CN104652417A - 一种高性能混凝土波形板桩和成型模具及其生产方法 - Google Patents

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范家凤
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Abstract

本发明提供一种高性能混凝土波形板桩，包括混凝土桩体（1）、卡台（2）和钢筋骨架（3），所述卡台（2）位于所述混凝土桩体（1）横截面的两侧，所述钢筋骨架（3）包裹在所述混凝土桩体（1）内，所述混凝土桩体（1）的轴向两端包括弧形端面（15），所述混凝土桩体（1）包括至少一个拱形腔体（12），所述至少一个拱形腔体（12）的高度与跨度的比值范围为0.0625～2。此外，本发明还提供了生产上述高性能混凝土波形板桩的模具和方法。本发明的高性能混凝土波形板桩的桩体为弧形，与平面的混凝土构件相比，具有高水平承载力和抗剪承载力，拱形腔体的高度与跨度的比值范围使得产品的结构最优化，桩身受力最大化，受力更加均匀，施工时更加方便。

Description

一种高性能混凝土波形板桩和成型模具及其生产方法
技术领域
本发明涉及建筑工程中的一种用于挡土、护堤、护岸、江湖堰围护结构的波形板桩和成型模具及其生产方法，具体涉及一种高性能混凝土波形板桩和成型模具及其生产方法。
背景技术
目前用于基坑开挖、河道整治等工程建设中需要设置挡土支护结构，而常规的支护方法主要有混凝土灌注桩、地下连续墙、自立式水泥挡土墙、SMW法、钢板桩、预制混凝土板桩等，对于现场浇筑的混凝土灌注桩、地下连续墙、自立式水泥挡土墙等虽然桩身抗弯性能较好，但受天气影响较大，雨天几乎无法施工，造成施工工期无法保证，成桩质量得不到保证，且浪费国家资源。对于SMW法、钢板桩等支护方法，虽然也具有较高的抗弯性能，但需要消耗大量的钢材，其成本造价过高，用作长久性支护结构时，还存在抗腐蚀差，后期的维护费用高等缺点。另外，SMW法施工比较复杂，容易出现施工质量问题。
部分工程采用了预制混凝土板桩，对于预制板桩支护，专利号JP2005336948A（混凝土板桩）虽然采用了工厂预制的方法成型，但其产品生产存在制造工艺复杂、生产效率低、桩身自重大等缺点，给桩的吊装、运输和施工带来很多不便，导致输运效率低、施工转运中易出现裂缝、施工质量难以保证。作为支护结构体系中最重要部分的混凝土桩，关系着基坑及周边建筑的安全。只有在确保混凝土桩桩身质量的情况下，才能确保上部建筑物的安全和稳定，这就决定了需要开发一种新型的预制混凝土板桩来克服目前混凝土预制板桩存在的缺点。
发明内容
为克服以上问题，本发明提供一种可在工厂化生产，具有高承载力、水平抗弯承载力好、抗剪性能高、自重较轻、桩身质量可靠、生产效率高、原材料用量少、堆放方便、吊桩、运输、转运时不易破坏的一种高性能混凝土波形板桩和成型模具及其生产方法。
本发明首先提供一种混凝土波形板桩，包括混凝土桩体、卡台和钢筋骨架，所述卡台位于所述混凝土桩体横截面的两侧，所述钢筋骨架包裹在所述混凝土桩体内，所述混凝土桩体的轴向两端包括弧形端面，所述混凝土桩体包括至少一个拱形腔体，所述至少一个拱形腔体的高度与跨度的比值范围为0.0625～2。
其中，所述混凝土桩体可包括一个拱形腔体。
其中，所述混凝土桩体可包括两个拱形腔体。
其中，所述混凝土桩体可包括所述拱形腔体和直线体的组合。
其中，所述至少一个拱形腔体的高度与跨度的比值范围为0.125～1。
其中，所述至少一个拱形腔体的高度与跨度的比值为0.125。
其中，所述混凝土桩体的壁厚为60mm～400mm。
其中，所述混凝土桩体的外弧面的弧面长度为2m～60m，弧线长度为450mm～2000mm。
其中，所述混凝土桩体的内弧面的弧面长度为2m～40m，弧线长度为200mm～2000mm。
其中，所述卡台的截面形状为凹凸状或波形状或矩形状或带有圆弧角的矩形状。
其中，所述卡台的高度或深度为5mm≤h≤80mm。
其中，所述卡台上还设置有注浆孔或注浆槽或止浆胶条。
其中，所述混凝土桩体上设置有注浆孔或注浆槽。
其中，所述混凝土桩体上设置有拱形台。
其中，所述混凝土桩体上设置有吊环。
其中，所述的弧形钢筋骨架包括主筋和箍筋。
其中，所述的弧形钢筋骨架包括主筋，所述主筋全部为预应力钢筋或全部为钢绞线或全部为非预应力钢筋或由预应力钢筋、非预应力钢筋、钢绞线混合搭配组成。
