專利名稱：混凝土樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑工業(yè)中所使用的樁，特別是一種予應(yīng)力混凝土樁。
樁是通過打樁機(jī)打入地里的管或棒，用以支承上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
在過去已經(jīng)使用了四種不同類型的樁木樁，鋼樁，增強(qiáng)型混凝土樁和予應(yīng)力中空混凝土樁。每類樁各有其應(yīng)用，一般而言，發(fā)展后者是為了克服前幾種的缺陷。例如，鋼樁在大多數(shù)場合比木樁更優(yōu)越?；炷翗都瓤梢袁F(xiàn)場澆鑄，也可以予制成?，F(xiàn)場澆鑄的方法包括使用砸進(jìn)地面的中空鋼筒，用混凝土填充，在混凝土凝固前抽出鋼筒。有時(shí)在澆灌混凝土之前就把鋼筒撤出，這樣作將要有兩次吊運(yùn)鋼筒，但比將鋼筒留在地里要更便宜。
予制混凝土樁有一個(gè)鑄入到樁的尖頭的鑄鐵樁靴。然而這些樁的吊起和運(yùn)輸都有困難，因?yàn)樗鼈儜?yīng)該是一單根長度提供足夠的力量，這意味著它們通常長達(dá)30米。從而導(dǎo)致吊運(yùn)非常困難。
予應(yīng)力混凝土樁由離心澆鑄的混凝土管構(gòu)成，長度為12米。這種長度吊運(yùn)極為便利。予應(yīng)力樁在其兩端形成有金屬圈，它們通常是在制作管子時(shí)鑄在管中的。這些圈可以通過將相鄰樁段的圈焊接在一起而增加樁的長度。在這類樁中的混凝土予應(yīng)力的性質(zhì)是使樁段被焊接在一起的同時(shí)保持樁的強(qiáng)度。
予應(yīng)力混凝土樁或中空混凝土樁，雖然用予應(yīng)力高強(qiáng)度離心澆鑄混凝土制成，但抗拉強(qiáng)度較低。因此，樁的尖頭或下端采用金屬堵或靴封閉住，以防土壤進(jìn)入樁的中空部分。中空部分用于增加混凝土上的抗壓應(yīng)力。如果端頭不封閉，土壤就會(huì)充滿樁的下部而把樁脹裂。
二種常見的封堵類型表示在

圖1和圖2中。圖1為剖面圖，表示出一種稱為圓錐形或中空形樁靴的封堵。這種圓錐形樁靴是用金屬制作的并安裝在樁的端頭上，當(dāng)打樁就位時(shí)將土層分開。
圖2a和2b表示出一種稱為“十字靴”的封堵，其包括橫置于樁端頭的一塊金屬板和焊接到該板表面上起加強(qiáng)作用的金屬十字。當(dāng)樁打入時(shí)，該金屬十字也起一尖頭作用幫助分開土層。
在軟質(zhì)的土壤中，例如粘土，這種設(shè)置的功效是令人滿意。但在硬質(zhì)的土壤或含有硬石子或圓石的土壤中，例如礫石砂或卵石，封堵經(jīng)常被損壞而使土進(jìn)入樁管內(nèi)，由于橫向脹裂或圍繞金屬/混凝土交界面周圍的裂縫而常常導(dǎo)致樁的下部損壞或破壞。圓錐形樁靴的強(qiáng)度與混凝土樁管的強(qiáng)度不匹配也會(huì)被圓石、硬土層等等損壞，并會(huì)使其擠入到樁的中空內(nèi)部?？招牡膱A錐靴也可能在上部結(jié)構(gòu)已經(jīng)建成后由于金屬的疲勞或無論什么原因而引起基礎(chǔ)未曾予料的沉降或上升而被損壞。
十字樁靴確定具有阻止土壤進(jìn)入中空樁管內(nèi)的強(qiáng)度，但當(dāng)樁被打入時(shí)，會(huì)在緊埃金屬十字各端部的混凝土中直接引起破裂應(yīng)力，因?yàn)榻饘偈指鞫俗饔玫姆绞脚c在后加張混凝土中基礎(chǔ)板的作用相似。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在沖擊打樁過程中，由樁基的破裂張力引起的混凝土段的截面積減少會(huì)使混凝土樁斷裂。混凝土樁在進(jìn)入比樁的混凝土更硬的下層土壤時(shí)其樁尖部分會(huì)崩裂。
