一种快速接桩结构、预制桩及方法与流程

本发明属于建筑基础工程和基坑工程，特别是涉及一种快速接桩结构、预制桩及方法。

背景技术：

基坑建设过程中，通常采用钻孔灌注桩作为临时围护结构，基坑内部主体结构完成之后，临时围护桩做废弃处理，造成材料大量浪费，而且对地质环境造成污染；同时钻孔灌注桩现场浇筑，成桩速度及成桩质量受地质环境、机械设备影响。在基坑中采用预制桩，通过引孔措施将预制桩直接植入地层中，成桩速度快，且预制桩可以工厂化生产，可有效保证桩身质量。但限制于运输条件、场地条件及吊装因素，二十多米以上的预制桩不能整根生产，需通过在现场接桩满足工程要求。作为基坑围护桩，桩身在基坑开完过程中受到土体传来的侧压力，在桩身产生剪力及弯矩，在水位较高的地层还受到地层的拉拔力，因此，桩身连接装置应同时满足抗弯、抗剪、抗拉等多个要求。

现阶段，接桩方式多采用端板焊接和机械连接法。对于焊接形式来说，预制管桩应用较多，上下节桩在接缝处包裹两块半钢环，钢环上下边缘处与桩端钢环进行焊接，该连接形式对于传递竖向压力较好，但限制于钢环材质、厚度及焊缝质量，该形式在抵抗弯矩、拉拔力及剪切力方面较差，质量难以保证；机械连接法是采用销钉通过上、下节桩的螺栓孔进行锚固，这种形式受螺栓的数量、质量影响大，该形式纯属于机械连接，无法与桩身形成整体，造成接头抗剪、抗弯性能均不能满足要求；申请号201610112378.x提交了一种预制桩快速机械连接装置及施工方法，这种形式利用销栓将子扣、母扣进行连接，但该接头形式应力传递较为复杂，易在螺栓孔位置处发生应力集中，造成材料局部屈服，且该接头工程造价较高，此外，现有技术中还存在一个预制桩垂直度与连接速度无法得到平衡的问题，即为了保证预制桩的垂直度，连接速度就受到限制，反之，则垂直度无法得到保证。

因此，需要对用于连接两节预制桩的结构，进行新的研究设计。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种快速接桩结构，该结构设置简单，制造成本低，可实现对预制桩相邻两节的快速连接。

该一种快速接桩结构的具体方案如下：

一种快速接桩结构，包括：

连接件，连接件设于上节桩、下节桩之间，并与上节桩、下节桩分别紧固连接；

连接筋，连接筋穿过连接件设置，且连接筋的两端各自与上节桩、下节桩分别进行连接；

紧固件，紧固件设于连接筋上以锁紧连接件与连接筋。

上述的快速接桩结构通过连接件布设于上节桩、下节桩之间，提高了桩身整体性及抗弯强度，起到第一层连接，再通过连接筋实现对上节桩、下节桩的第二层连接作用，有效避免了应力集中，提高了桩身的抗拉拔强度，紧固件的设置有效保证连接筋与连接件之间的锁紧，提高整个快速接桩结构的支撑稳定性。

所述紧固件为螺母，螺母在法兰的上下两侧均设置，通过螺母进一步对法兰与连接筋进行紧固连接，在连接筋上设置一螺母后再穿过连接件设置，在连接件的下方设置螺母以便于连接筋的穿过，带一个螺母的连接筋可事先设置再运输到现场，节约现场工人施工时间。

所述连接件为法兰，法兰包括两个法兰盘，一个法兰盘与上节桩的主筋固定，另一个法兰盘与下节桩的主筋焊接固定，以此实现法兰与上节桩、下节桩的连接固定。

所述连接筋设有多根，连接筋设置成一圈，每相邻两根连接筋之间间隔设定的距离设置，这样构成的结构避免两段预制桩之间应力集中，若预制桩横截面为方形，则连接筋均匀布置成正方体结构，若预制桩横截面为圆柱形，则连接筋均匀布置成圆柱形状。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种分节连接预制桩，该预制桩每相邻的两节预制桩通过上述的接桩结构进行连接，连接速度快，通过多根连接筋的设置，受力较为均匀，稳定性高。

一种分节连接预制桩包括：

至少两节预制桩，相邻的两节预制桩之间通过所述的一种快速接桩结构进行连接，该预制桩通过多层连接，在确保连接速度的前提下，有效保证了预制桩连接后的垂直度。

针对需要连接的两节预制桩，在下节桩的顶部设有桩头，上节桩的底部同样设有桩头，桩头突出于预制桩设置，桩头的尺寸小于预制桩的尺寸，且桩头设于预制桩的中心，桩头的表面进行凿毛处理，以使桩头表面较为平整，从而进一步保证预制桩的垂直度，桩头的形状与预制桩的形状保持一致。

