CN104762963A - 混凝土桩及复合式混凝土桩 - Google Patents

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Abstract

一种混凝土桩及复合式混凝土桩，该混凝土桩包含一个形成有一沿一轴线方向延伸的通孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内的水平强化机构。每一水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，而且每两相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍。利用所述沿该桩体的全长间隔设置，而且每两相邻的间距不大于该桩体外径的1.2倍的水平强化机构，以提升整体强度并稳定传递荷重。该复合式混凝土桩包含一下桩单元、一上桩单元及一轴向强化单元，该轴向强化单元包括一沿轴线完全贯穿该上桩单元的通孔而伸入该下桩单元的通孔内的轴向连结机构，及一完全灌注于所述下桩单元及上桩单元桩体通孔内且包覆轴向连结机构的填芯混凝土。

Description

混凝土桩及复合式混凝土桩
技术领域
本发明涉及一种基础桩，特别是涉及一种使用于建筑工程和结构工程的混凝土桩及复合式混凝土桩。
背景技术
兴建大型或高层建筑物时，如果遭遇地层强度不足或松软土层时，往往需应用置入地面下的基础桩将上层的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。其中，又以预应力混凝土管桩为工程市场中最常见的桩型式。
参阅图1、2，现有预应力混凝土管桩1包括一个以混凝土所制成且环绕界定出一内孔111的混凝土桩壁11、两个分别位于该混凝土桩壁11两相反端且能与该内孔111相连通的环状端板12、数个两端分别嵌设于所述环状端板12中且沿该混凝土桩壁11纵向延伸的异形钢棒13，及一沿该混凝土桩壁11纵轴向全长且缠绕所述异形钢棒13之外的螺旋钢线14。
在实务应用上，该螺旋钢线14的缠绕间距在该预应力混凝土管桩1的两端头段是较小的，一般约在间距5至10厘米(cm)，而在该预应力混凝土管桩1的中间段是较大的，一般约在间距10至30厘米(cm)，这是配合结构设计所需，以加强该预应力混凝土管桩1接近端头部位的强度，并能兼顾成本。所述异形钢棒13通常有施加先拉式预应力，以增加该预应力混凝土管桩1的强度及耐久性。
施加于该预应力混凝土管桩1的桩顶的作用力，传递至桩顶的该端板12或所述异形钢棒13，再传递至该预应力混凝土管桩1的下方。而该螺旋钢线14除了用于承受该混凝土桩壁11所受的水平剪力外，也能提供所述异形钢棒13的侧向支撑。
现有预应力混凝土管桩1多是预先在工厂中制作，再以车辆载运到施工处，碍于制作模具以及载运车辆的长度限制，因此，现有预应力混凝土管桩1的长度大多在8至18米(m)间。若是需置入地面下的该预应力混凝土管桩1的深度超过一支预应力混凝土管桩1的长度时，就必需接合数个支预应力混凝土管桩1，以达到所需的土层深度需求。
参阅图3，现有预应力混凝土管桩1较为常见的接合是利用焊接方式焊合两个上、下叠置的预应力混凝土管桩1的端板12，以结合成为更长的桩，延长预应力混凝土管桩1的整体长度。上下叠置二预应力混凝土管桩1间的结合，是依赖二预应力混凝土管桩1接合处的端板12的焊合结合，或依赖其他机械螺栓接合或插栓接合的方式达成。由于这些两预应力混凝土管桩1间的结合方式乃是目前土木工程工地上普遍施行的方式，且不在本发明专利申请范围，在此不多作叙述。
大家都知道，该焊接处100的结构强度较为脆弱，而且该焊接处100又长期曝露于地下土壤或地下水的环境中，而所述端板12都是钢制品，容易发生锈蚀而影响接合强度与耐久性。一旦该焊接处100发生锈蚀，就会造成相互接合的预应力混凝土管桩1的承载力减损甚至丧失，进而导致所述预应力混凝土管桩1上方的建筑物遭到损坏。也由于现有的预应力混凝土管桩1接桩处的缺失，因此，现有预应力混凝土管桩1在重要结构物的使用上是受到工程界的极大的疑虑和使用限制。
参阅图4，两相互上下叠置焊接的预应力混凝土管桩1是通过桩头处理方法以连结一基础承台A。所述桩头处理方法是将数个桩头锚定钢筋101置入位于图4中上方的该预应力混凝土管桩1的顶部的内孔111约1.5至3米(m)深后，再填入膨胀混凝土102以锚定所述桩头锚定钢筋101。
利用部分或全部凸出该预应力混凝土管桩1顶部的所述桩头锚定钢筋101以连结该基础承台A。而干硬后的该膨胀混凝土102，就会和位于图4中上方的该预应力混凝土管桩1的该混凝土桩壁11产生摩擦力，将由所述桩头锚定钢筋101所传递下来的力量再传递至该混凝土桩壁11。但是，只以该膨胀混凝土102与该混凝土桩壁11间的摩擦力以固定所述桩头锚定钢筋101，容易因长期受力摇晃的反复作用，或受到地下土壤和地下水环境的影响使得该膨胀混凝土102磨损或老化而发生松脱现象，造成该膨胀混凝土102与该混凝土桩壁11间接合的结构强度不足。因此，无法用于安全要求较严格或使用寿命要求较长的结构工程上。
举例来说，将数个桩头锚定钢筋101置入一外径60厘米(cm)、内径40厘米的预应力混凝土管桩1桩顶部的内孔111内2米深，并填灌膨胀混凝土102。该膨胀混凝土102和该混凝土桩壁11间的长期有效摩擦力强度大约是2kg/cm2。而埋置在该膨胀混凝土102中的所述桩头锚定钢筋101只能承受＝接触面周长*长度*容许应力＝(π*40cm)*200cm*2kg/cm2＝50240kg约50吨的力量。当来自上方的基础承台A的力量超出该容许力量50顿时，就可能会发生该预应力混凝土管桩1和该基础承台A间的接头松脱的情形，进而危及该预应力混凝土管桩1上方的建筑物安全。
参阅图5，另一种与图4相似的两相互焊接的预应力混凝土管桩1。差别在于，位于下方的该预应力混凝土管桩1的一端是呈尖锥状，以便利用打桩机(图未示)直接将所述预应力混凝土管桩1直接打击入地下土层。这是普遍应用在预应力混凝土管桩1的锤击式或压入式施工的方式。与图4所示的预应力混凝土管桩1一样，有着焊接处100容易松脱的相同缺失。
为了克服上述预应力混凝土管桩1的缺点，工程界业者研发出如图6所示中华人民共和国第CN102953375B号专利的预应力混凝土管桩1’。该预应力混凝土管桩1’在邻近该混凝土桩壁11两开口端112的内孔111中间隔设置数个强化单元15。每一强化单元15包括相互交叠而概呈十字形地位于该内孔111中的一第一金属件151与一第二金属件152。所述第一金属件151与第二金属件152是竹节钢筋。
参阅图7，实际应用时，是先在上下接合的两预应力混凝土管桩1’的接合处103的内孔111中置入数个垂直钢筋104并填灌填芯混凝土105；等到填芯混凝土105干硬后，就能够利用临近接合处103的所述强化单元15，将位于上方的该预应力混凝土管桩1’作用于所述垂直钢筋104或桩顶112上的荷重传递至位于下方的预应力混凝土管桩1’，以达成荷重传递的目的。
当进行桩头处理作业时，则是在位于上方的该预应力混凝土管桩1’接近桩顶112的内孔111中置入数个垂直钢筋107并填灌填芯混凝土108，等到该填芯混凝土108干硬后，就可利用位于上方的该预应力混凝土管桩1’内的所述强化单元15，将该基础承台A传递至所述垂直钢筋107的荷重，再传递至该位于上方的该预应力混凝土管桩1’的该混凝土桩壁11上。
由上述可知，该基础承台A的荷重是先作用于上方的该预应力混凝土管桩1’内的所述垂直钢筋107与桩顶112，再经由接近该基础承台A处的填芯混凝土108与该强化单元15传递至位于上方的该预应力混凝土管桩1’的该混凝土桩壁11，之后，再传递至位于接合处103的所述垂直钢筋104，然后，再经由接近该接合处103的该填芯混凝土105与该强化单元15传递至位于下方的该预应力混凝土管桩1’的该混凝土桩壁11上，最后，再传递至土层。如此，虽然能够提升接合处103与桩头处理作业的稳定性，但是，由于所述强化单元15只设置在邻近端口112处，不但会导致该基础承台A的荷重的传递如图8箭头所示过于曲折，也会形成力量传递的限制。
中华人民共和国第CN102953375B号专利，虽然改进了现有预应力混凝土管桩1在桩头处理和接桩处的许多缺失，能够使用在较不重要的建筑和结构工程应用上。但是，这样曲折的力量传递模式，是结构工程所不易认同的，尤其是那些重大或重要的结构物，例如交通桥梁等的基础工程。
