專利名稱：凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟土地基橋梁的修建技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁。
背景技術(shù)：
目前軟土地基橋梁的樁基通常采用等直徑的預(yù)制樁或鉆孔灌注樁形式，截面形式一般采用方形或者管形。受施工設(shè)備及地質(zhì)條件等限制，一般混凝土預(yù)制樁的尺寸均較小(直徑600毫米以下)。一般采用錘擊或者振動(dòng)沉樁工藝，其存在的主要問題是1)混凝土預(yù)制樁的直徑較小，單樁承載力較低，因此所需樁的根數(shù)較多。但當(dāng)樁的根數(shù)較多時(shí)，樁側(cè)土壤在壓樁時(shí)被擠，容易導(dǎo)致已施工的樁產(chǎn)生橫向位移或變位，影響施工。2)振動(dòng)沉樁工藝受限于施工設(shè)備的局限，一般僅適用于小型建筑的樁基礎(chǔ)。樁的橫斷面積比較小，長度也較短(一般30米以下)，達(dá)不到橋梁樁基的承載能力要求。3)隨著城市環(huán)保要求的不斷提高，錘擊等打入樁施工由于噪音、振動(dòng)等負(fù)面影響已經(jīng)不適于在城區(qū)內(nèi)采用。另一方面，鉆孔灌注樁的尺寸一般較大(直徑600毫米以上)，然而采用鉆孔和現(xiàn)場澆筑水下混凝土的施工工藝又會(huì)帶來以下問題1)需要現(xiàn)場澆筑混凝土，施工速度慢，一般一根樁的施工周期需要2 3天，且施工質(zhì)量無法有效控制。2)鉆孔灌注樁施工工藝存在施工時(shí)產(chǎn)生的泥漿會(huì)對環(huán)境造成污染等問題，不符合環(huán)保要求。3)在軟土地基環(huán)境施工時(shí)，稍有不慎樁孔護(hù)壁容易塌孔造成事故。4)水下澆筑混凝土的強(qiáng)度一般不高，基本上只能達(dá)到C30。綜上所述，對于在軟土地基上如何實(shí)現(xiàn)大直徑的橋梁樁基，目前沒有很好的解決辦法。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種單樁承載力高的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種單樁承載力高的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，包括多個(gè)樁基節(jié)段，各所述樁基節(jié)段之間依次固定連接；所述樁基節(jié)段為內(nèi)腔貫通的中空結(jié)構(gòu)；在所述樁基節(jié)段的內(nèi)腔中設(shè)置有取土通道及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)腔兼做所述取土通道；所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括支臂及用于穿設(shè)導(dǎo)向桿的導(dǎo)向孔，所述樁基節(jié)段的側(cè)壁上還開設(shè)有多個(gè)用于噴氣或
3噴水的通孔，所述樁基節(jié)段的橫截面為凹凸方形。較佳地，所述樁基節(jié)段的前端面還設(shè)置有鋼結(jié)構(gòu)樁靴。較佳地，所述支臂為鋼結(jié)構(gòu)件，與所述樁基節(jié)段固定連接。較佳地，所述樁基節(jié)段在靠近前端及后端的位置分別設(shè)置有所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。較佳地，各所述樁基節(jié)段之間的固定連接為預(yù)應(yīng)力連接。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，由于上述凹凸形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加了接觸面積。尤其是，橫截面整體上位方形結(jié)構(gòu)，與橫截面圓形(如齒輪形)相比，在相同外徑的情況下，凹凸方形大大增加了接觸面積，豎向單樁承載力比等直徑樁基的單樁承載力提高 20% 50%，樁基的水平抗剪切力有明顯提高，樁的總沉降量大大減小，實(shí)現(xiàn)了軟土地基樁基施工的預(yù)制化、低噪音施工，大大減少了樁基根數(shù)，避免對樁周土的干擾。本發(fā)明同時(shí)還解決了軟土地基上預(yù)制樁直徑小、單樁承載力不足根數(shù)彌補(bǔ)和鉆孔灌注樁施工速度慢、施工質(zhì)量無法有效控制、施工時(shí)產(chǎn)生環(huán)境污染等問題。本發(fā)明提出的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，可滿足在軟土地基上直徑達(dá)到3米左右、長度達(dá)到50 60米的樁基要求。由于采用了上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁可實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場以外的工廠化預(yù)制，并且在其施工中，具有如下優(yōu)點(diǎn)1)采用樁基分段預(yù)制、現(xiàn)場拼接的方式，加快施工速度、樁基質(zhì)量容易保證。2)采用振動(dòng)沉樁，實(shí)現(xiàn)低噪音。3)采用大直徑預(yù)制樁，提供更高的樁基承載力。4)下沉過程中采取樁內(nèi)取土、氣(水)幕輔助下沉的方式，減少阻力，降低了設(shè)備的功率要求。