其中，所述弧形端面上还设置有与弧形钢筋骨架中的主筋连接的法兰板。
本发明还提供一种用于生产混凝土波形板的模具，包括底模和内模，所述底模包括底座和设置在所述底座上的弧形内腔，以容纳所述内模，所述底模的两端还设置有挡板；所述内模为空心或实心，其横截面为拱形，所述拱形位于所述底模上表面以下部分的拱形高度与跨度之比为0.0625～2，所述内模两侧还设置有内模卡台。
其中，所述内模卡台的截面为凹凸状、圆弧状、具有直角边或带有圆弧状的直角边。
其中，所述内模为圆柱体或半圆体。
其中，所述内模上还设有吊耳和支撑横梁，所述支撑横梁设置在所述内模的两侧。
其中，所述挡板上设有的挡板主筋孔。
其中，所述底模还设置有纵筋板和横筋板。
其中，所述底模内还设置有弧形隔板，所述的弧形隔板设有隔板卡台和隔板穿筋孔。
其中，所述内模上还设置有定位板，所述定位板用于和所述隔板卡台卡合。
本发明还提供另外一种用于生产混凝土波形板的模具，包括底模和内模，所述底模包括底座和设置在所述底座之上的拱形部，所述拱形部用于形成混凝土波形板的拱形腔体的内腔，所述拱形部的高度与跨度之比为0.0625～2，所述底模还设置有位于所述拱形部两侧的底模卡台以及位于底模两端的挡板；所述内模设置于所述底模的拱形部之上，所述内模的横截面也为拱形，所述内模的顶部设置有混凝土布料口。
其中，所述底模卡台的截面为凹凸状、圆弧状、具有直角边或带有圆弧状的直角边。
其中，所述挡板上设有挡板主筋孔。
其中，所述底模拱形部上还设置有弧形隔板，所述弧形隔板设有隔板卡台和隔板穿筋孔，所述隔板卡台用于和所述底模卡台相卡合。
其中，所述内模设置有吊耳。
其中，所述内模设置有纵筋板、横筋板和拱顶加筋板。
本发明还提供一种生产混凝土波形板的方法，其包括如下步骤：
（1）制作钢筋骨架笼：将主筋与箍筋通过压焊或绑扎形成钢筋骨架笼；
（2）安装钢筋骨架笼：将钢筋骨架笼放进如权利要求19至32中任一权利要求所述的用于生产混凝土波形板的模具中；
（3）布料工序：将混凝土浇筑至模具内，浇满后，将装满混凝土的模具进行震动，待混凝土密实后，将裸露接口处混凝土抹平；或者，采用强度等级大于C40的自密实混凝土浇筑，将自密实混凝土注入模具内，注满后，将裸露接口处混凝土抹平；或者，在采用以上两种布料方式中的其中之一完成布料后，进行离心成型；
（4）静停工序：将装满混凝土的模具静停0.5～4小时；
（5）蒸养工序：将装满混凝土的模具静停完成后，装入蒸养设备进行养护4～8小时，其中30分钟内均匀升温至45～65℃，2小时内均匀升温至65～80℃，4～8小时内均匀升温至80～110℃；
（6）脱模工序：蒸养完成后，吊起模具的内模，将波形板桩倒出即可获得所述的波形板桩。
其中，所述钢筋笼的主筋为预应力钢筋，在制作钢筋骨架笼步骤时对所述主筋进行墩头处理，并在布料工序中采用所述的震动或自密实混凝土浇筑后，采用张拉设备对主筋进行预应力张拉，然后继续后续的静停工序和蒸养工序，在蒸养完成后，先对预应力主筋进行预应力放张，再进行脱模工序。
其中，所述钢筋笼的主筋为预应力钢筋，在制作钢筋骨架笼步骤时对所述主筋进行墩头处理，并在布料工序中采用所述的震动或自密实混凝土浇筑后，采用张拉设备对主筋进行预应力张拉，再通过离心装置进行离心成型的方式成桩；然后继续后续的静停工序和蒸养工序，在蒸养完成后，先对预应力主筋进行预应力放张，再进行脱模工序。
综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：
（一）本发明高性能混凝土波形板桩的优点
1、结合工程应用的实际情况，本发明将桩体设置为弧形，与平面的混凝土构件相比，具有高水平承载力和抗剪承载力；与现有的预制混凝土桩及钢板桩相比，本发明原材料用量少、造价低、节能环保、自重较轻、转运时不易破坏、吊桩、运输、堆放、施工方便。
2、本发明上所设的外弧面、内弧面及拱形腔体的高度与跨度之比γ（H/L）为0.125≤γ≤2.0，使产品的结构最优化，使桩身受力最大化，受力更加均匀，可根据工程的需要，选择外弧面与内弧面的长度不等方案，桩体下部形成楔形状，使桩体更易于入土，施工时更加方便。
3、本发明在弧形混凝土桩体上设置用于吊运的起吊环使部分工程的施工更加便捷。
4、本发明设置了不同形状的卡台及卡台的位置，大大的满足了工程的不同需要，在卡台上或弧形混凝土桩体上可设置用于止水的闭口注浆孔或开口注浆孔或注浆槽或止浆胶条，可以结合工程实际情况进行选择。