参阅图9、10，日本实开昭第S38-1232号专利所公开「混凝土基础桩的接合装置」的技术大致是与图7相似，差别在于：位于接合处103的补强钢筋106的两端是呈U字型的弯钩状，借以增加握持力量以防止该补强钢筋106被外力拔出而致失效。但是该内孔111的空间本来就十分有限，要在设置有强化单元15的该内孔111中，设置两端呈U字型弯钩状的所述补强钢筋106施工更是困难而容易导致失败。以直径19至25毫米(mm)的竹节钢筋而言，若采用U字型的弯钩，就需要大约是在155至210毫米(mm)左右的弯钩突出尺寸，是一个相当大的尺寸，想穿入上方桩的该内孔111中呈米字型的交叉该强化单元15的狭小空隙中，施工上的难度十分的高。
其次，图9、10的施工方法是先在下方桩中先置入所述补强钢筋106，再浇注混凝土109，待该混凝土109干硬后，再将上方桩叠置在下方桩的上面，再浇注其上的混凝土110。
这样的施工方式，除了所述补强钢筋106不易插入该上方桩的该内孔111的该强化单元15的空隙中，而致失败。该下方桩的内孔111的该混凝土109须先浇注，等待干硬，才能施作该上方桩的部份十分耗费时间，例如此一部份就须等待3至28天的干硬时间，会造成施工成本的高涨和工期的延宕浪费，也会造成前后期灌注的混凝土间的施工裂缝。在所述补强钢筋106不易插入的情况，造成图9、10所示，日本实开昭第S38-1232号专利专利所揭示的技术，不如图7所示中华人民共和国第CN102953375B专利接桩处采用的无弯钩设置的该垂直钢筋104，可轻易直接插入该强化单元15的该第一金属件151与该第二金属件152间的空隙。
参阅图11，日本实开昭第S58-6841号专利所公开「含有交叉式铁筋之已制混凝土椿」的技术则是在距离桩的端口112约50厘米处放入设有弯曲状的交叉式铁筋16，之后由该端口112朝椿尖18方向间隔每2米逐一放入笔直的交叉式铁筋17，以防止发生幼儿掉落事且提升强度。
参阅图12，当基础桩置入土层中，承受来自基础承台A的垂直压力P和水平力V时，最常见的就是承受其组合后的综合作用力F，最典型的破坏情形是呈现45度角的斜向破坏，常见的桩体外表是呈现45度角的斜向裂缝B。所以，由图11所述的交叉式铁筋16、17的设置而成为补强筋时，必须在设置在纵轴向间距S须小于桩体的外径D，否则在45°度角的该斜向裂缝B产生时，就无法成为补强的结构机制。
但是，由于所述交叉式铁筋17间的间距过大，因此，不足以作为传递力量的结构媒介，无法确保荷重能够完全传递至地下土层。而且图11除了所述交叉式铁筋16、17的设置外，也未见到任何补强的设计及实施例，所以无从判断图11的补强机制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提升整体强度且稳定传递荷重的混凝土桩。
本发明混凝土桩包含一个桩体，及数个水平强化机构，该桩体形成有一个沿一条轴线方向延伸的通孔，所述水平强化机构是沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内，而且每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍。
本发明所述混凝土桩，还包含分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
本发明所述混凝土桩，还包含一个封设于该第二环状开口端板外的封板。
本发明所述混凝土桩，还包含一个连设于该桩体的一端且连通该通孔的第一环状开口端板，及一个连设于该桩体远离该第一环状开口端板的一端以封挡该通孔的封板，所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
本发明所述混凝土桩，该桩体具有一个环绕该轴线界定出该通孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该通孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
本发明所述混凝土桩，每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
本发明所述混凝土桩，每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
本发明的另一目的在于提供一种能提升整体强度且稳定传递荷重的混凝土桩。
本发明混凝土桩包含一个桩体，及数个水平强化机构，该桩体形成有一个沿一条轴线方向延伸的盲孔，所述水平强化机构是沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内，而且每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍。
本发明所述混凝土桩，还包含一个连设于该桩体且连通该盲孔的开放端板，所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
本发明所述混凝土桩，该桩体具有一个环绕该轴线界定出该盲孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该盲孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
本发明所述混凝土桩，每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
本发明所述混凝土桩，每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
本发明所述混凝土桩，该混凝土桩壁具有一个环壁部，及一个一体连设于该环壁部的一端且呈平板状的挡止部，该环壁部与该挡止部相配合界定出该盲孔，而且所述轴向钢棒与该螺旋钢线以及所述水平强化机构是在该环壁部的全长范围内，而每一个水平强化金属件的所述连接段是伸入该环壁部。
本发明所述混凝土桩，该挡止部的外径大于该环壁部的外径。
本发明所述混凝土桩，该混凝土桩壁具有一个环壁部，及一个一体连设于该环壁部的一端且呈尖锥状的挡止部，该环壁部与该挡止部相配合界定出该盲孔，而且所述轴向钢棒与该螺旋钢线以及所述水平强化机构是在该环壁部的全长范围内，而每一个水平强化金属件的所述连接段是伸入该环壁部。
本发明的又一目的在于提供一种能提升整体强度且稳定传递荷重的复合式混凝土桩。
本发明复合式混凝土桩包含一个下桩单元，一个位于该下桩单元上方的上桩单元，及一个轴向强化单元，该下桩单元包括一个形成有一个盲孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该盲孔内的水平强化机构，该盲孔是沿一条轴线方向延伸，每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，该下桩单元每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍，该上桩单元包括至少一个位于该下桩单元的桩体上方且形成有一个通孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内的水平强化机构，该通孔是沿该轴线方向延伸且与该盲孔相连通，每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，该上桩单元每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍，该轴向强化单元包括至少一个沿该轴线完全贯穿该通孔而伸入该盲孔内的轴向连结机构，及一个完全灌注于该通孔与该盲孔内且包覆位于该通孔与该盲孔间的轴向连结机构以及所述水平强化机构的填芯混凝土。
本发明所述复合式混凝土桩，该轴向连结机构具有数个贯穿该通孔而伸入该盲孔的轴向连结钢筋。
