一種擴大頭預應力管樁及其施工方法

2023-12-11 13:21:57 1

專利名稱：一種擴大頭預應力管樁及其施工方法
技術領域：
本發明涉及工程樁施工領域，特別是涉及一種擴大頭預應力管樁及其施工 方法。
背景技術：
目前我國高強預應力混凝土管樁一般依靠樁側土層的摩阻力提供支承力， 直接利用壓樁或者打樁技術使得管樁作用在承載力較高的基巖上難以實現，管 樁端部往往安裝在承栽力較低的土層上，因此無法充分利用管樁的端承力，使 得管樁本身的強度沒有充分得以發揮作用。另外，在地下結構的抗浮設計中， 常常使用混凝土灌注樁提供抗拔力。樁身的開裂是抗拔樁不同於抗壓樁的一個 重要特徵，開裂將對樁體產生較大的危害，直接加速樁身鋼筋的鏽蝕，特別是 在有腐蝕性地下水作用時，對抗拔樁的承載性能造成較大的隱患。
因此，提供一種高承栽力、抗拔力的擴大頭預應力管樁及其施工方法成為 必要。

發明內容
本發明實施例提供了一種擴大頭預應力管樁及其施工方法，其提供了比常 規大得多的端承力，提供較大的抗拔力，從而避免樁身裂縫的產生，延長了管 樁的工作壽命。本發明實施例還提供了一種擴大頭預應力管樁施工方法，其提 供了更為簡單、方便的施工方法。
為了解決上述技術問題，本發明的實施例提供了一種擴大頭預應力管樁， 包括管樁本體和擴大頭部，所述擴大頭部設置有鋼筋擴張裝置，其中所述鋼筋 擴張裝置包括活動連接於管樁本體端部周邊的端部擴張鋼筋和使所述端部擴張
鋼筋擴張的擴張器。該技術方案的有益效果為管樁本體與擴大頭部相連接，而該擴大頭部又設置有鋼筋擴張裝置，所以可以利用管樁作用在擴大頭上，以 增加受力面積，由於受力面積的增加，所以帶有擴大頭的管樁可以提供高抗壓
承載力、高抗拔力；擴張器使得所述端部擴張鋼筋擴張開以形成擴大頭，並且 由於擴張器在樁孔內時處於收縮狀態，所以不需要按照擴大頭的尺寸來開挖樁 孔，只需要比管樁本體的直徑大就可以實現將管樁本體移入孔內的目的。
進一步，本發明的實施例提供的所述鋼筋擴張裝置處於張開狀態時，所述 端部擴張鋼筋與所述管樁本體端部相鄰一端由所述端部擴張鋼筋圍成的面積小 於與所述管樁本體端部相對一端由所述端部擴張鋼筋圍成的面積。該技術方案 所帶來的技術效果為當所述鋼筋擴張裝置到達底部時擴張器成張開狀態，所
以鋼筋擴張器也呈張開狀態，而且呈放射性傘狀張開，即底面的面積比端面的 面積大，有利於擴大擴大頭的接觸面。
較佳的，本發明的實施例提供的擴張器包括底部連接塊、底部連接鋼筋， 其中所述底部連接鋼筋的一端與底部連接塊通過鉸鏈相活動連接，其另一端與
端部擴張鋼筋通過鉸鏈相活動連接。該技術方案所帶來的技術效果為當底部 連接塊接觸到底部擴大頭空腔時就會使底部連接鋼筋向兩邊撐開，又所述底部 連接鋼筋與端部擴張鋼筋鉸鏈活動連接，所以端部擴張鋼筋就會張開，最終形 成封閉擴大頭部。
較佳的，本發明的實施例提供的擴張器還包括限位裝置，所述限位裝置的 一端與底部連接塊固定連接，其另一端為自由端，所述自由端設置有一橫杆， 其中所述橫杆的長度大於所述管樁本體的內徑。該技術方案所帶來的有益效果 為所述限位裝置固定在底部連接塊上，當管樁本體放入樁孔時，底部連接塊 首先與擴大頭空腔底部接觸不再垂直運動，隨後管樁本體將向底部連接塊運動， 底部連接鋼筋帶動端部擴張鋼筋往外擴張，隨後管樁本體被限位裝置限位，管 樁本體不再有垂直運動，端部擴張鋼筋的傘形擴張完成，並且有利於向底部擴 大頭空腔內填料。
