专利名称：一种预应力楔形管桩接头技术及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种预应力管桩的连接技术，尤其涉及一种预应力楔形管桩接头技术及其施工方法，属于建筑桩基础工程技术领域。主要适用于建筑基础、路基工程地基处理等技术领域。
背景技术：
随着大型建筑、道路、桥梁等工程建设的快速发展，预应力管桩技术由于其桩身强度高、工厂预制生产缩短工期等技术优势，在我国工程建设中也得到了广泛地应用。传统的预应力管桩桩节之间的连接技术采用人工焊接，而人工焊接是一项技术性要求较高的技术工种，焊接过程中的很多因素(如遇水等)都会造成焊接质量不达标，从而影响管节之间的连接质量，导致预应力管桩整体抗弯、抗剪强度不足等工程问题。因此，考虑快速高效、连接效果好的预应力管桩接头技术，成了广大工程技术人员努力思考的主要方向之一。在本发明之前，中国发明专利“预应力混凝土管桩抗弯接头”(专利号:ZL200610052508.1)公开了一种在左、右端板的端面边缘处分别焊接一个圆筒形焊接板作为抗弯板，焊接连接两管节端板的同时焊接抗弯板的预应力管桩接头连接技术。该技术方案属于传统焊接连接技术的改良版，通过额外加设抗弯板的办法增强焊接连接的成功率，提高抗弯性能；但是该技术仍然存在焊接技术要求高、焊接质量不达标影响连接效果等不足，同时该技术额外加设抗弯板增加了工程费用。中国发明专利“一种用于预应力混凝土管桩的内置式机械快速接头装置”(专利号:ZL201010284318.9)公开了一种内置式机械快速接头装置，该技术装置为带一圈内齿的内齿转盘，安装在上下端板之间，内齿与端板加固圈和端板内表面形成的预留锁紧空间锁紧连接；该技术方案较传统焊接连接技术更能有效保证管节连接的成功率，但是在管节之间增设内置式机械接头装置增加了工程造价，且安装相对复杂影响施工效率、增加了施工工期。综合考虑楔形角在提高基桩承载力和减少基桩负摩阻力方面的作用，在预应力管桩的基础上，相关工程技术人员开发了预应力楔形管桩。预应力楔形管桩管节，上部桩径大、下部桩径小，导致管节之间连接接头相对更困难，且目前尚未有针对预应力楔形管桩接头问题的技术方案。因此，开发一种可以高效连接预应力楔形管桩接头技术，及其有效提高其施工效率、提高预应力管桩的抗弯和抗剪能力的接头技术施工方法成为一个刻不容缓的工作。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足和缺陷，解决预应力楔形管桩管节之间接头困难及其处理不当导致基桩整体抗弯、抗剪强度低等问题，提出一种预应力楔形管桩接头技术及其施工方法，利用楔形管节上下部桩径差，在直径小端外侧和直径大端内侧设置螺纹，将两根管节对应拧紧，并安插销钉使上下管节连成一体；通过预埋在预应力楔形管桩内侧的注浆管和管桩侧壁的注浆孔对两管节连接段桩周土进行注浆加固形成扩大头，从而起到提高基桩整体抗弯、抗剪以及竖向承载力的综合作用。
本发明采用的技术方案为:在工厂生产上端直径大、下端直径小的预应力楔形管桩，预应力楔形管桩管节下端0.5 - 0.8 m长段外径与另一根管节的上端0.5 - 0.8 m长段内径相等，管节上下端对应位置对称布置4个销钉孔；预应力管桩管节内侧预埋注浆管，注浆管在管节下端侧壁注浆孔穿出；施工时，下沉第一根管节之后，将第二根管节旋转拧紧在第一根管节上端，然后从销钉孔安插销钉，完成后下沉第二根管节，整体完成沉桩后，通过注浆管对两管节连接段桩周土体进行注浆；从而最终完成施工。—种预应力楔形管桩接头技术的施工方法，包括以下技术步骤:
(1)首先在工厂制作生产预应力楔形管桩管节的模具，采用先张预应力法生产设计要求的预应力楔形管桩管节，兼顾考虑施工和运输方便，各管节长度根据设计需求确定；预制管节的同时，在管节上端外侧和下端内侧设置螺纹，管节下端设计位置预留注浆孔；
(2)平整场地，测量放线，确定静压桩打桩机施工位置，并将预应力楔形管桩管节运输到工程现场；
(3)采用静压机静压施工第一根预应力管桩管节；
(4)下沉施工完成第一根管节后，吊装第二根预应力楔形管桩管节，将第二根预应力楔形管桩管节下端插入第一根管节上端内，并顺着螺纹拧紧两根管节连接；