本发明所述复合式混凝土桩，该轴向连结机构具有数个贯穿该通孔而伸入该盲孔内的轴向连结钢筋，及数个沿该轴线间隔分布于所述轴向连结钢筋上以固定所述轴向连结钢筋的系结钢筋。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元还包含一个连设于该桩体且连通该盲孔的开放端板，该上桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，该开放端板是与该第二环状开口端板相焊合，所述轴向连结机构是贯穿该第一环状开口端板、第二环状开口端板与该开放端板而伸入该盲孔内，该下桩单元的所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距，而该上桩单元的所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
本发明所述复合式混凝土桩，该桩体下桩单元的桩体具有一个环绕该轴线界定出该盲孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一在该混凝土桩壁内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该盲孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元的桩体的混凝土桩壁具有一个环壁部，及一个一体连设于该环壁部的一端且呈平板状的挡止部，该环壁部与该挡止部相配合界定出该盲孔，而且所述轴向钢棒与该螺旋钢线以及所述水平强化机构是在该环壁部的全长范围内，而该下桩单元的每一个水平强化金属件的所述连接段是伸入该环壁部。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元的桩体的混凝土桩壁具有一个环壁部，及一个一体连设于该环壁部的一端且呈尖锥状的挡止部，该环壁部与该挡止部相配合界定出该盲孔，而且所述轴向钢棒与该螺旋钢线以及所述水平强化机构是在该环壁部的全长范围内，而该下桩单元的每一个水平强化金属件的所述连接段是伸入该环壁部。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元的桩体具有一个环绕该轴线界定出该通孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该通孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元的桩体的外径小于该下桩单元的桩体的外径。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元的桩体的混凝土桩壁具有一个与该上桩单元的桩体的外径相同的上段，及一个外径大于该上段的下段。
本发明的再一目的在于提供一种能提升整体强度且稳定传递荷重的复合式混凝土桩。
本发明复合式混凝土桩包含一个下桩单元，一个位于该下桩单元上方的上桩单元，及一个轴向强化单元，该下桩单元包括一个形成有一个通孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内的水平强化机构，该通孔是沿一条轴线方向延伸，每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，该下桩单元每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍，该上桩单元包括至少一个位于该下桩单元的桩体上方且形成有一个通孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内的水平强化机构，该上桩单元的通孔是沿该轴线方向延伸且与该下桩单元的通孔相连通，每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，该上桩单元每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍，该轴向强化单元包括至少一个沿该轴线完全贯穿该通孔而伸入该盲孔内的轴向连结机构，及一个完全灌注于该通孔与该盲孔内且包覆位于该通孔与该盲孔间的轴向连结机构以及所述水平强化机构的填芯混凝土。
本发明所述复合式混凝土桩，该轴向连结机构具有数个贯穿该上桩单元的通孔而伸入该下桩单元的通孔内的轴向连结钢筋。
本发明所述复合式混凝土桩，该轴向连结机构具有数个贯穿该上桩单元的通孔而伸入该下桩单元的通孔内的轴向连结钢筋，及数个沿该轴线间隔分布于所述轴向连结钢筋上以固定所述轴向连结钢筋的系结钢筋。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，而该下桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，及一个封挡于该第二环状开口端板外的封板，该上桩单元的第二环状开口端板是与该下桩单元的第一环状开口端板相焊合且相连通，所述轴向连结钢筋是贯穿该上桩单元的第一环状开口端板、第二环状开口端板该与该下桩单元的第一环状开口端板而伸入该下桩单元的通孔内。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，而该下桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，及一个封挡于该通孔内的封板，该上桩单元的第二环状开口端板是与该下桩单元的第一环状开口端板相焊合且相连通，所述轴向连结钢筋是贯穿该上桩单元的第一环状开口端板、第二环状开口端板该与该下桩单元的第一环状开口端板而伸入该下桩单元的通孔内。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，而该下桩单元还包括一个设置于该桩体的一端且连通该通孔的第一环状开口端板，及一个设置于该桩体另一端以封挡该通孔的封板，该上桩单元的第二环状开口端板是与该下桩单元的第一环状开口端板相焊合且相连通，所述轴向连结钢筋是贯穿该上桩单元的第一环状开口端板、第二环状开口端板该与该下桩单元的第一环状开口端板而伸入该下桩单元的通孔内。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元的所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距，而该上桩单元的所述水平强化机构间的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元的桩体具有一个环绕该轴线界定出该通孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该通孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段，而该下桩单元的桩体具有一个环绕该轴线界定出该通孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该通孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁，而该下桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积，该上桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
本发明所述复合式混凝土桩，该上桩单元的桩体的外径小于该下桩单元的桩体的外径。
本发明所述复合式混凝土桩，该下桩单元的桩体的混凝土桩壁具有一个与该上桩单元的桩体的外径相同的上段，及一个外径大于该上段的下段。
本发明的有益的效果在于：利用所述沿该桩体的全长间隔设置，而且每两相邻的间距不大于该桩体外径的1.2倍的水平强化机构，以提升整体强度并稳定传递荷重。配合该轴向强化单元还能提升上下结合的该下桩单元与该上桩单元间的结合强度。
附图说明
图1是一剖视图，说明一现有预应力混凝土管桩。
图2是一剖视图，说明图1的径向结构。
图3是一剖视图，说明两现有预应力混凝土管桩上下接合的态样。
图4是一剖视图，说明两相互焊接的预应力混凝土管桩的桩头处理方法。
图5是一剖视图，说明另一两相互焊接的预应力混凝土管桩的桩头处理方法。
图6是一剖视图，说明中华人民共和国第CN102953375B号专利。