較佳的，本發明的實施例提供的擴張器包括彈性張開裝置，其中所述彈性 張開裝置^:置於所述端部擴張鋼筋與所述管樁本體之間。該技術方案所帶來的有益效果為彈性張開裝置在進入底部擴大頭空腔後可以張開，從而帶動端部 擴張鋼筋張開以形成擴大頭部。
較佳的，本發明的實施例提供的擴張器還包括設置於管樁本體端部的限位 裝置。該技術特徵所帶來的有益效果為管樁本體靠近擴大頭空腔底部後，端 部擴張鋼筋在彈性裝置的作用下向四周傘狀張開，管樁本體端部安裝條狀限位 裝置防止管樁本體端部和擴大頭空腔底部嚴密接觸，避免出現填料無法經由管 樁本體內孔進入擴大頭空腔的情況。
較佳的，本發明的實施例提供的擴張器還包括鋼筋擴張裝置，所述鋼筋擴 張設置有可以將所述端部擴張鋼筋約束在所述管樁本體周邊的鋼筋固定裝置。 該技術方案所帶來的有益效果為管樁本體入孔前，鋼筋固定裝置先將端部連 接鋼筋約束在管樁本體周邊，管樁本體靠近擴大頭空腔底部後，鋼筋固定裝置 自動失效，使端部擴張鋼筋在彈性裝置的作用下向四周傘狀張開，所以在挖孔 時不需要按照擴大頭的尺寸來挖空，只需要比管樁本體的直徑大就可以實現將 管樁本體移入孔內的目的。
本發明的實施例還提供了一種擴大頭預應力管樁的施工方法，其步驟包括
(1) 利用成孔機具在待成樁位置成孔至設計標高，其中成孔直徑大於待置 入的管樁本體的直徑；
(2) 放置機械擴孔裝置到已經形成的等直徑成孔內，在成孔的底部形成一 定尺寸的孔底擴大頭空腔，並在成孔的底部進行封底處理；
(3 )放置帶鋼筋擴張裝置的首節管樁本體到成孔內，並通過連接管樁本體 繼續下放，直至首節管樁本體鄰近成孔底部位置；
H)鋼筋擴張裝置的鋼筋在擴張器的作用下張開，形成一個放射狀傘形結
構；
(5 )通過管樁孔向底部擴大頭空腔灌入填料。
該技術方案所帶來的有益效果為通過挖孔步驟、成孔步驟、安裝管樁步 驟和填料步驟形成一種完整的擴大頭預應力管樁。
進一步，本發明的實施例提供的施工方法還包括將孔壁與管樁本體之間灌
6入填料步驟。該技術方案所帶來的有益效果為根據需要在孔壁和管樁間灌入 混凝土，以增加管樁的高承載力和抗拔力。
進一步，本發明的實施例提供的施工方法還包括在所述管樁本體頂部設置 振動器步驟。該技術方案所帶來的有益效果為通過管樁壁將振動能量傳播管 樁通常，利用管樁的振動將管樁和孔壁之間的混凝土振動密實，更進一步的提 高管樁的高承栽力和抗拔力。
本發明提供的一種擴大頭預應力管樁，該樁利用常M/f樁作用在擴大頭上， 由於面積的增大，擴大頭為管樁提供了比常規大得多的端承力，由於擴大頭強 度較大，也避免了管樁端部出現刺入破壞的現象，擴大頭和管樁連接在一起， 使得新型管樁可以產生較大的抗拔力，預應力的存在可以避免樁身裂縫的產生， 因此，本發明產生了一種可以提供較大端承力和抗拔力的複合新樁，對提高建 築物樁基承載能力和材料利用效率具有重要意義。


圖1為本發明提供的一種擴大頭預應力管樁第一實施例的結構示意圖； 圖2為本發明提供的一種擴大頭預應力管樁第二實施例的結構示意圖； 圖3為本發明提供的一種擴大頭預應力管樁第一實施例的安裝示意圖； 圖4為本發明提供的一種擴大頭預應力管樁第二實施例的安裝示意圖； 圖5-a至圖5-g為本發明提供的一種擴大頭預應力管樁一個實施例的工序示 意圖。
具體實施例方式
