本發(fā)明涉及土木工程技術領域，特別涉及地基基礎及地下構筑物抗壓和抗拔樁，高聳建筑的抗壓和抗拔樁。

背景技術：

隨著城市建設、交通工程的高速發(fā)展，地下空間的開發(fā)與利用發(fā)展已成趨勢。隨之而來，由地下水產(chǎn)生的浮力對地下結構的影響尤為突出，當?shù)叵陆Y構埋深越大，則由地下水產(chǎn)生的浮力則越高。地下水壓力對地下結構的作用主要表現(xiàn)在：地下室底板隆起，地下室漏水直到底板破壞；地下建筑物整體的不均勻浮起，會引起梁柱結點處開裂、底板開裂以及建筑物的傾斜等。為了滿足這種基礎受力平衡的需要，目前一般采用抗拔樁技術或增加建筑物配重等形式來解決，其中的抗拔樁在地下建筑工程中的使用較普遍，抗拔樁作為樁基礎中的一種，目前越來越被工程界重視。通過抗拔樁產(chǎn)生的抗拔力來抵消地下水對地下結構產(chǎn)生的上浮力?？拱螛督?jīng)過幾十年的發(fā)展，涌現(xiàn)出了多種抗拔樁體結構形式，從等截面鉆孔灌注樁到預應力抗拔樁和變徑抗拔樁等等，但這些樁型仍存在不少缺陷。

對于城市中普遍建設的小高層或高層建筑，地基中均需設置承壓樁基，預制樁和鉆孔灌注樁是普遍使用的樁型，由于預制樁的承載力有限和沉樁過程的擠土對圍邊環(huán)境造成的破壞，導致預制樁在這些地區(qū)的使用被大大地限制了。

鉆孔或旋挖灌注樁，作為最常用的承壓和抗拔樁基，在應用過程中存在如下問題：

(1)灌注樁的鋼筋保護層厚度要求難以保證，例如現(xiàn)行的《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94允許灌注樁成孔施工樁徑偏差-50mm，在出現(xiàn)樁徑負偏差時，保護層厚度為零。

(2)灌注樁的砼施工質(zhì)量問題，例如樁體縮頸、孔壁坍塌、孔底沉渣、樁身空洞、蜂窩、斷樁、夾泥等質(zhì)量缺陷，混凝土的質(zhì)量缺陷失去對鋼筋的保護作用，影響灌注樁的耐久性。

(3)剝出樁端鋼筋過程對鋼筋的損傷問題，例如在破除樁端混凝土剝出鋼筋，導致主筋受損嚴重，鋼筋的抗拉強度降低較多。

(4)灌注樁的護壁泥漿產(chǎn)生的泥皮降低了樁身的摩阻力，從而減少了樁基的承載力；

(5)泥漿的排放造成了環(huán)境的破壞。

鉆孔灌注樁處于地下，尤其是干濕交界面附近是強腐蝕區(qū)域，當混凝土樁體不密實、出現(xiàn)裂隙時，必然會引起鋼筋的銹蝕，從而影響了樁基的耐久性。對于抗拔樁尤其要要控制裂縫的寬度，則需大幅提高其配筋率，必然導致工程造價的大幅提高，也就是說，鉆孔灌注樁的工程造價將大幅提高。

對于預應力管樁和方樁，雖然工程造價較低，但存在著如下問題：

(1)樁材本身的耐久性問題，鋼制端板與砼脫離產(chǎn)生縫隙引起內(nèi)部主筋的銹蝕。

(2)樁間連接接頭焊縫質(zhì)量不可靠、鋼板連接件的銹蝕。

(3)樁端與承臺和底板等連接采用灌芯連接或端板焊接質(zhì)量、鋼構件的外露導致連接件腐蝕。

(4)靜壓或錘擊沉樁過程，預制樁身的排土對地基土產(chǎn)生擠壓，引起周邊的管線、建筑物地基破損或開裂，導致較高的工程損失。

(5)沉樁過程對樁材的損傷---錘擊或靜壓均對樁材的砼產(chǎn)生損傷，使樁體受損產(chǎn)生的裂縫。

基于目前普通的預制樁和鉆孔灌注樁或旋挖灌注樁所存在的問題，工程界急需要研發(fā)一種新型的抗拔樁，即能提供足夠的承載力，又能解決樁體耐久性和使用壽命問題。

勁性復合樁，作為一種新樁型，其結構如圖1a、圖1b所示。他是一種水泥土樁X1與預制樁X2的組合體，克服了普通預制樁所存在的一些問題，但在使用過程發(fā)現(xiàn)存在如下缺陷：