图7是一剖视图，说明如图6所示预应力混凝土管桩的桩头处理方法。
图8是一示意图，说明图7荷重的传递型态。
图9是一剖视图，说明日本实开昭第S38-1232号「混凝土基础桩的接合装置」的态样。
图10是另一剖视图，说明图9中强化单元的态样。
图11是一剖视图，说明日本实开昭第S58-6841号「含有交叉式铁筋之已制混凝土椿」的态样。
图12是一剖视图，说明混凝土桩的受力行为。
图13是一剖视图，说明本发明混凝土桩的第一实施例。
图14是一剖视图，说明该第一实施例中径向强化单元的态样。
图15是一俯视图，说明该第一实施例中另一种径向强化单元的态样。
图16是一俯视图，说明该第一实施例中又一种径向强化单元的态样。
图17是一俯视图，说明该第一实施例中再一种径向强化单元的态样。
图18，是一局部放大剖视图，说明该第一实施例中另一种水平强化金属件的态样。
图19，是一局部放大剖视图，说明该第一实施例中又一种水平强化金属件的态样。
图20是一局部放大剖视图，说明该第一实施例中再一种水平强化金属件的态样。
图21是一局部放大剖视图，说明该第一实施例中另一种水平强化金属件的态样。
图22是一局部放大剖视图，说明该第一实施例中另一种水平强化金属件的态样。
图23是一剖视图，说明本发明混凝土桩的第二实施例。
图24是一剖视图，说明本发明混凝土桩的第三实施例。
图25是一剖视图，说明本发明混凝土桩的第四实施例。
图26是一剖视图，说明本发明混凝土桩的第五实施例。
图27是一剖视图，说明本发明混凝土桩的第六实施例。
图28是一剖视图，说明本发明复合式混凝土桩的第一实施例。
图29是另一剖视图，说明该复合式混凝土桩的第一实施例中轴向强化单元的态样。
图30是一剖视图，说明本发明复合式混凝土桩的第二实施例。
图31是另一剖视图，说明该复合式混凝土桩的第二实施例中轴向强化单元的态样。
图32是一剖视图，说明本发明复合式混凝土桩的第三实施例。
图33是一剖视图，说明本发明复合式混凝土桩的第四实施例。
图34是一剖视图，说明本发明复合式混凝土桩的第五实施例。
图35是一剖视图，说明本发明混复合式凝土桩的第六实施例。
图36是一剖视图，说明本发明复合式混凝土桩的第七实施例。
图37是一剖视图，说明本发明复合式混凝土桩的第八实施例。
图38是一剖视图，说明本发明复合式混凝土桩的第九实施例。
图39是一示意图，说明本发明复合式混凝土桩的施作方法。
图40是一剖视图，说明该施作方法中轴向强化单元的态样。
图41是一示意图，辅助说明接续于图39的该施作方法后的作法。
图42是一示意图，说明本发明复合式混凝土桩的另一种施作方法。
图43、44是示意图，说明本发明复合式混凝土桩的再一种施作方法。
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。在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
参阅图13、14，本发明混凝土桩的第一实施例包含一个形成有一沿一轴线L方向延伸的通孔216的桩体21、数个沿该桩体21的全长间隔设置于该通孔216内的水平强化机构22，及分别连设于该桩体21两端且连通该通孔216的一第一环状开口端板23与一第二环状开口端板24。
该桩体21具有一个环绕该轴线L界定出该通孔216且以混凝土制成的混凝土桩壁211、数个沿该轴线L方向延伸设置于该混凝土桩壁211的全长范围内的轴向钢棒214，及一在该混凝土桩壁211的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒214的螺旋钢线215。所述轴向钢棒214能够是钢铰线、钢线或异形钢棒，且能够施加先拉式预应力，以让混凝土桩壁211的混凝土能存在预应力，增强混凝土对外界环境的抵抗力，就如同现有的预应力混凝土管桩一样。于本实施例中，所述轴向钢棒214是施加先拉式预应力的异形钢棒。
每一水平强化机构22具有二交叉相叠而概呈十字型的水平强化金属件221，每一水平强化金属件221具有一显露于该通孔216内的结构段222，及两分别一体连设于该结构段222两端且锚固于该混凝土桩壁211内的连接段223。而且每两相邻的水平强化机构22的间距不大于该桩体21外径的1.2倍。
由于所述水平强化金属件221的用途是将力量传递到两端的混凝土桩壁211，所以所述水平强化金属件221必须锚定在混凝土桩壁211的混凝土中。实际运用上，所述水平强化金属件221是绑扎在所述轴向钢棒214或该螺旋钢线215上，以便在工厂制造混凝土桩壁211的干硬过程中能固定所述水平强化金属件221的位置，并非依靠该水平强化金属件221的相互接触来传递力量。所述二水平强化金属件221交叉相叠只是方便固定该水平强化金属件221的组立，接触相叠并非一定是必要的，只要相接近，例如间隔5至10厘米，就可以达成力量的传递目的，并不影响本发明的功能。
而且所述水平强化机构22的间距是与所述水平强化机构22相对于该第一环状开口端板23及该第二环状开口端板24的距离呈正比，也就是说，愈接近该第一环状开口端板23或该第二环状开口端板24的所述水平强化机构22的间距较小，愈接近桩体21中央的所述水平强化机构22的间距较大。
利用所述沿该桩体21的全长间隔设置，而且每两相邻的间距不大于该桩体21外径的1.2倍的水平强化机构22，约可补强图12中的综合作用力F，以提升整体强度并稳定传递荷重。而将每一水平强化金属件221的连接段223嵌置于该混凝土桩壁211内，能进一步提升所述水平强化金属件221与该混凝土桩壁211的结合力。
所述水平强化机构22的间距也能够是相同的，以便能在工厂生产中方便施行。在桩体21的全长度中，以桩体21两端最为脆弱，同时也有接桩的需求。所以，在接近该桩体21两端的所述水平强化机构22的间距较小，而在接近该桩体21中央处的所述水平强化机构22的间距较大的设计，不但能够符合桩体21的力量行为达成强化的效果又能兼顾成本。
实际应用上，所述水平强化机构22也能够如图15所示具有两两交叉相叠而概呈十字型的水平强化金属件221。利用增加水平强化金属件221的数量，能够提升承受沿轴线L(显示于图13)方向的剪力的能力。
当该桩体21外径加大，该桩体21截面的周长也会相对应的加大，必须增加所述水平加强金属件221的数量，以便增加和该混凝土桩壁211的接触点位置，以均匀力量的传递。当然，所述水平强化机构22也能够如图16所示具有两两交叉相叠且靠近混凝土桩壁211而概呈井字型的水平强化金属件221。以增加该混凝土桩壁211中间部位的空间，以便于灌浆管(图中假想线所示)的进出操作。此外，所述水平强化机构22也能够如图17所示具有三只交叉相叠且靠近混凝土桩壁211而概呈三角型的水平强化金属件221。
而每一水平强化金属件221的所述连接段223除了如图14所示笔直锚固于该混凝土桩壁211内之外，也能够如图18所示，其中一连接段223是直线锚固于该混凝土桩壁211内，另一连接段223则是相对该结构段222弯折而锚固于该混凝土桩壁211内，或是如图19所示，每一水平强化金属件221的两连接段223是同方向弯折而锚固于该混凝土桩壁211内，或是如图20所示，每一水平强化金属件221的两连接段223是不同方向弯折而锚固于该混凝土桩壁211内，甚是如图21、22所示，每一水平强化金属件221的两连接段223的断面积大于一体连设的该结构段222的断面积以增加锚定强度。当然，在实际应用上，所述水平向强化金属件221能够是竹节钢筋或圆形钢棒或方形钢棒，而且所述水平向强化金属件221的其中一连接段223能够是笔直或是弯折地锚固于该混凝土桩壁211内，另一连接段223则是断面积较大的扩大头的型态，依然具有增加锚固强度的效果。
参阅图23，本发明混凝土桩的第二实施例大致是与该第一实施例相似，不相同的地方在于：该混凝土桩还包含一封设于该第二环状开口端板24外的封板25，且所述水平强化机构22间的间距是相等的。由于本实施例大致是与该第一实施例相似，因此，除了能够达成与该第一实施例相同的功效外，也提供另一种实施态样供使用者选择。
参阅图24，本发明混凝土桩的第三实施例大致是与该第二实施例相似包含一桩体21、数个水平强化机构22，及一第一环状开口端板23。不同的地方在于：混凝土桩还包含一连设于该桩体21远离该第一环状开口端板23的一端以封挡该通孔216的封板25。由于本实施例大致是与该第一实施例相似，因此，除了能够达成与该第一实施例相同的功效外，直接以封板25连设于该桩体21远离该第一环状开口端板23的一端，能够减少构件降低成本。
