专利名称：预制灌注复合管桩及其成桩工艺和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管桩及其施工方法。
预制混凝土薄壁管桩为水泥制品厂的一种产品，由于它采用工厂制作，因此能保证管桩质量，并能节约施工场地缩短施工周期，减少钢筋及混凝土用量，但由于打桩方法存在些问题，难以大量推广应用。CN1050421A，提出一种灌注-预制复合桩的成桩方法，该法先用钢管将预制桩尖打入土中，直设计标高后灌入混凝土，拨出钢管在混凝土中打入预制桩芯，目的是为防止断桩和缩颈事故，此方法的沉管灌注桩是预制桩芯外围为灌注混凝土，由于未事先取出桩位泥土，因此造成土体的严重挤压，而且较难控制桩体质量。除此之外，未检索到预制灌注复合管桩及其成桩工艺方法。
本发明的目的是设计一种新的预制灌注复合管桩，并为此提出一种打桩的方法和设备，以扬长预制混凝土薄壁管桩长处，达到大量推广预制混凝土薄壁管桩的目的。
本发明所采用的技术解决方案是一种预制灌注复合管桩，它由预制混凝土管桩、现浇混凝土扩大头组成，其特征在于复合混凝土管桩的末端有现浇混凝土形成的扩大头，所述扩大头与预制混凝土管桩相固接组成混凝土复合管桩。
预制灌注复合管桩的成桩工艺，其特征在于先用上段钢管对准桩位沉到一定深度，地基土进入钢管内形成土柱，拨出钢管震出土柱;在上段钢管的下端装上传力接头，将混凝土管桩吊到已取土的桩位，用装上传力接头的上段钢管对准管桩边震边压，压至持力层相应深度，此时又有在基土进入管桩内形成新的土柱;从上段钢管的下端卸去传力接头，接上下段钢管，再吊到混凝土管桩内，向下边震边压，直压到钢管末端超过混凝土桩管下端面以下一定深度处，混凝土管桩内的土柱转移到钢管内，吊出钢管，震出土柱;向已取出土柱的混凝土管桩内灌注搅拌好的混凝土;在下段钢管末端装上封底传力盖板，并将钢管再吊到已浇注混凝土的管桩内，对灌入混凝土管桩内的现浇混凝土边震边压，使之形成扩大头，并形成与管桩最下端紧固的混凝土柱，拨出钢管即形成预制灌注复合管桩。
预制灌注复合管桩成桩工艺的设备，它包括用于取土及扩头的钢管和设于钢管顶端的震动机，其特征在于钢管由上段钢管和若干下段钢管连接而成，下段钢管上端设传力圈、下段钢管下端有可卸连接的传力盖板，上段钢管末端还设可接卸的传力接头。
采用上述设备和成桩工艺所产生的混凝土管桩的显著效果在于设备简单，操作方便，即在钢管上配置震动机和简单的传力器件，就能按施工要求取出桩位泥土，克服桩体挤土所造成的严重问题。再加上扩大桩头大大增加了桩的端承面，从而大幅度地提高了单桩的承载能力，而且，此工艺生产的预制浇注复合管桩与现有混凝土桩相比，桩体自重减小，节省大量水泥和钢筋，降低造价，使混凝土管桩便于实际推广使用，由于混凝土桩管是工厂生产，质量可控制，从而也便于提高成桩质量。
以下对附图作简要说明。
图1为预制灌注复合管桩结构示意图。
图2为本发明专用施工设备示意图。
图3为传力接头示意图。
图4为预制混凝土桩头轴侧图。
图5是图4展开为花瓣状轴侧图。
图6为图4俯视图。
图7为图6的A-A剖面图。
图8-9成桩工艺的第一步。
图10成桩工艺的第二步。
图11成桩工艺的第三步。
图12成桩工艺的第四步。
图13成桩工艺的第五步。
图14-15成桩工艺第四、第五步另一种形式。
图16为预制灌注复合管桩另一种结构。
实施本专利的设备如图2所示，它主要由上段钢管(1)、下段钢管(2)、设于上段钢管(1)顶端的震动机(6)、设于下段钢管(2)顶端的传力圈(3)和下段钢管(2)末端可卸连接的封底传力盖板(5)组成。上段钢管(1)通过传力圈(3)与下段钢管(2)套接固紧，当下端钢管(2)的末端未装上封传力盖板(5)时，可用于取土。当下段钢管(2)末端套接封底传力盖板(5)后可用于挤压现浇混凝土以形成扩大头。钢管直径由混凝土管桩(8)直径来确定，上段管(1)外径D1等于或稍大于混凝土管桩(8)外径D，下段管(2)的外径D2小于混凝土管桩(8)的内径d，封底传力盖板(5)外径D3与下段管(2)外径D2大致相等。下段钢管(2)末端外还包有护圈(4)。
