一种用于湿陷性黄土的组合桩的制作方法

本技术涉及建筑工程，尤其涉及一种用于湿陷性黄土的组合桩。

背景技术：

1、湿陷性黄土地层在天然状态下具有较高的强度，但遇水浸湿后，土体结构会迅速破坏并发生显著沉降，对上部构筑物构成严重威胁。因此，在该类地区进行工程建设时，桩基础成为了广泛应用的关键技术措施。其中，混凝土预制桩（包括管桩、空心方桩、实心方桩等）因其质量稳定、施工速度快、承载力高等优点，被大量用于工业与民用建筑、铁路、公路、市政等领域的桩基工程。

2、然而，随着预制桩在湿陷性黄土地区应用规模的不断扩大和工程实践的深入，一系列固有的技术难题日益凸显，严重制约了其经济性与可靠性，主要表现在以下三个方面：

3、第一，负摩阻力效应显著，导致桩基设计经济性差，施工风险高。 湿陷性黄土层的沉降变形大于桩身的沉降，从而对桩身产生向下的负摩阻力。这使得桩身受力呈现严重的“上负下正”现象，即上部桩身承受向下的拉力，而下部桩身才提供向上的正摩阻力和端阻力。为抵消上部负摩阻力对承载力的削弱，设计时往往被迫大幅度增加桩长，以确保桩底有足够的正摩阻力和端阻力来满足荷载要求。这种桩长的增加带来了连锁性问题：首先，工程成本因混凝土和钢材用量的增加而显著上升，经济性变差；其次，增长的桩体常常需要穿透钙质结核层、砂卵石层等硬夹层以达到持力层，在采用锤击法或静压法施工时，极易在达到合理的收锤标准或压桩力后，因桩长未满足设计值而继续强行施工，从而导致桩头压碎或桩身开裂的“爆桩”事故，不仅造成直接经济损失，更给工程质量和施工进度带来极大的不确定性。

4、第二，现有组合桩结构存在缺陷，严重牺牲桩顶水平承载力与抗震性能。 为解决上述问题，部分现有技术尝试采用“下大上小”的组合桩形式，即下部采用直径（或边长）较大的桩节以提供更高的承载力，上部采用直径（或边长）较小的桩节以减小负摩阻力影响。然而，这种结构带来了新的技术短板：建筑物所受的水平力（如风荷载、地震作用）主要通过桩顶区域传递至基础。将桩顶部位的桩径减小，直接导致桩身的截面模量降低，从而严重削弱了桩基的水平承载力。在抗震设防区域，这种削弱是致命的，它使得桩基难以有效抵抗地震产生的巨大水平剪切力，对整体结构的抗震安全构成严重威胁。

5、第三，产品结构与施工工艺、生产模具的适配性差，制约生产效率与施工质量。 上述“下大上小”的组合桩或异型桩结构，通常需要对现有的标准化预制桩生产线模具进行大量、复杂的改造。这种改造不仅初始投入成本高昂，而且会严重扰乱既有的高效生产节奏，导致生产效率下降。此外，此类异型桩在施工时，其变截面处容易与静压桩机的夹具行程不匹配。若夹具恰好夹持在截面变化的过渡区域，极易因应力集中而导致桩身混凝土压溃。同时，上下节桩的接桩处若形成过长的凹槽，会在湿陷性黄土与非湿陷土层的分界这一关键受力部位形成一个明显的薄弱环节，进一步加剧负摩阻力的不利影响和侧摩阻力的损失。

6、现有用于湿陷性黄土地区的预制桩技术，无论是在单一的桩型应用，还是在组合桩的探索上，均未能系统性地解决负摩阻力抵消、水平承载力保障与生产施工便利性三者之间的矛盾。

7、因此迫切需要一种创新的预制桩组合方案，能够在不显著增加成本和生产复杂度的前提下，同时实现承载力的高效提升和结构性能的全面优化。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种用于湿陷性黄土的组合桩，在对接形成组合桩的接桩凹槽，所述接桩凹槽有效减少了在湿陷性黄土分界线处的侧摩阻力损失，并抑制了负摩阻力向下传递，同时有利于缓解锤击施工时的端部应力集中。

