CN104153360B - 预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，适用于配合两预应力混凝土管桩，每一预应力混凝土管桩包含一呈中空柱状而围绕出一容置区的围绕壁，及一设置于围绕壁其中一端并呈环状的端板。进行接桩时，两预应力混凝土管桩上下端接，且两围绕壁共同围绕出一容置空间。填芯混凝土灌注装置包含一设置于下方预应力混凝土管桩的容置区的隔板、一贯穿上方预应力混凝土管桩的围绕壁的灌注孔，及一配合灌注孔的观察孔。定义容置空间包括一位于观察孔与隔板间的安装区，安装区是供安装一钢筋架构，混凝土灌注时是与钢筋架构配合，并在混凝土干硬后完成两预应力混凝土管桩的接桩。本发明能准确评估混凝土灌注量，并提高接桩处强度及耐久性。

Description

预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种预应力混凝土管桩的填芯混凝土灌注装置，及一种预应力混凝土管桩的接桩方法，特别是涉及一种便于在预应力混凝土管桩的接桩处灌注填芯混凝土的填芯混凝土灌注装置，及一种配合该填芯混凝土灌注装置的预应力混凝土管桩的接桩方法。

背景技术

预应力混凝土管桩适合用于大型建筑物的地基结构，能将建筑物的载重传递至土壤承载层或较坚硬的地盘，以增加建筑物结构的安全性及稳定性。预应力混凝土管桩因具有高强度、高稳定度，及高耐久性的特性，且具有施工快速的优点，因而是经常被采用的一种桩基础型式。

参阅图1，为一现有的预应力混凝土管桩1，该预应力混凝土管桩1包含一呈中空柱状而围绕出一容置空间10的围绕壁11、数支沿该围绕壁11的轴向布设于该围绕壁11中的钢筋12，及两个呈环状而分别设置于该围绕壁11的相反两端的端板13。由于该预应力混凝土管桩1是在工厂中制造，再运送至建筑的工地，考虑到运输车辆的长度限制，以及工厂模具长度限制的关系，单一的预应力混凝土管桩1通常是8至18米的长度。但该预应力混凝土管桩1必须形成一种稳定的结构，并且支撑庞大的上部建筑结构，故时常需要深入超过18米的土层中。此时通常使用分节接桩的方式来延长长度，以达到深入到土层的设计深度的要求。

参阅图2，进行预应力混凝土管桩1的接桩时，通常是使两预应力混凝土管桩1在垂直地面的方向相叠置，并让位于上方的预应力混凝土管桩1的位于下端的端板13，与位于下方的预应力混凝土管桩1的位于上端的端板13接触，并如图3所示地采用焊接的方式，在两端板13的接触位置形成焊接点20，连接所述的两端板13，完成该两预应力混凝土管桩1的接桩。若是需要连接更多的预应力混凝土管桩1，则能反复以上述方式连接，但通常连接四节预应力混凝土管桩1以上的情况是较为少见的。然而，通常焊接的动作是直接在工地进行，容易受到天气及环境的影响，焊接工作的质量远不如在工厂的稳定环境下进行焊接的质量。且该焊接点20在所述的预应力混凝土管桩1使用于建筑物时，是直接暴露于土壤、空气，甚至是水中，并无其它的保护措施，经过一段时间后必定会有锈蚀的情况，当该焊接点20产生锈蚀，会造成建筑物使用上的重大危害。

参阅图4，为加强接桩的强度及安全性，通常会在两预应力混凝土管桩1彼此连通的容置空间10当中，设置一位于该两预应力混凝土管桩1的连接处的钢筋笼21，并在设置该钢筋笼21的位置灌注混凝土，在所灌注的混凝土配合该钢筋笼21且干硬后，在该两预应力混凝土管桩1的连接处会形成更强的结合结构，使接桩的强度更佳。