最近，一種“鋼組合管樁”已經(jīng)開發(fā)出來以克服硬土質(zhì)的問題。這種結(jié)構(gòu)雖然責(zé)，但并不比金屬鋼樁貴。這種中空混凝土樁是在一個(gè)鋼套中成形的。
因此，需要一種樁靴，它能更均勻地與混凝土樁的強(qiáng)度相匹配，該強(qiáng)度能勝任在硬質(zhì)土壤條件下使用并且生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)，并需要一種可以用于硬質(zhì)土條件的樁。
由此，本發(fā)明的一個(gè)方面是，提供一種用于予應(yīng)力的或部分予應(yīng)力混凝土樁的樁靴，其包括一個(gè)金屬封堵和一個(gè)與之相連接并深入到混凝土樁內(nèi)的棒。
金屬封堵最好是圓錐形的，并帶有一個(gè)鋼筋骨架，鋼筋骨架設(shè)置在樁內(nèi)并且伸入到金屬封堵的內(nèi)部。
依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，是提供一種混凝土樁，它包括一予應(yīng)力混凝土管，一個(gè)設(shè)置在該管端部的金屬圈和一個(gè)連接到該金屬圈上的金屬封堵，封堵大體上呈圓錐形。
最好是樁還包括一基本上設(shè)置在管內(nèi)的鋼筋骨架，一個(gè)棒沿管的內(nèi)部伸延、大體上從封堵的尖端伸延到骨架內(nèi)(如果有骨架的話)。用混凝土填充骨架和/或棒。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，棒穿過金屬封堵伸出。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種部分予應(yīng)力混凝土樁，它包括一個(gè)由予應(yīng)力離心澆鑄混凝土管形成的外壁，一個(gè)混凝土、鋼筋混凝土或水泥砂漿的芯和一個(gè)樁靴。
樁靴最好是大體上呈圓錐形，并焊接到鑄在管端的一個(gè)金屬圈上且用芯料填滿。
最好是樁靴帶有一從圓錐形部分伸出并沿管內(nèi)部延伸的棒。
樁最好是還包括一鋼筋骨架，它位于管內(nèi)與樁靴相鄰，并被芯料填充。
依據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種制造部分予應(yīng)力混凝土樁的方法，其包括以下步驟取一段一定長度的帶有金屬平圈的予應(yīng)力中空離心澆鑄混凝土管，將金屬樁靴焊接到一個(gè)金屬平圈上，用混凝土或砂漿填充樁靴和在樁靴區(qū)域的樁內(nèi)腔中。
優(yōu)選的是該方法還包括將一根棒焊接到金屬靴的內(nèi)邊，以便讓棒上入到管的空芯里和/或制作一個(gè)鋼筋骨架，骨架的大小正適合于裝在管內(nèi)，并將骨架安放到管中，以便使骨架支承在緊鄰樁靴的樁管端部，并且混凝土或砂漿料填充。
優(yōu)選的是讓有足夠強(qiáng)度的填充料大致把管充滿，并且更優(yōu)選的是將鋼筋棒插入到管內(nèi)且大體上沿管的縱向延伸。
按照本發(fā)明的基本形式，部分予應(yīng)力混凝土樁比予應(yīng)力中空樁的優(yōu)越之處在于樁的尖部或端部是實(shí)心的，因此較易穿過較硬土層進(jìn)行打樁而出現(xiàn)問題較少。對樁靴的改進(jìn)有效地增強(qiáng)了樁的尖部，可滿意地使用在甚至更硬的條件下進(jìn)行打樁。
當(dāng)用混凝土或砂漿完全把樁填滿時(shí)，該樁則兼有予應(yīng)力中空樁和實(shí)心澆灌的混凝土樁兩者的優(yōu)點(diǎn)。予應(yīng)力壁使樁能夠按照易于吊運(yùn)的長度制作，然后能焊接到一起而不損失強(qiáng)度。予應(yīng)力壁也提供了較高的橫向抗張強(qiáng)度，同時(shí)提供了無應(yīng)力混凝土的實(shí)芯，依照應(yīng)用既可是加強(qiáng)型的也可是非加強(qiáng)型的，這就極大地增加了樁的承載能力。從而，用同樣數(shù)目相同尺寸的樁可以承擔(dān)更大的載荷或者所用樁的數(shù)量或尺寸可以減少而節(jié)省了費(fèi)用。
