專利名稱：竹節形預制混凝土節段樁的制作方法
技術領域：
本發明涉及軟土地基橋梁的修建技術領域，尤其涉及一種竹節形預制混凝土節段樁。
背景技術：
目前軟土地基橋梁的樁基通常采用等直徑的預制樁或鉆孔灌注樁形式，截面形式一般采用方形或者管形。受施工設備及地質條件等限制，一般混凝土預制樁的尺寸均較小(直徑600毫米以下)。一般采用錘擊或者振動沉樁工藝，其存在的主要問題是1)混凝土預制樁的直徑較小，單樁承載力較低，因此所需樁的根數較多。但當樁的根數較多時，樁側土壤在壓樁時被擠，容易導致已施工的樁產生橫向位移或變位，影響施工。2)振動沉樁工藝受限于施工設備的局限，一般僅適用于小型建筑的樁基礎。樁的橫斷面積比較小，長度也較短(一般30米以下)，達不到橋梁樁基的承載能力要求。3)隨著城市環保要求的不斷提高，錘擊等打入樁施工由于噪音、振動等負面影響已經不適于在城區內采用。另一方面，鉆孔灌注樁的尺寸一般較大(直徑600毫米以上)，然而采用鉆孔和現場澆筑水下混凝土的施工工藝又會帶來以下問題1)需要現場澆筑混凝土，施工速度慢，一般一根樁的施工周期需要2 3天，且施工質量無法有效控制。2)鉆孔灌注樁施工工藝存在施工時產生的泥漿會對環境造成污染等問題，不符合環保要求。3)在軟土地基環境施工時，稍有不慎樁孔護壁容易塌孔造成事故。4)水下澆筑混凝土的強度一般不高，基本上只能達到C30。綜上所述，對于在軟土地基上如何實現大直徑的橋梁樁基，目前沒有很好的解決辦法。因此，本領域的技術人員致力于開發一種單樁承載力高的竹節形預制混凝土節段樁。
發明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種單樁承載力高的竹節形預制混凝土節段樁。為實現上述目的，本發明提供了一種竹節形預制混凝土節段樁，包括多個樁基節段，各所述樁基節段之間依次固定連接；所述樁基節段的外形為竹節形，所述樁基節段為內腔貫通的中空結構；在所述樁基節段的內腔中設置有取土通道及導向結構，所述內腔兼做所述取土通道；所述導向結構包括支臂及用于穿設導向桿的導向孔，所述樁基節段的側壁上還開設有多個用于噴氣或噴水的通孔。較佳地，所述樁基節段的端部直徑與腰部直徑之比為1.1 1至1.3 1。較佳地，所述樁基節段的前端面還設置有鋼結構樁靴。較佳地，所述支臂為鋼結構件，與所述樁基節段固定連接。較佳地，所述樁基節段在靠近前端及后端的位置分別設置有所述導向結構。較佳地，各所述樁基節段之間的固定連接為預應力連接。本發明的有益效果本發明的竹節形預制混凝土節段樁，由于上述竹節形的結構設計，豎向單樁承載力比等直徑樁基的單樁承載力提高30 % 45%，樁基的水平抗剪切力有所提高，樁的總沉降量大大減小，實現了軟土地基樁基施工的預制化、低噪音施工，大大減少了樁基根數，避免對樁周土的干擾。本發明同時還解決了軟土地基上預制樁直徑小、單樁承載力不足根數彌補和鉆孔灌注樁施工速度慢、施工質量無法有效控制、施工時產生環境污染等問題。本發明提出的竹節形預制混凝土節段樁，可滿足在軟土地基上直徑達到3米左右、長度達到50 60米的樁基要求。樁的橫截面形式可以為圓形、方形、長方形、多邊形等。 竹節突出邊緣無尺寸限制，可根據實際情況確定。由于采用了上述結構設計，本發明的竹節形預制混凝土節段樁可實現施工現場以外的工廠化預制，并且在其施工中，具有如下優點1)采用樁基分段預制、現場拼接的方式，加快施工速度、樁基質量容易保證。2)采用振動沉樁，實現低噪音。3)采用大直徑預制樁，提供更高的樁基承載力。4)下沉過程中采取樁內取土、氣(水)幕輔助下沉的方式，減少阻力，降低了設備的功率要求。5)采用導向技術，實現精確沉樁。6)導向桿可回收，循環利用，低碳環保。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。
圖1是本發明的竹節形預制混凝土節段樁一具體實施例中樁基節段的俯視結構示意圖。圖2是圖1中A-A部剖視結構示意圖。圖3是本發明的竹節形預制混凝土節段樁一具體實施例中首段樁基節段的局部剖視結構示意圖。圖4是本發明的竹節形預制混凝土節段樁在施工中的一施工狀態示意圖。圖5是本發明的竹節形預制混凝土節段樁在施工中的一施工狀態示意圖。圖6是本發明的竹節形預制混凝土節段樁在施工中的一施工狀態示意圖。圖7是本發明的竹節形預制混凝土節段樁在施工中的一施工狀態示意圖。圖8是本發明的竹節形預制混凝土節段樁在施工中的一施工狀態示意圖。
