CN105019449B - 具有排气功能的预应力混凝土管桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种具有排气功能的预应力混凝土管桩及其施工方法，包含一包括一盖体及一贯穿该盖体的通孔的顶盖、一自该盖体周缘向下延伸并与该盖体相配合界定出一容置空间的环绕壁、一设置于该容置空间中并包括一板体及一贯穿该板体的穿孔的分隔板，及一穿设于该通孔与该穿孔中而贯穿该顶盖与该分隔板的活动通管。该分隔板将该容置空间区分为一介于该顶盖与该分隔板间的上容置部，及一位于该上容置部下方的下容置部。在该预应力混凝土管桩被埋入时，水泥浆会填入该下容置部，将空气自该活动通管排出，确保该预应力混凝土管桩可以稳定地埋入至设计深度。

Description

具有排气功能的预应力混凝土管桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种管桩及其施工方法，特别是涉及一种具有排气功能的预应力混凝土管桩及其施工方法。

背景技术

兴建大型建筑物时，若是遇到地层强度不足或者土质松软的情况时，需要应用打入地面下的桩，以将兴建于上的建筑物的载重传递至土壤承载层，或者较为坚硬的地盘，借此确保建筑物结构的安全和稳定。其中，预应力混凝土管桩具有高强度、高稳定性、高耐久性，及施工快速的优点，是经常被选用的一种桩形式。

参阅图1，为中国专利第200910261342.8号“基桩及其施工方法”，揭露一设计有排气装置的基桩1，包含一顶盖11、一自该顶盖11周缘向下延伸且与该顶盖11相配合而界定出一容置空间10的环绕壁12、一设置于该容置空间10中且与该顶盖11相间隔的分隔板13，及多个贯穿该环绕壁12并与该容置空间10连通的排气孔14。其中，该分隔板13将该容置空间10区分为一介于该顶盖11与该分隔板13间的上容置部101，及一相反于该上容置部101并具有一开口100的下容置部102，所述排气孔14是与该下容置部102连通。

参阅图2，为将该基桩1建构于地面的埋入式施工步骤。

步骤201：先在工地上以螺旋钻杆预先钻掘出桩孔。

步骤202：向下钻掘至设计深度。

步骤203：拔出螺旋钻杆。

步骤204：补入水泥浆并埋入该基桩1。

步骤205：将该基桩1埋入至设计深度并养护桩孔中的水泥浆。

参阅图1及图2，在该基桩1于步骤205进行埋入的过程中，所述排气孔14能使该基桩1的下容置部102中的空气排出，让水泥浆能顺利自该下容置部102的开口100进入，填满整个下容置部102，此时基桩1会下沉而达成埋入该基桩1的目的。

但是，所述排气孔14会影响该基桩1自身的力量传递，开孔过多可能造成应力集中而影响桩体的安全性。而为了避免所述排气孔14过大时应力将更为集中的缺点，通常每一排气孔14仅能开设15至25公厘的直径。但若是开孔过小，在该基桩1埋入的过程中，可能因水泥浆质量、基桩1沉降速度，或者排气孔14平整度的关系而导致排气孔14堵塞，造成该基桩1下沉埋入不顺畅或失败的情况。且将该基桩1形成所述排气孔14的步骤也增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不须另外穿设排气孔的具有排气功能的预应力混凝土管桩及其施工方法。

本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩，包含一包括一盖体及一贯穿该盖体的通孔的顶盖、一设于该盖体周缘下且向下延伸并与该盖体相配合界定出一容置空间的环绕壁、一设置于该容置空间中并包括一板体及一贯穿该板体的穿孔的分隔板，及一穿设于该通孔与该穿孔中而贯穿该顶盖与该分隔板的活动通管。其中，该分隔板的穿孔是对应该顶盖的通孔而设置，且该分隔板将该容置空间区分为一介于该顶盖与该分隔板之间的上容置部，以及一具有一开口且位于该上容置部下方的下容置部。

较佳地，前述具有排气功能的预应力混凝土管桩，其中该具有排气功能的预应力混凝土管桩还包含一个固定单元，该固定单元包括多个设置于该预应力混凝土管桩的上容置部中的固定件，所述固定件锚定于该预应力混凝土管桩的环绕壁。

