预制排水竹节桩及其制备方法与流程

本发明属于建筑技术领域，特别是涉及一种预制排水竹节桩及其制备方法。

背景技术

预制混凝土桩包括先张法振动成型预应力混凝土方桩、先张法离心成型预应力混凝土管桩、先张法离心成型预应力混凝土空心方桩和先张法离心成型预应力混凝土异型桩、预制高强混凝土薄壁钢管桩、后张法离心成型预应力混凝土管桩、振动成型钢筋混凝土方桩、板桩等。与混凝土电杆、混凝土管等传统制品行业相比，预制混凝土桩可以算是一个新兴的行业，其快速发展不过20多年，与基础设施建设的高速发展同步。

经过20多年的发展，预制桩的产品规格日趋丰富，搭配也更为合理，其中管桩的产品规格有：phc桩和pc桩外径系列300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm、1300mm、1400mm10个规格，局部地区还少量生产350mm、450mm和550mm规格phc桩和pc桩；ptc桩外径系列300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm7个规格。生产和使用的phc管桩单节长度最长已达56m。

预应力离心混凝土空心方桩规格系列有250mm×250mm、300mm×300mm、350mm×350mm、400mm×400mm、450mm×450mm、500mm×500mm、550mm×550mm、600mm×600mm等；预制高强混凝土薄壁钢管桩外径系列有400mm、500mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm等规格。

另外，还开发生产了竹节桩、齿形管桩、带肋竹节桩、扩头桩、六角桩、八角桩等异型桩。为了提高桩身的抗弯性能，增强抵抗水平力的能力，开发了部分预应力混凝土桩、矩形截面预应力混凝土桩、u型板桩、h型桩等，实现了桩基材料的多样化，扩大了桩基材料的应用范围。

预制混凝土桩行业的标准化工作进展顺利，经过行业内专家和技术人员的共同努力，已制定完成的标准有：《先张法预应力混凝土管桩》（gb13476-2009）、《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》（gb/t19496-2004）、《预应力混凝土管桩》（10g409）国家建筑标准设计图集、《预制高强混凝土薄壁钢管桩》（jgj272-2010）、《预应力离心混凝土空心方桩》（jc/t2029-2010）、《水泥制品工艺技术规程第6部分：先张法预应力混凝土管桩》（jc/t2126.6-2012）、《预应力混凝土管桩安全生产要求》（jc/t2162-2012）、《混凝土外加剂安全生产要求》（jc/t2163-2012）、《先张法预应力混凝土管桩钢模》（jc/t605-2005）、《水泥制品生产用离心成型机技术条件》（jc/t822-2003）、《水泥制品用钢筋混凝土管钢筋骨架滚焊机》（jc/t699-2012）、《预应力混凝土用钢棒镦头机》（jc/t966-2005）、《预应力高强混凝土管桩用硅砂粉》（jc/t950-2005）、《先张法预应力混凝土管桩用端板》（jc/t947-2005，正在修订，已报批）等。

经过20多年的快速发展，管桩的应用领域已从当初单一的铁路桥梁扩展到了工业与民用建筑（含构筑物），如：上海世博会、上海国际航运大厦、广州亚运村、南京奥林匹克会展中心、大亚湾核电站综合会馆、淮安万达广场、万科东丽湖、天津摩托罗拉厂房、天津天管元通不锈钢制品有限公司等；公路，如：广深高速、南京江六高速公路、沪宁高速拓宽工程、杭甬高速等；桥梁，如：东海大桥、崇启通道（上海段）工程ii标项目、岳常高速、山汊矶大桥等；港口和码头，如：外高桥舾装码头、外高桥造船基地船坞、中船龙穴、上海外滩拓宽工程、洋山深水港一期码头等；机场，如：上海浦东机场、广州白云机场、澳门机场等；铁路和城市轻轨，如：上海磁悬浮、京津城际列车、武广客运专线等；城市高架道路，如：上海内环高架、南北高架等；水利，如：杭州湾河道驳岸等；市政、电力，如：华能电厂、辽阳红阳热电厂、华能风电等工程的桩基基础。