5)采用導(dǎo)向技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確沉樁。6)導(dǎo)向桿可回收，循環(huán)利用，低碳環(huán)保。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁一具體實(shí)施例中樁基節(jié)段的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中A-A部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁一具體實(shí)施例中首段樁基節(jié)段的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁在施工中的一施工狀態(tài)示意圖。圖5是本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁在施工中的一施工狀態(tài)示意圖。圖6是本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁在施工中的一施工狀態(tài)示意圖。圖7是本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁在施工中的一施工狀態(tài)示意圖。圖8是本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁在施工中的一施工狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁包括多個(gè)樁基節(jié)段，各樁基節(jié)段之間依次固定連接形成一體。在各個(gè)樁基節(jié)段中，除了首段樁基節(jié)段以外，其他各級樁基節(jié)段的結(jié)構(gòu)形式均相同，以更便于規(guī)模化預(yù)制，和降低模具成本。以下詳述其中一樁基節(jié)段的結(jié)構(gòu)。如圖1、圖2所示，一樁基節(jié)段1由側(cè)壁10合圍形成內(nèi)腔2，內(nèi)腔2貫通其中，并兼做取土通道，內(nèi)腔2中還設(shè)置有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，樁基節(jié)段的橫截面真題上位方形，外壁具有凹凸，具體為在側(cè)壁10上具有多個(gè)凹凸方形15，以增加接觸面積。具體地，本實(shí)施例中的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括在圓周方向上均布的三個(gè)支臂11，及用于穿設(shè)導(dǎo)向桿的導(dǎo)向孔12。支臂11為鋼結(jié)構(gòu)件，與樁基節(jié)段1的側(cè)壁10固定連接(或澆筑在一起)。導(dǎo)向桿不是樁基節(jié)段1的一部分，其結(jié)構(gòu)與功用，后文另述。樁基節(jié)段1的側(cè)壁10上，預(yù)留有豎向的管道及多個(gè)用于噴氣或噴水的通孔13 (專業(yè)術(shù)語為“氣龕”)，以從地面處樁壁的孔口施加高壓的氣或水。如圖3所示為本發(fā)明的樁基節(jié)段中的首段樁基節(jié)段的結(jié)構(gòu)示意圖。首段樁基節(jié)段的結(jié)構(gòu)與各級樁基節(jié)段的結(jié)構(gòu)基本相同，所不同之處在于，為便于進(jìn)入土體，減少與土體的摩擦阻力，在首段樁基節(jié)段的前端面還設(shè)置有斜面14，構(gòu)成鋼結(jié)構(gòu)的樁靴以分解垂直方向的摩擦阻力。斜面14的設(shè)置方式，可以為如圖3所示在內(nèi)壁的外擴(kuò)形，也可以是未做圖示的在外壁的倒梯形。另外，參考圖3所示，在不同的實(shí)施例中，樁基節(jié)段可以在靠近前端及后端的位置分別設(shè)置前述的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以獲得更好的導(dǎo)向效果。在其他實(shí)施方式中，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的形式也不限于以上實(shí)施例。例如，支臂11的數(shù)量也可以為2個(gè)或4個(gè)或多個(gè)(但過多數(shù)量的支臂會(huì)影響取土通道的暢通)，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)置也可以設(shè)置在樁基節(jié)段1的中部，導(dǎo)向孔12的數(shù)量也可以是2個(gè)，或多個(gè)，等等。各樁基節(jié)段之間，包括與首節(jié)樁基節(jié)段之間，可以采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力鋼筋等現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力連接，或本技術(shù)領(lǐng)域中其他常用的連接方式，以實(shí)現(xiàn)足夠強(qiáng)度，尤其是抗剪切強(qiáng)度的固定連接。以下簡要說明本發(fā)明的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁的施工工藝首先，在預(yù)制場預(yù)制樁基節(jié)段，并運(yùn)至施工現(xiàn)場。樁基節(jié)段的長度選定，可以按照設(shè)計(jì)樁身的長度進(jìn)行若干分段。