性能改良的几字型板桩的制作方法

本实用新型属于各类建筑结构体系的桩基基础工程的技术领域，尤其涉及一种性能改良的几字型板桩。

背景技术：

U型板桩(也称为几字型板桩)因其具有良好的力学性能、同时利于制造的优点，得到越来越广泛的使用，尤其适合用于对各类建筑物在施工时的围护使用，如大型的地下建筑、边坡、隧道、港口码头岸墙及河道护岸的整治等。

几字型板桩其结构包括桩身，桩身由顶部、位于顶部左右两侧并向下倾斜延伸的腰部、及位于两个腰部底部并向外水平延伸的下翼缘组成，桩身的横截面为由顶部、两个腰部及两个下翼缘构成的几字形；为方便将各几字型板桩拼接在一起形成防护墙，两个下翼缘中，一个下翼缘的侧面设有沿下翼缘的长度方向延伸设置的凸筋，另一个下翼缘的侧面设有沿下翼缘的长度方向延伸设置的插槽，凸筋和插槽可相互插配拼接。

几字型板桩强度性能的好坏直接影响该桩的品质，故在几字型板桩内部都会设置主筋及箍筋，主筋如何布局及布局多少，是影响几字型板桩强度性能的重要因素，主筋布局太多，会影响板桩的成本，而且主筋太多也不一定使得几字型板桩强度性能最佳，另外主筋如何布局才能保证几字型板桩各部分的强度性能均达到最佳，不会顾此失彼。然现有几字型板桩主筋的布局较为随意，导致现有几字型板桩在强度性能和成本之间不能达到很好的平衡。

再有，现有几字型板桩在打桩施工过程中，由于桩锤的冲击易在桩身的顶端产生裂缝或边角破损，不仅影响围护的美观，还会影响几字型板桩的结构性能，为解决这一问题，有人在桩头固定金属材料制成的金属端板，因围护的建造需要大量的几字型板桩，如每块板桩的端部均设置金属端板，则大大增加工程造价。围护施工中如何确保两桩之间结合紧密，也是检验围护品质的一个重要指标。如何解决打桩过程中几字型板桩顶端破损的问题，及在打桩施工过程中确保两桩之间紧密结合是本领域技术人员迫切需要解决的主要技术问题。

为将几字型板桩吊起，传统的方式是在桩身的顶部的顶面打入固定多个吊钩，吊钩以四个为佳，分布在顶部前后两端每端各设置两个吊钩，吊桩时用吊绳分别穿过各吊环，再用起重机勾住吊绳中部以将几字型板桩水平吊往存放位置。要将几字型板桩竖直吊起时，则吊绳穿过位于一侧的两个吊环再起吊，因吊环位于几字型板桩的一侧，在竖直吊起时，几字型板桩肯定有较大的倾斜，不利于将几字型板桩吊往打桩位置进行打桩，为解决该问题，一般是采用专门的吊绳绑扎方法，才能基本保证吊起的几字型板桩是垂直，这种吊绳绑扎方式较为复杂，而且耗时长，吊桩效率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种桩身内部的主筋及箍筋布局合理的性能改良的几字型板桩，该几字型板桩在保证自身良好强度性能的同时，兼顾成本要求，另外也会使得桩身各部分的强度保持较好的均衡。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种性能改良的几字型板桩，包括其内布置有多根主筋和箍筋的桩身，桩身由顶部、位于顶部左右两侧并向下倾斜延伸的腰部、及位于两个腰部底部并向外延伸的下翼缘组成，桩身的横截面为由顶部、两个腰部及两个下翼缘构成的几字形，所述箍筋间隔布置在主筋上；其特征在于：所述主筋分为两部分，一部分为位于顶部位置的顶部主筋，另一部分为位于两个下翼缘位置的底部主筋，所述顶部主筋的总根数为偶数，且等于两个下翼缘的底部主筋总根数之和，每个下翼缘的底部主筋的根数相同。

主筋的根数不能太多，太多会增加板桩成本，主筋的根数也不能太少，太少则不能使板桩具有良好的强度，另外主筋的布局也不能顾此失彼，要均衡，这样才能保证板桩各部位强度基本一致，经本领域工程师多次演算和测试，作为优选，上述顶部主筋的根数为4～24根，每个下翼缘的底部主筋的根数为2～12根；顶部主筋在同一平面内间隔布置的根数最多为6根，当顶部主筋超过6根时，则顶部主筋分为两层或多层布置；每个下翼缘处的底部主筋在同一平面内间隔布置的根数最多为3根，当每个下翼缘处的底部主筋超过3根时，则底部主筋分为两层或多层布置。

