方圓柱加強型管樁及其加工方法
2023-05-06 10:47:01
專利名稱：方圓柱加強型管樁及其加工方法
技術領域：
本發明涉及基樁技術領域，尤其涉及一種用做建築物基礎的方圓柱加強型管樁。 本發明還涉及該種管樁的加工方法。
背景技術：
對於一幢高樓的建設，其結構安全在很大程度上取決於基礎設計，而基礎設計則是依據地質勘察參數，按照設計規範進行的。在土質不良地區修建各種建築物特別是高層建築物、重型廠房和具有特殊要求的構築物時，基樁技術已經成為廣泛採用的一種基礎形式。基樁技術主要是採用靜力壓樁機等機械設備，將多根預製的管樁按照設計布局打入地層中用作建築物基礎的技術。其中，現有技術中的預製砼管樁的承載力主要由兩部分組成。一部分是樁側土層間形成的摩擦力，也稱為樁側摩擦力。另一部分是樁頭座臥在地層中的持力層上形成的樁端承載力。樁側摩擦力的大小主要與土質的含水率有關，當地下水位變化較大時，側摩擦係數會有較大的變動從而直接影響到樁側摩擦力的大小。而樁端承載力的大小主要與樁頭是否按照要求進入持力層有關，當樁頭進入地質條件良好的持力層時，樁端承載力基本穩定， 當樁頭位於持力層之上或之下的不良地質層中時，樁端承載力極不穩定。因此，在建築物的基礎設計中，一般都竭力避開不穩定的不良地質層。比較理想的基礎設計，是使管樁在地基中有一定的深度，以獲得設計要求的樁側摩擦力，還必須使樁頭進入持力層，以獲得設計要求的樁端承載力。但在實際施工中，建築物的選址首先考慮的是地面因素而非地下因素。因此，建築物很可能會選在一些地層結構複雜的基礎上。現有技術中，為達到設計的樁側摩擦力，一般對管樁的設計深度有一定要求，即管樁必須打入地表下一定深度以使管樁側面與土層之間產生足夠的側摩擦力。同時，為獲得設計要求的樁端承載力，管樁還必須打在優良地質條件的持力層上。但問題在於，地表下的地層結構十分複雜，很多情況下，位於地表下設計深度處的地質層並不適合做持力層。常見的圓管樁，由於具有圓柱形的外表面，其優點在於樁側摩擦係數高，樁側摩擦力大。但其缺點是，抗剪切能力差。並且，圓樁的端面積小，樁端承載力小。常見的方管樁，由於具有正方體的外表面，其優點在於抗剪切能力好。並且，在相同直徑的情況下，方樁的端面積大，樁端承載力大。但其缺點是，樁側摩擦係數小，方樁的樁側摩擦主要集中在四角處，因此整體的樁側摩擦力小。這種情況下，現有的基樁技術必須採用附加技術手段，對地表下的不良地質層做一技術處理來滿足成為持力層的要求，或增加基樁的數量，否則就無法同時滿足承載力和抗剪切的設計要求。因此，本領域的技術人員一直致力於改進現有的管樁，以克服現有技術的上述缺陷。
發明內容
有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種樁側摩擦力大、樁端支撐力大、抗剪切性能並且製造容易、結構簡單的方圓柱加強型管樁。為實現上述目的，本發明提供了一種方圓柱加強型管樁，至少包括方形樁體；所述方形樁體每一邊的外表面上設置有半圓柱形外表面，所述方形樁體的外表面上還設置有加強筋。較佳地，所述方形樁體為預製砼件，其內部具有鋼筋籠。較佳地，所述方形樁體的兩端分別固定連接有連接頭結構。較佳地，所述連接頭結構為鋼結構件。較佳地，所述連接頭結構上開設有鋼筋安裝孔和拉緊螺孔。較佳地，所述鋼筋安裝孔、所述拉緊螺孔均為軸對稱設置。較佳地，所述加強筋為螺旋形狀、圓圈形狀，或間隔設置在所述方形樁體的外表面上。較佳地，所述方形樁體內設置有圓柱孔。本發明的方圓柱加強型管樁由於上述半圓柱形外表面及加強筋的結構設計，改善了管樁的外表面形狀，增大了外表面的摩擦係數，提高了管樁的樁側摩擦力。