较佳地，前述具有排气功能的预应力混凝土管桩，其中该活动通管具有多个子通管段，使该活动通管能分隔成多段，并能组成一个完整长度的活动通管。

本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩，也能包含一包括一盖体及数个贯穿该盖体的通孔的顶盖、一设于该盖体周缘下且向下延伸并与该盖体相配合界定出一容置空间的环绕壁、一设置于该容置空间中并包括一板体及数个贯穿该板体的穿孔的分隔板，及数个穿设于该通孔与该穿孔中而贯穿该顶盖与该分隔板的活动通管。其中，该分隔板的数个穿孔是分别对应该顶盖的数个通孔而设置，且该分隔板将该容置空间区分为一介于该顶盖与该分隔板之间的上容置部，以及一具有一开口且位于该上容置部下方的下容置部。

较佳地，前述具有排气功能的预应力混凝土管桩，其中所述通孔、所述穿孔，及所述活动通管的数目相同。

较佳地，前述具有排气功能的预应力混凝土管桩，其中每一活动通管具有多个子通管段，使每一活动通管能分隔成多段，并能组成一个完整长度的活动通管。

本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法，依序包含：一钻掘步骤，于地面钻掘一预定深度的埋入孔。一灌浆步骤，于该埋入孔中灌注水泥浆。一埋入步骤，将该预应力混凝土管桩插入已灌注水泥浆的埋入孔。一开挖步骤，去除该顶盖及活动通管，使该上容置部与外界连通，并将一钢筋笼置入该上容置部内。一灌注步骤，将混凝土灌注于该上容置部中，以固定该钢筋笼及该环绕壁。

较佳地，前述具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法，其中该预应力混凝土管桩还包含一个固定单元，该固定单元包括多个设置于该预应力混凝土管桩的上容置部中的固定件，所述固定件锚定于该预应力混凝土管桩的环绕壁中。

较佳地，前述具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法，其中该灌浆步骤及该灌注步骤中的水泥浆及混凝土，主要成分为一般水泥或添加膨胀剂的膨胀水泥。

较佳地，前述具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法，其中所述固定件为钢筋。

本发明的有益的效果在于：借由该预应力混凝土管桩的活动通管，在该埋入孔的水泥浆，会自该预应力混凝土管桩的开口进入该下容置部时，能排出该下容置部中的气体，不需另外穿设排气孔即能排出气体，确保该预应力混凝土管桩能稳定地埋入至预定深度。

附图说明

图1是一剖视图，说明中国专利第200910261342.8号“基桩及其施工方法”所揭露的一设计有排气装置的基桩；

图2是一流程图，说明该设计有排气装置的基桩的埋入式施工步骤；

图3是一剖视图，说明本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩的第一较佳实施例；

图4是一俯视图，说明该第一较佳实施例的一顶盖；

图5是一剖视图，说明该第一较佳实施例的一分隔板；

图6是一剖视图，说明该第一较佳实施例配合一钢筋笼建构；

图7是一剖视图，辅助说明图6；

图8是一局部剖视图，说明该第一较佳实施例在该钢筋笼受一拉力时的力传递；

图9是一局部放大剖视图，说明该第一较佳实施例的多个活动通管；

图10是一剖视图，说明本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩的第二较佳实施例；

图11是一剖视图，说明该第二较佳实施的一固定单元；

图12是一剖视图，说明该第二较佳实施例配合一钢筋笼建构；

图13是一剖视图，辅助说明图12；

图14是一局部剖视图，说明该第二较佳实施例在该钢筋笼受一拉力时的力传递；

图15是一流程图，说明本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法；及

图16是一流程图，辅助说明图15。

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3至图5，本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩3的第一较佳实施例，包含一包括一盖体310及数个贯穿该盖体310的通孔311的顶盖31、一设于该盖体310周缘下且向下延伸并与该盖体310相配合界定出一容置空间321的环绕壁32、一设置于该容置空间321中并包括一板体330及数个贯穿该板体330的穿孔331的分隔板33，及多个穿设于该通孔311与该穿孔331中而贯穿该顶盖31与该分隔板33的活动通管34。其中，该分隔板33的多个穿孔331是分别对应该顶盖31的多个通孔311而设置，所述通孔311、所述穿孔331，及所述活动通管34的数目相同。而该分隔板33将该容置空间321区分为一介于该顶盖31与该分隔板33间的上容置部322，以及一具有一开口320且位于该上容置部322下方的下容置部323。要特别说明的是，该第一较佳实施例的顶盖31也可仅包括一贯穿该盖体310的通孔311，该分隔板33则仅包括一贯穿该板体330的穿孔331，而该较佳实施例包含一穿设于该通孔311及该穿孔331的活动通管34，不以图3所揭示的态样为限。