在顶部主筋和底部主筋均为上下两层的状态下，上层的顶部主筋的根数为6根，其余顶部主筋布置在下层，下层的底部主筋的根数为3根，其余底部主筋布置在上层，所述箍筋也分为上下两层，对应搁置在相应一层的主筋上。这样能更好增强板桩的强度。

因板桩在打桩过程中，其两端受力较大，对板桩两端需要的强度要求较高，进一步改进，上述桩身的两端各有一段箍筋加密区，箍筋加密区以外的桩身部分为箍筋正常区，箍筋加密区的单位长度内箍筋的数量多于箍筋正常区的单位长度内箍筋的数量。对各部位强度区分设置，在保证强度要求的同时，尽可能减少成本。

作为优选，上述箍筋加密区的长度为50cm～200cm，箍筋加密区中相邻两箍筋之间的间距为8cm～12cm，箍筋正常区中相邻两箍筋之间的间距为15cm～20cm。本加密区的长度及加密区中单位长度中箍筋的间距最为合理，即满足强度要求，又尽量降低成本。

更进一步改进，上述顶部沿桩身长度方向分成两段，一段为加厚区，另一段为正常区，加厚区的厚度大于正常区的厚度，加厚区的长度小于正常区的长度，且加厚区位于桩身的桩头位置，所述加厚区与正常区之间通过斜面过渡区衔接。加厚区与正常区通过斜面过渡区形成逐渐的过渡，将两者结合更好，也增加加厚区的强度。位于桩身的桩头位置处的顶部形成有加厚区，使得桩头位置的横截面积加大，同时桩头的强度也增加，这样在打桩过程中，因桩锤与桩头的接触面积增加，可将桩锤的的冲击力分散开，又因桩头的强度增强，在这两者共同作用下，有效确保在打桩过程中，桩头不易被打裂或破损，能大大提高桩的施工性能。其还能确保围护的美观及几字型板桩的结构性能，同增加金属端板相比，设置加厚区成本更低，而且无需额外固定的步骤，只需对板桩模具作适应性调整即可，工序简单。

加厚区不能太厚太长，太厚太长会增加板桩成本，加厚区也不能太薄太短，太薄太短则不能很好起到防破损功效，经本领域工程师多次演算和测试，作为优选，上述加厚区的厚度为12cm～60cm，所述加厚区的长度为30cm～150cm。为进一步增加加厚区的强度，上述加厚区中箍筋布置的更密更多，相邻两箍筋之间的间距为3cm～6cm。

更进一步改进，位于桩尾的两个所述下翼缘中，其中一个下翼缘的外侧具有逐渐向内倾斜并延伸至桩尾端面的斜面，斜面与竖直方向形成桩尾楔角，因桩尾一侧形成桩尾楔角，这样板桩在打入过程中，桩尾楔角会对泥土形成挤土效应，打入过程中可将板桩挤压靠近相邻前一节板状下翼缘的侧面，确保前后相邻两板状结合更紧密，由板桩组合形成的围护强度更高。桩尾楔角的角度不能太大，或斜面影射过来的垂直长度太长，太大太长会影响桩体尾端强度，当然也不能太小太短，否则会其不到应有的挤土效应，作为优选，桩尾楔角的角度为15°～60°之间，斜面影射过来的垂直长度为20cm～50cm。

为保证桩身在吊起状态下，桩身与地面垂直，上述顶部在靠近桩头位置处设有沿厚度方向贯穿顶部的起吊孔，且该起吊孔位于顶部的正常区。在打桩起吊时，将一钢棒插入起吊孔，钢棒的两端外露，再用吊绳的两端分别绑扎固定在外露的钢棒上，便可通过起吊吊绳将桩身吊起，吊绳的绑扎方便，保证起吊的施力方向与桩身的重心位置处于同一轴线上，使得桩身与地面基本垂直，利于将该几字型板桩吊往打桩位，便于施工。

为便于相邻几字型板桩相互拼接形成防护墙，上述桩身的两个所述下翼缘中，一个下翼缘的侧面设有沿下翼缘的长度方向延伸设置的凸筋，另一个下翼缘的侧面设有沿下翼缘的长度方向延伸设置的插槽，所述凸筋和插槽可相互插配拼接，因插槽的存在，为增强桩身在插槽位置处的强度，所述箍筋中对应插槽位置形成有加强筋部。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：经本领域工程师多次验证和测试，其对桩身内的主筋的布局及根数做了合理布局及设定，其在桩身最受力的位置设置有主筋，使得板桩整体强度达到最佳，同时，在不受力的区域，没有设置主筋，降低成本，而且两个下翼缘位置的底部主筋总根数之和等于顶部主筋总根数，两个下翼缘位置处的底部主筋的根数相同，则又保证桩身各部分的强度均衡，进而使本几字型板桩性能达到最优状态。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体结构示意图一；