参阅图25，本发明混凝土桩的第四实施例，大致是与该第一实施例相似，不相同的地方在于：该混凝土桩包含一形成有一个沿一轴线L方向延伸的盲孔217的桩体21，及一连设于该桩体21且连通该盲孔217的开放端板26。
该混凝土桩壁211具有一环壁部212，及一个一体连设于该环壁部212的一端且呈平板状的挡止部213，该环壁部212与该挡止部213相配合界定出该盲孔217，所述轴向钢棒214与该螺旋钢线215以及所述水平强化机构22是在该环壁部212的全长范围内，而且每一水平强化金属件221的所述连接段223是锚固于该环壁部212。由于本实施例大致是与该第一实施例相似，因此，除了能够达成与该第一实施例相同的功效外，也提供另一种实施态样供使用者选择。
参阅图26，本发明混凝土桩的第五实施例，大致是与该第四实施例相似，不相同的地方在于：该挡止部213的外径大于该环壁部212的外径，以创造出比该环壁部212更大的桩底截面积增加桩端承载力。
参阅图27，本发明混凝土桩的第六实施例，大致是与该第四实施例相似，不相同的地方在于：该混凝土桩壁211具有一环壁部212，及一个一体连设于该环壁部212的一端且呈尖锥状的挡止部213，该环壁部212与该挡止部213相配合界定出该盲孔217。
由于本实施例大致是与该第四实施例相似，因此，除了能够达成与该第四实施例相同的功效外，尖锥状的挡止部213，能够直接利用打桩机(图未示)打击入地下土层。
参阅图28、29，本发明复合式混凝土桩的第一实施例包含一下桩单元3、一位于该下桩单元3上方的上桩单元4，及一轴向连接该上桩单元4与该下桩单元3的轴向强化单元5。
由于本实施例中的该下桩单元3大致与本案图23所示混凝土桩的第二实施例相同，而该上桩单元4大致与本案图13所示混凝土桩的第一实施例相同，因此，该下桩单元3与该上桩单元4的结构在此不多加说明。
该轴向强化单元5包括一沿该轴线L完全贯穿所述桩体21的通孔216的轴向连结机构51，及一完全灌注于所述桩体21的通孔216内且包覆位于所述通孔216内的所述轴向连结机构51与所述水平强化机构22的填芯混凝土52。该下桩单元3的封板25能够作为灌注该填芯混凝土52的模板，而该轴向连结机构51具有数个沿该混凝土桩壁211的周缘间隔设置的轴向连结钢筋511。
于本实施例中，所述轴向连结钢筋511的一端是触抵于该封板25，而另一端则是全部突出该上桩单元4桩顶的第一环状开口端板23以连接一基础承台200。实际应用上，所述轴向连结钢筋511的一端也能够只是接近该封板25，而另一端则是部分凸出该上桩单元4的第一环状开口端板23，依然能够达成相同的功效。
该填芯混凝土52硬化后，和所述轴向连结钢筋511及所述水平强化机构22的水平强化金属件221结合成为稳定的钢筋混凝土结构，并进一步与该上桩单元4及该下桩单元3结合为稳定的结构体，不但能同时借由该上桩单元4的该桩体21，以及由所述轴向连结钢筋511、该填芯混凝土52与所述水平强化金属件221结合而成的钢筋混凝土结构，而稳定地将该基础承台200的荷重传递到该上桩单元4与该下桩单元3周边和底部的土层，还能够提升所述相连接的该上桩单元4与该下桩单元3间的结合力与稳定性，进而提升整体的拉拔抵抗力、承载力、水平剪力与结构强度。于本实施例中该填芯混凝土52是使用普通型混凝土。实际应用上，也能够使用早强型混凝土，以便进一步缩减该填芯混凝土52的干硬时间，由传统的28天的干硬时间，缩减到3至7天，能够有效的节省工期。
而且当该上桩单元4的第二环状开口端板24，与该下桩单元3的第一环状开口端板23的接合处C发生锈蚀时，由所述轴向连结钢筋511、填芯混凝土52与所述水平强化金属件221结合而成的钢筋混凝土结构仍然保持完整，因此，该上桩单元4与该下桩单元3的螺旋钢线215仍可提供由所述轴向连结钢筋511、填芯混凝土52与所述水平强化金属件221结合而成的钢筋混凝土结构充足的钢线功能，以继续传递基础承台200的荷重，不用担心结构弱化与可靠度降低等问题。此外，利用填芯混凝土52包覆位于所述通孔216内的所述轴向连结钢筋511与所述水平强化金属件221，所述轴向连结钢筋511与所述水平强化金属件221不但不易发生锈蚀，更能充份确保该上桩单元4与该下桩单元3接合处C的强度。
于本实施例中，该上桩单元4与该下桩单元3的桩体21尺寸都是外径60厘米、内径40厘米、长度12米；每两相邻的水平强化机构22的纵轴向间距是30厘米，而所述水平强化机构22的所述水平强化金属件221是直径16毫米、降伏强度为2800kg/cm2(约为274N/mm2或约39853psi)的竹节钢筋；而该轴向强化单元5包括12支轴向连结钢筋511，每一轴向连结钢筋511是直径22毫米、降伏强度为4200kg/cm2(约为412N/mm2或约59779psi)的竹节钢筋，该填芯混凝土52的抗压强度是280kg/cm2(约为27N/mm2或约3985psi)。
当该上桩单元4的第二环状开口端板24，与该下桩单元3的第一环状开口端板23的接合处C发生锈蚀时，该轴向强化单元5仍能提供：拉力＝轴向连结钢筋数*钢筋断面积*钢筋强度＝12支*(π/4*2.22)*4200kg/cm2＝191ton的拉力；在承受压力时，也能够有191ton的抗压力，或由该填芯混凝土52承受＝混凝土面积*混凝土强度＝(π/4*402)*280kg/cm2＝351ton的压力。因此，本实施例确实足以继续传递基础承台200的荷重，不用担心接合处C因锈蚀所造成的结构弱化与可靠度降低等问题。
参阅图30、31，本发明复合式混凝土桩的第二实施例大致是与该复合式混凝土桩的第一实施例相似，不相同的地方在于：该复合式混凝土桩的轴向强化单元5包括4个轴向连结机构51，每一轴向连结机构51具有3支轴向连结钢筋511，以及数个沿该轴线L间隔分布于所述轴向连结钢筋511上，以固定所述轴向连结钢筋511的系结钢筋512。利用所述系结钢筋512定位所述轴向连结钢筋511，能确保所述轴向链接钢筋511的位置与间距，便于将所述轴向连结钢筋511穿置所述通孔216。
由于该复合式混凝土桩的通孔216的深度相当深，要逐支将所述轴向连结钢筋511插入所述通孔216中，又要保持固定的间距是相当费时又不容易的作业。利用所述系结钢筋512，将所述轴向链接钢筋511组合成一个轴向连结机构51，一次插入施工，可集中数个轴向连结机构51一并施工，除了可保持所述轴向连结钢筋511的适当间距与提升质量外，更能节省施工时间。
参阅图32，本发明复合式混凝土桩的第三实施例大致是与该复合式混凝土桩的第二实施例相似，不相同的地方在于：该复合式混凝土桩包含两相互上下叠置接合的上桩单元4。由于本实施例大致是与该第二实施例相似，因此，除了能够达成与该第二实施例相同的功效外，还能增加复合式混凝土桩的总长以深入更深的土层中。当复合式混凝土桩的总长度须要更长时，利用本实施例的方式类推，结合更多的该上桩单元4就可以达到目的，例如连接二节以上的该上桩单元4。
参阅图33，本发明复合式混凝土桩的第四实施例大致是与该复合式混凝土桩的第二实施例相似，不相同的地方在于：该下桩单元3的桩体21的外径，大于所述上桩单元4的桩体21的外径。利用外径稍大的该下桩单元3，扩大复合式混凝土桩的下部面积，以增加复合式混凝土桩的承载力。
在实际应用时，该下桩单元3的桩体21的外径一般是该上桩单元4的桩体21的外径再扩大10至40厘米，就是每一侧约扩大5至20厘米最为合适。于本实施例中，该上桩单元4的桩体21的外径是1.0米，该下桩单元3的桩体21的外径是1.2米，比该上桩单元4的桩体21的外径每一侧各扩大了10厘米，外径扩大比率为1.2/1.0＝120％。该上桩单元4的桩体21的外缘面积＝π/4*1.02＝0.7854m2，该下桩单元3的桩体21的外缘面积＝π/4*1.22＝1.1310m2，面积扩大比率约为＝1.1310/0.7854＝144％，意思是桩端承载力增加了约44％。
参阅图34，本发明复合式混凝土桩的第五实施例大致是与该复合式混凝土桩的第二实施例相似，不相同的地方在于：该下桩单元3的桩体21的混凝土桩壁211具有一与该上桩单元4的桩体21外径相同的上段218，及一外径大于该上段218的下段219。由于桩端承载力与桩的底端面积相关连，本实施例不只能够达成与该第四实施例相同的功效，还可节省成本。
