[01261033]一种减小负摩阻力的履带钢管桩及施工方法

课题来源与背景本成果来源于发明专利，名称：一种减小负摩阻力的履带钢管桩及施工方法，专利号：ZL201611164849.8。

近年来国民经济持续快速发展，城镇化速度加快，城市人口数量不断增加，现有基础设施已不能满足人们的生产和生活需求，城市基础设施建设规模不断扩大，数量不断增多，城市用地紧张已成为大中城市面临的重大挑战，高层及超高层建筑物在大中城市大量涌现。

桩基础作为高层、超高层建筑物的一种基础形式，因其承载力高，可有效减小上层建筑物不均匀沉降而被工程界所接受，大量应用于工程实践中。然而桩基础在湿陷性黄土地区和软土地区等实际应用中桩身承载能力变弱，上层建筑物不均匀沉降，经研究发现是由于桩周土体沉降产生的负摩阻力引起的，为了解决这一问题，现有桩基础在湿陷性黄土地区和软土地区往往采用桩身涂层和套管的方法来减小周围土体沉降对桩身产生的负摩阻力，但桩身涂层法所用的材料属于有害的化学成分，这会对周围的土体及水质造成污染;另外，涂层法和套管法等现存减小负摩阻力的方法中只侧重于如何减小负摩阻力而忽略了桩身在荷载作用下时土体给桩体的正摩阻力，桩基础承载能力降低。

综上所述，现有减小负摩阻力的方法仅强调有效减小负摩阻力，而忽略了其对桩土间正摩阻力的影响，减小了桩体的承载能力。因此，一种减小桩土负摩阻力的同时增加桩土正摩阻力的新型桩基结构是建筑基础工程技术领域的迫切需求。

2.技术原理及性能指标

负摩阻力转动原理：在湿陷性黄土和软土地区中，土体沉降会对桩身产生向下的滑动摩擦力，带动钢性履带和单向转动齿轮绕齿轮轴转动，使土体沉降对桩体产生的滑动摩擦力转变为使履带和单向转动齿轮绕齿轮轴转动的动力，从而达到减小甚至消除桩土间负摩阻力的目的。

正摩阻力锁死原理：在承受上部结构荷载作用时，桩体沉降会带动外侧钢性履带向上运动，这时齿轮处于非转动状态，土体与钢性履带之间产生的摩擦力通过T型钢梁传递给桩体，从而使桩体中性点以上也存在正摩阻力。

3.技术的创造性与先进性本发明的主要特点是在钢管桩外侧中性点以上设置单向转动钢性履带，使桩体在减少桩土间负摩阻力的同时增加了桩土间正摩阻力，具体表现在：（1）土体沉降与桩身要发生相对运动产生负摩阻力时，土体带动钢性履带和单向转动齿轮绕齿轮轴转动，减少土体沉降引起的负摩阻力;（2）上部荷载作用于桩体，桩身与土体要发生相对运动，单向转动齿轮处于非转动状态，钢性履带与周围土体产生正摩擦力，不仅未减少桩体中性点以上的正摩擦力，而且由于桩身截面变大，增加了桩体的正摩阻力。

4.技术成熟度，适用范围和安全性现已经掌握本成果的工艺流程，广泛适用于适用于易出现负摩阻力的湿陷性黄土和软土地区，施工简单，性能可靠。

5.应用情况及存在问题已经与企业合作应用于湿陷性黄土和软土地区，仍需扩大应用范围。

6.历年获奖情况无。