图2为本实用新型实施例的立体结构示意图二；

图3为本实用新型实施例的桩头方向的侧视图；

图4为本实用新型实施例的桩尾方向的侧视图；

图5为本实用新型实施例主筋布局示意图一(8根主筋)；

图6为本实用新型实施例主筋布局示意图一(12根主筋)；

图7为本实用新型实施例主筋布局示意图一(16根主筋布局方式1)；

图8为本实用新型实施例主筋布局示意图一(16根主筋布局方式2)；

图9为本实用新型实施例主筋布局示意图一(20根主筋)；

图10为本实用新型实施例主筋布局示意图一(24根主筋)；

图11为本实用新型实施例俯视状态示意图；

图12为本实用新型实施例正视状态示意图；

图13为采用本实用新型实施例作为围护使用的立体结构示意图；

图14为本实用新型实施例吊桩状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～14所示，为本实用新型的一个优选实施例。

一种性能改良的几字型板桩，工厂化制造，长度为10米，包括其内布置有多根主筋和箍筋2的桩身1，桩身1的一端称为桩头，相对另一端称为桩尾，所谓桩头是指桩身1与打桩机的桩锤接触的端部，桩尾指的是桩身1先插入地面的那端。桩身1由顶部11、位于顶部11左右两侧并向下倾斜延伸的腰部12、及位于两个腰部12底部并向外水平延伸的下翼缘13组成，桩身1的横截面为由顶部11、两个腰部12及两个下翼缘13构成的几字形。主筋沿桩身1的长度方向即径向布置，箍筋2由钢筋弯折而呈几字形，各箍筋2间隔搁置在主筋上，箍筋2与主筋之间可采用钢丝绑扎固定。

桩身1的两个下翼缘13中，其中一个下翼缘13的侧面设有沿下翼缘13的长度方向延伸设置的凸筋5，另一个下翼缘13的侧面设有沿下翼缘13的长度方向延伸设置的插槽6，凸筋5和插槽6可相互插配拼接，以使相邻两几字型板桩拼接牢靠。箍筋2对应于插槽6位置形成有加强筋部21，加强筋部21呈C形，其能增强桩身在插槽位置处的强度。

主筋分为两部分，一部分为位于顶部11位置的顶部主筋3a，另一部分为位于两个下翼缘13位置的底部主筋3b，顶部主筋3a和底部主筋3b满足以下条件：顶部主筋3a的总根数为偶数，且等于两个下翼缘13位置的底部主筋3b总根数之和，同时，每个下翼缘13位置处的底部主筋3b的根数相同。

顶部主筋3a的根数为4～24根，每个下翼缘13的底部主筋3b的根数为2～12根；顶部主筋3a在同一平面内间隔布置的根数最多为6根，当顶部主筋3a超过6根时，则顶部主筋3a分为上下两层或多层，每层的顶部主筋3a的根数排满6根后，其余为下一层的顶部主筋3a，此时，箍筋2也分为上下两层或多层；每个下翼缘13处的底部主筋3b在同一平面间隔布置的根数最多为3根，当每个下翼缘13处的底部主筋3b超过3根时，则底部主筋3b为上下两层或多层，本实施例为两层，每层的底部主筋3b的根数排满3根后，其余为下一层的底部主筋3b。具体的，顶部主筋3a和底部主筋3b的根数与桩身的宽度有关，桩身宽度越大，顶部主筋3a和底部主筋3b的根数越多。

如图5所示，顶部主筋3a的根数为4根，则每个下翼缘13处的底部主筋3b各2根。

如图6所示，顶部主筋3a的根数为6根，则每个下翼缘13处的底部主筋3b各3根。

如图7所示，顶部主筋3a的根数为8根，分为上下两层，上层顶部主筋3a的根数为6根，下层顶部主筋3a的根数为2根，则每个下翼缘13处的底部主筋3b各4根，分为上下两层，下层的底部主筋3b的根数为3根，上层的底部主筋3b为1根，靠近里侧设置，所述箍筋2只有一层。

如图8所示，顶部主筋3a的根数为8根，分为上下两层，上层顶部主筋3a的根数为6根，下层顶部主筋3a的根数为2根，则每个下翼缘13处的底部主筋3b各4根，分为上下两层，下层的底部主筋3b的根数为3根，上层的底部主筋3b为1根，靠近中间设置，箍筋2有二层，上层箍筋2对应搁置在上层的顶部主筋3a和底部主筋3b上。