参阅图35，本发明复合式混凝土桩的第六实施例大致是与该复合式混凝土桩的第一实施例相似，不相同的地方在于：该下桩单元3是本案图24所示混凝土桩的第三实施例。由于本实施例大致是与该第一实施例相似，因此，除了能够达成与该第一实施例相同的功效外，直接以封板25封挡该通孔216，能够节省材料以降低成本。
参阅图36，本发明复合式混凝土桩的第七实施例大致是与该复合式混凝土桩的第六实施例相似，不相同的地方在于：该下桩单元3是本案图25所示混凝土桩的第四实施例，以该盲孔217容置填芯混凝土52，提供另一种态样供使用者选择。
参阅图37，本发明复合式混凝土桩的第八实施例大致是与该复合式混凝土桩的第六实施例相似，不相同的地方在于：该下桩单元3是本案图27所示混凝土桩的第五实施例，以该盲孔217容置填芯混凝土52，配合呈尖锥状的挡止部213能够利用打桩机(图未示)直接打击入地下土层，或利用压桩机(图未示)压入地下土层，提供另一种态样供使用者选择。
参阅图38，本发明复合式混凝土桩的第九实施例，大致是与该复合式混凝土桩的第六实施例相似，不相同的地方在于：该下桩单元3的封板25是封挡于该通孔216中。所述水平强化机构22设置在该封板25的上方，而所述轴向连结钢筋511及该填芯混凝土52也位于在该封板25的上方。
一般而言，该下桩单元3的桩体21的混凝土桩壁211主要是由高强度混凝土构成，一般的强度都高达500kg/cm2(约为49N/mm2或约7117psi)至800kg/cm2(约为78N/mm2或约11387psi)，而使用的填芯混凝土52的强度一般都只在210kg/cm2(约为20N/mm2或约2989psi)至350kg/cm2(约为34N/mm2或约4982psi)间，相形之下，该下桩单元3的桩体21的混凝土桩壁211的强度高出填芯混凝土52甚多。
而该下桩单元3是位于整体复合式混凝土桩的最下端，当来自上方基础台200的重量，经过该上桩单元4而传递至该下桩单元3时，只要该封板25与该接合处C的距离能满足所述轴向连结钢筋511的锚定握持所需长度，就可以将力量传递到该下桩单元3的混凝土桩壁211，再传递给周围及底部的土壤，而达到本发明的目的，并不需要该封板25以下的填芯混凝土52来补助传递。
而且该轴向强化单元5已跨越接合处C，因此，本实施例确实足以继续传递基础承台200的荷重，不用担心因接合处C锈蚀所造成的结构弱化与可靠度降低等问题。在实际应用上，该封板25为钢板，且该封板25与该接合处C的距离，一般不小于2米。
参阅图39、40，说明本发明复合式混凝土桩的工地施作方法，是以包含一上桩单元4、一下桩单元3与一轴向强化单元5的复合式混凝土桩作说明。
该上桩单元4与下桩单元3的桩体21尺寸为外径100厘米、内径72厘米、长度16米。而该上桩单元4与下桩单元3接近两端的水平强化机构22的间距是30厘米，中间部份的水平强化机构22的间距是60厘米。两端间距较密的设计是用来补强接合处C、与基础承台200(显示于图37)链接处，以及底部与土壤间的强度。
而所述水平强化金属件221是如图40所示概呈井字型，且直径为16毫米、降伏强度为2800kg/cm2(约为274N/mm2或约39853psi)的竹节钢筋，两相水平间隔而不重叠的水平强化金属件221的间距是50厘米，进而于中央处形成一50厘米X50厘米的矩形穿置空间；该轴向强化单元5有28支轴向连结钢筋511，每一轴向连结钢筋511是直径35亳米、降伏强度为4200kg/cm2(约为412N/mm2或约59779psi)的竹节钢筋，而该填芯混凝土52的抗压强度为280kg/cm2(约为27N/mm2或约3985psi)。
先以机具61在钻掘出深度15米的临时工作孔62；接下来，在该临时工作孔62中设置一钢套管63，用于在长时间的施工期间，保护该临时工作孔62的孔壁土壤，不致崩塌。然后，将该下桩单元3吊置在该临时工作孔62中，突出地面约1米；之后，再将该上桩单元4吊置在该下桩单元3的上方，以焊接方式焊合将该上桩单元4的第二环状开口端板24与该下桩单元3的第一环状开口端板23。
再将所述轴向连结钢筋511分次吊置入该上桩单元4与该下桩单元3的通孔216中，直至触抵或接近该下桩单元3封板25，最后以特密管混凝土灌浆施工方式，将口径6英吋(约为15厘米)的特密管64伸入该穿置空间中，以将该填芯混凝土52灌注入该上桩单元4与该下桩单元3的通孔216中，在灌注同时也逐步拔出该特密管64。
参阅图41，并一并回顾图39、40，进一步以机具61在正确的位置钻掘出孔径为1.4米、深度为31.8米的桩孔65，然后，在桩孔65内部填满水泥浆66以稳定该桩孔65的孔壁土壤不致崩塌，同时也作为该上桩单元4与该下桩单元3与地下土壤间的结合加强介质。之后将填芯混凝土52尚未干硬的该复合式混凝土桩吊置入该桩孔65中，而达到沈桩的目的。
由于该填芯混凝土52的黏稠度大于该水泥浆66，即使该桩孔65中的水泥浆66溢满，也不会与该填芯混凝土52冲突或混合而影响质量。待该桩孔65中的水泥浆66与该填芯混凝土52干硬后就完成混凝土桩的施作作业。
当以上施作方法制成的复合式混凝土桩的接合处C锈蚀后，仍能提供：抗拉力＝轴向连结钢筋数*钢筋断面积*钢筋强度＝28支*(π/4*3.52)*4200kg/cm2＝约1131ton，以及更高的抗压力。
而且由于该上桩单元4与该下桩单元3是在工厂中预制生产，不但生产速度很快而且质量稳定，之后，在工地，以机具61进行钻孔的速度相当快。因此，本发明复合式混凝土桩的施作方法的工期能够大幅缩短至传统现场灌注桩的1/2以下，而且质量远优于现场灌注混凝土桩。能够说是兼具预制桩和场铸桩的优点，并克服现场灌注混凝土桩质量不稳定、施工工期长且成本高的缺点。当复合式混凝土桩的长度较长时，例如桩长为70米，能够在桩孔65中加设如图39所示的钢套管63(例如全长度或半长方式)以保护桩孔65的孔壁土壤不崩塌，以便利施工；或者土层的岩土条件(或称地质条件)较严苛时，例如遭遇砾石土层或破碎岩层等，该机具61也能够使用抓斗机械取土或设置钻头钻齿以破坚铲土，这些都是目前普遍使用在土木工程上的桩孔钻掘方式。
参阅图42，本发明复合式混凝土桩的另一种工地施作方法，大致是与该前述施作方法相似，不相同的地方在于：该填芯混凝土52并非一次灌满，而是在接近该上桩单元4的桩顶的第一环状开口端板23处留下一段长度未灌注；而且所述轴向连结钢筋511未突出该上桩单元4的桩顶的第一环状开口端板23。等到将该复合式混凝土桩吊置入该桩孔65后，再以钢筋续接器(图未式)延长所述轴向连结钢筋511以突出在该上桩单元4的第一环状开口端板23，未灌注填芯混泥土的部分，则是在灌注该基础承台200时一并灌注。
所述轴向连结钢筋511在桩顶处的延长，除了以钢筋续接器(图未式)延长的方式外，仍能够用土木施工现场中普遍使用的瓦斯镕接的方式予以延长所述轴向连结钢筋511；或者使用钢筋搭接的方式，这些都是一般工程上使用来延长钢筋长度的施工方法，也能够达到所述轴向连结钢筋511的延长的目的。由于钢筋的工厂生产长度有限制，出厂长度一般都在14米以下，上述的钢筋延长方式也能够运用到所述轴向连结钢筋511在桩身中的延长。
由于本施作方法大致是于前述施作方法相同，因此，除了能够达成与前述施作方法相同的功效外，也提供另一种施作方法供使用者选择。
参阅图43、44，说明本发明复合式混凝土桩的另一种工地施作方法，大抵和前述的二种工地施作方法相同，不相同的地方在于：在临时工作孔62的话，只是焊接结合该下桩单元3及该上桩单元4，但并不将轴向连结钢筋511插入，也不将该填芯混凝土52灌入该下桩单元3及该上桩单元4。
接着将相互结合的该下桩单元3及该上桩单元4置入内部填满水泥浆66的桩孔65，再将所述轴向连结钢筋511插入该下桩单元3及该上桩单元4内，然后以该特密管64将该填芯混凝土52灌注在该下桩单元3及该上桩单元4内，在灌注同时也逐步拔出该特密管64。待该桩孔65中的该水泥浆66与该填芯混凝土52干硬后就完成该复合式混凝土桩的施作作业。
不在临时工作孔62进行大量的轴向连结钢筋511的置入工作和填芯混凝土52的灌注工作。除了可避免在高处进行轴向连结钢筋511置入工作和填芯混凝土52的灌注工作，降低自临时工作孔62中吊起桩体的重量，减少工作人员的危险性外，也更能确保填芯混凝土52灌注的质量要求。