然而，由于进行接桩后的多节预应力混凝土管桩1的长度很长，并且深入地层中。而进行灌注混凝土的动作时，通常是自位于最上方的预应力混凝土管桩1的顶端开始灌注，当混凝土经过相当程度的高度落差后，混凝土中的骨材容易过于集中，并使水泥浆无法完全填满骨材间的缝隙，造成材料分离的情况，因而会影响混凝土与该钢筋笼21结合的强度。另外，自位于最上方的预应力混凝土管桩1进行混凝土灌注时，工程人员并无法直接目视灌注的情况，亦无法衡量混凝土灌注量是否已足够，通常是以经验估计用量，或者使用超量的混凝土来确保充足的灌注量。如此不但造成灌注上的不便，而使用超量的混凝土也会造成成本的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在预力管桩接桩时能准确评估混凝土灌注量，并提高接桩处强度及耐久性的预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置。

本发明预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，适用于配合两预应力混凝土管桩。每一预应力混凝土管桩包含一呈中空柱状而围绕出一容置区的围绕壁，及一设置于该围绕壁其中一端并呈环状的端板。进行接桩时，该两预应力混凝土管桩是以上下端接的方式连接，使该两端板彼此叠合，且使该两预应力混凝土管桩的围绕壁共同围绕出一容置空间。该填芯混凝土灌注装置包含一设置于进行接桩时位于下方的预应力混凝土管桩的容置区中的隔板、至少一贯穿进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩的围绕壁的灌注孔，及至少一贯穿进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩的围绕壁，并配合该灌注孔的位置而设置的观察孔。该灌注孔用于供混凝土进行灌注，定义该容置空间包括一位于该观察孔与该隔板间的安装区，该安装区是供安装一钢筋架构。混凝土自该灌注孔灌注的过程中，混凝土是渐渐填满该安装区，在持续灌注混凝土的过程中，若混凝土已填满该安装区后，则会自该观察孔流出，该观察孔能通过混凝土流出与否观察混凝土灌注的情况。所灌注的混凝土是与该钢筋架构配合，并在混凝土干硬后固定该两预应力混凝土管桩而完成接桩。

较佳地，前述预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，其中，该预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置还包含至少两个用于在混凝土灌注完成后，分别封闭该灌注孔及该观察孔的填塞件。

较佳地，前述预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，其中，该钢筋架构为一个钢筋笼，并包括数条沿该围绕壁内侧环绕排列的垂直钢筋，及一个螺旋环绕所述垂直钢筋的外侧的螺旋箍筋。

较佳地，前述预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，其中，该钢筋架构包括数条沿该围绕壁内侧环绕排列的垂直钢筋，及数条分别锚定于该两支预应力混凝土管桩的围绕壁并略呈垂直于所述垂直钢筋的水平钢筋，所述的水平钢筋是分多层设置。

本发明的另一个目的在于提供一种在预应力混凝土管桩接桩时能准确评估混凝土灌注量，并提高接桩处强度及耐久性的预应力混凝土管桩的接桩方法。

本发明预应力混凝土管桩的接桩方法，适用于连接两预应力混凝土管桩。每一预应力混凝土管桩包含一呈中空柱状而围绕出一容置区的围绕壁，及一设置于该围绕壁其中一端并呈环状的端板，进行接桩时，该两管桩是以上下端接的方式连接，使该两端板彼此叠合，且使该两预应力混凝土管桩的围绕壁共同围绕出一容置空间。该接桩方法包含一准备步骤、一安装步骤、一焊接步骤、一灌注步骤，及一固定步骤。该准备步骤是在进行接桩时位于下方的预应力混凝土管桩的容置区中设置一隔板，并在进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩的围绕壁穿设至少一灌注孔，及至少一配合该灌注孔的观察孔。该安装步骤，是当该两预应力混凝土管桩进行接桩时，定义该容置空间包括一位于该观察孔与该隔板间的安装区，并在该安装区中安装一钢筋架构。该焊接步骤是将该两预应力混凝土管桩上下端接，并以焊接的方式连接彼此叠合的两端板。该灌注步骤是自该灌注孔灌注混凝土，当混凝土已填满于该安装区时，混凝土则自该观察孔流出，显示混凝土已确实灌注。该固定步骤是待灌注至该安装区的混凝土干硬，并与该钢筋架构配合而固定该两预应力混凝土管桩，完成该两预应力混凝土管桩的接桩。

