本發(fā)明涉及建筑預應力混凝土管樁連接結構，特別涉及一種預應力混凝土管樁快速機械接頭結構。

技術背景

預應力混凝土管樁是從20世紀80年代末在我國開始應用較多的一種預制樁型，由于該樁型具有工藝簡單、質量可靠、施工速度快、造價較低、檢測方便等優(yōu)點，在工程中取得了相當廣泛的應用。

現有的預應力混凝土管樁接樁方式一般有焊接和機械連接兩種方式，其中使用最廣泛的接樁方式為焊接接樁。焊接接樁是在現場通過焊接管樁端板將兩根管樁連接在一起的接樁方式，該方式具有施工簡單，便于實現等優(yōu)點，但隨著工程實踐的檢驗，也暴露出大量的問題。首先，焊接接樁技術耗時多，根據《建筑樁基技術規(guī)范》規(guī)定，焊接好的樁頭應自然冷卻后方可繼續(xù)沉樁，自然冷卻時間不宜少于8min，考慮焊接施工等工序，一般完成一根接樁需要20～30分鐘，接樁效率較低；其次，焊接接樁質量不穩(wěn)定，接頭焊接質量受焊接工人技術、焊接環(huán)境影響較大，焊接質量不穩(wěn)定；再次，在實際工程當中，為了縮短工期，經常出現剛焊完立即繼續(xù)沉樁的現象，接頭極易發(fā)生淬火或遇水脆裂，且管樁被打入土層后難以進行檢查，難以發(fā)現其缺陷，為工程帶來安全隱患；再次，焊接時焊縫表面溫度較高，難以對金屬零部件提前進行防腐處理，管樁使用壽命難以保證。

機械連接在管樁接樁中也有較成熟的施工經驗，其接頭形式主要有機械嚙合、機械法蘭、機械扣接和機械螺紋等。機械連接操作簡單，快捷高效，但普遍存在接頭結構復雜，成本高，內置彈簧容易老化失效，施工對位困難等問題，且機械接頭在抗拔抗剪能力方面還有待進一步提高。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種結構簡單、經濟實用、安全可靠、且具有較高抗拔抗剪能力的預應力混凝土管樁快速機械接頭結構。

為了實現上述目的，本發(fā)明所設計的預應力混凝土管樁快速機械接頭結構，其特殊之處在于：包括相互連接的端板，所述端板上間隔設置有凸字形鎖孔和預應力錨孔，所述端板外沿設置有弧形缺口，所述端板上還連接有護罩和螺孔槽，所述護罩和螺孔槽位于端板與混凝土管樁連接側，所述護罩對應凸字形鎖孔布置，與凸字形鎖孔共同形成鎖槽，所述螺孔槽與弧形缺口對應，并與弧形缺口共同形成弧形卡槽，兩對應的端板由與鎖槽配合的工字型鎖銷連接，并由端板邊緣弧形卡槽處連接的弧形卡板固定。

進一步地，還包括夾式扳手和鋼管，所述夾式扳手由兩個半圓形扳手弧形段拼接而成，所述扳手弧形段兩端均設置有沿徑向的伸長段，所述鋼管套接在相鄰兩伸長段上，所述扳手弧形段內側對應弧形缺口設置有卡紋板。使用時，鋼管套接于伸長段，可加長扭力臂，加大扭矩；卡紋板與端板弧形缺口相扣，可將扭矩傳遞至管樁。

更進一步地，所述半圓形扳手弧形段內卡紋板至少設置兩個，且所述卡紋板尺寸小于弧形卡槽2～4mm，確保使用時卡紋板可順利扣入端板弧形缺口，將扭矩傳遞至管樁。

再進一步地，所述凸字形鎖孔包括大口部分和小口部分，為確保管樁對接時工字型鎖銷順利進入鎖孔大口部分，所述大口部分的孔口有45°鎖槽倒角。為便于對接時鎖銷順利進入鎖孔小口部分，以實現其連接功能，所述大口部分和小口部分連接處為一傾斜過渡面。

再進一步地，所述工字型鎖銷縱截面為工字型，為保證工字型鎖銷順利進入鎖孔小口部分，并實現鎖銷與鎖孔緊密連接，所述工字型鎖銷兩端內側對應端面設置有0～5°傾角，所述凸字形鎖孔的小口部分與工字型鎖銷兩端內側面對應位置也設置有相配合的鎖槽傾斜面。

再進一步地，為防止連接過程中出現卡頓，實現快速連接，所述工字型鎖銷兩端外端面邊緣處設置有45°鎖銷倒角，兩端內側對應端面邊緣設置有鎖銷倒圓角。所述傾斜過渡面位于凸字形鎖孔孔口端設置有鎖槽倒圓角，與鎖銷倒圓角對應。