为了便于连接筋的穿过，所述连接件的尺寸大于所述桩头的尺寸，以确保连接筋围绕桩头一圈设置；

进一步地，在上节桩与下节桩连接处设置包裹层，包裹层为铁皮，铁皮设有一注浆孔，注浆管通过注浆孔向两节预制桩连接处填充水泥浆液，以给予第三层的稳定支撑，提高了接头位置的抗剪强度，而且保证了桩身在地下空间的使用年限。

在下节桩的上表面桩头的周侧开有预留孔，预留孔用于所述连接筋穿设，在上节桩的下表面桩头的周侧同样开有用于连接筋穿设的预留孔，预留孔为螺纹孔，连接筋与螺纹孔配合以保证连接筋与上节桩、下节桩的连接有效性。

为了避免施工过程中对预制桩造成损伤在下节桩的上表面设有铁质保护层，铁质保护层镶嵌在下节桩桩顶的端部；

进一步地，在上节桩的下表面同样设有铁质保护层，铁质保护层镶嵌在上节桩桩底的端部。

铁质保护层的作用还有两个：一是保护桩身在运输过程中避免磕碰造成桩身产生质量缺陷，第二是后期焊接包裹层时，便于包裹层与铁质保护层焊接连接，以实现包裹层的设置。

为了克服现有技术中连接速度慢的不足，本发明还提供了一种连接两段预制桩的方法，通过该方法的设置，使得两段预制桩连接速度快，且保证预制桩连接的垂直度。

一种连接两段预制桩的方法，具体步骤如下：

1)将下节桩植入地面，露出下节桩的桩头，桩头与法兰盘固定，将上节桩底部的桩头与另一法兰盘固定；

2)穿过下节桩上的法兰盘端部围绕下节桩的桩头设置连接筋，连接筋的底部与下节桩顶部连接固定；

3)通过起吊机械将上节桩吊装，上节桩与下节桩对齐，并将连接筋顶部置入上节桩的底部；

4)围绕上节桩、下节桩的连接处设置包裹层；

5)向包裹层内部注入水泥浆液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过连接件法兰通过上、下节桩的主筋将上、下节桩连接起来，提高了桩身整体性及抗弯强度。

2)通过螺母、连接筋的设置，将上、下节桩连接成为整体，提高了桩身的抗拉拔强度。

3)通过在上、下节桩的连接处注入水泥砂浆，将连接筋浇筑成钢筋混凝土结构，提高了接头位置的抗剪强度，进一步提高了预制桩桩身的性能。

4)通过注入水泥砂浆，有效提高了桩接头的抗腐蚀性能，保证了桩身在地下空间的使用年限。

5)通过整个操作步骤对上、下节桩的连接，操作简单，便于现场操作施工，可行性高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为上节桩、下节桩连接示意图；

图2为下节桩与连接筋安插示意图；

图3为下节桩及桩身预留孔示意图；

图4为连接筋与螺帽示意图；

图5为上节桩、下节桩连接完成后示意图。

图中：1、上节桩，2、下节桩，3、法兰，4、预留孔，5、螺丝孔，6、铁质保护层，7、螺纹钢筋，8、螺母，9、注浆孔，10、桩头，11.铁皮。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中连接结构复杂，在连接处容易产生应力集中的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种快速接桩结构、预制桩及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，一种快速接桩结构，包括连接件，连接件设于上节桩1、下节桩2之间，并与上节桩1、下节桩2分别进行紧固连接；连接筋，连接筋穿过连接件设置，且连接筋的两端各自与上节桩1、下节桩2分别进行连接；紧固件，紧固件设于连接筋上以锁紧连接件与连接筋。

上述的快速接桩结构通过连接件布设于上节桩、下节桩之间，提高了桩身整体性及抗弯强度，起到第一层连接，再通过连接筋即螺纹钢筋7实现对上节桩1、下节桩2的第二层连接作用，有效避免了应力集中，提高了桩身的抗拉拔强度，紧固件的设置有效保证连接筋与连接件之间的锁紧，提高整个快速接桩结构的支撑稳定性。

连接件为法兰3，法兰3与上节桩、下节桩的主筋焊接固定，以此实现法兰与上节桩、下节桩的连接固定。紧固件为螺母8，螺母8在法兰3的上下两侧均设置，通过螺母8进一步对法兰3与连接筋进行紧固连接，在连接筋上设置一螺母8后再穿过连接件设置，在连接件的下方设置螺母8以便于连接筋的穿过，带一个螺母8的连接筋可事先设置再运输到现场，节约现场工人施工时间。

连接筋设有多根，连接筋设置成一圈，每相邻两根连接筋之间间隔设定的距离设置，这样构成的结构避免两段预制桩之间应力集中，若预制桩横截面为方形，则连接筋均匀布置成正方体结构，若预制桩横截面为圆柱形，则连接筋均匀布置成圆柱形状。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了第二实施例：一种分节连接预制桩，该预制桩每相邻的两节预制桩通过上述的接桩结构进行连接，连接速度快，通过多根连接筋的设置，受力较为均匀，稳定性高。