较佳地，前述预应力混凝土管桩的接桩方法，其中，该灌注步骤包括一个填塞子步骤，确认混凝土确实填满该安装区后，以至少两个填塞件分别封闭该灌注孔及该观察孔。

较佳地，前述预应力混凝土管桩的接桩方法，其中，该钢筋架构为一个钢筋笼，并包括数条沿该围绕壁内侧环绕排列的垂直钢筋，及一个螺旋环绕所述垂直钢筋的外侧的螺旋箍筋。

较佳地，前述预应力混凝土管桩的接桩方法，其中，该钢筋架构包括数条沿该围绕壁内侧环绕排列的垂直钢筋，及数条分别锚定于该两支预应力混凝土管桩的围绕壁并略呈垂直于所述垂直钢筋的水平钢筋，所述的水平钢筋是分多层设置。

本发明的有益效果在于：在进行该两预应力混凝土管桩的接桩时，能由该灌注孔灌注混凝土，当混凝土确实填满该安装区后，混凝土会自该观察孔流出，能通过该观察孔评估混凝土灌注量，在该安装区确实灌注足够的混凝土，而混凝土与该钢筋架构紧密结合后，能提高接桩处的强度及耐久性。

附图说明

图1是一剖视图，说明一现有的预力管桩；

图2是一剖视图，说明两预应力混凝土管桩的接桩；

图3是一局部放大剖视图，辅助说明图2；

图4是一剖视图，说明在接桩时设置一钢筋笼；

图5是一剖视图，说明本发明预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置的第一实施例；

图6是一局部放大剖视图，辅助说明图5；

图7是一剖视图，说明本发明预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置的第二实施例；

图8是一局部放大剖视图，辅助说明图7；

图9是一剖视图，辅助说明图7，并说明安装于一安装区中的一钢筋架构；及

图10是一流程图，说明本发明预应力混凝土管桩的接桩方法的一实施例。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图5，本发明预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置4的第一实施例，适用于配合两预应力混凝土管桩3。每一预应力混凝土管桩3包含一呈中空柱状而围绕出一容置区310的围绕壁31，及一设置于该围绕壁31其中一端并呈环状的端板32。进行接桩时，该两预应力混凝土管桩3是以上下端接的方式连接，使该两端板32彼此叠合，并将该两端板32以焊接的方式连接，且使该两预应力混凝土管桩3的围绕壁31共同围绕出一容置空间30。

该第一实施例包含一设置于进行接桩时位于下方的预应力混凝土管桩3的容置区310中的隔板41、一贯穿进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩3的围绕壁31的灌注孔42、一贯穿进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩3的围绕壁31并配合该灌注孔42的位置而设置的观察孔43，及两个用以分别封闭该灌注孔42及该观察孔43的填塞件44(显示于图6)。其中，该隔板41为一钢板。

参阅图6，该灌注孔42用于供混凝土进行灌注，而该灌注孔42的孔径是20至30毫米，较佳是25毫米，以配合用于进行灌注的设备。要特别说明的是，通常需要自该灌注孔42灌注的填芯混凝土6的体积并不大，故设置单一灌注孔42来进行灌注动作已相当足够。当该两预应力混凝土管桩3进行接桩而上下端接时，定义该容置空间30包括一位于该观察孔43与该隔板41间的安装区300，该安装区300是供安装一钢筋架构51。该钢筋架构51为一钢筋笼，并包括数条沿该围绕壁31内侧环绕排列的垂直钢筋511，及一螺旋环绕所述垂直钢筋511的外侧的螺旋箍筋512。

