一种挤排土变径桩的制作方法

本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种挤排土变径桩。

背景技术：

在改革开放的浪潮中，建筑业有了飞速发展，建筑工程对地基基础的设计、施工要求越来越高，桩基础中的钢筋混凝土桩，复合地基中的素混凝土桩增强体在高层建筑、桥梁、港口、铁路、公路、机场、水利水电设施等工程中得到广泛应用，为了使基桩和混凝土桩增强体满足抗弯、抗剪，提高承载力和抗震等设计要求，人们不断对桩型进行改进，以期进一步满足设计要求，节约原材料用量，提高工程质量及缩短施工进度。以现有设备与工艺建造的传统桩型，其纵横切面通常是不随桩长而变化的圆柱形或方柱形桩，其承载力主要由桩侧的摩阻力及桩端的端阻力组成。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种挤排土变径桩，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种挤排土变径桩，其包括：主体桩身；所述主体桩身自上而下分为第一段桩身、第二段桩身和第三段桩身；所述第一段桩身与第二段桩身之间通过第一倒圆台连接；所述第二段桩身和第三段桩身之间通过第二倒圆台连接；

所述第一倒圆台和第二倒圆台的倒圆台角α满足如下关系式：

30°≤α≤45°；

所述第二倒圆台的设置位置满足如下关系式：

h2+l2+h1+l1≤(l3+h2+l2+h1+l1)/2；

式中，l1为第一段桩身的长度；l2为第二段桩身的长度；l3为第三段桩身的长度，h1为第一倒圆台的高度，h2为第二倒圆台的高度；

所述第一倒圆台的设置起始位置满足如下关系式：

800mm≤l1≤4d1；

式中，l1为第一段桩身的长度；d1为第一段桩身的直径。

作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第一段桩身、第二段桩身和第三段桩身的直径d满足如下关系式：

d1＞d2＞d3；

式中，d1为第一段桩身的直径；d2为第二段桩身的直径；d3为第三段桩身的直径。

作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第三段桩身的直径d3满足如下关系式：

300mm≤d3≤600mm。

作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

相邻段桩身的直径之差满足如下关系式：

d1-d2≤300mm；

d2-d3≤300mm。

作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第一段桩身、第二段桩身和第三段桩身的长度l满足如下公式：

l1＜l2＜l3；

式中，l1为第一段桩身的长度；l2为第二段桩身的长度；l3为第三段桩身的长度。

作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第一段桩身、第二段桩身和第三段桩身的长度l满足如下公式：

l2＜l1＜l3

式中，l1为第一段桩身的长度；l2为第二段桩身的长度；l3为第三段桩身的长度。

作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第一段桩身、第二段桩身和第三段桩身的长度l满足如下公式：

l2＝l1＜l3

式中，l1为第一段桩身的长度；l2为第二段桩身的长度；l3为第三段桩身的长度。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实施例提供的一种挤排土变径桩，其承载力不但包括传统桩体的桩侧摩阻力及桩端端承力，而且倒圆台斜面可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力，产生楔子效应，桩周土形成被动受压应力状态和挤扩状态，增加了桩周摩阻力，提高了单桩的承载力，可降低沉降量。而且这种桩的荷载传递模式不同于等直径的桩，由于在上部两个倒圆台处的端承力向桩底向下土层的扩散效应远大于桩的摩阻力的扩散效应，因而在土中荷载的扩散更充分，其沉降比通常的桩基要小。本实用新型从一个台阶通过桩身合理分段直径递减，提升为多个台阶，达到台阶变径处的陡变过渡成缓变，这一桩型的改变，实现了在节约混凝土情况下浅部、深部倒圆台阶处地基土的承载力有效发挥、保障了桩身强度、提高了单桩承载力、降低了沉降量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的挤排土变径桩的结构示意图；

图标：1-第一段桩身；2-第一倒圆台；3-第二段桩身；4-第二倒圆台；5-第三段桩身。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