同時，本發明還由於上述半圓柱形外表面及加強筋的結構設計，增大了管樁的端面積，提高了管樁的樁端承載力。因此，本發明的方圓柱加強型管樁兼有圓樁和方樁的優點，同時又克服了圓樁和方樁各自固有的缺點，具有更高的抗壓摩擦力、更高的抗剪性能以及更高的抗拔能力，具有顯著的進步和有益效果。本發明還提供了一種方圓柱加強型管樁的加工方法，包括步驟一，扎鋼筋籠，並將紮好的所述鋼筋籠放入方圓柱加強型管樁模具中；步驟二，在所述方圓柱加強型管樁模具的兩端分別設置連接頭結構，並利用所述連接頭結構張拉所述鋼筋籠中的軸向筋；步驟三，向所述方圓柱加強型管樁模具中澆築混凝土，合模形成一中間製品；步驟四，高速旋轉步驟三獲得的所述中間製品，利用離心力密實所述方圓柱加強型管樁模具中的混凝土，並在軸心部位形成圓柱孔，形成半成品；步驟五，利用高溫蒸汽蒸步驟四獲得的半成品，然後開模冷卻，獲得所述方圓柱加強型管樁。較佳地，所述步驟二中，利用所述連接頭結構對張拉後的所述軸向筋施加一定的預應力。本發明的加工方法，工藝簡單，效率高，只要更換不同模具即可適應各種形狀的管樁的生產要求，加工獲得的產品質量穩定。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。
圖1是本發明的方圓柱加強型管樁一具體實施例的結構示意圖。圖2是本發明的方圓柱加強型管樁另一具體實施例的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明的方圓柱加強型管樁1的一實施例中，包括方形樁體11，方形樁體11為一四方體的預製砼件，內部設置有鋼筋籠(圖中未示出)。方形樁體11每一邊的外表面上設置有半圓柱形外表面12，因此在其四邊的外表面上共設置了四個半圓柱形外表面12，增大了管樁的樁側摩擦力。方形樁體11的外表面上還設置有加強筋14，本實施例中，多個加強筋14間隔設置在方形樁體11的外表面上。本發明還由於設置了上述四個半圓柱形外表面12，增大了管樁的樁端承載力。進一步地，在方形樁體11的兩端分別固定連接有連接頭結構13。連接頭結構13 為鋼結構件，其上間隔地開設有四個鋼筋安裝孔132和四個拉緊螺孔131。鋼筋安裝孔132的形狀為具有大小頭的腰形孔，以便於鋼筋籠上的鋼筋端頭插入並掛住連接頭結構13。拉緊螺孔131為螺紋孔，以與外配的拉緊螺栓配合，通過張拉連接頭結構13拉緊鋼筋籠。為受力均勻，鋼筋安裝孔132、拉緊螺孔131間隔設置，並均為軸對稱設置。在不同的具體實施例中，根據管樁的口徑不同，鋼筋安裝孔132、拉緊螺孔131的數量可以為四個、六個、八個、十個、十二個甚至更多。方圓柱加強型管樁1的中心具有一圓柱孔10，以減輕方圓柱加強型管樁1的重量， 也降低了成本。由於設置了多個半圓柱形外表面12，增加了方形樁體11的外表面的摩擦係數，本發明的方圓柱加強型管樁1的側面受力情況得到改善。同時，多個半圓柱形外表面12以及加強筋14還增大了方圓柱加強型管樁1的端面積，提高了樁端承載力。與現有的方形管樁或圓形管樁相比，在同等口徑的條件下，在管樁打入同樣地質條件、同樣深度的情況下，本發明的方圓柱加強型管樁具有更好的支撐效率，具有抗壓摩擦力大、抗剪性能好、抗拔能力強等有益效果。如圖2所示，本發明的方圓柱加強型管樁1的另一實施例中，與上述實施例的結構基本相同，所不同之處在於，加強筋14螺旋設置在方形樁體11的外表面上。本發明還提供了一種方圓柱加強型管樁的加工方法，包括步驟一，扎鋼筋籠，並將紮好的鋼筋籠放入方圓柱加強型管樁模具中。步驟二，在方圓柱加強型管樁模具的兩端分別設置連接頭結構，並利用連接頭結構張拉鋼筋籠中的軸向筋。