再進一步地，所述弧形缺口位于預應力錨孔對應的端板外沿，弧形缺口一方面起到定位功能，另一方面提供一定的抗拔抗剪力?；⌒稳笨跀盗靠筛鶕宇^抗拔抗剪要求調整，但數量不多于預應力錨孔。

再進一步地，所述螺孔槽包括防護圍板和帶螺紋孔的螺孔臺，所述螺孔臺邊緣與弧形缺口邊緣齊平，用于連接弧形卡板；所述防護圍板整體呈U字形，設置在螺孔臺邊緣，用于隔離螺孔臺，防止混凝土管樁成樁時混凝土進入螺孔臺。

再進一步地，為保證弧形卡板與管樁連接強度，所述螺孔臺中的螺紋孔深度不小于10mm。但為防止預應力筋銹蝕，所述螺孔臺中螺紋孔深度與端板弧形缺口深度之和不大于管樁混凝土保護層厚度的三分之二。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、上下端板完全對稱，無方向性，方便生產，在沉樁過程中可避免管樁上下方向錯誤，提高生產及沉樁效率。

2、端板、弧形卡板、工字型鎖銷、護罩、螺孔臺、螺栓均可獨立加工制作，且可規(guī)定通用尺寸，大大降低生產成本，提高生產效率。

3、施工速度快，傳統焊接連接每個接頭需要20～30分鐘，本方法只需將工字形鎖銷放入一節(jié)端板，另一節(jié)端板旋轉對位，再用弧形卡板固定即可，完整過程只需2～3分鐘。

4、連接質量可靠，連接質量受施工環(huán)境、工人技術影響小，抗拔抗剪切能力可通過調整弧形卡板數量及其厚度、工字形鎖銷尺寸控制，抗拔抗剪能力強。

5、無內置彈簧等精密結構，連接結構抗銹蝕性能強，使用壽命長。

6、鎖槽與工字型鎖銷均設置有倒角，施工對位便捷快速。

7、結構簡單，且各零部件尺寸統一，便于安裝。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鎖槽與工字型鎖銷配合結構示意圖。

圖2為本發(fā)明弧形卡槽與弧形卡板連接結構示意圖。

圖3為本發(fā)明端板結構示意圖。

圖4為圖3中A處放大結構示意圖。

圖5為本發(fā)明鎖槽結構示意圖。

圖6為圖5的A-A剖視圖。

圖7為圖5的B-B剖視圖。

圖8為工字型鎖銷結構示意圖。

圖9為圖8的左視圖。

圖10為本發(fā)明弧形卡槽結構示意圖。

圖11為圖10的C-C剖視圖。

圖12為本發(fā)明弧形卡板結構示意圖。

圖13為圖12的D-D剖視圖。

圖14為夾式扳手結構示意圖。

圖中：端板1；預應力錨孔1-1；弧形缺口1-2；凸字形鎖孔1-3；大口部分1-31；小口部分1-32；傾斜過渡面1-33；工字型鎖銷2；護罩3；弧形卡板4；卡板螺紋孔4-1；螺孔槽5；螺孔臺5-1，螺紋孔5-11；防護圍板5-2；螺栓6；鎖槽7；45°鎖槽倒角7-1；鎖槽傾斜面7-2；鎖槽倒圓角7-3；弧形卡槽8；夾式扳手9；扳手弧形段9-1；伸長段9-2；卡紋板9-3；鋼管9-4；焊接點11；45°鎖銷倒角21；鎖銷倒圓角22；鎖銷斜面23。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述：

圖中所示的預應力混凝土管樁快速機械接頭結構，包括相互連接的端板1，所述端板1上間隔設置有凸字形鎖孔1-3和預應力錨孔1-1，所述端板1外沿設置有弧形缺口1-2，所述端板1上還連接有護罩3和螺孔槽5，所述護罩3和螺孔槽5位于端板1與混凝土管樁連接側，所述護罩3對應凸字形鎖孔1-3布置，與凸字形鎖孔1-3共同形成鎖槽7，護罩3形狀與工字型鎖銷2相配合，焊接在端板1上；所述螺孔槽5與弧形缺口1-2對應，并與弧形缺口1-2共同形成弧形卡槽8，兩對應的端板1由與鎖槽7配合的工字型鎖銷2連接，并由端板1邊緣弧形卡槽8處連接的弧形卡板4固定?；⌒慰ú?各向尺寸均大于弧形卡板4尺寸1～2mm。

其中，凸字形鎖孔1-3包括大口部分1-31和小口部分1-32，所述大口部分1-31和小口部分1-32連接處為一傾斜過渡面1-33，為方便安裝，凸字形鎖孔大口部分1-31尺寸大于工字型鎖銷2尺寸2～4mm，且大口部分1-31的孔口有45°鎖槽倒角7-1。