下面參考附圖對本發明的優選實施例進行描述。圖1為本發明提供的一種 擴大頭預應力管樁第一實施例的結構示意圖。如圖1所示，本發明提供的一種 擴大頭預應力管樁包括管樁本體1、端部擴張鋼筋2、底部連接鋼筋3、底部連 接塊4和限位"T"型塊5,其中所述端部擴張鋼筋2通過鉸鏈活動連接在管樁 本體l端部，並且圍繞管樁本體1端部一周都連接有端部擴張鋼筋2，端部擴張鋼筋2與底部連接鋼筋3的一端通過鉸鏈活動連接在一起，而底部連接鋼筋3 的另一端通過鉸鏈活動連接到底部連接塊4上面，限位"T"型塊5的一端固定 連接在底部連接塊4上面，該限位"T"型塊5的另一端為自由端，並且該限位 "T"型塊的自由端為一橫杆，並且該橫杆的長度大於該管樁本體1的內徑，其 目的是在管樁本體1下落過程中，為避免管樁本體1觸及到底部連接塊4，以利 於填料下落填滿底部擴大頭空腔8， 其中該限位"T"型塊5可以設計成"T" 型板塊、"工"型板塊等等可以實現該功能的裝置。圖3為本發明提供的一種擴 大頭預應力管樁第一實施例的安裝示意圖。如圖3所示，管樁本體1通過成孔 11,逐漸下放到底部擴大頭空腔8，進入該底部擴大頭空腔8後繼續下放直至底 部連接塊4接觸到底部擴大頭空腔8內的封底9，所以隨後底部連接塊4不再垂 直運動，而管樁本體1繼續下放，此時底部連接塊4會使得底部連接鋼筋3向 兩側擴張，由於底部連接鋼筋3與端部擴張鋼筋2通過鉸鏈活動連接在一起， 所以在底部連接鋼筋3的帶動下，端部擴張鋼筋2也會向兩側擴張，此時管樁 本體1繼續向下做垂直運動，直至限位"T"型塊5的自由端橫杆抵住管樁本體 l的端部，這時，帶有擴大頭的管樁就形成了。為了更好的實現本發明的目的， 增強本發明所提供的管樁的抗承受力及抗拔力，可以先對底部擴大頭空腔內填 裝填料，直至填滿擴大頭，由於所述帶有擴大頭的管樁就會具有一定的預應力， 從而實現了本發明的目的。
圖2為本發明提供的一種擴大頭預應力管樁第二實施例的結構示意圖。如 圖2所示，本發明提供的一種擴大頭預應力管樁包括管樁本體1、端部擴張鋼筋 2、壓縮彈簧7、 P艮位條型塊6以及鋼筋固定圏12，其中，所述端部擴張鋼筋2 通過4交鏈活動連接在管樁本體1端部，並且圍管樁本體1端部一周都活動連接 有端部擴張鋼筋2;壓縮彈簧7設置在管樁本體1與端部擴張鋼筋2之間，以實 現端部擴張鋼筋2的擴張，最終形成擴大頭，並且壓縮彈簧可以設置為彈簧、"V" 型彈片以及可以實現該功能的彈性部件；而限位條型快6設置在管樁本體1的 端部，以實現對管樁本體1垂直運動的限定，達到可以對底部擴大頭空腔8以 及該擴張裝置內部填料的最佳效果，並且該限位條型塊6可以設計成為圓柱體、
8方形塊等可以實現該功能的裝置；鋼筋固定圈12連接在端部連接鋼筋2上，在 進入成孔11之前起到約束端部擴張鋼筋2的作用，把端部擴張鋼筋2固定在管 樁本體1的周圍，以方便下放該管樁。圖4為本發明提供的一種擴夂秀預座力 管樁第二實施例的安裝示意圖，如圖4所示，管樁本體l通過成孔ll，逐漸下 放到底部擴大頭空腔8，進入該底部擴大頭空腔8後鋼筋固定圏12就會自動失 效，所以端部擴張鋼筋2在壓縮彈簧7的作用下就會向管樁本體1的四周張開 形成擴大頭，而管樁本體1繼續向下垂直運動，直至限位條型塊6接觸到底部 擴大頭空腔8內的封底9，這時，帶有擴大頭的管樁就形成了。為了更好的實現 本發明的目的，增強本發明所提供的管樁的抗承受力及抗拔力，可以先對擴大 頭內填裝填料，直至填滿擴大頭，這時所述帶有擴大頭的管樁就會具有一定的 預應力，從而實現了本發明的目的。