5、本发明在弧形端面可设置用于加强两端连接且与主筋连接的法兰板，可满足多节波形板桩在竖向连接时进行焊接或机械连接。
6、本发明对主筋的类型和长度设置多种选择方案，可结合具体的应用领域及施工方案进行选用，大大方便了设计人员和施工人员。
（二）本发明的模具的优点
1、本发明的模具制作简单、方便，易于波形板桩的生产，底模上所设置的横筋板和纵筋板确保了波形板桩在生产时的安全性，同时可以防止模具变形，提高模具的耐用性。底模上所设置的底座确保了产品不产生纵向的变形。
2、本发明的模具的内模所设置的吊耳使内模运转方便，所设置的定位板可确保操作人员在生产时准确的将内模的卡台放置在挡板上。内模所设置的支撑横梁可确内腔的对称性，从而使生产出来的产品质量得到保证。
3、本发明的模具所设置的不同开口方式使波形板桩在生产时可选择不同方向的混凝土浇筑方式。
4、本发明的模具所设置在底模的两端挡板，使混凝土在浇筑的时避免流出模具外，有效的保证了产品的质量。
5、本发明的模具的挡板上所设的挡板主筋孔和挡板螺丝孔可同时满足钢筋锚固和与底座连接的需要。
（三）本发明的生产方法的优点
1、由于本工艺是自密实成型，桩身混凝土密实性好，桩身质量可靠，混凝土强度等级高于混凝土灌注桩等现场浇筑的桩型。
2、本发明钢筋骨架笼安装工序，使操作人员更易于安装，大大降低了工人的劳动强度，减少了耗电设备的使用频率，大幅度的提高了生产效率高
3、本发明采用的自密实混凝土浇筑方式、离心成型方式和震动成型方式使生产的选择多样性，
通过多个现场工程实践与观察证明，本发明所述的一种高性能混凝土波形板桩和模具及其生产方法具有如上所述的技术优势。其突出的结构特点、优越的性能、合理的模具结构及高效率的生产方法，使本发明的产品节能环保、运输、施工更加便捷，大大缩短施工的周期，确保了建筑物的安全性。
附图说明
图1是本发明高性能混凝土波形板桩的立体图；
图2是本发明高性能混凝土波形板桩的另一立体图；
图3是本发明高性能混凝土波形板桩两块拼接在一起的立体视图，其中板桩桩体上设置有注浆孔；
图4是本发明高性能混凝土波形板桩两块拼接在一起的立体视图，其中板桩的卡台处设置有注浆孔；
图5是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:2，板桩桩体上设置有注浆孔，卡台截面为带有圆弧角的矩形；
图6是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:2，板桩的卡台处设置有注浆孔，卡台截面为带有圆弧角的矩形；
图7是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:2，板桩的卡台处设置有注浆孔，卡台带有圆弧角；
图8是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:2，板桩的卡台截面为弧形；
图9是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:2，板桩的卡台截面为弧形；
图10是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:16，板桩桩体上带有注浆孔，板桩的卡台截面为带有圆弧角的矩形；
图11是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:10，板桩的卡台截面为波形；
图12是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:8，板桩的卡台处设置有注浆孔，板桩的卡台截面为带有圆弧角的矩形；
图13是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为1:1，板桩桩体上带有注浆孔，板桩的卡台截面为带有圆弧角的矩形；
图14是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩拱形腔体的高度与跨度之比为2:1，板桩桩体上带有注浆孔，板桩的卡台截面为带有圆弧角的矩形；
图15是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩包括两个拱形腔体；
图16是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中板桩包括一个拱形腔体和一段直线体；