参阅图6与图7，在进行埋入该预应力混凝土管桩3的施工时，须将该第一较佳实施例埋入至预先钻掘的埋入孔51中，该埋入孔51中灌注有水泥浆52，该水泥浆52主要为水与水泥的混合物，在流动过程中还会夹带有埋入孔中的土壤混合其中。在该预应力混凝土管桩3埋入的过程中，水泥浆渐渐自该预应力混凝土管桩3的开口320处进入该下容置部323，原先处于该下容置部323中的气体自该活动通管34被排出，能确保水泥浆52确实填充整个下容置部323，而水泥浆52也会沿所述活动通管34溢流至该预应力混凝土管桩3的顶盖31上，使该预应力混凝土管桩3能下沉至设计深度的土层中，而被土层固定。此时，将该预应力混凝土管桩3的顶盖31与所述活动通管34移除，将一钢筋笼50设置于该预应力混凝土管桩3的上容置部322中，并且以混凝土53灌注于该上容置部322中而固定该钢筋笼50，完成埋设该预应力混凝土管桩3的施工。

参阅图8，当灌注于该上容置部322中的混凝土53干硬后，干硬的混凝土53与该预应力混凝土管桩3的环绕壁32紧密结合，当建构于该预应力混凝土管桩3上的建筑结构(图未示)产生一拉力时，干硬的混凝土53与该预应力混凝土管桩3的环绕壁32间会产生摩擦力，借此传递自建筑结构传来的拉力而稳定该建筑结构。其中，该环绕壁32主要材料亦为混凝土。

参阅图9，由于该预应力混凝土管桩3是在工厂中先预制形成，而该分隔板33的放置深度一般都在1.5公尺至3公尺左右，且所述活动通管34必须深入该预应力混凝土管桩3的上容置空间322，为使所述活动通管34穿过该分隔板33，必须经过一段相当的深度。因此，每一活动通管34具有多个子通管段341，使每一活动通管34能分隔成多段，以组成一个完整长度的活动通管34，借此能便于将活动通管34设置于该上容置部322中，并穿过该分隔板33。

参阅图10，为本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩3的第二较佳实施例，与该第一较佳实施例的差异在于：该预应力混凝土管桩3还包含一固定单元35，该固定单元35包括多个设置于该预应力混凝土管桩3的上容置部322中的固定件351(参阅图13)，所述固定件351锚定于该预应力混凝土管桩3的环绕壁32，所述固定件351是如图11所示交叉并呈水平方向锚定于该预应力混凝土管桩3的环绕壁32中。其中，所述固定件351均为钢筋。

参阅图12与图13，同样在进行埋入该预应力混凝土管桩3的施工时，须将该第二较佳实施例埋入至预先钻掘的埋入孔51中，与将该第一较佳实施例埋入的差异在于：该钢筋笼50是如图12所示与所述固定件351交叉设置。

参阅图14，当灌注于该上容置部322中的混凝土53干硬后，该钢筋笼50及所述固定件351配合干硬的混凝土53，会形成一稳定的钢筋混凝土结构，当建构于该预应力混凝土管桩3上的建筑结构(图未示)产生一拉力时，该拉力自该钢筋笼50传递至该上容置部322中干硬的混凝土53，接着再传递至水平锚定于该预应力混凝土管桩3的环绕壁32的所述固定件351，最后再传递至该预应力混凝土管桩3的环绕壁32，能有效地传递自建筑结构传来的拉力，使建构于该预应力混凝土管桩3上的建筑更加稳定。

