擴(kuò)底樁專利技術(shù)綜述

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1、擴(kuò)底樁專利技術(shù)綜述　　摘要：擴(kuò)底樁因其優(yōu)良的承載性能而成為一種應(yīng)用廣泛的樁型。本文分析了擴(kuò)底樁的作用機(jī)理及主要類型，介紹了不同種類擴(kuò)底樁的施工方法，并進(jìn)一步基于擴(kuò)底樁的專利分析方法梳理了其技術(shù)演進(jìn)過程及發(fā)展方向?！　￡P(guān)鍵詞：擴(kuò)底樁；承載力；施工方法；專利分析　　引言　　灌注樁是一種歷史悠久，應(yīng)用廣泛的樁基形式，由于普通灌注樁依靠混凝土自重成樁，易發(fā)生斷樁、縮頸、夾渣、孔底虛土等問題，導(dǎo)致承載力不足，沉降過大。為解決上述問題，一種新樁型――擴(kuò)底樁應(yīng)運(yùn)而生。擴(kuò)底樁通過壓力或機(jī)械的方式在樁底形成一個(gè)擴(kuò)大頭，

2、增大有效承載面積，從而提高樁端承載力，使擴(kuò)底樁成為以樁端支承為主，樁周側(cè)摩阻力為輔的樁型。在同樣樁長的情況下，可大大提高其承載力?！　∫弧U(kuò)底樁的作用機(jī)理及分類　　擴(kuò)底樁的承載力[1]主要有三部分組成，即樁周摩阻力、擴(kuò)大頭部分的抗拔力和樁本身的自重。在上拔力的作用下，下部樁體帶動(dòng)周圍土體擠壓上部土體，從而使上部土的剪應(yīng)力提高而改善上部土體的力學(xué)性能。即使樁不帶擴(kuò)大頭，這種擠壓作用也是存在的。而擴(kuò)大頭的存在對其上層土體產(chǎn)生更有效的擠壓，受其影響，擴(kuò)大頭上方樁周圍剪應(yīng)力也將有相應(yīng)的提高。6　　擴(kuò)底的成型工

3、藝有鉆擴(kuò)、爆擴(kuò)、振擴(kuò)、錘擴(kuò)、壓擴(kuò)、沖擴(kuò)、夯擴(kuò)、注擴(kuò)、挖擴(kuò)及擠擴(kuò)等種類[2]。根據(jù)擴(kuò)底樁形成底部擴(kuò)大頭的方法不同，又可分為夯擴(kuò)樁、靜壓擴(kuò)底樁、機(jī)械擴(kuò)底樁、人工挖孔擴(kuò)底樁、壓力注漿擴(kuò)底樁、爆炸擴(kuò)底樁和脹擴(kuò)體擴(kuò)底樁[3]等.　　二、擴(kuò)底樁領(lǐng)域?qū)＠暾埱闆r概述　　1.全球?qū)＠暾埩堪l(fā)展趨勢分析　　1960年之前，世界各國有關(guān)擴(kuò)底樁的專利申請有122件，自1980年以來，世界各國在該領(lǐng)域的專利申請總量為2222件左右，圖5示出了1960年以來擴(kuò)底樁領(lǐng)域?qū)＠暾埩堪l(fā)展趨勢，由圖5可以看出，1970年起，該領(lǐng)域的專

4、利申請量開始小幅度增長，至2000年則開始較大幅的增長，隨著近年來樁型的逐步擴(kuò)底化，近三四年該領(lǐng)域?qū)＠暾埩砍尸F(xiàn)大幅增長，從2010年至今專利申請量達(dá)到242件?！　?.專利申請的國家分布　　圖2示出了擴(kuò)底樁領(lǐng)域?qū)＠暾埲藝曳植紙D。其中，日本申請人提出的專利申請共計(jì)1061件，占專利申請總量的33%，排在第一位。中國申請人提出的專利申請共計(jì)713件，占專利申請總量的23%，排在第二位，其次是美國、德國等。日本作為樁基礎(chǔ)技術(shù)的大國，其在擴(kuò)底樁專利申請領(lǐng)域也是占據(jù)絕對領(lǐng)先的位置；我國近四十年來在改革開放