一种分节连接预制桩包括：

至少两节预制桩，相邻的两节预制桩之间通过所述的一种快速接桩结构进行连接，该预制桩通过多层连接，在确保连接速度的前提下，有效保证了预制桩连接后的垂直度。

针对需要连接的两节预制桩，在下节桩的顶部设有桩头，上节桩的底部同样设有桩头，桩头突出于预制桩设置，桩头的尺寸小于预制桩的尺寸，且桩头设于预制桩的中心，桩头的表面进行凿毛处理，以使桩头表面较为平整，从而进一步保证预制桩的垂直度，桩头的形状与预制桩的形状保持一致。

为了便于连接筋的穿过，连接件的尺寸大于所述桩头的尺寸，以确保连接筋围绕桩头一圈设置；

在上节桩1与下节桩2连接处设置包裹层，包裹层为铁皮11，铁皮11为一整块或者四块构成，丝块铁皮分别设置在连接处的每一面，铁皮11的上下两端分别与预制桩进行连接，相邻的预制桩之间同样密封连接，铁皮设有一注浆孔9，注浆管通过注浆孔9向两节预制桩连接处填充水泥浆液，以给予第三层的稳定支撑，提高了接头位置的抗剪强度，而且保证了桩身在地下空间的使用年限。

在下节桩2的上表面桩头的周侧开有预留孔4，预留孔4的尺寸大于连接筋的尺寸，如图3所示，预留孔4用于所述连接筋穿设，在上节桩1的下表面桩头的周侧同样开有用于连接筋穿设的预留孔，预留孔为螺纹孔，连接筋与螺纹孔配合以保证连接筋与上节桩1、下节桩2的连接有效性，在法兰3端侧开有螺丝孔5以便于螺纹钢筋7的穿过。

为了避免施工过程中对预制桩造成损伤在下节桩2的上表面设有铁质保护层6，铁质保护层6镶嵌在下节桩2桩顶的端部；在上节桩1的下表面同样设有铁质保护层6，铁质保护层6镶嵌在上节桩1桩底的端部。

为了克服现有技术中连接速度慢的不足，本发明还提供了第三实施例：一种连接两段预制桩的方法，通过该方法的设置，使得两段预制桩连接速度快，且保证预制桩连接的垂直度。

该方法的具体操作步骤如下：

步骤1：上节桩1、下节桩2制作加工。

上节桩1、下节桩2均为方形钢筋混凝土桩，为了避免施工过程中对预制桩造成损伤在下节桩的上表面设有铁质保护层，铁质保护层镶嵌在下节桩桩顶的端部；在上节桩的下表面同样设有铁质保护层，铁质保护层镶嵌在上节桩桩底的端部；

上节桩1底部突出设置桩头、下节桩2顶部突出设置桩头10，桩头尺寸小于预制桩的尺寸；

在下节桩2顶部设置法兰盘，法兰盘与下节桩2的主筋焊接连接，上节桩1底部设置与上节桩1连接的另一法兰盘，此法兰盘与前述的法兰盘配合构成法兰3。

步骤2：下节桩2的植入及固定。

下节桩2植入是在地面引孔，采用起吊机械配合接桩平台将下节桩2植入引孔中，并卡持在接桩平台中，将下节桩2的桩头10露出。

步骤3：上节桩1吊装与下节桩2对中。

在上节桩1与下节桩2对齐之前，在法兰底部设置螺母，在螺纹钢筋7上安装螺母8，如图4所示，以锁紧法兰3的上端与连接筋即螺纹钢筋7；

在法兰3预留的螺丝孔5及桩身预留孔4中放入螺纹钢筋7；

在上节桩1的预留孔4中灌满植筋胶；

上节桩1吊装后，采用起吊机械将上节桩1吊起，与下节桩2对齐，并保持上节桩1竖直；

在下节桩2桩身预留孔4中灌入植筋胶。

此外，设于法兰下部的螺母可通过胶水先与法兰固定，以方便后续操作施工，节约现场施工时间。

步骤4：将螺纹钢筋7的上、下螺母8拧紧。

步骤5：在上节桩1与下节桩2外表焊接一层铁皮11，如图5所示，将接头位置封闭成一个空腔；

铁皮11与桩接头铁质保护层6焊接，铁皮11其中有一块预留有注浆孔10，注浆孔10尺寸根据注浆管尺寸定，直径略大于注浆管直径。

步骤6：通过注浆孔10，向空腔内注水泥砂浆，水泥砂浆，浆液配比满足流动性及强度要求即可；

在在注浆完成后，利用孔塞将注浆孔10封堵。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。