专利名称：暂时预应力混凝土管桩的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于房屋建筑基础工程中的预应力混凝土管桩。
目前一般房屋建筑基础很多采用沉管灌注桩，这种桩具有造价低，桩长可随地基变化等优点。但这种桩容易出现断桩、瓶颈桩等质量事故，特别是在含有软弱土层的地基中。采用预应力混凝土管桩可克服上述缺点，因为预应力混凝土桩是预制桩，桩身质量保证。但预应力混凝土桩用钢量大，造价高。
本发明的目的是提供一种后张法预应力混凝土管桩。桩打入土达到设计深度后，将预应力钢筋从桩中取出，预应力钢筋及其附属设备可重复使用，既节省钢材，降低造价，桩的质量又得到保证。
在打桩过程中，桩在桩锤打击下，会出现很大的纵向拉应力，拉应力往往超过桩身混凝土抗拉强度，导致桩断裂。因此，为了抵消和减少这个拉应力，必须对桩身施加纵向预应力。当打桩完毕，打桩引起拉应力消失，就没有必要继续维持桩身的预应力，因此，预应力钢筋可取出，以节省钢材。
本发明属于一种后张法预应力混凝土管桩，它由管桩身、预应力钢筋、桩尖、桩顶盖板四部份组成。
桩身为非预应力的钢筋混凝土管，分节制造，每节长度一般为9米，还要生产一些短桩以供搭配。桩身必须做成空心的，预应力钢筋从桩的中空部分穿过。管桩身可以用离心法制造，混凝土标号要求在450号以上，桩身也可以在工地预制，混凝土标号要求在400号以上。为了满足运输及吊装要求，桩身要配少量纵向钢筋。为了抵抗打桩时桩身横向变形，桩身要配环向钢筋，在靠近桩端处环向钢筋间距密些，在桩身中间段环向钢筋间距疏些。桩头受桩锤打击力特别大，因此，桩身两头要套薄钢板的套箍。
预应力钢筋采用冷拉钢筋，钢筋直径视预应力设计值而定。预应力钢筋一般采用一根大直径钢筋，预应力大时可采用多根钢筋。采用大直径钢筋的目的是因为回收预应力钢筋时，要扭转预应力钢筋，使其与桩尖螺丝脱离，因此，预应力筋必须具有一定抗扭转能力。只要满足这个抗扭能力要求，也可采用其它种类预应力筋，如采用高强钢丝束外套金属管做预应力筋或多根非大直径钢筋并排做成预应力筋也是可以的。
桩尖可以用钢筋混凝土预制，也可以用钢板加工焊接；不过这里，桩尖又是预应力锚具，桩尖顶部(或桩底钢板)预埋螺丝(或扣头)，以便与预应力钢筋连接。预应力钢筋穿过管桩身，下端用桩尖做锚具，上端则以桩顶盖板作锚具，桩顶盖板靠螺帽与预应力钢筋连接。施加预应力时，千斤顶以桩顶盖板为支座张拉预应力钢筋。
由于吊装和运输原因，每节桩不能做得太长，一般为9米，因此，打桩施工时要接桩。接桩可采用两种方法，一个是焊接法，即在桩身两端顶部埋设少量钢板，接桩时将两节桩头对齐焊接；另一种方法是采用硫磺胶泥接桩，即将两节桩纵向钢筋对焊接，桩间间隙填充硫磺胶泥。
下面结合附图和具体实施方案对本发明做进一步详细说明
图1是管桩身构造图；图2是图1的管桩身的剖面图；图3是暂时预应力混凝土管桩构造图；图4是是施加预应力时千斤顶张拉图。
如图1和图2所示，桩身直径为400毫米，管桩壁厚度为80毫米；桩身混凝土500号，采用离心法预制。沿管壁配8根直径为10毫米的纵向钢筋[1]，配直径为5毫米的环向钢筋[2]，在近桩端1米范围内，环向钢筋间距为40毫米，其余桩身中间段的环向钢筋间距为80毫米。桩端各套薄钢板套箍[3]，钢板厚度为1.6毫米，套箍高150毫米，外径与桩直径相等。桩两端顶部埋设接桩用的连接钢板[4]，连接钢板厚度10毫米，它靠锚筋与桩身混凝土连结。
