一種擴底預應力錐形管樁及其施工方法

2023-12-11 13:18:22 5

專利名稱：一種擴底預應力錐形管樁及其施工方法
技術領域：
本發明屬於建築樁基礎技術領域，尤其涉及一種擴底預應力錐形管樁及其 施工方法。
背景技術：
樁基礎豎向承載力由樁側摩阻力和樁端阻力兩部分組成。傳統的等截面樁 存在單位材料強度利用率低、樁體受樁側負摩阻力影響顯著等不足；預應力混 凝土管樁具有樁身強度高(C60 C80)、沉樁能力強、單樁承載力高、施工周期 短、造價低等優點。目前常用的錐形樁利用倒錐形體斜面，將部分垂直向下的 力轉化為水平力，充分發揮樁側土體承載能力，從而提高樁側摩阻力，預應力 錐形管樁(如ZL200420063381. x等)較等直徑預應力管樁，有更好的土層穿 透力、更高的樁體單位承載力等方面的優勢，但是由於樁底截面積較小，導致 樁端阻力發揮受到限制；目前常用的擴底樁(如ZL200410102711.6、 ZL200510009681.9等)是在傳統等截面樁的基礎上，對樁底進行擴大頭以增大 樁端截面積，從而提高樁端阻力值，但是該法對樁側摩阻力的提高並無改進， 且容易受到樁側負摩阻力的影響而削落樁基礎整體承載能力。
先張法預應力混凝土 (或高強混凝土)管樁是採用先張法預應力工藝和離 心成型法製成的一種空心筒體細長混凝土預製構件，主要由圓筒形樁身、端頭 板和鋼套箍等組成；該樁型具有樁身強度高、沉樁能力強、單樁承載力高、施 工周期短、造價低等優點且易於批量生產，因而在實際工程中得到了廣泛的應用；針對預應力管樁的原材料選擇，管節製造、管樁拼接、質量控制、產品檢 驗、儲存、運輸等相關細節制定了相應的技術規範(如產品國家標準《先張
法預應力混凝土管樁》GB13476-1999，《先張法預應力混凝土薄壁管樁》 JC888-2001，《先張法預應力管樁生產工藝技術規程》(FS/QW01-2002)，預應力 混凝土管樁(圖集)03SG409，廣東標準《預應力管樁基礎技術規程》DBJ15-22-98 等)，屬於相對成熟的技術。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種可以同時提高樁側正摩阻力和樁端 阻力值，且能有效降低樁側負摩阻力對樁體影響的擴底預應力錐形管樁。
本發明的技術解決方案如下
本發明對傳統的等直徑預應力管樁生產設備進行改進以適應對預應力錐 形管樁生產的需要，根據實際工程設計所得的錐形角《、樁長Z以及上下樁徑 "i的大小調整錐形筒樁身、端頭板和鋼套箍的大小尺寸，採用先張法預應力工藝 和離心成型法製成預應力錐形管樁管節。根據錐形筒樁身的不同可以製作管節 樁身橫截面為圓環形、空心四邊形、空心六邊形或空心三角形形狀的預應力錐 形管樁。通過對多節同一傾角的截頂倒錐形體管節的拼接或者不同傾角的截頂 倒錐形體管節的拼接形成預應力錐形管樁。
為使樁端擴大頭有較好的力學性能，本發明設計一種變徑放射狀鋼筋籠 用一種可以活動的鉸接體連接主筋與箍筋，和休止板一起形成一種可以變徑的 放射狀鋼筋籠體系。在鋼筋籠下放過程中，由於鋼筋籠上端受力，鋼筋籠處於 收縮狀態使其能順利穿過管樁下沉至擴底空洞；當鋼筋籠下端下沉至設計高度 並接觸土體時，鋼筋籠隨著鋼筋本身自重或者上端箍筋施加的荷載而逐漸向外 側展開成放射狀；最後達到休止板位置而停止進一步發展使鋼筋籠處於較合理的放射狀。
本發明的效果和益處是預應力錐形管樁樁身能提高樁側正摩阻力，並同時 能有效降低負摩阻力對樁身的影響，且預製的預應力錐形管樁樁身容易保證樁 身強度和施工壓入效率；樁端擴大頭可以有效提高樁端阻力，變徑放射狀鋼筋 籠能改善樁端擴大頭的力學性能以確保強度。擴底預應力錐形管樁能同時發揮 預應力管樁、錐形樁和擴底樁的優點並避免其各自的不足提高單位材料強度 利用率，提高樁側正摩阻力和樁端阻力且同時能有效降低樁側負摩阻力對樁體 的影響，從而提高基樁整體承載力。該樁型樁身斜面的傾角不易太大，對於中 短樁效果更好些。