图17是本发明高性能混凝土波形板桩的一个实施例的横剖图，其中该板桩顶部还设置有拱形台；
图18至图27是本发明高性能混凝土波形板桩两块拼接在一起的横剖图，其中分别示出了具有不同形状的波形板桩的实施例；
图28是生产本发明高性能混凝土波形板的第一种模具的立体图；
图29是生产本发明高性能混凝土波形板的第一种模具的侧视图；
图30是图29中的A-A剖视图；
图31是生产本发明高性能混凝土波形板的第一种模具的分解图；
图32是生产本发明高性能混凝土波形板的第一种模具的内模的立体图；
图33是生产本发明高性能混凝土波形板的第一种模具的内模的横剖图；
图34是生产本发明高性能混凝土波形板的第一种模具中的弧形隔板的立体图；
图35至图40是生产本发明高性能混凝土波形板的第一种模具的不同实施例的横剖图；
图41是生产本发明高性能混凝土波形板的第二种模具的立体图；
图42是生产本发明高性能混凝土波形板的第二种模具的侧视图；
图43是图42中的A-A剖视图；
图44是生产本发明高性能混凝土波形板的第二种模具的分解图。
具体实施方式
1. 本发明高性能混凝土波形板桩的具体实施方式
如图1-17所示，本发明的高性能混凝土波形板桩，包括弧形混凝土桩体1、卡台2和弧形钢筋骨架3，所述弧形混凝土桩体1横截面的至少一部分呈拱形，所述卡台2位于桩体横截面的两侧，所述弧形钢筋骨架3包裹在混凝土桩体1内，混凝土桩体1的轴向两端为弧形端面15。
如图5-图8、图15和图16所示，所述拱形腔体12的高度H与跨度L之比γ可为1:2（0.5），再如图9-14所示，所述拱形腔体12的高度H与跨度L之比γ也可分别为1:16（0.0625）、1:10（0.1）、1:8（0.125）、1:1（1）和2:1（2）。也即，为达到最佳的力学结构性能和防浪效果，本发明中高性能混凝土波形板桩的拱形腔体12的高度与跨度之比范围为0.0625～2.0，优选为0.125～1，更为优选的为0.125。
如图1-14所示，本发明的混凝土波形板桩的截面整体为拱形，包括一个拱形腔体12。再如图15所示，该附图公开的实施例中的混凝土波形板桩包括两个拱形腔体12。除了上述实施例之外，如图16所示，本发明板桩的桩体还可包括拱形体12和直线体18的组合。也即，为达到最佳的力学结构性能，本发明的混凝土波形板桩桩体1包括至少一个拱形腔体12，其长度可通长或部分贯穿弧形混凝土桩体1，高度与跨度之比范围为0.0625～2.0。
如上述附图所示，所述弧形混凝土桩体1设有外弧面13、内弧面14、弧形端面15，外弧面13与内弧面14的垂直距离，也即桩体的壁厚为60mm~400mm，外弧面13的弧面长度（也即轴向长度）为2m~60m，弧线长度（也即横截面上弧线的长度）为450mm~2000mm，内弧面14的弧面长度为2m~40m，弧线长度为200mm~2000mm。可根据工程的需要，选择外弧面13与内弧面14的长度相等或不相的等方案，当外弧面13与内弧面14的长度不相等时，桩体1下部形成楔形状，使桩体1更易于入土，施工时更加方便。
所述波形板桩上的卡台2用于混凝土波形板桩之间的连接配合，外弧面13和内弧面14通过过度平面或弧面与卡台衔接，也即如图1-17所示，其分别示出了具有不同形状卡台的板桩的实施例，其中所述卡台2的形状可设置为凹凸状或波形状或矩形状或带有圆弧角的矩形状，其高度或深度（也即相对于桩体横截面的下端水平面的高度差别）为5mm≤h≤80mm。所述卡台2的凸出部分可设置在靠近外弧面13或内弧面14。
如图3、图4以及图18-27所示，多个混凝土波形板桩之间可通过卡台2抵靠配合，整体形成一排截面呈波形状或近似波形状的桩体组合。上述多个高性能混凝土波形板桩的尺寸可如图25-27所示的相同，或如图18-24所示的不相同。
此外，为增强板桩之间的结合强度以及增强止水功能，如图1、6、7、12、16和17等所示，在卡台2上还可设置注浆孔21或注浆槽或止浆胶条，这样两块板桩抵靠配合后，可通过两个板桩之间卡台的结合部上的注浆口向结合部注浆或通过止浆胶条。
此外，如图3、5、10、13-15等所示，上述混凝土桩体1上也可设置注浆孔16或注浆槽。
如图17所示，所述弧形混凝土桩体1上还可设置拱形台17，所述拱形台17高度≤100mm，宽度≤300mm。该拱形台17可方便吊装，此外在堆放时，拱形台17可防止桩体滚动，避免安全事故。