進一步地，還可以利用連接頭結構對張拉後的軸向筋施加一定的預應力，以改善管樁的抗壓性能。步驟三，向方圓柱加強型管樁模具中澆築混凝土，合模形成一中間製品；步驟四，高速旋轉步驟三獲得的中間製品，利用離心力密實方圓柱加強型管樁模具中的混凝土，並在軸心部位形成圓柱孔，形成半成品。步驟五，利用高溫蒸汽蒸步驟四獲得的半成品，然後開模冷卻，獲得方圓柱加強型管樁。本發明的加工方法，工藝簡單，效率高，只要更換不同模具即可適應各種形狀的管樁的生產要求，加工獲得的產品質量穩定。
本發明的上述各種方圓柱加強型管樁，在製造時只須根據外表面的形狀需要，設計相匹配的模具即可，具有加工工藝簡單，成本低，質量穩定等有益效果。綜上所述，本說明書中所述的只是本發明的幾種較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1.一種方圓柱加強型管樁，至少包括方形樁體；其特徵在於所述方形樁體每一邊的外表面上設置有半圓柱形外表面，所述方形樁體的外表面上還設置有加強筋。
2.如權利要求1所述的方圓柱加強型管樁，其特徵在於所述方形樁體為預製砼件，其內部具有鋼筋籠。
3.如權利要求1所述的方圓柱加強型管樁，其特徵在於所述方形樁體的兩端分別固定連接有連接頭結構。
4.如權利要求3所述的方圓柱加強型管樁，其特徵在於所述連接頭結構為鋼結構件。
5.如權利要求3所述的方圓柱加強型管樁，其特徵在於所述連接頭結構上開設有鋼筋安裝孔和拉緊螺孔。
6.如權利要求4所述的方圓柱加強型管樁，其特徵在於所述鋼筋安裝孔、所述拉緊螺孔均為軸對稱設置。
7.如權利要求1至6任一所述的方圓柱加強型管樁，其特徵在於所述加強筋為螺旋形狀、圓圈形狀，或間隔設置在所述方形樁體的外表面上。
8.如權利要求1至6任一所述的方圓柱加強型管樁，其特徵在於所述方形樁體內設置有圓柱孔。
9.一種上述任一權利要求所述的方圓柱加強型管樁的加工方法，包括以下步驟步驟一，扎鋼筋籠，並將紮好的所述鋼筋籠放入方圓柱加強型管樁模具中；步驟二，在所述方圓柱加強型管樁模具的兩端分別設置連接頭結構，並利用所述連接頭結構張拉所述鋼筋籠中的軸向筋；步驟三，向所述方圓柱加強型管樁模具中澆築混凝土，合模形成一中間製品；步驟四，高速旋轉步驟三獲得的所述中間製品，利用離心力密實所述方圓柱加強型管樁模具中的混凝土，並在軸心部位形成圓柱孔，形成半成品；步驟五，利用高溫蒸汽蒸步驟四獲得的半成品，然後開模冷卻，獲得所述方圓柱加強型管樁。
10.如權利要求9所述的加工方法，其中，所述步驟二中，利用所述連接頭結構對張拉後的所述軸向筋施加一定的預應力。
全文摘要
本發明公開了一種方圓柱加強型管樁，至少包括方形樁體；所述方形樁體每一邊的外表面上設置有半圓柱形外表面，所述方形樁體的外表面上還設置有加強筋。本發明還公開了上述方圓柱加強型管樁的加工方法。本發明的方圓柱加強型管樁由於上述半圓柱形外表面及加強筋的結構設計，改善了管樁的外表面形狀，增大了外表面的摩擦係數，提高了管樁的樁側摩擦力。同時，本發明還由於上述半圓柱形外表面及加強筋的結構設計，增大了管樁的端面積，提高了管樁的樁端承載力。因此，本發明的方圓柱加強型管樁兼有圓樁和方樁的優點，同時又克服了圓樁和方樁各自固有的缺點，具有更高的抗壓摩擦力、更高的抗剪性能以及更高的抗拔能力，具有顯著的進步和有益效果。
文檔編號E02D5/30GK102359104SQ201110236479
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者孔奧博, 孔詳鋒 申請人:上海奧米製藥裝備有限公司