工字型鎖銷2縱截面為工字型，為方便安裝，工字型鎖銷2兩對應端內側端面設置有0～5°傾角，使得工字型鎖銷兩對應端內側端面為0～5°傾角鎖銷斜面23，凸字形鎖孔1-3的小口部分1-32與工字型鎖銷2兩對應端內側端面也設置有相配合的鎖槽傾斜面7-2。工字型鎖銷2兩端外端面邊緣處設置有45°鎖銷倒角21，兩對應端內側端面邊緣設置有鎖銷倒圓角22，傾斜過渡面1-33對應鎖銷倒圓角22設置有相應的鎖槽倒圓角7-3，所述鎖槽倒圓角7-3位于傾斜過渡面1-33頂部，即凸字形鎖孔1-3孔口處。

弧形缺口1-2位于預應力錨孔1-1對應的端板1外沿，弧形缺口1-2數量不多于預應力錨孔1-1?；⌒稳笨?-2深度不小于10mm，且不大于管樁混凝土保護層厚度的三分之一。預應力錨孔1-1的數量與混凝土管樁預應力筋配筋數量相等。利用預應力筋錨孔將預應力筋與端板連接。

螺孔槽5包括防護圍板5-2和螺孔臺5-1，防護圍板5-2和螺孔臺5-1可為一體成型結構，螺孔臺5-1邊緣與弧形缺口邊緣齊平，焊接在端板1上，螺孔臺5-1用于連接弧形卡板4，螺孔臺上設置有螺紋孔5-11，弧形卡板4上也對應設置有卡板螺紋孔4-1，弧形卡板4與螺孔臺5-1通過螺栓6連接；防護圍板5-2整體呈U字形，設置在螺孔臺5-1邊緣，用于隔離螺孔臺，防止混凝土管樁成樁時混凝土進入螺孔臺5-1。螺紋孔5-11深度不小于10mm，且與弧形缺口1-2深度之和不大于管樁混凝土保護層厚度的三分之二。

為方便安裝，本發(fā)明還包括夾式扳手9和鋼管9-4，夾式扳手9由兩個半圓形扳手弧形段9-1拼接而成，扳手弧形段9-1兩端均設置有沿徑向的伸長段9-2，所述鋼管9-4套接在相鄰兩伸長段9-2上，所述扳手弧形段9-1內側對應弧形缺口1-2設置有卡紋板9-3。半圓形扳手弧形段9-1內卡紋板9-3至少設置兩個，且所述卡紋板9-3尺寸小于弧形卡槽8尺寸2～4mm。鋼管9-4內徑大于伸長段9-2外徑10mm，可通過將伸長段9-2插入力臂鋼管9-4以固定夾式扳手，并加大扭力臂。

為保證接頭結構使用壽命，防止接頭結構發(fā)生銹蝕，在結構對位連接前，鎖槽7內部填充半固態(tài)防銹潤滑油。為了防止螺紋孔5-11銹蝕及螺孔槽5存在對預應力筋防銹的影響，在施工前，螺紋孔5-11內填充半固態(tài)防銹潤滑油。

本發(fā)明在使用時，首先將護罩3及螺孔槽5焊接至端板1上，其中護罩3與凸字形鎖孔1-3對位焊接于端板1一側，護罩3與凸字形鎖孔1-3共同組成鎖槽7，螺孔槽5與弧形缺口1-2對位焊接于端板1一側，焊接點11如圖11所示，并使得螺孔槽5外圍的防護圍板5-2與端板1邊緣對齊，即與混凝土管樁外圍齊平，螺孔槽5與端板1上弧形缺口1-2共同組成弧形卡槽8。將預應力筋插入端板上的預應力筋錨孔1-1中固定，通過成樁設備施加預應力，并離心成型。因護罩3和螺孔槽5的存在，離心成型后的鋼管樁內自然形成鎖槽7和弧形卡槽8，向鎖槽7和螺紋孔5-11內填充半固態(tài)防銹潤滑油。

現場接樁時，先沉入下節(jié)管樁，當下節(jié)管樁樁頭離地面約0.5m時停止沉樁，并固定下節(jié)管樁。將工字形鎖銷2插入下節(jié)樁端板鎖槽7內，并將工字形鎖銷2推至凸字形鎖孔1-3細口端部固定。起吊上節(jié)管樁，將上節(jié)管樁端頭對準下節(jié)管樁端頭，用夾式扳手9夾緊上節(jié)管樁端板，利用夾式扳手9人工操作使上下節(jié)管樁端板精確對位，將工字形鎖銷2插入上節(jié)管樁端板鎖槽7的凸字形鎖孔1-3的大口內，通過夾式扳手9旋轉上節(jié)管樁，使上下節(jié)管樁端板弧形卡槽8精確對位。將弧形卡板4放入精確對位的弧形卡槽8內，并用螺栓將弧形卡板4兩端分別固定在上下節(jié)管樁端板上，至此即實現兩節(jié)管樁的接樁。