为进一步方便混凝土桩体1的吊装和搬运，所述弧形混凝土桩体1上可设置用于吊运的起吊环。
如上述附图所示，所述弧形钢筋骨架3由主筋31和箍筋32组成，所述主筋31可设置为全部预应力钢筋或设置为全部钢绞线或设置为全部非预应力钢筋或设置为由预应力钢筋、非预应力钢筋、钢绞线混合搭配组成，长度可与弧形混凝土桩体1的长度相同或不相同。
为保护桩体两端的弧形端面15，所述弧形端面15上还可设置与主筋连接的法兰板，其截面形状和尺寸可与弧形端面相同或不相同。此外，如果主筋采用的是预应力钢筋，上述法兰板还可以用来对预应力主筋进行张拉。
2. 本发明高性能混凝土波形板桩的生产模具的具体实施方式
附图28至图40显示了生产本发明高性能混凝土波形板的第一种模具4的结构。如上述附图所示，该模具4主要包括底模41和内模42。
所述底模41设有弧形的内腔416，以容纳内模42。为增强模具4的强度，所述底模41还设置有纵筋板411和横筋板412。所述纵筋板411和横筋板412安装在内腔416的两侧，所述横筋板412纵向间距为50mm~10000mm。此外，所述底模41还设置底座413和底模螺丝孔415，所述底座413安装在内腔416的下部。
所述底模41的两端还设置有挡板414，以防止混凝土在浇筑的时流出模具外，有效的保证了产品的质量。所述挡板414上设有用于穿主筋31的挡板主筋孔4141和用于连接底模螺丝孔415的挡板螺丝孔4142。上述挡板主筋孔4141和挡板螺丝孔4142可同时满足钢筋锚固和与底座413连接的需要。
此外，所述底模41内还设置有弧形隔板43，用于对内模42形成支撑，此外弧形隔板43还可防止底模41的混凝土进入两端的挡板414与隔板43之间的空间里。所述弧形隔板43安装在内腔416的内侧，数量至少为1个。所述弧形隔板43设有隔板卡台431和隔板穿筋孔432，隔板卡台431用于与内模上的定位板424卡合后即可实现内模42与底模41的对位，同时可对内模42形成支撑。
所述内模42置于所述底模41的内腔416内，所述内模42的横截面为拱形，用于形成板桩的拱形腔体的内腔，其优选为圆形，但也可如图35所示为半圆形，也即内模42可为圆柱体或半圆体。内模42为空心或实心。
所述内模42大致位于底模上表面以下部分的拱形部分的高度与跨度之比为0.0625～2.0，以确保生产出来的板桩的拱形腔体的高度与跨度之比为0.0625～2.0。
所述内模42设有内模卡台421、吊耳422、支撑横梁423。所述内模卡台421和支撑横梁设置在内模42的两侧，所述内模卡台421用于形成混凝土波形板桩上的卡台，所述内模卡台421的截面为凹凸状（如图39、40所示）、圆弧状（如图35、38所示）、具有直角边或带有圆弧状的直角边（如图36、37所示）。所述支撑横梁423用于将内模42放置于底模41上，为准确定位，上述内模42上还设置有定位板424。定位板424与隔板卡台431对卡后即实现内模42与底模41的对位，所述定位板424设置在支撑横梁423的下侧，所述支撑横梁423的纵向间距为50mm~10000mm。所设置的定位板424可确保操作人员在生产时准确的将内模卡台421放置在挡板414上。
所述底模41与内模42、挡板、弧形隔板43拼装后即可形成用于生产所述波形板桩的模具4，其中混凝土从内模42两侧加入到底模41中，所述内模42大致位于底模41上表面以下部分的拱形腔体的高度与跨度之比为0.0625～2.0，以保证在最终生产出的板桩中，所述混凝土桩体1的拱形腔体的高度（H）与跨度（L）之比为0.0625～2.0；同时由于所述内模卡台421与混凝土波形板桩上的卡台2相对应，因此，所述桩体上也具有相应形状的卡台2。
此外，附图41至图44还显示了生产本发明高性能混凝土波形板的第二种模具5的结构。如图所示，该模具5包括底模51和内模52。
所述底模51的表面为拱形511，用于形成板桩的拱形腔体的内腔，因此所述底模51的拱形部511的高度与跨度之比为0.0625～2.0，以确保最终生产出的混凝土板桩的拱形腔体12的高度（H）与跨度（L）之比为0.0625～2.0。所述底模51还设置有底模卡台512、底座513、底模固定孔514和底模螺丝孔515。所述底模卡台512设置在底模51拱形部511的两侧，所述底模卡台512用于形成混凝土波形板桩上的卡台2，因此取决于最终产品的混凝土波形板桩上的卡台2的形状，所述底模卡台512的截面可为凹凸状、圆弧状、具有直角边或带有圆弧状的直角边。