5、和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的推動(dòng)下建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，對建筑行業(yè)中的擴(kuò)底樁性能要求越來越高，帶動(dòng)了技術(shù)的革新與發(fā)展，專利申請量大幅提高，在該領(lǐng)域躍居第二?！　?.我國擴(kuò)底樁專利申請狀況　　（1）申請人分析6　　在擴(kuò)底樁領(lǐng)域，中國區(qū)域內(nèi)申請量在前20名的申請人中，個(gè)人申請人占75%，其次是施工單位和企業(yè)、高校、科研院所等。其中，王國奮的申請量最大，申請量較多的院校有河海大學(xué)；在施工單位和企業(yè)中，土工技術(shù)強(qiáng)化公司、上海城地建設(shè)發(fā)展有限公司、安蓉建設(shè)總公司在這方面的申請量較多。　?。?）申請內(nèi)容　　在擴(kuò)底樁領(lǐng)域，中國的申請量

6、僅次于日本，排在第二位，并且占據(jù)了全球總申請量的23%。中國的第一篇涉及擴(kuò)底樁的專利申請的申請日為1987年10月8日，公告號(hào)為CN87204672U，其涉及一種振動(dòng)錘擊樁機(jī)，可用于擴(kuò)底樁的施工。總體來看，我國擴(kuò)底樁的技術(shù)發(fā)展較為成熟，沒有什么開拓性的改進(jìn)，其發(fā)明方向主要是基于實(shí)際工程所積累的工程經(jīng)驗(yàn)，對施工方法、施工機(jī)具、樁身、樁身材料所進(jìn)行的改進(jìn)?！　∪?、擴(kuò)底樁技術(shù)的發(fā)展趨勢　　技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)總是由粗放到精細(xì)，由單一到復(fù)合，由單向到多元，目前，我國的鉆孔擴(kuò)底樁種類有20種以上，日本的大直徑鉆擴(kuò)樁工

7、法有將近40種。綜合擴(kuò)底樁技術(shù)的專利申請及非專利文獻(xiàn)狀況，擴(kuò)底樁基礎(chǔ)施工技術(shù)發(fā)展中呈現(xiàn)了如下動(dòng)向：樁體造價(jià)降低、樁基承載力提升、擴(kuò)孔機(jī)具效率改善，施工方法綠色環(huán)保[5]。本文將擴(kuò)底樁技術(shù)大致分為以下幾類?！　?.基于材料改進(jìn)的技術(shù)6　　樁身材料對樁基性能影響很大，近年來，樁身材料種類日趨多樣化。以灌注樁為例，普通混凝土、超流態(tài)混凝土、無砂混凝土、纖維混凝土、自流平混凝土及微膨脹混凝土等均被采用。打入式樁亦有組合材料樁，如鋼管外殼加混凝土內(nèi)壁的合成樁等?！　榱颂岣邩扼w強(qiáng)度，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝士樁和預(yù)應(yīng)力高

8、強(qiáng)度混凝土樁的使用越來越多。最近幾年，上海中技樁業(yè)公司開發(fā)出外方內(nèi)圓的PC和PHC樁混凝土空心方樁，得到了廣泛應(yīng)用，也申請了大量的專利?！　〉湫蛯＠簩＠暾圕N103741683A涉及一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁（圖3），組合樁主體至上而下分別由以下預(yù)制管樁連接而成：TSC樁、PRC樁和PHC樁；PHC樁底端設(shè)有外包囊袋的樁底擴(kuò)大頭；各預(yù)制管樁壁內(nèi)預(yù)留有注漿孔道，樁節(jié)兩端設(shè)有帶孔的管樁接頭，底部樁節(jié)側(cè)壁設(shè)有出漿口；組合樁外側(cè)包裹樁周水泥土?！　?.基于施工方