(1)在軟土中形成的水泥土攪拌樁，其樁身強度較低，一般只有0.2MPa，導致這種復合樁的承載力較低，發(fā)揮不了與預制樁的復合作用；

(2)預制樁身的外表光滑，與水泥土攪拌樁的粘結力較低，在受力過程中出現(xiàn)脫殼現(xiàn)象，復合樁的承載力較低且具有不確定性；

(3)為了實現(xiàn)復合樁與承臺或底板相連，常采用灌芯法連接，施工中管樁的內(nèi)孔封閉不允許充填水泥土，致使得沉樁過程中出現(xiàn)擠土現(xiàn)象，引起周邊的環(huán)境受損；

(4)預制樁的接頭仍采用焊接，焊接質(zhì)量不可靠；焊接施工時間長，導致現(xiàn)場攪拌的水泥土初凝后又與被預制樁破壞，使水泥土樁體的質(zhì)量較差；

(5)預制樁沉樁過程中樁中心孔封閉，排出的泥漿或水泥土量較大，導致環(huán)境污染。

(6)等直徑的水泥土攪拌樁體，使得這種復合樁的水平承載力較低，在基坑開挖過程中常出現(xiàn)預制樁發(fā)生偏斜損壞現(xiàn)象。

針對上述的各種問題，我們發(fā)明了一種異形的勁性復合樁，基本克服了目前各類樁基所存在的不足。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，克服現(xiàn)有樁基存在的技術難題和結構缺陷，提供一種高承載力的抗壓樁和抗拔樁，其基本原理如下：

當勁性復合樁的內(nèi)芯采用等直徑光滑表面的普通預制樁時，由于外芯水泥土的收縮變形較大而內(nèi)芯預制樁的收縮量極小，外芯水泥土與樁內(nèi)芯預制樁之間將出現(xiàn)間隙而接觸不夠緊密，且隨著時間推移內(nèi)芯、外芯之間裂縫會加大，導致內(nèi)芯預制樁承受的荷載不能有效向外芯水泥土樁傳遞，普通勁性復合樁質(zhì)量存在隱患?？v向不等面截面的異型樁，其內(nèi)芯預制樁的凹凸面能分段承擔各段樁身與水泥土樁的剪切力，增強了樁身摩擦力，避免了內(nèi)芯、外芯之間出現(xiàn)裂縫后樁身荷載不能有效傳遞的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種異形的勁性復合樁，包括水泥或固化劑攪拌樁，和預制樁，其特征是，預制樁體表面呈凹凸型；預制樁分節(jié)構成；水泥或固化劑攪拌樁的上部、中部和下部呈不同直徑；預制樁節(jié)之間采用螺鎖式機械連接，樁端接觸面之間采用高強樹脂粘接。

預制樁截面呈空心的圓形或矩形。

預制樁截面呈空心的圓形或矩形。

預制樁截面呈T形。

水泥或固化劑攪拌樁的頂部為大直徑。

水泥或固化劑攪拌樁底部為大直徑。

水泥或固化劑攪拌樁在淤泥軟土中的無側限抗壓強度1000KPa以上。

預制樁作為芯樁，與水泥或固化劑攪拌樁的復合，所述芯樁的長度呈等芯、長芯或短芯分布；與巖土直接接觸的芯樁表面是光滑的。

預制樁無鋼制端板，芯樁的鋼筋和連接件均處理混凝土和高強樹脂的保護中；預制樁身處于水泥或固化劑攪拌樁的充填和包裹。

預制樁節(jié)連接是受力主筋的一一對接，在抗拔樁的接頭處增加連接筋。

預制樁的外表面凹凸呈異形。

本發(fā)明的方案，提高了內(nèi)芯預制樁與水泥或固化劑攪拌樁之間的粘結力和摩擦力；

使外芯的水泥或固化劑攪拌樁的上部、中部和下部呈不同直徑。水泥或固化劑攪拌樁的頂部直徑大，用于加固樁基頂部的軟土，提高了樁基的水平承載力，便于開挖過程中對樁基的保護；水泥或固化劑攪拌樁的底部直徑大，用于加固樁基底部的巖土體，提高了樁基的端承力；