樁基節(jié)段的直徑與設(shè)計(jì)樁身的直徑相同。然后，如圖4所示，在施工現(xiàn)場選定的樁位處，采用靜壓法將導(dǎo)向桿4沉入土體5 的施工平面以下。導(dǎo)向桿4為一直度好的鋼性部件，用于在后續(xù)工步中引導(dǎo)樁基節(jié)段的下沉方向。如圖5所示，將第一樁基節(jié)段1A(即前文所述首節(jié)樁基節(jié)段)的導(dǎo)向孔12可移動(dòng)地套設(shè)在導(dǎo)向桿4上(以下圖4至圖8中，為保證圖示中的線條清晰，樁基節(jié)段側(cè)壁上的凹凸方形線條未示出)。采用振動(dòng)沉樁的方法，將第一樁基節(jié)段IA沿導(dǎo)向桿4方向沉入土體5的地下。尤其是，在振動(dòng)沉樁的同時(shí)，還采用邊取土作業(yè)、邊噴氣或噴水作業(yè)的方式減小軟土地基土體5對樁基節(jié)段IA的阻力。具體地，前述取土作業(yè)是在振動(dòng)沉樁時(shí)，挖出或吸出樁基節(jié)段IA的中空的內(nèi)腔2 中的土體。前述噴氣或噴水作業(yè)，具體為在振動(dòng)沉樁時(shí)，通過樁基節(jié)段IA側(cè)壁上的通孔13對樁基節(jié)段IA外側(cè)的土體5噴氣或噴水，在樁基節(jié)段IA的外壁與土體5之間形成氣幕或水幕，以減小兩者之間的摩擦阻力。如圖6所示，在第二樁基節(jié)段IB的導(dǎo)向孔中穿設(shè)導(dǎo)向桿4。采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線連接方式，將第二樁基節(jié)段IB與第一樁基節(jié)段IA在連接處3進(jìn)行固定連接。重復(fù)上述工步，采用振動(dòng)沉樁法，并輔以取土作業(yè)、噴氣或噴水作業(yè)，直至第二樁基節(jié)段IB連同第一樁基節(jié)段IA —起沉入土地5的地下。之后，如圖7所示，依次施工第三樁基節(jié)段1C、第四樁基節(jié)段1D。根據(jù)設(shè)計(jì)樁身的長度要求，重復(fù)上述工步施工至滿足設(shè)計(jì)樁身要求的第N樁基節(jié)段1N。如圖8所示，使所需數(shù)量的樁基節(jié)段沉至土體5的地下。之后，還可以從土體5中拔出并回收導(dǎo)向桿4。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，包括多個(gè)樁基節(jié)段，各所述樁基節(jié)段之間依次固定連接；所述樁基節(jié)段為內(nèi)腔貫通的中空結(jié)構(gòu)；在所述樁基節(jié)段的內(nèi)腔中設(shè)置有取土通道及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)腔兼做所述取土通道；所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括支臂及用于穿設(shè)導(dǎo)向桿的導(dǎo)向孔，所述樁基節(jié)段的側(cè)壁上還開設(shè)有多個(gè)用于噴氣或噴水的通孔；其特征在于所述樁基節(jié)段的橫截面為凹凸方形。
2.如權(quán)利要求1所述的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，其特征在于所述樁基節(jié)段的前端面還設(shè)置有鋼結(jié)構(gòu)樁靴。
3.如權(quán)利要求1所述的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，其特征在于所述支臂為鋼結(jié)構(gòu)件，與所述樁基節(jié)段固定連接。
4.如權(quán)利要求1所述的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，其特征在于所述樁基節(jié)段在靠近前端及后端的位置分別設(shè)置有所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，其特征在于各所述樁基節(jié)段之間的固定連接為預(yù)應(yīng)力連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁，包括多個(gè)樁基節(jié)段，各所述樁基節(jié)段之間依次固定連接；所述樁基節(jié)段為內(nèi)腔貫通的中空結(jié)構(gòu)；在所述樁基節(jié)段的內(nèi)腔中設(shè)置有取土通道及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)腔兼做所述取土通道；所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括支臂及用于穿設(shè)導(dǎo)向桿的導(dǎo)向孔，所述樁基節(jié)段的側(cè)壁上還開設(shè)有多個(gè)用于噴氣或噴水的通孔，所述樁基節(jié)段的橫截面為凹凸方形。本發(fā)明由于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得的凹凸方形預(yù)制混凝土節(jié)段樁具有單樁承載力高等有益效果。
文檔編號(hào)E02D5/30GK102561321SQ20121003893
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者周良, 李雪峰, 陸元春 申請人:上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院