2、本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种用于湿陷性黄土的组合桩，包括上节桩和下节桩，所述上节桩的两端设有第一衔接段，所述下节桩的两端设有第二衔接段，所述上节桩的第一衔接段与下节桩的第二衔接段对接，对接形成组合桩的接桩凹槽；所述接桩凹槽中的第二非衔接段位于非湿陷性土层中，所述接桩凹槽中的第一非衔接段位于湿陷性黄土层中。

4、进一步，所述下节桩两端的第二衔接段的轴向长度总和与下节桩总桩长之比小于5%。

5、进一步，所述上节桩的中部为第一非衔接段，所述第一非衔接段为通长等径结构；所述第一非衔接段的长度占上节桩总长度的90%以上。

6、进一步，所述组合桩的接桩凹槽轴向长度小于500mm。

7、进一步，所述下节桩的中部为第二非衔接段，所述第二非衔接段为轴向变径的异形桩，所述第二非衔接段包括凸节和凹节，所述凸节和凹节沿轴向交替布置。

8、进一步，所述第二衔接段的外轮廓小于凸节的外轮廓，这里的外轮廓一般指的外径或边长。

9、进一步，所述第二衔接段的外外轮廓小于凸节的外外轮廓至少40mm。

10、进一步，所述凸节的轴向长度与相邻凹节的轴向长度之和为1.8m～2.2m。

11、进一步，所述凸节的净长度与凹节的净长度之比大于1.2。

12、进一步，所述下节桩中与第二衔接段相邻的凸节的轴向尺寸不小于800mm；所述下节桩的其余凸节的轴向尺寸不小于1m。

13、进一步，所述接桩凹槽的轴向长度与其相邻的凸节的轴向长度之比小于0.5。

14、本实用新型的有益效果在于：

15、1．本实用新型所述的用于湿陷性黄土的组合桩，通过在对接形成组合桩的接桩凹槽，所述接桩凹槽有效减少了在湿陷性黄土分界线处的侧摩阻力损失，并抑制了负摩阻力向下传递，同时有利于缓解锤击施工时的端部应力集中。

16、2．本实用新型所述的用于湿陷性黄土的组合桩，通过将下节桩的非衔接段设计为纵向变径的凹凸节结构，达成了大幅提升桩身在稳定土层中侧摩阻力的效果。根据行业标准，该凹凸节结构可按其大直径（或边长）（凸节外径或边长）的周长计算侧摩阻力，并可乘以1.1～1.3的提高系数，从而从结构上根本性地增强了桩基的竖向承载能力。

17、3．本实用新型所述的用于湿陷性黄土的组合桩，通过将上节桩的非衔接段设计为通长等径结构，且其外径与下节桩凸节外径（或边长）相同或相近，达成了完全保持桩顶原有水平承载力的效果。该设计确保了桩顶具有最大的截面模量，从而有效抵抗水平荷载与地震作用，解决了“下大上小”组合桩抗震性能削弱的固有缺陷。

18、4．本实用新型所述的用于湿陷性黄土的组合桩，通过将上、下节桩的衔接段外径（或边长）设计为小于其非衔接段外径（或边长）40mm以上，并限制衔接段长度，达成了在接桩处形成一个可控的接桩凹槽，该结构有效减少了在湿陷性黄土分界线处的侧摩阻力损失，并抑制了负摩阻力向下传递，同时有利于缓解锤击施工时的端部应力集中。

19、5．本实用新型所述的用于湿陷性黄土的组合桩，通过设定下节桩凹凸节的周期长度（1.8m～2.2m）及凸节与凹节的净长度之比（大于1.2），达成了与现有静压桩机夹具行程完美匹配的效果。此举确保了施工时夹具能够稳定地夹持在凸节段实体上，避免了夹在变截面斜坡上造成的桩身混凝土损伤，极大地提升了施工的可靠性与成功率。

20、6．本实用新型所述的用于湿陷性黄土的组合桩，通过限定下节桩尾端凸节尺寸不小于800mm，达成了确保桩端有足够长度稳固进入持力层的效果，这使得端阻力的理论计算模型与实际受力状态高度吻合，充分发挥了桩端的承载力，保证了设计的安全性与精确性。

21、7．本实用新型所述的用于湿陷性黄土的组合桩，通过上节等径（或边长）、下节异形的组合设计，达成了在相同工程地质条件下，相较于传统预制桩组合，整体承载力提升25%以上的技术效果。同时，该结构最大限度地利用了现有生产线，模具改造量小，综合达成了生产成本低、生产效率高、施工便捷且爆桩率低的多重经济效益。