采用軟土固化劑，使水泥或固化劑攪拌樁體在淤泥軟土中的無側限抗壓強度達到1000KPa以上；

預制樁節(jié)之間采用螺鎖式機械連接，樁端接觸面之間采用高強樹脂粘接。

針對地層分布和承載力不同的要求，將預制樁作為芯樁，在與水泥基固化土旋噴攪拌樁的復合時，其芯樁的長度呈等芯、長芯或短芯分布。

取消了樁鋼制端板，使預制樁的受力筋和連接件均處于混凝土的保護之中，使之不易銹蝕。

預制空腹樁體的內(nèi)孔、外表大部份處于水泥或固化劑攪拌樁的充填和包裹中，使之具有較高的耐久性；

為提高預制樁接頭的連接強度，將預制樁的受力主筋的一一對接，并在抗拔樁的接頭處增加了連接筋。

預制樁的材料為鋼筋混凝土或型鋼

通過以上技術方案，制造的復合樁基將能獲得較高的樁基承載力和耐久性。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發(fā)明；

圖1a為現(xiàn)有技術中勁性復合樁結構示意圖。

圖1b為現(xiàn)有技術中勁性復合樁截面結構示意圖。

圖1為本發(fā)明所述的一種等芯異形的勁性復合樁結構示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的一種長芯異形的勁性復合樁結構示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的一種短芯異形的勁性復合樁結構示意圖。

圖4為本發(fā)明所述的一種上部擴徑異形的勁性復合樁結構示意圖。

圖5為本發(fā)明所述的一種底部擴徑異形的勁性復合樁結構示意圖。

圖6為本發(fā)明所述的一種二端擴徑異形的勁性復合樁結構示意圖。

圖7為本發(fā)明所述的一種變徑異形的勁性復合樁結構斷面圖。

圖8為本發(fā)明所述的一種等徑異形的勁性復合樁結構斷面圖。

圖9為本發(fā)明所述的一種內(nèi)芯為方樁異形的勁性復合樁結構斷面圖。

圖10為本發(fā)明所述的一種內(nèi)芯為空心方樁異形的勁性復合樁結構斷面圖。

圖11為本發(fā)明所述的一種內(nèi)芯為矩形樁異形的勁性復合樁結構斷面圖。

圖12為本發(fā)明所述的一種內(nèi)芯為T形樁異形的勁性復合樁結構斷面圖。

圖13為本發(fā)明所述的一種外斷面呈方形內(nèi)芯為空心圓樁的勁性異形勁性復合樁結構斷面圖

圖14為本發(fā)明所述的一種外斷面呈方形內(nèi)芯為空心方樁的勁性異形勁性復合樁結構斷面圖

圖15為本發(fā)明所述的一種外斷面呈方形內(nèi)芯為T形樁的勁性異形勁性復合樁結構斷面圖

圖16為本發(fā)明所述的一種異形的勁性復合樁的接頭連接示意圖。

圖示：1---水泥或固化劑攪拌樁；2---預制的異形樁；21---預制的等直徑樁；3---預制樁身的凸面；4---預制的方樁；5—預制的空心方樁；6—預制矩形樁；61---預制T形樁7—高強樹脂粘合的接頭縫；8—高強鋼筋；9—接頭螺孔；10---接頭螺鎖連接件；11---擴徑的水泥或固化劑攪拌樁。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。

參看圖1、圖2、圖3，本實施例中異形勁性復合樁結構，是分步施作完成的，既可在較為堅硬的巖土層中施作，也可在軟弱的土層如淤泥質(zhì)土、流砂和粉質(zhì)土中施作；先用旋噴攪拌技術，摻入水泥基土體固化劑混合，施作完成水泥基固化土旋噴攪拌樁體1；然后同心植入異形的預制鋼筋混凝土樁2；預制鋼筋混凝土樁身的凸面3與旋呀攪拌樁體1咬合在一起，增加了復合樁的粘合面，提高了其粘接力。

采用螺鎖式機械連接接長預制樁達設計長度，并植入到位，該復合樁在養(yǎng)護一定時間后即能得到較高的承載力。參看圖16，在高強樹脂粘合的樁接頭縫7處，預制樁端部的高強鋼筋8，通過接頭螺鎖連接件10連接，在接頭螺鎖連接件里面設置有接頭螺孔9。