本發(fā)明提供一種混凝土樁，其包括一予應(yīng)力混凝土管，一個(gè)封堵其一端的圓錐形金屬樁靴，和一個(gè)填充在管內(nèi)的水泥質(zhì)的芯;從樁靴沿樁管內(nèi)部延伸的一根棒;水泥質(zhì)的芯是混凝土制成的;在芯中包含有鋼筋;鋼筋桿被設(shè)置成一種鋼筋骨架;
和一種部分予應(yīng)力混凝土樁的成形方法，其包括，制造一離心澆鑄混凝土空心管，將一圓錐形金屬樁靴安裝在該管的一端，和用水泥質(zhì)的混合物填充該管的內(nèi)部以形成一個(gè)芯;提供一根從樁靴沿樁管內(nèi)部延伸的棒;用一種混凝土混合物在一端填充其內(nèi)部;在用水泥質(zhì)的混合物填充一端之前將鋼筋棒放置在樁的一端的內(nèi)部;在其一端形成帶有金屬圈的離心澆鑄混凝土中空管，并把圓錐形金屬樁靴固定到該金屬圈上;將一個(gè)或多個(gè)離心澆鑄混凝土管的端部頭對頭地連接到第一個(gè)混凝土管的另一端上;用水泥質(zhì)混合物填充某根或全部的樁管;在用水泥質(zhì)的混合物填充之前將鋼筋放置在管中，放置的長度為某個(gè)或全部的管長度。
下面通過實(shí)例并參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1表示先有技術(shù)中圓錐樁靴的截面剖視圖;
圖2a表示先有技術(shù)中十字樁靴的剖視圖;
圖2b表示圖2a中的十字樁靴的平面視圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明制成的樁的剖面圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明制成的改進(jìn)型樁的剖面圖;
圖5所示是根據(jù)本發(fā)明制成的另一種樁的局部剖開透視圖;
圖6是圖5中樁的結(jié)構(gòu)的側(cè)剖面圖;
圖7是圖6中沿A-A截面的剖視圖;
圖8表示一種可替代圖6的樁靴;
圖9表示圖5實(shí)施例所用的鋼筋骨架;
圖10、11和12表示圖5實(shí)施例的組裝情況示意圖;
圖13表示根據(jù)圖8實(shí)施例的樁的使用情況示意圖。
圖3所示的樁在結(jié)構(gòu)上與圖1的中空樁相似。但樁靴25和樁21至少在樁靴的那部分區(qū)域是用混凝土、鋼筋混凝土或水泥砂漿填料29填充。該樁之所以稱之為部分予應(yīng)力混凝土樁是因?yàn)橛幸粋€(gè)予應(yīng)力混凝土的外層，即予應(yīng)力高強(qiáng)度離心澆鑄的混凝土管，和一個(gè)無應(yīng)力的混凝土、鋼筋混凝土或砂漿的內(nèi)芯。填充的作用有二個(gè)，它增強(qiáng)了樁靴并幫助將打樁力從樁傳遞到靴上，而且，與標(biāo)準(zhǔn)的同尺寸中空混凝土樁相比，增加了樁的承載能力。
一種改進(jìn)型的樁靴示于圖4。這里使用芯棒30來增強(qiáng)錐形樁靴25的尖部。這個(gè)棒有助于將在樁靴和樁的予應(yīng)力壁之間的力進(jìn)行傳遞。它幫助將力更均勻地分布在樁靴與予應(yīng)力壁之間。
在圖5到7所示的優(yōu)選實(shí)施例中，使用了一個(gè)鋼筋骨架28，用來增強(qiáng)填料并幫助將力在樁管和樁靴25之間均勻地傳遞。骨架可用來代替棒30(圖5)或與棒共用，如圖6所示，后者是最優(yōu)選的設(shè)置。
圖5所示為局部剖開的樁20的透視圖，表明樁含有一段混凝土管或筒21。管21是有一定長度的予應(yīng)力高強(qiáng)度離心澆鑄混凝土管。安裝在其一端的是金屬平圈或箍22。這個(gè)圈22有一個(gè)平面部分23蓋在樁管的端面，一個(gè)沿樁管表面延伸的裙部24把這個(gè)圈固定在其位置上。通常圈22可以在制作樁管時(shí)安裝上，但也可以后安裝。