為了更好的實現本發明的目的，根據需要可以對管樁本體1與成孔11之間 的縫隙進行填料，再通過振動器對填料壓緊，此時一種擴大頭預應力管樁就形 成了，並且與現有技術相比大大提高了其抗承受力及抗拔力；並且由於其結構 簡單，並且是進入成孔之後再擴張開來形成擴大頭，所以其不論挖孔，還是使 用安裝都簡單方便，易於操作。
圖5-a至圖5-g為本發明提供的一種擴大頭預應力管樁的施工方法一個實施 例的工序示意圖。如圖5所示，作為本發明的一個具體實施例的一種擴大頭預 應力管樁的施工方法，其包括如下步驟首先，如圖5-a所示，在待成樁位置測 量放線後，按照設計標高，並利用旋轉挖鑽機或其他成孔機具製造出成孔11， 成孔11的直徑比準備放置進入的管樁本體1的直徑稍大；然後，如圖5-b所示， 在已經形成的等直徑成孔11內放入機械擴孔裝置，在成孔11的底部形成一定 尺寸的孔底擴大頭空腔8;再利用清底鑽頭或其他方式將成孔11底部的沉渣清 理乾淨；並在成孔11的底部灌入一定量的水下混凝土進行鑽孔封底處理形成封 底9;接著，如圖5-c所示，將帶有鋼筋擴裝置的首節管樁1吊入成孔11內， 當首節管樁進入成孔11後，在成孔11的頂部開口處利用固定裝置將首節樁懸 吊好，然後將第二節管樁對準第一節管樁，使用機械或焊接將兩節樁連接好後繼續將管樁下放，繼續以上操作直至首節管樁鄰近成孔ll底部位置；接著，如 圖5-d和圖5-e所示，當首節管樁臨近成孔11底部位置時，限位條型塊6已經 接觸到封底9，鋼筋擴張裝置的端部連接鋼筋2在壓縮彈簧7跟鉸接作用下往外 張開，形成一個放射狀傘形結構即擴大頭；接著，如圖5-f所示，然後將填料輸 送管從管樁內孔深入成孔底部擴大頭空腔8，並且以填滿擴大頭和填滿若干管樁 為準，然後將其振動密實；4妄著，如圖5-g所示，根據需要在孔壁和管樁間灌入 混凝土，以增強管樁的抗承受力以及扛拔力。經過以上6個步驟最終完成一根 擴大頭預應力管樁的施工。如果把圖5中的擴張器換為本發明提供的一種擴大 頭預應力管樁的第一實施例的如圖1所示的擴張器，也可以經過以上l、鑽孑L; 2、擴孔；3、放置帶鋼筋擴張裝置的管樁入孔；4、將鋼筋擴張裝置擴張；5、 將填料輸送管從管樁內孔深入成孔底部；6、在孔壁和管樁間灌入填料，這6個 步驟實現對本發明提供的一種擴大頭預應力管樁的施工。
為了更好的實現本發明的發明目的，在對管樁及管樁與成孔之間填滿填料 之後，根據需要在管樁頂部安置振動器，通過管樁壁將振動能量傳播管樁通常， 利用管樁的振動將管樁和孔壁之間的混凝土振動密實，以提高管樁的抗壓承載 力及抗拔力。
所以本發明提供的一種擴大頭預應力管樁及其施工方法，可以利用混凝土 管樁的預壓應力防止樁身開裂，可以利用混凝土管樁的預壓應力使得管樁免受 拉應力，從而杜絕開裂的發生，該管樁利用常規管樁作用在擴大頭上，由於面 積的增大，擴大頭為管樁提供了比常關見大得多的端承力，由於擴大頭強度較大， 也避免了管樁端部出現刺入破壞的現象，擴大頭和管樁連接在一起，使得新型 管樁可以產生較大的抗拔力，預應力的存在可以避免樁身裂縫的產生；並且可 以用於承栽力較高的基巖上，還可以應用於承載力較低的土層上同時可以充分 利用管樁的端承力，使得管樁本身的強度充分得以發揮作用，而且由於擴大頭 是在進入成孔之後再擴張開來，所以在施工時直接按照管樁本體的尺寸挖空即 可，所以該施工方法簡單、方便，大大提高了工作效率。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發 明的保護範圍之內。