圖1為本發明的一種結構示意圖。
圖2(a)為本發明的預應力錐形管樁端頭板截面示意圖。
圖2(b)為本發明的預應力錐形管樁管節布置示意圖。
圖2(c)為本發明的預應力錐形管樁管節截面示意圖。
圖3(a)為本發明的變徑放射狀鋼筋籠收縮狀示意圖。
圖3(b)為本發明的變徑放射狀鋼筋籠展開狀示意圖。
圖4為本發明的施工過程示意圖。
圖中1為外形呈截頂倒錐形的預製預應力錐形管樁，水平截面為上大下 小的圓環形；2為現澆樁端擴大頭；3為錐形筒樁身；4為端頭板；5為鋼套箍；
6為螺栓孔；7為預應力筋錨孔；8為預應力筋；9為螺旋箍筋；10為箍筋；11
為主筋；12為可活動鉸接體；13為休止板；圖4 (a)沉樁前(實線箭頭表示沉 樁荷載方向)；圖4 (b)—個管節沉樁完成；圖4 (c)電焊聯結法連接兩管節接 頭；圖4 (d)沉樁完成；圖4 (e)取管樁內浮土和樁靴及擴底成空腔(虛線箭頭表示取浮土方向)；圖4 (f)下鋼筋籠(虛線箭頭表示下鋼筋籠方向)；圖4 (g) 現澆樁端擴大頭(虛線箭頭表示澆築混凝土方向)；圖4 (h)成樁。
具體實施例方式
以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施例。 首先採用靜壓法、錘擊法、震動法、射水法、預鑽孔法及中掘法等方法將 帶有樁尖(靴)的第一節預應力錐形管樁管節(也稱底樁，如圖2所示)沉入 土中(如圖4 (a) (b)所示)；其次採用端頭板電焊聯結法連接第二節預應力錐 形管樁管節並使之沉入土中(如圖4 (c)所示)，依次完成後面幾節管樁使樁底 沉到設計標高處、樁長達到設計要求(如圖4 (d)所示)；接著取出樁尖(靴)， 利用取土設備(如空氣吸土設備等)取出管樁內位於樁身下部的土塞(採用開 口型樁尖(靴)時，土塞高度約為1/3樁長，採用閉口型樁尖(靴)時，土塞 高度相對小些)，檢驗管樁樁身質量以及複測沉樁長度等情況；然後利用擴底設 備對樁底進行擴底，使樁端底部形成一個大於下部樁徑的底座空腔、用空氣吸 土設備取出空腔內土 (如圖4 (e)所示)；再接著下沉處於收縮狀的變徑放射狀 鋼筋籠(如圖3 (a)所示)，當鋼筋籠下沉至設計標高時，在鋼筋籠上端施加一 個荷載使其展開成放射狀(如圖3 (b)所示)，完成鋼筋籠的下放過程(如圖4 (f)所示)；再然後現澆混凝土在樁底形成樁大頭並確保樁大頭規則成型和現 澆樁大頭與預製預應力管樁相連良好(如圖4 (g)所示)；最後成樁完成(如圖 4 (h)所示)。
權利要求
1.一種擴底預應力錐形管樁，包括預應力錐形管樁樁身和擴大頭兩部分，其特徵在於樁身採用對多節同一傾角的截頂倒錐形體管節的拼接或者不同傾角的截頂倒錐形體管節的拼接形成的預應力錐形管樁；擴大頭中的鋼筋籠採用變徑放射狀形式。
2. 根據權利要求1所述的一種擴底預應力錐形管樁，其特徵在於樁身橫截 面為圓環形、空心四邊形、空心六邊形或空心三角形。
3. 權利要求1所述的一種擴底預應力錐形管樁的施工方法，其特徵在於以下步驟(1 )採用靜壓法、錘擊法、震動法、射水法、預鑽孔法及中掘法等方法 將帶有樁尖(靴)的第一節預應力錐形管樁管節沉入土中；(2 )採用端頭板電焊聯結法連接第二節預應力錐形管樁管節並使之沉入 土中，依次完成後面幾節管樁使樁底沉到設計標高處、樁長達到設計要求；(3 )取出樁尖(靴)，利用取土設備取出管樁內位於樁身下部的土塞；(4) 利用擴底設備對樁底進行擴底，使樁端底部形成一個大於下部樁徑 的底座空腔、用空氣吸土設備取出空腔內土；(5) 下沉處於收縮狀的變徑放射狀鋼筋籠，當鋼筋籠下沉至設計標高時， 在鋼筋籠上端施加一個荷載使其展開成放射狀，完成鋼筋籠的下放過程；(6 )現澆混凝土在樁底形成樁大頭並確保樁大頭規則成型和現澆樁大頭 與預製預應力管樁相連良好，成樁完成。
全文摘要
本發明屬於建築樁基礎技術領域，尤其涉及一種擴底預應力錐形管樁。其特徵是包括預應力錐形管樁樁身和擴大頭兩部分，樁身採用對多節同一傾角的截頂倒錐形體管節的拼接或者不同傾角的截頂倒錐形體管節的拼接形成的預應力錐形管樁；擴大頭中的鋼筋籠採用變徑放射狀形式。樁身橫截面為圓環形、空心四邊形、空心六邊形或空心三角形。本發明的效果和益處是提高樁側正摩阻力和樁端阻力，並同時能有效降低負摩阻力對樁身的影響，保證樁身強度和施工壓入效率。擴底預應力錐形管樁能同時發揮預應力管樁、錐形樁和擴底樁的優點並避免其各自的不足提高單位材料強度利用率，提高樁側正摩阻力和樁端阻力且同時能有效降低樁側負摩阻力對樁體的影響，從而提高基樁整體承載力。
文檔編號E02D5/34GK101298770SQ20081001185
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月12日 優先權日2008年6月12日
發明者孔綱強, 慶 楊 申請人:大連理工大學