混凝土薄壁管桩(8)为按建筑技术标准工厂化预制，与一般管桩的不同之处在于本发明所有用的混凝土管桩(8)的下端面为自内向外的斜切面(20)，它既有利于管桩(8)的下沉减少阻力，增加取土量，又使在扩头时便于排除管桩下端面处的残土，以使管桩(8)与扩大头(11)之间的连接更加可靠。
预制现浇混凝土复合管桩的末端还可以增设可展开的预制花瓣桩头(15)。图4-7所示，预制桩头(15)未展开时为圆柱状，外径比混凝土管桩(8)内径d小，以便于在管桩内滑动，桩头沿轴向有喇叭孔(19)，桩头壁与桩头底板(17)有隔离层(14)，沿桩头壁周边也有均等分布的隔离层(14)，将桩头壁分割成若干块可展开的桩头瓣(12)，桩头底部(17)与桩头瓣(12)之间置配U形钢筋(18)，桩头上部设有吊钩(13)。
图3所示的传力接头(7)是一块上下面均带有边框的圆形钢板。上边框的内径为上段管(1)外径D1加上适当的间隙a，下边框的外径为管桩(8)的外径D加上适当间隙b。它用于沉管桩(8)时装到上段钢管(1)的末端并套到管桩(8)的顶面，图10所示。
以下描述成桩工艺过程图8、9表示成桩施工的第一步。即钢管取出桩位土的方法。将上段钢管(1)对准桩位，静压或开动震动机(6)边震边压至一定深度。地基土通过管下口进入管内形成土柱(9)，拨起钢管(1)，管内土柱(9)随上段钢管(1)一并被提出，实践证明对一般粘性土而言，当取土不深时，土柱与管壁摩擦阻力完全可阻止它在拨管时脱落，上段钢管(1)拨出地面后，必须开动震动机(6)使管内的土柱(9)脱落。
图10表示施工的第二步。在已取出一定深度泥土的桩位上，将管桩(8)沉至持力层一定深度，一般稍超过持力层上表层处。沉管前行先在上段钢管(1)的下端装上传力接头(7)，对准管桩(8)施压或边震边压。也可以采用重锤冲击等方法沉管。在此过程中又有地基土通过管桩(8)的下口进入管内，形成新的土柱(9)。
图11表示施工的第三步。从上段钢管(1)的下端拆下传力接头(7)并连接好下段钢管(2)，一并吊到已沉入地层的管桩(8)内，向下边震边压，直压至下段管(2)的下端面超过管桩(8)的下端面适当深度处，深度由扩大头(11)所需尺寸决定。由于下段钢管(2)末端外缘包有护圈(4)，使管桩(8)内泥土基本上清除并进入钢管(1、2)内，拨出钢管(1、2)，管桩(8)内的土柱(9)被一并带出。由于此土柱(9)的下端为硬度较大的持力层土，它与下段管(2)的内壁摩擦阻力较大，而形成一个“土塞”，从而阻止土柱(9)在拨管时脱落，实践证明，钢管内土柱可随钢管一起拨出。
如桩过长，上述第二、第三步骤，即沉管和取出管桩内土柱也可交替分次进行。
图12和14表示施工的第四步。这过程根据工程设计要求而定，或是向已取出土柱(9)的管桩(8)内灌注混凝土用于形成混凝土扩大头(11)，或是先向管桩(8)内吊放可扩张为花瓣状的预制桩头(15)，再往预制桩头(15)上灌注混凝土。
图13和15表示施工方法的第五步，即成桩过程的最后一步。在下段钢管(2)的下端装上封底传力盖板(5)，将钢管(1、2)吊入管桩(8)内，对灌入的混凝土施压或边震压。若无须放置预制桩头(15)的管桩(8)，即形成如图13所示的扩大头(11)，其口端与预制管桩(8)相固接;若已放置预制桩头(15)的管桩(3)，即形成如图15所示的扩展成花瓣状的预制桩头(12、17)和位于其上的现浇混凝土扩大头(11)。扩展成花瓣状的预制桩头瓣(12)和桩头底板(17)，扩大头(11)上、下端分别与预制管桩(8)和预制桩头(15)相固接。拨出钢管(1、2)即形成预制灌注复合管桩。