混凝土自该灌注孔42灌注的过程中，混凝土是利用一泵(图未示)注入，并自该隔板41开始渐渐填满该安装区300，并与安装于该安装区300的钢筋架构51结合。在持续灌注混凝土的过程中，若混凝土已填满该安装区300后，则会自该观察孔43流出，施工者能通过混凝土是否自该观察孔43流出与否而观察混凝土灌注的情况，当确认混凝土已自该观察孔43流出，即代表灌注填芯混凝土6的动作已完成。要特别说明的是，该观察孔43设置的位置可略高于该钢筋架构51的顶端，确保混凝土自该观察孔43流出时，填芯混凝土6已确实填满该安装区300并与该钢筋架构51完整结合。该观察孔43的孔径是在10至20毫米间，较佳是15毫米，能在该填芯混凝土6已填满该安装区300后，使混凝土适量地自该观察孔43流出。关于该灌注孔42的设置高度，只要能顺利将混凝土灌注至该安装区300中，并避免因过大的高度落差而使混凝土的水泥浆与骨材分离即可，但通常为了避免灌注时因已灌注入该安装区300的填芯混凝土6产生阻力，该灌注孔42与该观察孔43是设置于齐平的高度，但不以此为限。

当确认灌注填芯混凝土6的动作已确实完成，并清除自该观察孔43所流出的混凝土后，即能以所述的填塞件44分别封闭该灌注孔42及该观察孔43，避免混凝土又自该灌注孔42或者自该观察孔43流出。其中，所述的填塞件44是以塑料材质所制成，但所述的填塞件44亦能以塑料以外的材质制造，只要能确实填塞该灌注孔42及该观察孔43而避免混凝土流出即可，不以塑料材质为限。

要特别说明的是，灌注于该安装区300的填芯混凝土6添加有膨胀剂，在干硬后能使填芯混凝土6的体积膨胀，使所灌注的填芯混凝土6与该钢筋架构51确实结合，并使干硬的填芯混凝土6能与该两预应力混凝土管桩3的围绕壁31产生更大的摩擦力，借此固定并连接该两预应力混凝土管桩3而完成接桩。另外,灌注孔42与观察孔43的数量可依灌注填芯混凝土6的需求而调整，可为一个或多个。

参阅图7与图8，为本发明预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置4的第二实施例，与该第一实施例的差异在于：该第二实施例所配合的钢筋架构51，包括数条沿该围绕壁31内侧环绕排列的垂直钢筋511，及数条分别锚定于该两预应力混凝土管桩3的围绕壁31，并略呈垂直于所述垂直钢筋511的水平钢筋513，所述的水平钢筋513是分多层设置。

当混凝土如同该第一实施例而自该灌注孔42灌注至该安装区300时，同样能自该灌注孔42以一泵(图未示)进行混凝土的灌注。当填芯混凝土6确实填满该安装区300并与该钢筋架构51结合后，混凝土会自该观察孔43流出，施工者借此能判断混凝土已灌注完成，能与该第一实施例达成同样的功效。另外，因为该钢筋架构51的水平钢筋513是锚定于该两预应力混凝土管桩3的围绕壁31上，且所述水平钢筋513是如图9所示以两两交错的方式分层锚定，但当每一层所需的水平钢筋513数量较多时，则不以两两交错的方式分层锚定为限。因此，该第二实施例的钢筋架构51与灌注的填芯混凝土6紧密结合后，能具有更好的结构强度。将完成接桩的该两预应力混凝土管桩3用于建构建筑物时，自上部建筑结构所传递来的力量，除了通过灌注于该安装区300的填芯混凝土6传递外，也能通过所述水平钢筋513传送至该两预应力混凝土管桩3的围绕壁31，使分散建筑结构所受的力道的效果更好。