竹节桩（符号：phdc）是由竹节与桩身形成凹凸相间的高强混凝土异形预制桩。目前，常用竹节桩有800-600mm（桩身直径为600mm，竹节节点处直径为800mm，余同）、650-500mm、550-400mm三种类型，竹节直径是桩身直径的1.25～1.5倍，竹节间距普遍为1000mm，高度最大为200mm，与同规格的管桩相比，可节约材料。在静钻根植工法中，竹节可起到导向作用。竹节桩两端可扩头，端部直径分别为800mm、600mm、500mm，上部可接外径为800mm、600mm、500mm预制混凝土管桩（含复合配筋桩）和钢管桩。当采用800（600）mm竹节桩时，根据工程需要，上部扩头可接800mm管桩、复合配筋桩、钢管桩，下部扩头可增加桩端面积，提高基桩端承力。

由桩基荷载传递机理可知，随着桩侧摩阻力的发挥，桩身截面轴力沿着桩身从上至下逐渐变小，土体随着深度的增加水平抗力系数增加。因此，在静钻根植桩桩基中上部采用较大直径的预制桩（复合配筋桩、钢管桩）来承受竖向、水平抗力和延性，下部采用竹节桩的形式能够充分发挥桩身材料强度，节约资源。基于静钻根植工法，静钻根植桩是通过将预制桩植入到充满水泥土钻孔中形成的一种桩基，预制桩与桩周水泥土在荷载传递过程中始终是一个整体，桩身强度由预制桩控制。在水泥土硬化后，竹节桩对水泥土具有嵌固作用，能够增加竹节桩与桩周水泥土的黏聚力，保证预制桩与桩周水泥土的整体性，而且因为竹节的存在，可减小预制桩与成孔的间隙，提高植桩的垂直度。

所谓预制自排水桩，就是将混凝土预制桩与竖向排水通道相结合，在沉桩过程中，形成竖向排水通道，使桩自行排水、降低孔隙水压力，以达到减轻或避免挤土效应的目的。试验研究表明，预制自排水桩的排水效果较好，其桩侧砂槽可以起到类似于砂井的竖向排水作用。

因此，有必要发明一种预制排水竹节桩及其制备方法，提高桩体的受力性能及排水性能。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种预制排水竹节桩及其制备方法，主要是为了开发一种装配式程度高，组装方便，桩体承重功能和排水功能相结合的桩基础，可控制排水水位，多管共同排水，能够有效避免桩尖破坏，桩体排水易堵塞，排水管单一的问题。

本发明采用的技术方案如下：

预制排水竹节桩，包括相互连接的桩帽、预制钢筋混凝土桩芯、桩尖、桩尖金属保护头、防水层、预制透水混凝土管、排水管道、预制金属过滤件、土工布过滤层；桩体整体为圆柱体结构竹节桩，桩帽呈圆柱状，由钢筋混凝土制成，位于预制钢筋混凝土桩芯和预制透水混凝土管的上部；预制钢筋混凝土桩芯呈圆柱状，直径比桩帽的直径小，贯穿整个桩身，上部与桩帽连接，下部与桩尖连接；桩尖分为上部圆柱段和下部圆锥段，上部圆柱段为圆柱结构，下部圆锥段为圆锥结构，二者的直径与桩帽直径相同，相连为整体构件，下部圆锥段的外侧设有桩尖金属保护头；预制透水混凝土管为空心圆柱状，内部间距等弧度预埋排水管道，内表面设有防水层，外侧沿桩身方向等间距布置环状竹节段；预制金属过滤件呈半圆环状，外部布置过滤孔，内部布置钢筋加劲肋，在两环状竹节段之间拼接成一个整体圆环状，外侧设有土工布过滤层。

进一步地，桩帽为预制构件，桩帽上等弧度布置排水管道固定孔。

进一步地，预制钢筋混凝土桩芯的直径加预制透水混凝土管的管厚为整体桩身的直径。

进一步地，排水管道采用pvc管，且每根排水管道根据连接桩身位置设置长度。

进一步地，防水层采用改性沥青防水卷材制成。

进一步地，所述制备步骤为：

1）桩帽、预制钢筋混凝土桩芯、桩尖、预制透水混凝土管和预制金属过滤件为预制构件；

2）将预制透水混凝土管与预制钢筋钢筋混凝土桩芯安装，将桩尖金属保护头安装在桩尖外部，将预制金属过滤件安装在预制透水混凝土管外部；

3）在预制金属过滤件的外部安装土工布过滤层，将桩帽安装在预制钢筋混凝土桩芯和预制透水混凝土管上部。

本发明的有益效果：

本发明的效果和优点是装配式程度高，组装方便，桩体承重功能和排水功能相结合，可控制排水水位，明确排水水位，多管共同排水，加快排水速度，避免桩尖破坏，桩体排水易堵塞，排水管单一的问题。