按上述成桩工艺所形成的预制现浇复合管桩如图1和图16所示，由预制混凝土管桩(8)、现浇混凝土扩大头(11)和加接有花瓣形的预制桩头(15)组成复合管桩承载性能比不设预制桩头(15)的复合管桩更好，施工过程中的选型可由设计要求决定。
权利要求
1.一种预制灌注复合管桩，它由预制混凝土管桩、现浇混凝土扩大头组成，其特征在于复合混凝土管桩的末端有现浇混凝土形成的扩大头(11)，所述扩大头与预制混凝土管桩相固接组成混凝土复合管桩。
2.预制灌注复合管桩的成桩工艺，其特征在于a.先用上段钢管(1)对准桩位沉到一定深度，地基土进入钢管内形成土柱(9)，拨出钢管震出土柱(9);b.在上段钢管(1)的下端装上传力接头(7)，将混凝土管桩(8)吊到已取土的桩位，用装上传力接头(7)的上段钢管(1)对准管桩(8)边震边压，压至持力层相应深度，此时又有在基土进入管桩(8)内形成新的土柱(9);c.从上段钢管(1)的下端卸去传力接头(7)，接上下段钢管(2)，再吊到混凝土管桩(8)内，向下边震边压，直压到钢管末端超过混凝土管桩(8)下端面以下一定深度处，混凝土管桩(8)内的土柱(9)转移到钢管(1、2)内，吊出钢管(1、2)，震出土柱(9);d.向已取出土柱(9)的混凝土管桩(8)内灌注搅拌好的混凝土;e.在下段钢管(2)末端装上封底传力盖板(5)，并将钢管(1、2)再吊到已浇注混凝土的管桩内(8)，对灌入混凝土管桩内的现浇混凝土边震加压，使之形成扩大头(11)，并形成与管桩(8)最下端紧固的混凝土柱(10)，拨出钢管(1、2)即形成预制灌注复合管桩。
3.预制灌注复合管桩成桩工艺的设备，它包括用于取土及扩头的钢管(1、2)和设于钢管顶端的震动机(6)，其特征在于钢管(1、2)由上段钢管(1)和若干下段钢管(2)连接而成，下段管(2)上端设传力圈(3)、下段钢管(2)下端有可卸连接的传力盖板(5)，上段钢管(1)末端还设可接卸的传力接头(7)。
4.如权利要求1所述的预制灌注复合管桩，其特征在于复合管桩的末端有展开成花瓣状预制混凝土桩头(15)，预制桩头(15)之上为现浇混凝土扩大头(11)，扩大头(11)上、下端分别与预制管桩(8)和预制桩头(15)相固接组成混凝土复合管桩。
5.如权利要求4所述的预制灌注复合管桩，其特征在于预制桩头(15)为圆柱状，沿轴向有喇叭孔(19)，桩头壁与底板(17)之间有隔离层(14)，桩头壁周边也有均等分布的隔离层(14)，将桩头壁分割成若干块可展开的桩头瓣(12)，桩头底板(17)与桩头瓣(12)之间配置U形钢筋(18)，桩头上部设有吊钩(13)。
6.如权利要求2所述的预制灌注复合管桩的成桩工艺，其特征在于还包括向已取出土柱(9)的混凝土管桩(8)内吊入预制桩头(15)，再往已吊入予制桩头(15)的混凝土管桩(8)内灌注搅拌好混凝土，接着在下段钢管(2)末端装上传力盖板(5)，并将钢管(1、2)再吊入已浇注混凝土的管桩内，边震边压，使预制桩头(15)受压扩张成花瓣状桩头瓣(12)和桩头底(17)，使现浇混凝土形成扩大桩头(11)部分，形成与管桩最下端紧固的混凝土柱(10)，拨出钢管(1、2)即形成预制灌注复合管桩。
全文摘要
预制灌注复合管桩及其成桩工艺和设备，复合管桩由预制混凝土管桩和现浇混凝土扩大头(其下还可加设可展开的预制桩头)，以及与管桩紧固的混凝土柱组成。其成桩工艺包括先用钢管取土；往已取土的桩位沉下入预制混凝土管桩；再往管桩中压入钢管至持力层一定深度，拔出钢管，卸去土柱；往管桩内浇注混凝土，也可在灌注混凝土前先吊入可展开的预制桩头；用带封底传力盖板的钢管边震边压使混凝土下半部形成扩大头，拔出钢管即成。此复合管桩，承载能力高，而且不会产生地基土挤压影响建筑质量，还可节省钢筋和水泥用量降低造价，桩的自重也较轻。
文档编号E02D5/44GK1104280SQ93119260
公开日1995年6月28日 申请日期1993年10月19日 优先权日1993年10月19日
发明者俞晓 申请人:俞晓