参阅图10并配合图5，为本发明预应力混凝土管桩的接桩方法的一实施例，适用于配合上述的填芯混凝土灌注装置4而连接两预应力混凝土管桩3。每一预应力混凝土管桩3包含一呈中空柱状而围绕出一容置区310的围绕壁31，及一设置于该围绕壁31其中一端并呈环状的端板32。进行接桩时，该两预应力混凝土管桩3是以上下端接的方式连接，使该两端板32彼此叠合，且使该两预应力混凝土管桩3的围绕壁31共同围绕出一容置空间30。

参阅图10并配合图6与图8，该实施例包含一准备步骤71、一安装步骤72、一焊接步骤73、一灌注步骤74，及一固定步骤75。

该准备步骤71是在进行接桩时位于下方的预应力混凝土管桩3的容置区310中设置一隔板41，并在进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩3的围绕壁31穿设至少一灌注孔42，及至少一配合该灌注孔42的观察孔43。其中，该隔板41为一钢板，但不以此为限。

该安装步骤72是当该两预应力混凝土管桩3进行接桩时，定义该容置空间30包括一位于该观察孔43与该隔板41间的安装区300，并在该安装区300中安装一钢筋架构51。要特别说明的是，安装于该安装区300的钢筋架构51，可以是如图6所示包括数条沿该围绕壁31内侧环绕排列的垂直钢筋511，及一螺旋环绕所述垂直钢筋511的外侧的螺旋箍筋512；也可以是如图8所示包括数条沿该围绕壁31内侧环绕排列的垂直钢筋511，及数条分别锚定于该两预应力混凝土管桩3的围绕壁31，并略呈垂直于所述垂直钢筋511的水平钢筋513，所述的水平钢筋513是分多层设置。

该焊接步骤73是将该两预应力混凝土管桩3上下端接，并以焊接的方式连接彼此叠合的两端板32。

该灌注步骤74是自该灌注孔42灌注混凝土，当填芯混凝土6已填满于该安装区300时，混凝土则自该观察孔43流出，显示填芯混凝土6已确实灌注。该灌注步骤74包括一填塞子步骤741，确认填芯混凝土6确实填满该安装区300后，以至少两个填塞件44分别封闭该灌注孔42及该观察孔43。

该固定步骤75是待灌注至该安装区300的混凝土干硬，并与该钢筋架构51配合而固定该两预应力混凝土管桩3，完成该两预应力混凝土管桩3的接桩作业。

因此，由上述内容可知，本发明预应力混凝土管桩的接桩方法的实施例，于实际应用上确实有以下功效：

1.自该灌注孔42进行混凝土灌注时，能通过混凝土是否自该观察孔43流出，确实掌握填芯混凝土6灌注的情况，确保填芯混凝土6确实填满于该安装区300，并能避免过量灌注而造成材料的浪费。

2.该两预应力混凝土管桩3完成接桩后，填芯混凝土6与该钢筋架构51形成紧密的结构，能确保接桩的强度，并能在该两预应力混凝土管桩3使用于建构建筑物时，将自上部建筑结构传递来的力量分散，避免力量过度集中于进行焊接的位置，确保建筑物的安全性。

综上所述，进行该两预应力混凝土管桩3的接桩时，能自该灌注孔42进行混凝土的灌注，当填芯混凝土6已自该隔板41向上填满该安装区300后，混凝土会自该观察孔43流出，通过观察混凝土自该观察孔43流出与否，能准确评估混凝土灌注量，且填芯混凝土6与该钢筋架构51紧密结合后，也能有效提高接桩处强度及耐久性。

Claims (8)