(5)拧紧两根管节之后，从对应的贯穿两根管节的销钉孔中插入销钉，并用螺帽拧紧，完成第一根管节与第二根管节之间的连接；
(6)静压施工沉入第二根管节，续而，重复(4)- (5)施工步骤，完成后续几根管节的连接和沉桩施工；
(7)完成所有管节沉桩施工后，通过预埋在预应力楔形管桩管节内侧的注浆管对管节连接段周围进行注浆处理，完成最后的预应力楔形管桩接头技术施工。所述的预应力楔形管桩,管节长度为8-12 m,管节上端直径为600-800 mm,下端直径为400-600 mm,管桩壁厚50-150 mm,各管节上端的内径与下端的外径一致；管节上端
0.5 - 0.8 m段内侧加设螺纹，管节下端0.5 - 0.8 m外侧加设螺纹，且管节上下端0.5-0.8 m段内对应位置对称布置4个孔径为10-30 mm的销钉孔；管节下端0.6 - 0.9 m处对称设置两个直径为5-20 mm的注浆孔；为提高基桩桩端阻力，最底下一节管节为常规等直径预应力管桩。所述的销钉，为一端带螺帽，一端带螺纹的钢筋，其直径为10-30 mm、长为620-820mm。所述的注浆管，为直径5-20 mm的压力管，注浆管预埋在预应力楔形管节的内侧，并与管节下端侧壁的注浆孔连接。所述的注浆浆液，为水泥浆液或者高聚物材料浆液，浆液注浆后一方面对接头起到封装作用，减少其遭受腐蚀的可能性，另一方面浆液与桩周土混合形成扩大头，提高整体基桩竖向承载力。本发明的优点和效果在于:利用楔形管节上下部桩径差，在直径小端外侧和直径大端内侧设置螺纹，将两根管节对应拧紧，并安插销钉使上下管节连成一体；通过预埋在预应力楔形管桩内侧的注浆管和管桩侧壁的注浆孔对两管节连接段桩周土进行注浆加固形成扩大头，从而解决预应力楔形管桩管节之间接头困难及其处理不当导致基桩整体抗弯、抗剪强度低等问题。与传统焊接法预应力管桩接头技术方法相比，本发明方法施工方便，施工成本低，对工程施工人员的技术要求低，且处理效果好，可以大大提高整体基桩的抗弯、抗剪强度。该方法施工工艺简单、可操作性强，便于质量控制，经济效益明显，处治效果显著。
图1为本发明的接头施工完成后结构示意 图2为本发明的接头结构俯视示意 其中，I为第一根预应力管桩管节，2为第二根预应力楔形管桩管节，3为第三根预应力楔形管桩管节，4为管节下端外侧螺纹，5为管节上端内侧螺纹，6为销钉孔，7为带帽销钉，8为螺帽，9为注浆管，10为管节下端侧壁注浆孔，11为注浆浆液与土体混合物。
具体实施例方式以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式
。本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。由图1-图2所示，一种预应力楔形管桩接头技术由第一根预应力管桩管节1，第二根预应力楔形管桩管节2，第三根预应力楔形管桩管节3，管节下端外侧螺纹4，管节上端内侧螺纹5，销钉孔6，带帽销钉7，螺帽8，注浆管9，管节下端侧壁注浆孔10，注浆浆液与土体混合物11组成。首先在工厂制作生产预应力楔形管桩管节2的特制模具，采用先张预应力法生产设计要求的预应力楔形管桩管节2，兼顾考虑施工和运输方便，各管节长度根据设计需求确定，一般在8-12 m之间，管节上端直径为600-800 mm,下端直径为400-600 mm,管桩壁厚50-150 mm,各管节上端的内径与下端的外径一致；预制管节的同时,在管节上端0.5 -
0.8 m段内侧加设螺纹5，管节下端0.5 - 0.8 m外侧加设螺纹4，且管节上下端0.5 -
0.8 m段内对应位置对称布置4个孔径为10-30 mm的销钉孔6 ;管节下端0.6 - 0.9 m处对称设置两个直径为5-20 mm的注浆孔10 ;在预应力楔形管桩管节内侧预埋直径5_20 mm的压力注浆管9，并与管节下端侧壁的注浆孔10连接；为提高基桩桩端阻力，最底下一节管节为常规等直径预应力管桩管节I。在工厂制作直径为10-30 mm、长为620-820 mm，且一端带螺帽、一端带螺纹的钢筋销钉7。施工时，平整场地，测量放线，确定静压桩打桩机施工位置，并将预应力楔形管桩管节和销钉7运输到工程现场；采用静压机静压施工第一根预应力管桩管节1，沉桩速度控制在10-20 mm/s ;下沉施工完成第一根管节I之后，吊装第二根预应力楔形管桩管节2，将第二根预应力楔形管桩管节2下端插入第一根管节I上端内，并顺着螺纹4和5拧紧两根管节连接；拧紧两根管节之后，从对应的贯穿两根管节的销钉孔6中插入销钉7，并用螺帽拧紧，完成第一根管节I与第二根管节2之间的连接；静压施工沉入第二根管节2，续而，重复上述施工步骤，完成后续几根管节的连接和沉桩施工；完成所有管节沉桩施工后，通过预埋在预应力楔形管桩管节内侧的注浆管9对管节连接段周围进行注浆处理，完成最后的预应力楔形管桩接头技术施工。