所述底模51的两端还设置有挡板517，以防止混凝土在浇筑的时流出模具5外，有效保证了产品的质量。所述挡板517上设有用于穿主筋31的挡板主筋孔5171和用于连接底模螺丝孔515的挡板螺丝孔5172。上述挡板主筋孔5171和挡板螺丝孔5172可同时满足钢筋锚固和与底座513连接的需要。
此外，所述底模51拱形部上还设置有弧形隔板53，弧形隔板53可防止底模51的混凝土进入两端的挡板517与隔板53之间的空间，同时可对内模52形成支撑。所述弧形隔板53数量至少为1个，所述弧形隔板53设有隔板卡台531和隔板穿筋孔532，隔板卡台531用于与底模卡台512卡合后可实现内模52与底模51的对位，承担内模52的自重造成的压力。
所述内模52设置于所述底模51的拱形部511之上，所述内模52的横截面526也为拱形。所述内模52设有拱顶混凝土布料口521、吊耳522、纵筋板523、横筋板524和拱顶加筋板525。所述纵筋板523、横筋板524和拱顶加筋板525用于增强模具5的强度。所述纵筋板523和横筋板524分别沿内模52的径向和轴向设置，横筋板524之间的纵向间距为50mm~10000mm。
所述底模51与内模52、挡板517、弧形隔板53拼装后即可形成用于生产所述波形板桩的模具5，其中混凝土从内模52顶部的拱顶混凝土布料口521进行布料，所述底模51的拱形部511的高度与跨度之比为0.0625～2.0，并且所述底模卡台512与混凝土波形板桩上的卡台2相对应，因此在最终的生产出的板桩中，所述混凝土桩体1的拱形腔体的高度（H）与跨度（L）之比为0.0625～2.0，并且具有相应形状的卡台2。而且还可以设置上述拱顶混凝土布料口521的具体形状，以生产如图17所示的具有拱形台17结构的波形板桩。
由上述两种生产本发明高性能混凝土波形板桩的模具的不同结构可知，在利用第一种模具生产混凝土波形板桩时，波形板桩的拱形内腔在模具中是朝上的，而在利用第二种模具生产混凝土波形板桩时，波形板桩的拱形内腔在模具中是朝下的。
3. 本发明高性能混凝土波形板桩的生产方法的具体实施方式
下面结合具体生产过程，对本发明中的高性能混凝土波形板桩的生产方法介绍如下。本发明的高性能混凝土波形板桩的生产方法具体包括以下步骤：
（1）钢筋骨架笼制作工序：主筋、箍筋下料，所述主筋设为预应力钢筋时需增加进行镦头步骤，主筋与箍筋可通过压焊或绑扎形成钢筋骨架笼；
（2）组装模具工序：组装如上所述的两种模具中的一种；
（3）钢筋骨架笼安装工序：将主筋用一种带螺孔的套筒与张拉螺丝锚固在两端的挡板上，将装好笼筋吊入清理干净且喷有脱模剂的底模内。
（4）布料和成型工序：将混凝土浇筑至模具内，浇满后，将装满混凝土的模具进行震动，待混凝土密实后，将裸露接口处混凝土抹平即可；或者，采用自密实混凝土（强度等级大于C40）浇筑，将自密实混凝土注入模具内，注满后，将裸露接口处混凝土抹平即可；
（5）张拉工序：所述的主筋设为预应力钢筋时，需增加张拉工序，采用张拉设备对主筋进行预应力张拉，张拉力为主筋抗拉强度的0.5倍以上；
（6）静停工序：将装满混凝土的模具张拉完成后静停0.5~4小时；
（7）蒸养工序：将装满混凝土的模具静停完成后，装入蒸养设备进行养护4~8小时，其中30分钟内均匀升温至45~65℃，2小时内均匀升温至65~80℃，4~8小时内均匀升温至80~110℃。
（8）脱模工序：蒸养完成后，当所述的主筋设为预应力钢筋时，先进行预应力放张，轻轻吊起上半模，通过翻模方式将波形板桩倒出即可获得所述的波形板桩。
或者，在上述布料工序后，也即在采用以上两种布料方式中的其中之一完成布料后，也可通过离心成型的方式制作桩，并进行后续的静停、蒸养和脱模工序；但是，如果所述的主筋设为预应力钢筋，则在加张拉工序后再通过离心装置进行离心成型，然后再进行后续的静停、蒸养和脱模工序。
综上所述，以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之变化，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (35)

1. 一种混凝土波形板桩，其特征在于，包括混凝土桩体（1）、卡台（2）和钢筋骨架（3），所述卡台（2）位于所述混凝土桩体（1）横截面的两侧，所述钢筋骨架（3）包裹在所述混凝土桩体（1）内，所述混凝土桩体（1）的轴向两端包括弧形端面（15），所述混凝土桩体（1）包括至少一个拱形腔体（12），所述至少一个拱形腔体（12）的高度与跨度的比值范围为0.0625～2。
2. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）包括一个拱形腔体（12）。
3. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）包括两个拱形腔体（12）。
4. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）包括所述拱形腔体（12）和直线体（18）的组合。
5. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述至少一个拱形腔体（12）的高度与跨度的比值范围为0.125～1。
6. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述至少一个拱形腔体（12）的高度与跨度的比值为0.125。
7. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）的壁厚为60mm～400mm。
8. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）的外弧面（13）的弧面长度为2m～60m，弧线长度为450mm～2000mm。
9. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）的内弧面（14）的弧面长度为2m～40m，弧线长度为200mm～2000mm。
10. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述卡台（2）的截面形状为凹凸状或波形状或矩形状或带有圆弧角的矩形状。
11. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述卡台（2）的高度或深度为5mm≤h≤80mm。
12. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述卡台（2）上还设置有注浆孔（21）或注浆槽或止浆胶条。
13. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）上设置有注浆孔（16）或注浆槽。
14. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）上设置有拱形台（17）。
15. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述混凝土桩体（1）上设置有吊环。
16. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述的弧形钢筋骨架（3）包括主筋（31）和箍筋（32）。
17. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述的弧形钢筋骨架（3）包括主筋（31），所述主筋（31）全部为预应力钢筋或全部为钢绞线或全部为非预应力钢筋或由预应力钢筋、非预应力钢筋、钢绞线混合搭配组成。
18. 如权利要求1所述的混凝土波形板桩，其特征在于，所述弧形端面（15）上还设置有与弧形钢筋骨架（3）中的主筋（31）连接的法兰板。
19. 一种用于生产混凝土波形板的模具（4），其特征在于，包括底模（41）和内模（42），所述底模（41）包括底座（413）和设置在所述底座（413）上的弧形内腔（416），以容纳所述内模（42），所述底模（41）的两端还设置有挡板（414）；所述内模（42）为空心或实心，其横截面为拱形，所述拱形位于所述底模（41）上表面以下部分的拱形高度与跨度之比为0.0625～2，所述内模（42）两侧还设置有内模卡台（421）。
20. 如权利要求19所述的用于生产混凝土波形板的模具（4），其特征在于，所述内模卡台（421）的截面为凹凸状、圆弧状、具有直角边或带有圆弧状的直角边。
21. 如权利要求19所述的用于生产混凝土波形板的模具（4），其特征在于，所述内模（42）为圆柱体或半圆体。