從圈向下懸掛著一個(gè)前錐體或錐體形的樁靴25。在樁管內(nèi)可以看到用虛線表示的一個(gè)鋼筋骨架28，并且其內(nèi)部用混凝土或水泥砂漿29填充。填充料澆鑄覆蓋在鋼筋骨架28上并充滿樁靴的空腔。
在圖6中更清楚地表示出樁靴有一實(shí)心尖頭或尖端26及一裙部27。一個(gè)棒30沿樁管的軸向從樁靴25的尖頭26延伸到骨架28中?？梢钥闯鰳堆ビ蓛刹糠纸M成，裙部焊接到尖頭上。裙部也焊接到圈22上。圈和樁靴都用鋼制作，棒30直接焊接到尖頭26上。
可以看出另一個(gè)平圈22′安裝在樁管的上端。它是用來將該樁管與另一個(gè)樁管相連接(例如圖13所示)，通過將兩個(gè)相鄰的圈焊接在一起來達(dá)到實(shí)用樁的長度。
鋼筋骨架28是用鋼筋桿制作，其尺寸可恰好安裝在樁管21內(nèi)。骨架包括垂直構(gòu)件和圓周構(gòu)件。圖6中的圓周構(gòu)件是圓環(huán)，而圖9至圖11所示的是螺旋形狀(螺旋形捆扎)。
圖7是取自圖6沿A-A截面的剖面圖，其表示了骨架是怎樣安裝入樁管內(nèi)以及骨架的垂直構(gòu)件是怎樣的設(shè)置。垂直構(gòu)件在底部彎折把骨架封閉住。可以看出，棒30沿軸向在樁管內(nèi)延伸。
一種可替換的樁靴示于圖8中。棒30仍然直接焊接到尖頭26處，但尖頭26帶有一隆起部31，隆起部31形成了一個(gè)從尖頭伸出的圓頭軸。還可以選擇，讓棒穿過樁靴延伸并完全取代尖頭的圓頭軸部分，這樣樁靴裙部27可直接與棒30焊接，如果需要可以用適當(dāng)?shù)姆椒訌?qiáng)焊縫。
圖9的骨架頂部有一開口以便更易于混凝土或砂漿的澆灌?？匆钥闯鰣A周構(gòu)件如圖所示為一個(gè)連續(xù)的螺旋形，以便于加工。
為將樁靴安裝在管上，樁管的末端設(shè)置或安裝有圈22。骨架如圖10所示那樣插入到管內(nèi)。骨架的一小段從管中伸出以便更好地支承圈和管的末端，并可通過砂漿或混凝土填料使之與樁靴的接觸更緊密。然后把棒穿過骨架插入到管內(nèi)而將樁靴安裝上。靴裙27焊接在圈上如圖11所示。
然后用砂漿或混凝土填充入樁靴、骨架及樁管，如圖12所示。填充料可以只澆灌覆蓋住骨架和樁靴或填充整個(gè)樁管。對于某些應(yīng)用場合，不僅要求用混凝土料完全填滿樁管，而且還要沿著樁的全長增強(qiáng)。對于這種設(shè)置方式，可以讓骨架有足夠的縱向尺寸而伸延至樁管的全長，或使用另外的鋼筋骨架。
圖13表示樁的一種典型應(yīng)用。樁靴有一如圖8所示的隆起部伸出。通過將第二樁管40焊接到第一樁管21上而使樁加長。傳力桿41從樁的頂部伸出用于連接上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
樁靴為適用在現(xiàn)場安裝到樁上可以帶有或不帶有圈22，或者使樁帶有在工廠已經(jīng)安裝好了的樁靴。用填料澆鑄樁靴和/或樁最好也在現(xiàn)場進(jìn)行，以便易于把樁吊運(yùn)到現(xiàn)場。有伸出前錐體的實(shí)施例特別適用于硬的或有礫石的土層條件。
封堵或樁靴現(xiàn)在已成為實(shí)心，一旦就位后將不會(huì)沉陷或凹陷。樁靴的強(qiáng)度由于是實(shí)心的而加大了，也由于中心棒通過混凝土填料和鋼筋骨架將力施加于樁靴尖頭更均勻地傳遞到樁管上。鋼筋骨架防止了水平方向的脹裂并且增大了樁的橫向抗張強(qiáng)度。所以這種類型的樁靴安裝到標(biāo)準(zhǔn)的中空混凝土樁管上后成為實(shí)心的樁靴，能均勻地將力從樁靴傳遞到樁上。
這種類型的樁-可以稱之為部分予應(yīng)力混凝土樁-與相同直徑的混凝土樁相比，提高了穿過顆粒土層的能力并且具有更高承載能力和橫向的抗力。如果需要，還可以在混凝土芯中加入另外的鋼筋棒以提高樁的橫向強(qiáng)度。