1.一种预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，适用于配合两支预应力混凝土管桩，每一支预应力混凝土管桩包含一个呈中空柱状而围绕出一个容置区的围绕壁，及一个设置于该围绕壁其中一端并呈环状的端板，进行接桩时，该两支预应力混凝土管桩是以上下端接的方式连接，使该两个端板彼此叠合，且使该两支预应力混凝土管桩的围绕壁共同围绕出一个容置空间；其特征在于：该填芯混凝土灌注装置包含一个设置于进行接桩时位于下方的预应力混凝土管桩的容置区中的隔板、至少一个贯穿进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩的围绕壁的灌注孔，及至少一个贯穿进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩的围绕壁，并配合该灌注孔的位置而设置的观察孔，该灌注孔用以供混凝土进行灌注，而该观察孔用以通过混凝土流出与否观察混凝土灌注的情况；定义该容置空间包括一个位于该观察孔与该隔板间的安装区，该安装区是供安装一个钢筋架构，混凝土灌注时是与该钢筋架构配合，并在混凝土干硬后固定该两支预应力混凝土管桩。

2.根据权利要求1所述预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，其特征在于：该预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置还包含至少两个用于在混凝土灌注完成后，分别封闭该灌注孔及该观察孔的填塞件。

3.根据权利要求1所述预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，其特征在于：该钢筋架构为一个钢筋笼，并包括数条沿该围绕壁内侧环绕排列的垂直钢筋，及一个螺旋环绕所述垂直钢筋的外侧的螺旋箍筋。

4.根据权利要求1所述预应力混凝土管桩接桩处的填芯混凝土灌注装置，其特征在于：该钢筋架构包括数条沿该围绕壁内侧环绕排列的垂直钢筋，及数条分别锚定于该两支预应力混凝土管桩的围绕壁并略呈垂直于所述垂直钢筋的水平钢筋，所述的水平钢筋是分多层设置。

5.一种预应力混凝土管桩的接桩方法，适用于连接两支预应力混凝土管桩，每一支预应力混凝土管桩包含一个呈中空柱状而围绕出一个容置区的围绕壁，及一个设置于该围绕壁其中一端并呈环状的端板，进行接桩时，该两支管桩是以上下端接的方式连接，使该两个端板彼此叠合，且使该两支预应力混凝土管桩的围绕壁共同围绕出一个容置空间，其特征在于：该接桩方法包含

一个准备步骤，在进行接桩时位于下方的预应力混凝土管桩的容置区中设置一个隔板，并在进行接桩时位于上方的预应力混凝土管桩的围绕壁穿设至少一个灌注孔，及至少一个配合该灌注孔的观察孔；

一个安装步骤，当该两支预应力混凝土管桩进行接桩时，定义该容置空间包括一个位于该观察孔与该隔板间的安装区，在该安装区中安装一个钢筋架构；

一个焊接步骤，将该两支预应力混凝土管桩上下端接，并以焊接的方式连接彼此叠合的两个端板；

一个灌注步骤，自该灌注孔灌注混凝土，当混凝土已填满于该安装区时，混凝土则自该观察孔流出，显示混凝土已确实灌注；及

一个固定步骤，待灌注至该安装区的混凝土干硬，并与该钢筋架构配合而固定该两支预应力混凝土管桩。

6.根据权利要求5所述预应力混凝土管桩的接桩方法，其特征在于：该灌注步骤包括一个填塞子步骤，确认混凝土确实填满该安装区后，以至少两个填塞件分别封闭该灌注孔及该观察孔。

7.根据权利要求5所述预应力混凝土管桩的接桩方法，其特征在于：该钢筋架构为一个钢筋笼，并包括数条沿该围绕壁内侧环绕排列的垂直钢筋，及一个螺旋环绕所述垂直钢筋的外侧的螺旋箍筋。

8.根据权利要求5所述预应力混凝土管桩的接桩方法，其特征在于：该钢筋架构包括数条沿该围绕壁内侧环绕排列的垂直钢筋，及数条分别锚定于该两支预应力混凝土管桩的围绕壁并略呈垂直于所述垂直钢筋的水平钢筋，所述的水平钢筋是分多层设置。