如图9所示，顶部主筋3a的根数为10根，分为上下两层，上层顶部主筋3a的根数为6根，下层顶部主筋3a的根数为4根，则每个下翼缘13处的底部主筋3b各5根，分为上下两层，下层的底部主筋3b的根数为3根，上层的底部主筋3b为2根，箍筋2有二层，上层箍筋2对应搁置在上层的顶部主筋3a和底部主筋3b上。

如图10所示，顶部主筋3a的根数为12根，分为上下两层，上层顶部主筋3a的根数为6根，下层顶部主筋3a的根数为6根，则每个下翼缘13处的底部主筋3b各6根，分为上下两层，下层的底部主筋3b的根数为3根，上层的底部主筋3b为3根，箍筋2有二层，上层箍筋2对应搁置在上层的顶部主筋3a和底部主筋3b上。

桩身1从桩头和桩尾开始起各有一段向桩身中间延伸的箍筋加密区M1，桩身1中除掉两端的箍筋加密区M1外其余均为箍筋正常区M2，箍筋加密区M1的单位长度内箍筋2的数量多于箍筋正常区M2的单位长度内箍筋2的数量。箍筋加密区M1的长度为50cm～200cm，箍筋加密区M1中相邻两箍筋2之间的间距X1为8cm～12cm，箍筋正常区M2中相邻两箍筋2之间的间距X2为15cm～20cm。

顶部11沿长度方向分成两段，一段为加厚区S1，另一段为正常区S2，加厚区S1的厚度d1大于正常区S2的厚度d2，加厚区S1的长度L1小于正常区S2的长度L2，且加厚区S1位于桩身1的桩头位置，加厚区S1与正常区S2之间通过斜面过渡区S3衔接。加厚区S1的厚度d1为12cm～60cm，加厚区S1的长度L1为30cm～150cm。加厚区S1位于箍筋加密区M1的范围内，加厚区S1中增设有箍筋2使得加厚区S1内箍筋2的布置更密，加厚区S1中相邻两箍筋2之间的间距X3为3cm～6cm。

位于桩尾的两个下翼缘13中，其中一个下翼缘13的外侧形成逐渐向内倾斜并延伸至桩尾端面的斜面131，斜面131与竖直方向形成桩尾楔角α，桩尾楔角α的角度为15°～60°之间，斜面131影射过来的垂直长度H为20cm～50cm。因桩尾一侧形成桩尾楔角，这样板桩在打入过程中，如图13所示，桩尾楔角α会对泥土形成挤土效应，打入过程中可将板桩挤压靠近相邻前一节板状下翼缘13的侧面，确保前后相邻两板状结合更紧密，由板桩组合形成的围护强度更高。

顶部11在靠近桩身1桩头的位置处设有沿厚度方向贯穿顶部11的起吊孔4，且该起吊孔4位于顶部11的正常区S2。起吊孔4的中心线与顶部11在宽度方向上的中心线重合，确保起吊后的起吊位置与桩身的中心线重合，进一步保证吊起状态下，桩身与地面垂直。起吊孔4的中轴线与桩头的端面之间的距离不能太长也不能太短，太长则会增加吊绳的长度，插入起吊孔内的钢棒要承受整个桩身的重量，如前述距离太短，会使钢棒向上穿出桩身，导致桩身跌落，作为优选，起吊孔4的中轴线与桩头的端面之间的距离是桩身长度的0.1～0.15倍。

如图14所示，打桩起吊时，将一钢棒7插入起吊孔4，钢棒7的两端分别露出顶部11的两侧端面，再用吊绳8的两端分别绑扎固定在外露的钢棒7上，便可通过起吊吊绳8将桩身1吊起，吊绳8的绑扎方便，同时保证起吊的施力方向与桩身1的重心位置处于同一轴线上，使得桩身1与地面基本垂直，利于将几字型板桩吊往打桩位，便于施工。

因位于桩身1的桩头位置处的顶部形成有加厚区S1，使得桩头位置处的横截面积加大，同时桩头的强度也增加，这样在打桩过程中，因桩锤与桩头的接触面积增加，可将桩锤的的冲击力分散开，又因桩头的强度增强，在这两者共同作用下，有效确保在打桩过程中，桩头不易被打裂或破损，确保围护的美观及几字型板桩的结构性能，同增加金属端板相比，设置加厚区成本更低，而且无需额外固定的步骤，只需对板桩模具作适应性调整即可，工序简单。

尽管以上详细地描述了本实用新型的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。