本發(fā)明的部分予應(yīng)力混凝土樁可按合適的截面尺寸和長度制作。如前所述，樁的頭一段帶有一樁靴，樁具有予制混凝土的外壁和無應(yīng)力的現(xiàn)澆鑄混凝土芯。各樁段通過把相鄰樁段上的平圈22焊接而連接在一起。
權(quán)利要求
1.一種混凝土樁，其特征在于，其包括一予應(yīng)力混凝土管，一個(gè)封堵其一端的圓錐形金屬樁靴，和一個(gè)填充在管內(nèi)的水泥質(zhì)的芯。
2.如權(quán)利要求1所述的一種混凝土樁，其特征在于，其包括一根從樁靴沿樁管內(nèi)部延伸的棒。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種混凝土樁，其特征在于，水泥質(zhì)的芯是混凝土制成的。
4.如權(quán)利要求1到3所述的任一種混凝土樁，其特征在于，在芯中包含有鋼筋。
5.如權(quán)利要求4所述的一種混凝土樁，其特征在于，鋼筋桿被設(shè)置成一種鋼筋骨架。
6.一種部分予應(yīng)力混凝土樁的成形方法，其特征在于，其包括，制造一離心澆鑄混凝土空心管，將一圓錐形金屬樁靴安裝在該管的一端，和用水泥質(zhì)的混合物填充該管的內(nèi)部以形成一個(gè)芯。
7.如權(quán)利要求6所述的一種方法，其特征在于，其包括提供一根從樁靴沿樁管內(nèi)部延伸的棒。
8.如權(quán)利要求6或7所述的一種方法，其特征在于，其包括用一種混凝土混合物在一端填充其內(nèi)部。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)中所述的方法，其特征在于，其包括在用水泥質(zhì)的混合物填充一端之前將鋼筋棒放置在樁的一端的內(nèi)部。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)中所述的方法，其特征在于，其包括在其一端形成帶有金屬圈的離心澆鑄混凝土中空管，并把圓錐形金屬樁靴固定到該金屬圈上。
11.如權(quán)利要求6到10中任一項(xiàng)中所述的方法，其特征在于，其包括將一個(gè)或多個(gè)離心澆鑄混凝土管的端部頭對頭地連接到第一個(gè)混凝土管的另一端上。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其包括用水泥質(zhì)的混合物填充某根或全部的樁管。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，其包括在用水泥質(zhì)的混合物填充之前將鋼筋放置在管中，放置的長度為某個(gè)或全部的管長度。
14.一種部分予應(yīng)力混凝土樁，其特征在于，基本上就如本文中所參照的1至13中的任一幅或幾幅附圖所描述的那樣。
15.制造如權(quán)利要求1到14中任一項(xiàng)所述的混凝土樁的一種方法，其特征在于，其實(shí)質(zhì)就如文中附圖所描述的那樣。
全文摘要
一種混凝土樁20，其有一由預(yù)應(yīng)力混凝土管21形成的主體，管上有金屬樁靴25焊接到管的支承圈22上。樁靴和相鄰樁靴的管的內(nèi)部用混凝土或砂漿填充。在本發(fā)明一實(shí)施例中，樁靴有一中心棒30沿管的軸向延伸。在另一實(shí)施例中，管的末端設(shè)置一鋼筋骨架28以支承管的端部。使用混凝土或砂漿29填充至少蓋住鋼筋骨架處以形成實(shí)心的樁靴。填料借助于中心棒30和骨架28幫助將樁靴上的力均勻地傳遞到管上。
文檔編號E02D5/72GK1072231SQ9210535
公開日1993年5月19日 申請日期1992年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月12日
發(fā)明者蔡炳榮 申請人:蔡炳榮