综上所述，本发明混凝土桩利用所述沿该桩体21的全长间隔设置，而且每两相邻的间距不大于该桩体外径的1.2倍的水平强化机构22，以提升整体强度并稳定传递荷重。再配合该轴向强化单元5，本发明复合式混凝土桩还能提升上下结合的该下桩单元3与该上桩单元4间的结合强度，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (41)

1.一种混凝土桩包含一个桩体，及数个水平强化机构，该桩体形成有一个沿一条轴线方向延伸的通孔，所述水平强化机构是沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内，而且每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，其特征在于：
每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍。
2.根据权利要求1所述的混凝土桩，其特征在于：该混凝土桩还包含分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
3.根据权利要求2所述的混凝土桩，其特征在于：该混凝土桩还包含一个封设于该第二环状开口端板外的封板。
4.根据权利要求1所述的混凝土桩，其特征在于：该混凝土桩还包含一个连设于该桩体的一端且连通该通孔的第一环状开口端板，及一个连设于该桩体远离该第一环状开口端板的一端以封挡该通孔的封板，所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的混凝土桩，其特征在于：该桩体具有一个环绕该轴线界定出该通孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该通孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
6.根据权利要求5所述的混凝土桩，其特征在于：每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
7.根据权利要求5所述的混凝土桩，其特征在于：每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
8.一种混凝土桩包含一个桩体，及数个水平强化机构，该桩体形成有一个沿一条轴线方向延伸的盲孔，所述水平强化机构是沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内，而且每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，其特征在于：
每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍。
9.根据权利要求8所述的混凝土桩，其特征在于：该混凝土桩还包含一个连设于该桩体且连通该盲孔的开放端板，所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
10.根据权利要求8所述的混凝土桩，其特征在于：该桩体具有一个环绕该轴线界定出该盲孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该盲孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
11.根据权利要求10所述的混凝土桩，其特征在于：每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
12.根据权利要求10所述的混凝土桩，其特征在于：每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
13.根据权利要求10至12任一权利要求所述的混凝土桩，其特征在于：该混凝土桩壁具有一个环壁部，及一个一体连设于该环壁部的一端且呈平板状的挡止部，该环壁部与该挡止部相配合界定出该盲孔，而且所述轴向钢棒与该螺旋钢线以及所述水平强化机构是在该环壁部的全长范围内，而每一个水平强化金属件的所述连接段是伸入该环壁部。
14.根据权利要求13所述的混凝土桩，其特征在于：该挡止部的外径大于该环壁部的外径。
15.根据权利要求10至12任一权利要求所述的混凝土桩，其特征在于：该混凝土桩壁具有一个环壁部，及一个一体连设于该环壁部的一端且呈尖锥状的挡止部，该环壁部与该挡止部相配合界定出该盲孔，而且所述轴向钢棒与该螺旋钢线以及所述水平强化机构是在该环壁部的全长范围内，而每一个水平强化金属件的所述连接段是伸入该环壁部。
16.一种复合式混凝土桩包含一个下桩单元，一个位于该下桩单元上方的上桩单元，及一个轴向强化单元，该下桩单元包括一个形成有一个盲孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该盲孔内的水平强化机构，该盲孔是沿一条轴线方向延伸，每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，该上桩单元包括至少一个位于该下桩单元的桩体上方且形成有一个通孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内的水平强化机构，该通孔是沿该轴线方向延伸且与该盲孔相连通，每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，其特征在于：
该下桩单元每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍，该上桩单元每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍，该轴向强化单元包括至少一个沿该轴线完全贯穿该通孔而伸入该盲孔内的轴向连结机构，及一个完全灌注于该通孔与该盲孔内且包覆位于该通孔与该盲孔间的轴向连结机构以及所述水平强化机构的填芯混凝土。
17.根据权利要求16所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该轴向连结机构具有数个贯穿该通孔而伸入该盲孔的轴向连结钢筋。
18.根据权利要求16所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该轴向连结机构具有数个贯穿该通孔而伸入该盲孔内的轴向连结钢筋，及数个沿该轴线间隔分布于所述轴向连结钢筋上以固定所述轴向连结钢筋的系结钢筋。
19.根据权利要求16所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元还包含一个连设于该桩体且连通该盲孔的开放端板，该上桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，该开放端板是与该第二环状开口端板相焊合，所述轴向连结机构是贯穿该第一环状开口端板、第二环状开口端板与该开放端板而伸入该盲孔内，该下桩单元的所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距，而该上桩单元的所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
20.根据权利要求19所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该桩体下桩单元的桩体具有一个环绕该轴线界定出该盲孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一在该混凝土桩壁内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该盲孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
