專利名稱：暫時預應力混凝土管樁的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于房屋建筑基礎工程中的預應力混凝土管樁。
目前一般房屋建筑基礎很多采用沉管灌注樁，這種樁具有造價低，樁長可隨地基變化等優點。但這種樁容易出現斷樁、瓶頸樁等質量事故，特別是在含有軟弱土層的地基中。采用預應力混凝土管樁可克服上述缺點，因為預應力混凝土樁是預制樁，樁身質量保證。但預應力混凝土樁用鋼量大，造價高。
本發明的目的是提供一種后張法預應力混凝土管樁。樁打入土達到設計深度后，將預應力鋼筋從樁中取出，預應力鋼筋及其附屬設備可重復使用，既節省鋼材，降低造價，樁的質量又得到保證。
在打樁過程中，樁在樁錘打擊下，會出現很大的縱向拉應力，拉應力往往超過樁身混凝土抗拉強度，導致樁斷裂。因此，為了抵消和減少這個拉應力，必須對樁身施加縱向預應力。當打樁完畢，打樁引起拉應力消失，就沒有必要繼續維持樁身的預應力，因此，預應力鋼筋可取出，以節省鋼材。
本發明屬于一種后張法預應力混凝土管樁，它由管樁身、預應力鋼筋、樁尖、樁頂蓋板四部份組成。
樁身為非預應力的鋼筋混凝土管，分節制造，每節長度一般為9米，還要生產一些短樁以供搭配。樁身必須做成空心的，預應力鋼筋從樁的中空部分穿過。管樁身可以用離心法制造，混凝土標號要求在450號以上，樁身也可以在工地預制，混凝土標號要求在400號以上。為了滿足運輸及吊裝要求，樁身要配少量縱向鋼筋。為了抵抗打樁時樁身橫向變形，樁身要配環向鋼筋，在靠近樁端處環向鋼筋間距密些，在樁身中間段環向鋼筋間距疏些。樁頭受樁錘打擊力特別大，因此，樁身兩頭要套薄鋼板的套箍。
預應力鋼筋采用冷拉鋼筋，鋼筋直徑視預應力設計值而定。預應力鋼筋一般采用一根大直徑鋼筋，預應力大時可采用多根鋼筋。采用大直徑鋼筋的目的是因為回收預應力鋼筋時，要扭轉預應力鋼筋，使其與樁尖螺絲脫離，因此，預應力筋必須具有一定抗扭轉能力。只要滿足這個抗扭能力要求，也可采用其它種類預應力筋，如采用高強鋼絲束外套金屬管做預應力筋或多根非大直徑鋼筋并排做成預應力筋也是可以的。
樁尖可以用鋼筋混凝土預制，也可以用鋼板加工焊接；不過這里，樁尖又是預應力錨具，樁尖頂部(或樁底鋼板)預埋螺絲(或扣頭)，以便與預應力鋼筋連接。預應力鋼筋穿過管樁身，下端用樁尖做錨具，上端則以樁頂蓋板作錨具，樁頂蓋板靠螺帽與預應力鋼筋連接。施加預應力時，千斤頂以樁頂蓋板為支座張拉預應力鋼筋。
由于吊裝和運輸原因，每節樁不能做得太長，一般為9米，因此，打樁施工時要接樁。接樁可采用兩種方法，一個是焊接法，即在樁身兩端頂部埋設少量鋼板，接樁時將兩節樁頭對齊焊接；另一種方法是采用硫磺膠泥接樁，即將兩節樁縱向鋼筋對焊接，樁間間隙填充硫磺膠泥。
下面結合附圖和具體實施方案對本發明做進一步詳細說明
圖1是管樁身構造圖；圖2是圖1的管樁身的剖面圖；圖3是暫時預應力混凝土管樁構造圖；圖4是是施加預應力時千斤頂張拉圖。
如圖1和圖2所示，樁身直徑為400毫米，管樁壁厚度為80毫米；樁身混凝土500號，采用離心法預制。沿管壁配8根直徑為10毫米的縱向鋼筋[1]，配直徑為5毫米的環向鋼筋[2]，在近樁端1米范圍內，環向鋼筋間距為40毫米，其余樁身中間段的環向鋼筋間距為80毫米。樁端各套薄鋼板套箍[3]，鋼板厚度為1.6毫米，套箍高150毫米，外徑與樁直徑相等。樁兩端頂部埋設接樁用的連接鋼板[4]，連接鋼板厚度10毫米，它靠錨筋與樁身混凝土連結。
