CN104499481A - 一种预应力螺钉桩及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力螺钉桩，由桩帽、螺钉段桩身和桩尖组成。螺钉段桩身为混凝土材料制作，且施加预应力，螺钉段桩身上大下小，螺钉段桩身内部设置螺纹形的钢筋笼，表面设置连续性螺纹。本发明公开了该桩的制作方法，包括制作模具和钢筋笼、安装钢筋笼和模具、灌注混凝土、施加预应力、混凝土养护、松开张拉端钢筋、拆模、浇注盖板等技术步骤。本发明制作简便，承载力高，造价低，是一种经济高效的节能减排桩型。

Description

一种预应力螺钉桩及其制作方法

技术领域

本发明属于土木建筑工程技术领域，特别涉及一种预应力螺钉桩及其制作方法。

背景技术

随着城市建设的快速发展和道路交通建设标准的提高，桩基逐渐成为应用最为广泛的地基加固处理技术，如我国的青藏铁路、京沪高铁、北京奥运“鸟巢”、“水立方”以及上海世博园等等，它们都采用了桩基础。桩基的种类繁多，如钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩以及用于软基处理的各种柔性、半柔性桩(如搅拌桩、粉喷桩、散体材料桩等)等。工程实践中发现这些桩型均有存在局限性，如：钻孔灌注桩桩径大，桩长可调节，单桩承载力大，但工艺复杂，施工时间较长，固体废弃量大，环境污染严重，泥浆护壁的泥皮减弱了侧摩阻力，桩端的沉渣减弱了桩端承载力；普通沉管灌注桩是挤土型桩，随桩长、桩径的扩大，施工机械需要有更高的压桩力，桩成形困难，桩身浇注质量难于保障，从而制约了桩径不能过大，桩长不能过长，也就限制了通过增大桩径、增加桩长提高单桩承载力的范围。鉴于以上局限性，如何得到造价低、承载力高、施工便捷的桩基技术是岩土工程界研究的热点。目前提高单桩承载力的途径主要可分为两大类：一是增加桩端阻力，如：扩底桩、桩底注浆、哑铃桩等；二是提高桩侧摩阻力的如：楔形桩、桩侧注浆、DX桩、Y形桩等。

在本发明之前，现有技术中有一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”的现浇螺杆桩技术，该技术在施工过程中采用桩机钻具旋转挤压土体泵压砼成桩。螺杆桩采用了变截面的构造形状，成桩后部分桩体形成螺纹，而桩侧土体形成螺母，桩体螺纹与桩侧土螺母紧密咬合，起到提高桩侧摩阻力，从而提高桩基承载力的目的。但该桩型由于采用了现场浇注混凝土成桩工艺，在桩身浇注质量难于保障，尤其在软弱土层中施工时螺纹成形误差较大，且施工过程中有泥浆、水泥浆等环境污染。目前工程中常用的预制桩可以克服现浇桩混凝土浇注质量难以保证的缺陷，但预制桩直径小、侧表面光滑，其端阻力和侧阻力均较小，因此承载力不高，一般需要施工到较好的持力土层以获取较高的端承力，因此地基加固造价高。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，开发一种施工便捷、经济性好、使用方便的新型预应力螺钉桩及其制作方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种预应力螺钉桩，其特征在于：包括由混凝土一体浇筑而成的桩帽、桩身和桩尖。

所述桩身是一个上大下小的锥形柱体。所述桩尖为圆锥体。所述桩身的两端分别设置有上端头板和下端头板。所述上端头板位于所述桩身与桩帽之间。所述下端头板位于所述桩身与桩尖之间。所述桩尖的底面位于桩身的下端，与下端头板连在一起。所述桩帽是位于所述桩身上端，是一个与上端头连在一起的圆盘体。