图3是暂时预应力混凝土管桩构造图，预应力钢筋[2]为一根直径为32毫米冷拉钢筋，预应力值为35吨(350千牛)；钢筋混凝土预制桩尖[4]预埋螺丝杆[6]；桩顶盖板[3]中心要留孔，以便预应力钢筋穿过。施加预应力时，预应力钢筋[2]穿过管桩身[1]，预应力钢筋下端与桩尖螺丝[6]连接，上端靠螺帽[5]与桩顶盖板[3]连接。图4是施加预应力时千斤顶张拉预应力钢筋示意图，千斤顶[7]的拉伸头与预应力钢筋[2]连接，以桩顶盖板[3]做支座，张拉预应力钢筋[2]；张拉值由油压表读出，达到预应力设计值后，扭紧螺帽[5]，卸下千斤顶[7]，吊桩并放上桩帽，即可打桩。
每节桩长度9米，施工时一节桩是不够长的，打桩时必须接桩，这里接桩采用焊接法。对于第一、第二节桩，打桩前先将两节桩在地面对接焊好，并施加预应力，吊上桩架打桩，两节桩最大长度为18米。如用二节桩不够长，则须在打桩架上接第三节桩，即将已打入土的桩的预应力释放，取出桩顶盖板，吊起起第三节桩，连接预应力钢筋，将二、三节桩接头焊接，重新施加预应力后，卸下千斤顶，继续打桩。
下面将本发明同沉管灌注桩及预应力混凝土管作比较。
如上述实例，本发明桩直径为400毫米(图1-3)，单桩设计承载力90吨(900千牛)；每米桩长度用混凝土0.08方，钢材11公斤；桩的单位长度造价约180元(其中预制管桩身每米约100元，运输、打桩等费用每米约80元)。
采用沉管灌注桩，桩直径480毫米，单桩设计承载力60吨(600千牛)；每米桩用混凝土0.19方，桩每米长造价约110元。
从表面看，本发明的价格比沉管灌注桩高，但进一步分析，就发现两者价格差不多；首先，本发明的单桩承载力是沉管灌注桩的1.5倍，即一根等于一根半；其次，本发明桩承台体积减少，如沉管灌注桩用的是三桩承台，用本发明可改为二桩承台，相应降低了承台造价；因此两种桩基总造价大致持平，但是，采用本发明可以避免出现断桩、瓶颈桩等质量事故，特别是在软土地基中。
和预应力混凝土管桩相比，本发明的优点是节约钢材。因为(1)预应力混凝土管桩的纵向筋是用高强钢筋，而本发明的纵向筋只配少量普通钢筋；(2)预应力混凝土管桩的桩端连接钢板除做为接桩用构件外，还是张拉预应力钢筋的锚具，承受很大张力，连接钢板用19毫米钢板整块加工而成，用钢量大；本发明的桩端连接钢板纯粹是连接桩用的构件，钢板的用量大大减少。(3)桩打入土后，有一小段多余的桩要截除，其长度从1米到数米。对于预应力混凝土管桩，截断的桩预应力已消失，断桩废弃不用；但本发明可将二节截断桩连接，即将两节断桩纵筋焊接，两断桩间用高强粘结材料粘结，成为一根短桩重新使用。
权利要求
(1)一种后张法预应力混凝土管桩，它由管桩身[1]、预应力钢筋[2]、桩尖[4]和桩顶盖板[3]组成；其特征在于管桩身是空心的，预应力钢筋[2]穿过桩身[1]空心部分，利用桩顶盖板[3]和桩尖[4]或桩底钢板做预应力锚具，对桩身施加预应力，预应力是暂时的；桩在工地分节接桩并打入土中，打完一根桩后，将该桩预应力释放，取出预应力钢筋[2]和桩顶盖板[3]，预应力钢筋和桩顶盖板可多次重复使用。
(2)按照权利要求1所述，其特征是采用大直径钢筋做预应力钢筋，或采用与大直径钢筋抗扭转刚度相同的其它钢材做预应力筋。
(3)按照权利要求1所述，其特征是预应力钢筋[2]依靠螺丝或扣头与桩尖[4]或桩底钢板连接。
全文摘要
本发明公开一种节省钢材的后张法预应力混凝土管桩,它特别适合于建在软土地基上的建筑物的基础。它由:管桩身(1)、预应力钢筋(2)、桩尖(4)和桩顶盖板(3)组成。预应力钢筋靠桩顶盖板和桩尖做预应力锚具,打桩前对桩身施加预应力,预应力是暂时的,当桩打入土后,将预应力钢筋和桩顶盖板取出;预应力钢筋和桩顶盖板可多次重复使用,既保证桩的质量,又节省钢材。
文档编号E02D5/58GK1246568SQ98113330
公开日2000年3月8日 申请日期1998年9月1日 优先权日1998年9月1日
发明者朱传浦 申请人:朱传浦