

17、

18、其中，r(z)為鉆進(jìn)速度變化率

19、k為比例系數(shù)，

20、h(z)為深度為z處的地層硬度，

21、w(z)為深度為z處的鉆頭磨損程度，

22、wm為鉆頭的最大允許磨損程度，

23、p(z)為深度為z處的地下水壓力，

24、pm為地下水壓力的最大允許值。

25、進(jìn)一步地，所述地層硬度隨深度的變化率h(z)為：

26、h(z)＝h0·ekz；

27、其中，h0為地表處的地層硬度，

28、k為硬度增長系數(shù)，

29、e為自然對數(shù)的底；

30、所述深度為z處的鉆頭磨損程度w(z)為：

31、w(z)＝w0+m·z；

32、其中，w0為初始鉆頭磨損程度，

33、m為磨損增長系數(shù)，

34、z為鉆孔的當(dāng)前深度；

35、所述深度為z處的地下水壓力p(z)為：

36、p(z)＝p0+ρ·g·z；

37、其中，p0為初始地下水壓力，即地表處的壓力，按大氣壓計算，

38、ρ為地下水的密度，

39、g為重力加速度，

40、z為鉆孔的當(dāng)前深度。

41、進(jìn)一步地，驟s400中，還需對所述應(yīng)力釋放單元的穩(wěn)定性進(jìn)行校核，具體為：

42、

43、其中，fs(z)為深度變化的安全系數(shù)，

44、fc(z)為應(yīng)力釋放單元隨深度變化的承載能力，

45、fa(z)為應(yīng)力釋放單元隨深度變化的實際荷載。

46、進(jìn)一步地，所述應(yīng)力釋放單元隨深度變化的承載能力fc(z)為：

47、

48、其中，σc(z)為應(yīng)力釋放單元隨深度變化的抗壓強(qiáng)度,

49、a(z)為應(yīng)力釋放單元隨深度變化的橫截面積；

50、所述應(yīng)力釋放單元隨深度變化的實際荷載fa(z)為：

51、

52、其中，σt(z)為隨深度變化的土壓力，

53、τ(z)為隨深度變化的地下水壓力，

54、c(z)為隨深度變化的應(yīng)力釋放單元側(cè)面積，

55、a(z)為隨深度變化的應(yīng)力釋放單元橫截面積。

56、進(jìn)一步地，步驟s500中，應(yīng)力釋放單元垂直放入土孔中時，需要對應(yīng)力釋放單元的垂直度進(jìn)行控制，其傾斜角度為：

57、

58、其中，θ(z)為應(yīng)力釋放單元在深度z處的傾斜角度，

59、δg(z)為應(yīng)力釋放單元在深度z處的水平偏移量。

60、進(jìn)一步地，步驟s600中，還需對應(yīng)力釋放孔洞口的防護(hù)進(jìn)行承載能力驗算，具體為：

61、fr＝∑fc(i)＝∑(ai·σc(i)·φ(i))；

62、其中，fr為洞口防護(hù)的承載力，

63、fc(i)為第i個部分的承載力，

64、ai為第i個部分的橫截面積，

65、σc(i)為第i個部分的材料抗壓強(qiáng)度，

66、φ(i)為第i個部分的有效利用系數(shù)。

67、按照本發(fā)明實施例的第二方面，提供一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔，包括土孔以及設(shè)于所述土孔內(nèi)的應(yīng)力釋放單元；

68、所述土孔由鉆機(jī)鉆孔而成，設(shè)于多個預(yù)制樁之間、大承臺之間以及受保護(hù)建筑物的周邊；

69、所述應(yīng)力釋放單元的主體為多個豎直設(shè)置的毛竹主筋，多個毛竹主筋沿圓周設(shè)置，外圍由鋼筋加強(qiáng)箍、毛竹加強(qiáng)箍固定，所述鋼筋加強(qiáng)箍和毛竹加強(qiáng)箍均為多個，間隔設(shè)置于毛竹主筋的外圈。所述毛竹主筋的底端向中合攏形成錐形，其尖端以毛竹束口鐵絲固定；

70、所述應(yīng)力釋放單元的外圍還設(shè)有外包紗網(wǎng)。

71、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

72、1.本發(fā)明的一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔的施工方法，解決了軟土地基預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔沒有具體構(gòu)造和施工方法的問題，在管樁施工過程中減小應(yīng)力產(chǎn)生的擠土效應(yīng)，達(dá)到保護(hù)臨近建(構(gòu))筑物和地下管線的目的。

73、2.本發(fā)明的本發(fā)明的一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔的施工方法，通過將應(yīng)力釋放孔位置設(shè)置在樁間、大承臺間及受保護(hù)建(構(gòu))筑物周邊的方法，在起到保護(hù)作用的同時，能有效解決軟土地基擠土效應(yīng)造成的涌樁、樁位偏移等問題，達(dá)到了提升施工質(zhì)量的目的。

74、3.本發(fā)明的本發(fā)明的一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔的施工方法，通過采用合理設(shè)置適用于軟土地基的應(yīng)力釋放孔的方式，在保證臨近建(構(gòu))筑物和地下管線安全以及預(yù)制樁工程施工質(zhì)量的同時，能確保工程的施工進(jìn)度。

75、4.本發(fā)明的本發(fā)明的一種用于軟土地基的預(yù)制樁應(yīng)力釋放孔的施工方法，所涉及的構(gòu)件材料和施工機(jī)具均為施工現(xiàn)場易于獲取的，解決了新技術(shù)在推廣過程中門檻較高、難以上手的問題，達(dá)到了現(xiàn)場施工易上手、相關(guān)構(gòu)件易于加工、施工效果好的目的。