具體實施例方式本發明的竹節形預制混凝土節段樁包括多個樁基節段，各樁基節段之間依次固定連接形成一體。在各個樁基節段中，除了首段樁基節段以外，其他各級樁基節段的結構形式均相同，以更便于規模化預制，和降低模具成本。以下詳述其中一樁基節段的結構。如圖1、圖2所示，一樁基節段1由側壁10合圍形成內腔2，內腔2貫通其中，并兼做取土通道，內腔2中還設置有導向結構。本發明中，樁基節段的外形為竹節形，兩端直徑大，腰部直徑小，底部直徑與腰部直徑之比為1.1 1至1.3 1。圖1中虛線所示為樁基節段的腰部。具體地，本實施例中的導向結構包括在圓周方向上均布的三個支臂11，及用于穿設導向桿的導向孔12。支臂11為鋼結構件，與樁基節段1的側壁10固定連接(或澆筑在一起)。導向桿不是樁基節段1的一部分，其結構與功用，后文另述。樁基節段1的側壁10上，預留有豎向的管道及多個用于噴氣或噴水的通孔13 (專業術語為“氣龕”)，以從地面處樁壁的孔口施加高壓的氣或水。如圖3所示為本發明的樁基節段中的首段樁基節段的結構示意圖。首段樁基節段的結構與各級樁基節段的結構基本相同，所不同之處在于，為便于進入土體，減少與土體的摩擦阻力，在首段樁基節段的前端面還設置有斜面14，構成鋼結構的樁靴以分解垂直方向的摩擦阻力。斜面14的設置方式，可以為如圖3所示在內壁的外擴形，也可以是未做圖示的在外壁的倒梯形。另外，參考圖3所示，在不同的實施例中，樁基節段可以在靠近前端及后端的位置分別設置前述的導向結構，以獲得更好的導向效果。在其他實施方式中，導向結構的形式也不限于以上實施例。例如，支臂11的數量也可以為2個或4個或多個(但過多數量的支臂會影響取土通道的暢通)，導向結構的設置也可以設置在樁基節段1的中部，導向孔12的數量也可以是2個，或多個，等等。各樁基節段之間，包括與首節樁基節段之間，可以采用預應力鋼絞線或預應力鋼筋等現有的預應力連接，或本技術領域中其他常用的連接方式，以實現足夠強度，尤其是抗剪切強度的固定連接。以下簡要說明本發明的竹節形預制混凝土節段樁的施工工藝首先，在預制場預制樁基節段，并運至施工現場。樁基節段的長度選定，可以按照設計樁身的長度進行若干分段。樁基節段的直徑與設計樁身的直徑相同。然后，如圖4所示，在施工現場選定的樁位處，采用靜壓法將導向桿4沉入土體5 的施工平面以下。導向桿4為一直度好的鋼性部件，用于在后續工步中引導樁基節段的下沉方向。如圖5所示，將第一樁基節段1A(即前文所述首節樁基節段)的導向孔12可移動地套設在導向桿4上。采用振動沉樁的方法，將第一樁基節段IA沿導向桿4方向沉入土體5的地下。尤其是，在振動沉樁的同時，還采用邊取土作業、邊噴氣或噴水作業的方式減小軟土地基土體5對樁基節段IA的阻力。
具體地，前述取土作業是在振動沉樁時，挖出或吸出樁基節段IA的中空的內腔2 中的土體。前述噴氣或噴水作業，具體為在振動沉樁時，通過樁基節段IA側壁上的通孔13對樁基節段IA外側的土體5噴氣或噴水，在樁基節段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，在第二樁基節段IB的導向孔中穿設導向桿4。采用預應力鋼絞線連接方式，將第二樁基節段IB與第一樁基節段IA在連接處3進行固定連接。重復上述工步，采用振動沉樁法，并輔以取土作業、噴氣或噴水作業，直至第二樁基節段IB連同第一樁基節段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段1C、第四樁基節段1D。根據設計樁身的長度要求，重復上述工步施工至滿足設計樁身要求的第N樁基節段1N。如圖8所示，使所需數量的樁基節段沉至土體5的地下。之后，還可以從土體5中拔出并回收導向桿4。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種竹節形預制混凝土節段樁，包括多個樁基節段，各所述樁基節段之間依次固定連接；其特征在于所述樁基節段的外形為竹節形，所述樁基節段為內腔貫通的中空結構； 在所述樁基節段的內腔中設置有取土通道及導向結構，所述內腔兼做所述取土通道；所述導向結構包括支臂及用于穿設導向桿的導向孔，所述樁基節段的側壁上還開設有多個用于噴氣或噴水的通孔。
2.如權利要求1所述的竹節形預制混凝土節段樁，其特征在于所述樁基節段的端部直徑與腰部直徑之比為1. 1 1至1. 3 1。
3.如權利要求1所述的竹節形預制混凝土節段樁，其特征在于所述樁基節段的前端面還設置有鋼結構樁靴。
4.如權利要求1所述的竹節形預制混凝土節段樁，其特征在于所述支臂為鋼結構件， 與所述樁基節段固定連接。
5.如權利要求1所述的竹節形預制混凝土節段樁，其特征在于所述樁基節段在靠近前端及后端的位置分別設置有所述導向結構。
6.如權利要求1所述的竹節形預制混凝土節段樁，其特征在于各所述樁基節段之間的固定連接為預應力連接。
全文摘要
本發明公開了一種竹節形預制混凝土節段樁，包括多個樁基節段，各所述樁基節段之間依次固定連接；所述樁基節段的外形為竹節形，所述樁基節段為內腔貫通的中空結構；在所述樁基節段的內腔中設置有取土通道及導向結構，所述內腔兼做所述取土通道；所述導向結構包括支臂及用于穿設導向桿的導向孔，所述樁基節段的側壁上還開設有多個用于噴氣或噴水的通孔。本發明由于上述結構設計，獲得的竹節形混凝土預制節段樁具有單樁承載力高等有益效果。
文檔編號E02D5/30GK102561320SQ201210038668
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月20日 優先權日2012年2月20日
發明者何曉光, 周良, 李雪峰, 陸元春 申請人:上海市城市建設設計研究總院