结合图1所示，本实施例提供一种挤排土变径桩，其包括：主体桩身；所述主体桩身自上而下分为第一段桩身1、第二段桩身3和第三段桩身5；所述第一段桩身1与第二段桩身3之间通过第一倒圆台2连接；所述第二段桩身3和第三段桩身5之间通过第二倒圆台4连接；

首先，所述第一倒圆台2和第二倒圆台4的倒圆台角α满足如下关系式：

30°≤α≤45°；

所述第二倒圆台4的设置位置满足如下关系式：

h2+l2+h1+l1≤(l3+h2+l2+h1+l1)/2；

式中，l1为第一段桩身1的长度；l2为第二段桩身3的长度；l3为第三段桩身5的长度，h1为第一倒圆台2的高度，h2为第二倒圆台4的高度；第二倒圆台4的设置位置关系式的表达也可通过对第三段桩身的长度来反应，即，第三段桩身的长度不小于总桩身长度的1/2。

可见，本实施例中设计这样的比例关系，是为了更好匹配桩顶上部附加应力向下传递衰变的规律要求，因为大部分附加应力集中于桩中上部。

而且，所述第一倒圆台2的设置起始位置满足如下关系式：

800mm≤l1≤4d1；

式中，第一段桩身长度不大于4d1且不小于800mm。l1为第一段桩身1的长度；d1为第一段桩身1的直径。

可见，本桩型的第一段桩(直径d1)都较短，一方面提高了上部基桩和复合地基单桩的承载力，也提高了复合地基中的面积置换率和有利于满足桩身强度的要求。由于本桩型第一倒圆台的端承力仍然沿用《倒锥台阶型桩复合地基设计规程》db13(j)/t166-2014中的太沙基圆形浅基础承载力公式，所以规定倒圆台以上桩长不应大于4d1。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第一段桩身1、第二段桩身3和第三段桩身5的直径d满足如下关系式：

d1＞d2＞d3；

式中，d1为第一段桩身1的直径；d2为第二段桩身3的直径；d3为第三段桩身5的直径。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第三段桩身5的直径d3满足如下关系式：

300mm≤d3≤600mm。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

相邻段桩身的直径之差满足如下关系式：

d1-d2≤300mm；

d2-d3≤300mm。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第一段桩身1、第二段桩身3和第三段桩身5的长度l满足如下公式：

l1＜l2＜l3；

式中，l1为第一段桩身1的长度；l2为第二段桩身3的长度；l3为第三段桩身5的长度。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第一段桩身、第二段桩身和第三段桩身的长度l满足如下公式：

l2＜l1＜l3

式中，l1为第一段桩身的长度；l2为第二段桩身的长度；l3为第三段桩身的长度。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，该挤排土变径桩包括：

所述第一段桩身、第二段桩身和第三段桩身的长度l满足如下公式：

l2＝l1＜l3

式中，l1为第一段桩身的长度；l2为第二段桩身的长度；l3为第三段桩身的长度。

可见，第一段桩身和第二段桩身的长度可根据地质条件、上部结构荷载要求及桩的受力特性综合确定，灵活设置。

挤排土变径桩用于桩基础及复合地基设计与施工，综合体现了创新桩型最大优势。

综上，本实施例提供的一种挤排土变径桩，其承载力不但包括传统桩体的桩侧摩阻力及桩端端承力，而且倒圆台斜面可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力，产生楔子效应，桩周土形成被动受压应力状态和挤扩状态，增加了桩周摩阻力，提高了单桩的承载力，可降低沉降量。而且这种桩的荷载传递模式不同于等直径的桩，由于在上部两个倒圆台处的端承力向桩底向下土层的扩散效应远大于桩的摩阻力的扩散效应，因而在土中荷载的扩散更充分，其沉降比通常的桩基要小。本实用新型从一个台阶通过桩身合理分段直径递减，提升为多个台阶，达到台阶变径处的陡变过渡成缓变，这一桩型的改变，实现了在节约混凝土情况下浅部、深部倒圆台阶处地基土的承载力有效发挥、保障了桩身强度、提高了单桩承载力、降低了沉降量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。