22. 如权利要求19所述的用于生产混凝土波形板的模具（4），其特征在于，所述内模（42）上还设有吊耳（422）和支撑横梁（423），所述支撑横梁（423）设置在所述内模（42）的两侧。
23. 如权利要求19所述的用于生产混凝土波形板的模具（4），其特征在于，所述挡板（414）上设有的挡板主筋孔（4141）。
24. 如权利要求19所述的用于生产混凝土波形板的模具（4），其特征在于，所述底模（41）还设置有纵筋板（411）和横筋板（412）。
25. 如权利要求19所述的用于生产混凝土波形板的模具（4），其特征在于，所述底模（41）内还设置有弧形隔板（43），所述弧形隔板（43）设有隔板卡台（431）和隔板穿筋孔（432）。
26. 如权利要求25所述的用于生产混凝土波形板的模具（4），其特征在于，所述内模（42）上还设置有定位板（424），所述定位板（424）用于和所述隔板卡台（431）卡合。
27. 一种用于生产混凝土波形板的模具（5），其特征在于，包括底模（51）和内模（52），所述底模（51）包括底座（513）和设置在所述底座之上的拱形部（511），所述拱形部（511）用于形成混凝土波形板的拱形腔体的内腔，所述拱形部（511）的高度与跨度之比为0.0625～2，所述底模（51）还设置有位于所述拱形部（511）两侧的底模卡台（512）以及位于底模（51）两端的挡板（517）；所述内模（52）设置于所述底模（51）的拱形部（511）之上，所述内模（52）的横截面（526）也为拱形，所述内模（52）的顶部设置有混凝土布料口（521）。
28. 如权利要求27所述的用于生产混凝土波形板的模具（5），其特征在于，所述底模卡台（512）的截面为凹凸状、圆弧状、具有直角边或带有圆弧状的直角边。
29. 如权利要求27所述的用于生产混凝土波形板的模具（5），其特征在于，所述挡板（517）上设有挡板主筋孔（5171）。
30. 如权利要求27所述的用于生产混凝土波形板的模具（5），其特征在于，所述底模（51）拱形部（511）上还设置有弧形隔板（53），所述弧形隔板（53）设有隔板卡台（531）和隔板穿筋孔（532），所述隔板卡台（531）用于和所述底模卡台（512）相卡合。
31. 如权利要求27所述的用于生产混凝土波形板的模具（5），其特征在于，所述内模（52）设置有吊耳（522）。
32. 如权利要求27所述的用于生产混凝土波形板的模具（5），其特征在于，所述内模（52）设置有纵筋板（523）、横筋板（524）和拱顶加筋板（525）。
33. 一种生产混凝土波形板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制作钢筋骨架笼：将主筋与箍筋通过压焊或绑扎形成钢筋骨架笼；
（2）安装钢筋骨架笼：将钢筋骨架笼放进如权利要求19至32中任一权利要求所述的用于生产混凝土波形板的模具中；
（3）布料工序：将混凝土浇筑至模具内，浇满后，将装满混凝土的模具进行震动，待混凝土密实后，将裸露接口处混凝土抹平；或者，采用强度等级大于C40的自密实混凝土浇筑，将自密实混凝土注入模具内，注满后，将裸露接口处混凝土抹平；或者，在采用以上两种布料方式中的其中之一完成布料后，进行离心成型；
（4）静停工序：将装满混凝土的模具静停0.5～4小时；
（5）蒸养工序：将装满混凝土的模具静停完成后，装入蒸养设备进行养护4～8小时，其中30分钟内均匀升温至45～65℃，2小时内均匀升温至65～80℃，4～8小时内均匀升温至80～110℃；
（6）脱模工序：蒸养完成后，吊起模具的内模，将波形板桩倒出即可获得所述的波形板桩。
34. 如权利要求33所述的生产方法，其特征在于，所述钢筋笼的主筋为预应力钢筋，在制作钢筋骨架笼步骤时对所述主筋进行墩头处理，并在布料工序中采用所述的震动或自密实混凝土浇筑后，采用张拉设备对主筋进行预应力张拉，然后继续后续的静停工序和蒸养工序，在蒸养完成后，先对预应力主筋进行预应力放张，再进行脱模工序。
35. 如权利要求33所述的生产方法，其特征在于，所述钢筋笼的主筋为预应力钢筋，在制作钢筋骨架笼步骤时对所述主筋进行墩头处理，并在布料工序中采用所述的震动或自密实混凝土浇筑后，采用张拉设备对主筋进行预应力张拉，再通过离心装置进行离心成型的方式成桩；然后继续后续的静停工序和蒸养工序，在蒸养完成后，先对预应力主筋进行预应力放张，再进行脱模工序。
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