所述桩身的外表面具有螺纹。

埋入所述桩身内部的主筋被施加有预应力。

进一步，所述桩身的内部埋有筋笼。

进一步，所述上端头板圆形平板，下部端头板为圆锥形弧形板。端头板上预留孔洞，供筋笼中的钢筋穿过，孔洞位置和数量与筋笼中的主筋对应。

进一步，所述上端头板和下端头板均预留有孔洞，这些孔洞供筋笼的主筋穿出。

本发明还公开一种制作上述预应力螺钉桩的制作方法，包括以下步骤：

1)制作模具：

制作一个与连接在一起的所述的桩身和桩尖的外形相贴合的模具。所述模具是中空的回转体，所述模具沿轴截面剖开成两片。

所述模具的上半部分对应桩身、下半部分对应桩尖。所述模具上端敞口。与所述桩身对应的那部分模具的内壁设置有内螺纹，所述内螺纹的深度、宽度、螺距分别与桩身外表面的外螺纹的螺牙高度、厚度、螺距一致。

与所述桩尖对应的那部分模具的为空心圆锥体，空心圆锥的内腔尺寸与桩尖尺寸相等。桩尖对应的那部分模具的模壁上具有供所述筋笼的主筋穿过的通孔。

制作所述桩身和桩尖内部的筋笼：

所述筋笼是由若干根主筋围成的锥形柱体，通过箍筋将这些主筋绑扎在一起。浇筑时，这些主筋被施加了预应力。

2)装入模具：

让钢筋笼主筋穿的两端分别穿过上端头板和下端头板上的预留孔洞，使得两块端头板分别安放在钢筋笼两端。

将所述模具分成两片后，装入筋笼后合模。模具外侧设置多道钢箍将分成两片的模具固定。筋笼的主筋的一端从模具上的通孔中穿出、另一端伸出模具之外。

3)浇筑：

将模具和放置在模具内部的钢筋笼吊起，将模具竖直安装在固定支架上。

将钢筋笼的主筋一端固定，另一端连接到钢筋张拉设备。

从模具上端开口向模具内灌注混凝土，并振捣密实。

4)施加预应力：

启动张拉设备拉伸所述主筋，对所述主筋施加预应力，并保持钢筋的拉应力不变。

5)养护：

对浇筑的混凝土进行养护，直到混凝土达到龄期。

6)脱模：

停止拉伸所述主筋。拆除所述模具。

7)修整：

在所述桩身的一端浇筑桩帽后，剪去露出的主筋。

本发明的技术效果是毋庸置疑的。该技术在施工过程中，桩侧摩阻力大，桩基承载力好，施工过程中无环境污染。本发明适用于软弱土层中，可施工到较差的持力土层，适用范围广。

附图说明

图1——本发明螺钉桩结构示意图。

图2——本发明模具结构示意图。

图3——本发明图2中A-A位置剖面示意图。

图中：1为桩帽；2为桩身；3为桩尖；4为螺牙；5为模具；6为模具端部；7为内螺纹。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

如图1所示，一种预应力螺钉桩，包括由混凝土浇筑而成的桩帽1、桩身2和桩尖3。所述桩帽为圆形，直径为500-1000mm。所述桩身顶部外直径为400-600mm，底部外直径为300-500mm。所述桩尖的长度为500-800mm。

所述桩身2是一个上大下小的锥形柱体。实施例中，所述桩身2是一个上、下底均为圆形的回转体，上底直径大于下底直径，实质上所述桩身2是一个圆台(回转面为上大下小的倒梯形)。所述桩尖3为圆锥体，其底面的大小与桩身2的下底的大小相等。所述桩尖3的锥尖冲下、其底面连接在桩身2的下端(桩身2和桩尖3一体浇筑而成)。所述桩帽1是连接(浇筑)在所述桩身2上端的圆盘体。所述桩帽1的直径大于桩身2上底的直径。所述桩身2的两端分别设置有上端头板14和下端头板13。所述上端头14板位于所述桩身2与桩帽1之间。所述下端头13板位于所述桩身2与桩尖3之间。所述桩尖3的底面位于桩身2的下端，与下端头板13连在一起。所述桩帽1是位于所述桩身2上端，是一个与上端头14连在一起的圆盘体。