1權利要求
1、一種擴大頭預應力管樁，包括管樁本體和擴大頭部，其中所述管樁本體的一端與所述擴大頭部相連接，其特徵在於所述擴大頭部設置有鋼筋擴張裝置，其中所述鋼筋擴張裝置包括活動連接於管樁本體端部周邊的端部擴張鋼筋和使所述端部擴張鋼筋擴張的擴張器。
2、 根據權利要求1所述的擴大頭預應力管樁，其特徵在於所述鋼筋擴張裝置處於張開狀態時，所述端部擴張鋼筋與所述管樁本體端部相鄰一端由所述端部擴張鋼筋圍成的面積小於與所述管樁本體端部相對一端由所述端部擴張鋼筋圍成的面積。
3、 根據權利要求2所述的擴大頭預應力管樁，其特徵在於所述擴張器包括底部連接塊、底部連接鋼筋，其中所述底部連接鋼筋的一端與底部連接塊相活動連接，其另一端與所述端部擴張鋼筋相活動連接。
4、 根據權利要求3所述的擴大頭預應力管樁，其特徵在於所述擴張器還包括限位裝置，所述限位裝置的一端與底部連接塊固定連接，其另一端為自由端，所述自由端設置有一橫杆，其中所述橫杆的長度大於所述管樁本體內徑。
5、 根據權利要求l所述的擴大頭預應力管樁，其特徵在於所述擴張器包括彈性擴張裝置，其中所述彈性擴張裝置設置於所述端部擴張鋼筋與所述管樁本體之間。
6、 根據權利要求5所述的擴大頭預應力管樁，其特徵在於所述擴張器還包括設置於管樁本體端部的限位裝置。
7、 根據權利要求6所述的擴大頭預應力管樁，其特徵在於所述鋼筋擴張裝置設置有可以將所述端部連接鋼筋約束在所述管樁本體周邊的鋼筋固定裝 置。
8、 一種擴大頭預應力管樁的施工方法，其步驟包括(1) 利用成孔機具在待成樁位置成孔至設計標高，其中成孔直徑大於待置 入的管樁本體的直徑；(2) 放置機械擴孔裝置到已經形成的等直徑成孔內，在成孔的底部形成一 定尺寸的孔底擴大頭空腔，並在成孔的底部進行封底處理；(3 )放置帶鋼筋擴張裝置的首節管樁本體到成孔內，並通過連接管樁本體 繼續下放，直至首節管樁本體鄰近成孔底部位置；(4) 鋼筋擴張裝置的鋼筋在擴張器的作用下張開，形成一個放射狀傘形結構；(5) 通過管樁孔向底部擴大頭空腔灌入填料。
9、 根據權利要求8所述的施工方法，其特徵在於所述施工方法在所述步 驟(5)之後還包括步驟(6):將孔壁與管樁本體之間灌入填料。
10、 根據權利要求9所述的施工方法，其特徵在於所述施工方法在所述 步驟(6 )之後還包括步驟(7 ):在所述管樁本體頂部設置振動器。
全文摘要
本發明提供的一種擴大頭預應力管樁及其施工方法，所述管樁包括管樁本體和擴大頭部，其中所述管樁本體的一端與所述擴大頭部相連接，所述擴大頭部設置有鋼筋擴張裝置；所述施工方法包括1.鑽孔；2.擴孔；3.放置帶鋼筋擴張裝置的管樁入孔；4.將鋼筋擴張裝置擴張；5.將填料輸送管從管樁內孔深入成孔底部；6.在孔壁和管樁間灌入填料，這六個步驟。本發明提供的一種擴大頭預應力管樁及其施工方法，可以防止樁身開裂，使得新型管樁可以產生較大的抗拔力和比常規管樁大的高承載力，並且可以用於承載力較高的基巖上，還可以應用於承載力較低的土層上同時可以充分利用管樁的端承力，使得管樁本身的強度充分得以發揮作用。
文檔編號E02D5/48GK101649613SQ20091019202
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月3日 優先權日2009年9月3日
發明者劉庭金, 周治國, 董曉斌 申請人:周治國;董曉斌;劉庭金