圖3是暫時預應力混凝土管樁構造圖，預應力鋼筋[2]為一根直徑為32毫米冷拉鋼筋，預應力值為35噸(350千牛)；鋼筋混凝土預制樁尖[4]預埋螺絲桿[6]；樁頂蓋板[3]中心要留孔，以便預應力鋼筋穿過。施加預應力時，預應力鋼筋[2]穿過管樁身[1]，預應力鋼筋下端與樁尖螺絲[6]連接，上端靠螺帽[5]與樁頂蓋板[3]連接。圖4是施加預應力時千斤頂張拉預應力鋼筋示意圖，千斤頂[7]的拉伸頭與預應力鋼筋[2]連接，以樁頂蓋板[3]做支座，張拉預應力鋼筋[2]；張拉值由油壓表讀出，達到預應力設計值后，扭緊螺帽[5]，卸下千斤頂[7]，吊樁并放上樁帽，即可打樁。
每節樁長度9米，施工時一節樁是不夠長的，打樁時必須接樁，這里接樁采用焊接法。對于第一、第二節樁，打樁前先將兩節樁在地面對接焊好，并施加預應力，吊上樁架打樁，兩節樁最大長度為18米。如用二節樁不夠長，則須在打樁架上接第三節樁，即將已打入土的樁的預應力釋放，取出樁頂蓋板，吊起起第三節樁，連接預應力鋼筋，將二、三節樁接頭焊接，重新施加預應力后，卸下千斤頂，繼續打樁。
下面將本發明同沉管灌注樁及預應力混凝土管作比較。
如上述實例，本發明樁直徑為400毫米(圖1-3)，單樁設計承載力90噸(900千牛)；每米樁長度用混凝土0.08方，鋼材11公斤；樁的單位長度造價約180元(其中預制管樁身每米約100元，運輸、打樁等費用每米約80元)。
采用沉管灌注樁，樁直徑480毫米，單樁設計承載力60噸(600千牛)；每米樁用混凝土0.19方，樁每米長造價約110元。
從表面看，本發明的價格比沉管灌注樁高，但進一步分析，就發現兩者價格差不多；首先，本發明的單樁承載力是沉管灌注樁的1.5倍，即一根等于一根半；其次，本發明樁承臺體積減少，如沉管灌注樁用的是三樁承臺，用本發明可改為二樁承臺，相應降低了承臺造價；因此兩種樁基總造價大致持平，但是，采用本發明可以避免出現斷樁、瓶頸樁等質量事故，特別是在軟土地基中。
和預應力混凝土管樁相比，本發明的優點是節約鋼材。因為(1)預應力混凝土管樁的縱向筋是用高強鋼筋，而本發明的縱向筋只配少量普通鋼筋；(2)預應力混凝土管樁的樁端連接鋼板除做為接樁用構件外，還是張拉預應力鋼筋的錨具，承受很大張力，連接鋼板用19毫米鋼板整塊加工而成，用鋼量大；本發明的樁端連接鋼板純粹是連接樁用的構件，鋼板的用量大大減少。(3)樁打入土后，有一小段多余的樁要截除，其長度從1米到數米。對于預應力混凝土管樁，截斷的樁預應力已消失，斷樁廢棄不用；但本發明可將二節截斷樁連接，即將兩節斷樁縱筋焊接，兩斷樁間用高強粘結材料粘結，成為一根短樁重新使用。
權利要求
(1)一種后張法預應力混凝土管樁，它由管樁身[1]、預應力鋼筋[2]、樁尖[4]和樁頂蓋板[3]組成；其特征在于管樁身是空心的，預應力鋼筋[2]穿過樁身[1]空心部分，利用樁頂蓋板[3]和樁尖[4]或樁底鋼板做預應力錨具，對樁身施加預應力，預應力是暫時的；樁在工地分節接樁并打入土中，打完一根樁后，將該樁預應力釋放，取出預應力鋼筋[2]和樁頂蓋板[3]，預應力鋼筋和樁頂蓋板可多次重復使用。
(2)按照權利要求1所述，其特征是采用大直徑鋼筋做預應力鋼筋，或采用與大直徑鋼筋抗扭轉剛度相同的其它鋼材做預應力筋。
(3)按照權利要求1所述，其特征是預應力鋼筋[2]依靠螺絲或扣頭與樁尖[4]或樁底鋼板連接。
全文摘要
本發明公開一種節省鋼材的后張法預應力混凝土管樁,它特別適合于建在軟土地基上的建筑物的基礎。它由:管樁身(1)、預應力鋼筋(2)、樁尖(4)和樁頂蓋板(3)組成。預應力鋼筋靠樁頂蓋板和樁尖做預應力錨具,打樁前對樁身施加預應力,預應力是暫時的,當樁打入土后,將預應力鋼筋和樁頂蓋板取出;預應力鋼筋和樁頂蓋板可多次重復使用,既保證樁的質量,又節省鋼材。
文檔編號E02D5/58GK1246568SQ98113330
公開日2000年3月8日 申請日期1998年9月1日 優先權日1998年9月1日
發明者朱傳浦 申請人:朱傳浦