所述桩身2的外表面具有螺纹。所述螺纹的螺牙高度为50-150mm，内侧螺牙厚度为100-150mm，外侧螺牙厚度为50-100mm。所述螺纹的螺距为300-500mm。实施例中，桩身2上面设置等间距的螺牙4。

所述桩身2和桩尖3内部埋入的筋笼是由若干根主筋围成的。这些主筋的长度方向与桩身2的长度方向保持一致。通过箍筋将这些主筋捆扎在一起。优选地，钢筋笼的箍筋可设置成螺纹型。

埋入所述桩身2内部的主筋被施加有预应力。

进一步地，所述上端头板圆形平板，下部端头板为圆锥形弧形板。端头板上预留孔洞，供筋笼中的钢筋穿过，孔洞位置和数量与筋笼中的主筋对应。所述主筋的上下端分别穿过上端头板和下端头板上预留的孔洞。

实施例2：

本实施例的主要结构同实施例1，进一步地，本实施例提供了本案的尺寸参数。

桩身2表面设置连续性螺纹作为外螺纹。桩帽1为圆形，直径为500-1000mm。桩尖3为倒圆锥形，长度为500-800mm。螺钉段桩身2的常用尺寸如表1所示。

表1螺钉桩常用尺寸

实施例3：

如图2-图3所示，本实施例公开一种制作实施例1或2所述预应力螺钉桩的制作方法，包括以下步骤：

1)制作模具：

制作一个与连接在一起的所述的桩身和桩尖的外形相贴合的模具。所述模具是中空的回转体，所述模具沿轴截面剖开成两片，模具呈上大下小的倒梯形，在模具内设置内螺纹正好与螺钉桩桩身表面的外螺纹对应，因此内螺纹的深度、宽度、螺距分别与螺钉段桩身表面的螺牙的高度、厚度、螺距相等。模具端部为倒圆锥形，其内尺寸与桩尖的外尺寸相等。。

所述模具的上半部分对应桩身、下半部分对应桩尖。所述模具上端敞口。与所述桩身对应的那部分模具的内壁设置有内螺纹，所述内螺纹的深度、宽度、螺距分别与桩身外表面的外螺纹的螺牙高度、厚度、螺距一致。

与所述桩尖对应的那部分模具的为空心圆锥体，空心圆锥的内腔尺寸与桩尖尺寸相等。桩尖对应的那部分模具的模壁上具有供所述筋笼的主筋穿过的通孔。

制作所述桩身和桩尖内部的筋笼：

所述筋笼是由若干根主筋围成的锥形柱体，通过箍筋将这些主筋绑扎在一起。钢筋笼上大下小，比例与桩身尺寸对应，包括主筋和箍筋，主筋数量为6-10根，箍筋间距100-200mm，优选地为150mm，主筋和箍筋绑扎在一起。浇筑时，这些主筋被施加了预应力。

2)装入模具：

让钢筋笼主筋穿的两端分别穿过上端头板和下端头板上的预留孔洞，使得两块端头板分别安放在钢筋笼两端。

将所述模具分成两片后，装入筋笼后合模。模具外侧设置多道钢箍将分成两片的模具固定。实施例中，。模具5外侧每隔1-2m设置一道钢箍将两片模具5固定，钢箍为活动式，可灵活拆卸。

筋笼的主筋的一端从模具上的通孔中穿出、另一端伸出模具之外。钢筋笼主筋与预留孔洞之间的空隙用密封胶密封。

3)浇筑：

将模具和放置在模具内部的钢筋笼吊起，将模具竖直安装在固定支架上。

将钢筋笼的主筋一端固定，另一端连接到钢筋张拉设备。

从模具上端开口向模具内灌注混凝土，并振捣密实。

4)施加预应力：

混凝土初凝前，启动张拉设备拉伸所述主筋，对所述主筋施加预应力，并保持钢筋的拉应力不变。优选地，施加预应力应在混凝土浇注后立即进行，将张拉端送入张拉的机器进行张拉，张拉后将钢筋固定在支架上，并且与上、下端头板也固定，以保持钢筋的拉应力不变。