實例一：等芯異形的勁性復合樁

該種復合樁的內(nèi)芯樁和外裹樁是等長度的，一般用于土體較均勻的地基中。在周邊環(huán)境較復雜，以粘性土體為地基的區(qū)域，沉樁擠土效應對周邊環(huán)境影響較嚴重時，常用這種樁型。此處參看圖1。

實例二：長芯異形的勁性復合樁

該種復合樁的內(nèi)芯樁長度大于外裹樁，一般用于上部土層較軟且以粘性土為主，下部土層較硬且以砂性土為主的地基中。當樁基的承載力要求不高，而對變形控制較嚴時，需用較長的預制樁控制沉降時，常用這種樁型；主要用作抗壓樁。與巖土體直接接觸的預制樁采用等直徑鋼筋混凝土樁21，減少了底部沉樁過程對土體的擾動，利于沉樁后土體摩阻力的恢復。此處參看圖2。

實例三；短芯異形的勁性復合樁

該種復合樁的內(nèi)芯樁長度短于外裹樁，一般用于土體較均勻的地基中。在周邊環(huán)境較復雜，以粘性或淤泥土體為地基的區(qū)域，沉樁擠土效應對周邊環(huán)境影響較嚴重時，并且對樁基的沉降要求不嚴時，常用該樁型。此處參看圖3。

實例四：上部擴徑異形的勁性復合樁

該種復合樁的外裹樁在上部的直徑較下部大一些，主要用于對開挖面軟土地基的加固，以提高樁基頂端的水平承載力。當在淤泥層中開挖基坑時，為保護已施工的工程樁，采用該種樁型，即可保證預制鋼筋混凝土樁不發(fā)生側移、斷樁等事故。此處參看圖4。

實例五：底部擴徑異形的勁性復合樁結構

該種復合樁的外裹樁在底部的直徑較上部大一些，主要用于對樁端土體的加固，以提高樁基端承力。當樁端位于較軟土層或風化破碎區(qū)域時，靠樁端土提供的端承力較小，為了不增加芯樁的長度，采用該種樁型，即可提高復合樁的承載力。此處參看圖5。

實例六：二端擴徑異形的勁性復合樁結構

參看圖6，該種復合樁的外裹樁在上部和下部直徑均較大，而中部直徑較小，主要用于對開挖面軟土地基和樁端土體的加固，既可以提高樁基頂端的水平承載力又能提高基端承力。等徑異形的勁性復合樁(參看圖7)。當然也可以設計為等徑異形的勁性復合樁(參看圖8)。

實例七：內(nèi)芯為方樁異形的勁性復合樁

該種復合樁的內(nèi)芯為方樁，主要用于既承壓又抗拔的區(qū)域。在周邊環(huán)境較復雜，以粘性或淤泥土體為地基的區(qū)域，沉樁擠土效應對周邊環(huán)境影響較嚴重時，采用該樁型既可消除擠土效應，又能提供較高的承載力。內(nèi)心的方樁為實心或空心方樁。圖9內(nèi)芯為實心方樁4示意圖；圖10為內(nèi)芯為空心方樁5示意圖。

實例八：內(nèi)芯為矩形樁異形的勁性復合樁

該種復合樁的內(nèi)芯為矩形樁6或T形樁61，主要用作承受沿長邊方向作用較高水平荷載的樁基。在超高層的建筑物中，需要提供很高的水平承載力，同時周邊環(huán)境較復雜，沉樁擠土效應對周邊環(huán)境影響又很嚴重時，采用該樁型既可消除擠土效應，又能提供較高的水平承載力。此處參看圖11和圖12。

實例九：外斷面為方形內(nèi)芯為空心矩形樁異形的勁性復合樁

該種復合樁的內(nèi)芯為空心圓形樁、矩形樁或T形樁，外裹樁采用多軸旋噴攪拌樁機形成擬方形旋噴攪拌樁體，減少了外裹樁的截面積，可以插入較大斷面的圓形樁或矩形樁，提供了較大的摩擦面積和較高的抗拔力，常用作抗浮樁基。內(nèi)芯為空心圓形樁參看圖13，內(nèi)芯為空心矩形樁參看圖14，內(nèi)芯為T形樁參看圖15。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。