附图说明

图1为预制排水竹节桩内部结构的结构示意图。

图2为预制排水竹节桩未安装预制金属过滤器立面图。

图3为预制排水竹节桩未安装土工布过滤层立面图。

图4为预制排水竹节桩的整体立面图。

图5为预制排水竹节桩的整体俯视图。

图中，1为桩帽；2为预制钢筋混凝土桩芯；3为桩尖；4为桩尖金属保护头；5为防水层；6为预制透水混凝土管；7为排水管道；8为预制金属过滤件；9为土工布过滤层；

1-1为排水管道固定孔；

3-1为上部圆柱段；3-2为下部圆锥段；

6-1为环状竹节段；

8-1为过滤孔；8-2为钢筋加劲肋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：

实施例：如图1-图5所示，预制排水竹节桩，包括相互连接的桩帽1、预制钢筋混凝土桩芯2、桩尖3、桩尖金属保护头4、防水层5、预制透水混凝土管6、排水管道7、预制金属过滤件8、土工布过滤层9；桩体整体为圆柱体结构竹节桩，桩帽1呈圆柱状，由钢筋混凝土制成，位于预制钢筋混凝土桩芯2和预制透水混凝土管6的上部；预制钢筋混凝土桩芯2呈圆柱状，直径比桩帽1的直径小，贯穿整个桩身，上部与桩帽1连接，下部与桩尖3连接；桩尖3分为上部圆柱段3-1和下部圆锥段3-2，上部圆柱段3-1为圆柱结构，下部圆锥段3-2为圆锥结构，二者的直径与桩帽1直径相同，相连为整体构件，下部圆锥段3-2的外侧设有桩尖金属保护头4；预制透水混凝土管6为空心圆柱状，内部间距等弧度预埋排水管道7，内表面设有防水层5，外侧沿桩身方向等间距布置环状竹节段6-1；预制金属过滤件8呈半圆环状，外部布置过滤孔8-1，内部布置钢筋加劲肋8-2，在两环状竹节段6-1之间拼接成一个整体圆环状，外侧设有土工布过滤层9；桩帽1为预制构件，桩帽1上等弧度布置排水管道固定孔1-1；预制钢筋混凝土桩芯2的直径加预制透水混凝土管6的管厚为整体桩身的直径；排水管道7采用pvc管，且每根排水管道7根据连接桩身位置设置长度；防水层5采用改性沥青防水卷材制成；所述制备步骤为：1）桩帽1、预制钢筋混凝土桩芯2、桩尖3、预制透水混凝土管6和预制金属过滤件8为预制构件；2）将预制透水混凝土管6与预制钢筋钢筋混凝土桩芯2安装，将桩尖金属保护头4安装在桩尖3外部，将预制金属过滤件8安装在预制透水混凝土管6外部；3）在预制金属过滤件8的外部安装土工布过滤层9，将桩帽1安装在预制钢筋混凝土桩芯2和预制透水混凝土管6上部。

本发明的工作原理：

本发明采用钢筋混凝土制作预制钢筋混凝土桩芯2，保证了桩体的受力性能，桩尖3与预制钢筋混凝土桩芯2为整体结构，保证了整体性，在桩尖3外部布置桩尖金属保护头4防止桩尖3在下沉的过程中破坏，预制透水混凝土管6采用透水混凝土制成，并在其内部预埋长度不同的排水管道7，控制排水的速度及排水水位的变化，在两环状竹节段6-1之间布置预制金属过滤件8及土工布过滤层9防止排水过程中易产生堵塞的问题，钢筋加劲肋8-2提高了预制金属过滤件8的受力性能，保护了预制透水混凝土管3，防止其破损。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。