21.根据权利要求20所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元的桩体的混凝土桩壁具有一个环壁部，及一个一体连设于该环壁部的一端且呈平板状的挡止部，该环壁部与该挡止部相配合界定出该盲孔，而且所述轴向钢棒与该螺旋钢线以及所述水平强化机构是在该环壁部的全长范围内，而该下桩单元的每一个水平强化金属件的所述连接段是伸入该环壁部。
22.根据权利要求20所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元的桩体的混凝土桩壁具有一个环壁部，及一个一体连设于该环壁部的一端且呈尖锥状的挡止部，该环壁部与该挡止部相配合界定出该盲孔，而且所述轴向钢棒与该螺旋钢线以及所述水平强化机构是在该环壁部的全长范围内，而该下桩单元的每一个水平强化金属件的所述连接段是伸入该环壁部。
23.根据权利要求21或22所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
24.根据权利要求21或22所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
25.根据权利要求16所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元的桩体具有一个环绕该轴线界定出该通孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该通孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
26.根据权利要求25所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
27.根据权利要求25所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
28.根据权利要求16所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元的桩体的外径小于该下桩单元的桩体的外径。
29.根据权利要求20所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元的桩体的混凝土桩壁具有一个与该上桩单元的桩体的外径相同的上段，及一个外径大于该上段的下段。
30.一种复合式混凝土桩包含一个下桩单元，一个位于该下桩单元上方的上桩单元，及一个轴向强化单元，该下桩单元包括一个形成有一个通孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内的水平强化机构，该通孔是沿一条轴线方向延伸，每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，该上桩单元包括至少一个位于该下桩单元的桩体上方且形成有一个通孔的桩体，及数个沿该桩体的全长间隔设置于该通孔内的水平强化机构，该上桩单元的通孔是沿该轴线方向延伸且与该下桩单元的通孔相连通，每一个水平强化机构具有数个交叉相叠的水平强化金属件，其特征在于：
该下桩单元每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍，该上桩单元每两个相邻的水平强化机构的间距不大于该桩体外径的1.2倍，该轴向强化单元包括至少一个沿该轴线完全贯穿该上桩单元的通孔而伸入该下桩单元的通孔内的轴向连结机构，及一个完全灌注于所述桩体的通孔内且包覆位于所述通孔间的轴向连结机构以及所述水平强化机构的填芯混凝土。
31.根据权利要求30所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该轴向连结机构具有数个贯穿该上桩单元的通孔而伸入该下桩单元的通孔内的轴向连结钢筋。
32.根据权利要求30所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该轴向连结机构具有数个贯穿该上桩单元的通孔而伸入该下桩单元的通孔内的轴向连结钢筋，及数个沿该轴线间隔分布于所述轴向连结钢筋上以固定所述轴向连结钢筋的系结钢筋。
33.根据权利要求31或32所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，而该下桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，及一个封挡于该第二环状开口端板外的封板，该上桩单元的第二环状开口端板是与该下桩单元的第一环状开口端板相焊合且相连通，所述轴向连结钢筋是贯穿该上桩单元的第一环状开口端板、第二环状开口端板该与该下桩单元的第一环状开口端板而伸入该下桩单元的通孔内。
34.根据权利要求31或32所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，而该下桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，及一个封挡于该通孔内的封板，该上桩单元的第二环状开口端板是与该下桩单元的第一环状开口端板相焊合且相连通，所述轴向连结钢筋是贯穿该上桩单元的第一环状开口端板、第二环状开口端板该与该下桩单元的第一环状开口端板而伸入该下桩单元的通孔内。
35.根据权利要求31或32所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元还包括分别连设于该桩体两端且连通该通孔的一个第一环状开口端板与一个第二环状开口端板，而该下桩单元还包括一个设置于该桩体的一端且连通该通孔的第一环状开口端板，及一个设置于该桩体另一端以封挡该通孔的封板，该上桩单元的第二环状开口端板是与该下桩单元的第一环状开口端板相焊合且相连通，所述轴向连结钢筋是贯穿该上桩单元的第一环状开口端板、第二环状开口端板该与该下桩单元的第一环状开口端板而伸入该下桩单元的通孔内。
36.根据权利要求30所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元的所述水平强化机构的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距，而该上桩单元的所述水平强化机构间的纵轴向间距可以是等间距，也可以是不等间距。
37.根据权利要求36所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元的桩体具有一个环绕该轴线界定出该通孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该通孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段，而该下桩单元的桩体具有一个环绕该轴线界定出该通孔的混凝土桩壁、数个沿该轴线方向延伸设置于该混凝土桩壁的全长范围内的轴向钢棒，及一个在该混凝土桩壁的全长范围内螺旋缠绕所述轴向钢棒的螺旋钢线，每一个水平强化金属件具有一个显露于该通孔内的结构段，及两个分别一体连设于该结构段两端且伸入该混凝土桩壁的连接段。
38.根据权利要求37所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁，而该下桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段是相对一体连设的结构段弯折而伸入该混凝土桩壁。
39.根据权利要求37所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积，该上桩单元的每一个水平强化金属件的至少其中一个连接段的断面积大于一体连设的结构段的断面积。
40.根据权利要求30所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该上桩单元的桩体的外径小于该下桩单元的桩体的外径。
41.根据权利要求37所述的复合式混凝土桩，其特征在于：该下桩单元的桩体的混凝土桩壁具有一个与该上桩单元的桩体的外径相同的上段，及一个外径大于该上段的下段。
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