权利要求
1.一种预应力楔形管桩接头技术，在工厂预制预应力楔形管桩管节，管节上端内侧设置螺纹和销钉孔，管节下端外侧对应设置螺纹和销钉孔，其特征在于:管节下部侧壁设置注浆孔，管节内侧预埋注浆管，连接两管节的一根管节上端内径与另一根管节下端外径相等；两根管节上下端对应拧紧并安插销钉，待所有管节连接并打桩沉入设计位置之后，通过预埋的注浆管对两管节连接段进行注浆处理。
2.基于权利要求1所述的一种预应力楔形管桩接头技术的施工方法，包括以下技术步骤: (1)首先在工厂制作生产预应力楔形管桩管节的模具，采用先张预应力法生产设计要求的预应力楔形管桩管节，兼顾考虑施工和运输方便，各管节长度根据设计需求确定；预制管节的同时，在管节上端外侧和下端内侧设置螺纹，管节下端设计位置预留注浆孔； (2)平整场地，测量放线，确定静压桩打桩机施工位置，并将预应力楔形管桩管节运输到工程现场； (3)采用静压机静压施工第一根预应力管桩管节； 其特征在于:还包括以下技术步骤: (4)下沉施工完成第一根管节后，吊装第二根预应力楔形管桩管节，将第二根预应力楔形管桩管节下端插入第一根管节上端内，并顺着螺纹拧紧两根管节连接； (5)拧紧两根管节之后，从对应的贯穿两根管节的销钉孔中插入销钉，并用螺帽拧紧，完成第一根管节与第二根管节之间的连接； (6)静压施工沉入第二根管节，续而，重复(4)- (5)施工步骤，完成后续几根管节的连接和沉桩施工； (7)完成所有管节沉桩施工后，通过预埋在预应力楔形管桩管节内侧的注浆管对管节连接段周围进行注浆处理，完成最后的预应力楔形管桩接头技术施工。
3.根据权利要求1所述的一种预应力楔形管桩接头技术，其特征在于:预应力楔形管桩管节长度为8-12 m,管节上端直径为600-800 mm,下端直径为400-600 mm,管桩壁厚50-150 mm，各管节上端的内径与下端的外径一致；管节上端0.5 - 0.8 m段内侧加设螺纹，管节下端0.5 - 0.8 m外侧加设螺纹，且管节上下端0.5 - 0.8 m段内对应位置对称布置4个孔径为10-30 mm的销钉孔；管节下端0.6 - 0.9 m处对称设置两个直径为5_20mm的注浆孔；最底下一节管节为常规等直径预应力管桩。
4.根据权利要求1所述的一种预应力楔形管桩接头技术，其特征在于:销钉为一端带螺帽，一端带螺纹的钢筋，其直径为10-30 mm、长为620-820 mm。
5.根据权利要求1所述的一种预应力楔形管桩接头技术，其特征在于:注浆管为直径5-20 mm的压力管，注浆管预埋在预应力楔形管节的内侧，并与管节下端侧壁的注浆孔连接。
6.根据权利要求1所述的一种预应力楔形管桩接头技术，其特征在于:注浆浆液为水泥浆液或者高聚物材料浆液。
全文摘要
一种预应力楔形管桩接头技术及其施工方法，在工厂生产带螺纹、销钉孔、注浆管和注浆孔的预应力楔形管桩，利用楔形管节上下部桩径差，将两根管节对应拧紧并安插销钉；沉桩完成后，通过预埋的注浆管对两管节连接段进行注浆，使桩周土形成扩大头，从而解决预应力楔形管桩管节之间接头困难及其处理不当导致基桩整体抗弯、抗剪强度低等问题。本发明技术方法施工方便，施工成本低，对工程施工人员的技术要求低，且可以大大提高整体基桩的抗弯、抗剪强度。该方法施工工艺简单、可操作性强，便于质量控制，经济效益明显，处治效果显著。
文档编号E02D5/58GK103103981SQ20131005295
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者孔纲强, 刘汉龙, 杨庆 申请人:河海大学