5)养护：

对浇筑的混凝土进行养护，直到混凝土达到龄期。达到龄期后混凝土强度不低于C40。

6)脱模：

停止拉伸所述主筋。拆除所述模具。实施例中，停止拉伸所述主筋的上、下端。即将主筋从张拉设备的夹具中松开。然后将成型后的桩及模具5平放，将钢箍松开，将两片桩模5依次拆除。

7)修整：

在所述桩身的一端浇筑桩帽后，剪去露出的主筋。

Claims (5)

1.一种预应力螺钉桩，其特征在于：包括由混凝土一体浇筑而成的桩帽(1)、桩身(2)和桩尖(3)；

所述桩身(2)是一个上大下小的锥形柱体；所述桩尖(3)为圆锥体；所述桩身(2)的两端分别设置有上端头板(14)和下端头板(13)；所述上端头(14)板位于所述桩身(2)与桩帽(1)之间；所述下端头(13)板位于所述桩身(2)与桩尖(3)之间；所述桩尖(3)的底面位于桩身(2)的下端，与下端板(13)连在一起；所述桩帽(1)是位于所述桩身(2)上端，是一个与上端头(14)连在一起的圆盘体；

所述桩身(2)的外表面具有螺纹；

埋入所述桩身(2)内部的主筋被施加有预应力。

2.根据权利要求1所述的一种预应力螺钉桩，其特征在于：所述桩身(2)的内部埋有筋笼。

3.根据权利要求1所述的一种预应力螺钉桩，其特征在于：所述上端头板圆形平板，下部端头板为圆锥形弧形板；端头板上预留孔洞，供筋笼中的钢筋穿过，孔洞位置和数量与筋笼中的主筋对应。

4.根据权利要求3所述的一种预应力螺钉桩，其特征在于：所述上端头板和下端头板均预留有孔洞，这些孔洞供筋笼的主筋穿出。

5.一种预应力螺钉桩的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制作模具：

制作一个与连接在一起的所述的桩身和桩尖的外形相贴合的模具；所述模具是中空的回转体，所述模具沿轴截面剖开成两片；

所述模具的上半部分对应桩身、下半部分对应桩尖；所述模具上端敞口；与所述桩身对应的那部分模具的内壁设置有内螺纹，所述内螺纹的深度、宽度、螺距分别与桩身外表面的外螺纹的螺牙高度、厚度、螺距一致；

与所述桩尖对应的那部分模具的为空心圆锥体，空心圆锥的内腔尺寸与桩尖尺寸相等；桩尖对应的那部分模具的模壁上具有供所述筋笼的主筋穿过的通孔；

制作所述桩身和桩尖内部的筋笼：

所述筋笼是由若干根主筋围成的锥形柱体，通过箍筋将这些主筋绑扎在一起；浇筑时，这些主筋被施加了预应力；

2)装入模具：

让钢筋笼主筋穿的两端分别穿过上端头板和下端头板上的预留孔洞，使得两块端头板分别安放在钢筋笼两端；

将所述模具分成两片后，装入筋笼后合模；模具外侧设置多道钢箍将分成两片的模具固定。筋笼的主筋的一端从模具上的通孔中穿出、另一端伸出模具之外；

3)浇筑：

将模具和放置在模具内部的钢筋笼吊起，将模具竖直安装在固定支架上；

将钢筋笼的主筋一端固定，另一端连接到钢筋张拉设备；

从模具上端开口向模具内灌注混凝土，并振捣密实；

4)施加预应力：

启动张拉设备拉伸所述主筋，对所述主筋施加预应力，并保持钢筋的拉应力不变；

5)养护：

对浇筑的混凝土进行养护，直到混凝土达到龄期；

6)脱模：

停止拉伸所述主筋；拆除所述模具；

7)修整：

在所述桩身的一端浇筑桩帽后，剪去露出的主筋。