参阅图15与图16，为该第一较佳实施例或该第二较佳实施例的施工方法，依序包含：

一钻掘步骤41，于地面钻掘一预定深度的埋入孔51。

一灌浆步骤42，于该埋入孔51中灌注水泥浆52。

一埋入步骤43，将该预应力混凝土管桩3插入已灌注水泥浆52的埋入孔51。

一开挖步骤44，去除该顶盖31及活动通管34，使该上容置部322与外界连通，并将一钢筋笼50置入该上容置部322内。

一灌注步骤45，将混凝土53灌注于该上容置部322中，以固定该钢筋笼50及该环绕壁32。

其中，上述的灌浆步骤与灌注步骤所使用的水泥浆52和混凝土53，主要成分可选用一般水泥或者膨胀水泥，该膨胀水泥为添加膨胀剂的水泥，能更加确保灌注的水泥浆52及混凝土53完整填充于欲填充的空间中而不留下空隙。

因此，由上述内容可知，本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩3及其施工方法，于实际应用上确实有以下有益的效果：

1.该预应力混凝土管桩3的环绕壁32的安全性提高：相较于如图1所示以水平设置的排气孔14进行排气的预应力混凝土管桩3，克服了设置所述排气孔14所产生的应力集中的缺点，提高了预应力混凝土管桩3的环绕壁32的安全性。

2.该预应力混凝土管桩3于该埋入步骤的稳定性提高：如图1所示以排气孔14进行排气的基桩1，如图2所示进行埋入步骤时，可能因为所述排气孔14周围的平整度、埋入孔中水泥浆质量、基桩1沉降速度等原因造成所述排气孔14阻塞的问题，本发明具有排气功能的预应力混凝土管桩3采用垂直的排气方式，借由该活动通管34排气，因不会产生应力集中的问题，该活动通管34的直径能较如图1所示的排气孔14直径要大许多，借此使排气的过程更加顺畅，使该预应力混凝土管桩3埋入施工的稳定性提高。

综上所述，借由该预应力混凝土管桩3的活动通管34，不须在该预应力混凝土管桩3的环绕壁32上穿设排气孔，即能顺畅地在该预应力混凝土管桩3的埋入步骤时进行排气，确保水泥浆52完整填充于该预应力混凝土管桩3的下容置部323中，提高将该预应力混凝土管桩3埋入的施工稳定性。

Claims (10)

1.一种具有排气功能的预应力混凝土管桩，包含一个顶盖，该顶盖包括一个盖体，及一个贯穿该盖体的通孔；一个环绕壁，设于该盖体周缘下且向下延伸，并与该盖体相配合界定出一个容置空间；其特征在于：该具有排气功能的预应力混凝土管桩还包含一片设置于该容置空间中并与该顶盖相间隔的分隔板，及一条活动通管，该分隔板包括一个板体，及一个贯穿该板体且对应该通孔的穿孔，该分隔板将该容置空间区分为一个介于该顶盖与该分隔板之间的上容置部，以及一个具有一个开口且位于该上容置部下方的下容置部，该活动通管是穿设在该通孔及该穿孔中而贯穿该顶盖及该分隔板。

2.根据权利要求1所述具有排气功能的预应力混凝土管桩，其特征在于：该具有排气功能的预应力混凝土管桩还包含一个固定单元，该固定单元包括多个设置于该预应力混凝土管桩的上容置部中的固定件，所述固定件锚定于该预应力混凝土管桩的环绕壁。

3.根据权利要求1所述具有排气功能的预应力混凝土管桩，其特征在于：该活动通管具有多个子通管段，使该活动通管能分隔成多段，并能组成一个完整长度的活动通管。

4.一种具有排气功能的预应力混凝土管桩，包含一个顶盖，该顶盖包括一个盖体，及多个贯穿该盖体的通孔；一个环绕壁，设于该盖体周缘下且向下延伸，并与该盖体相配合界定出一个容置空间；其特征在于：该具有排气功能的预应力混凝土管桩还包含一片设置于该容置空间中并与该顶盖相间隔的分隔板，及多条活动通管，该分隔板包括一个板体，及多个贯穿该板体且对应每一通孔的穿孔，该分隔板将该容置空间区分为一个介于该顶盖与该分隔板之间的上容置部，以及一个具有一个开口且位于该上容置部下方的下容置部，该活动通管是分别穿设在所述通孔及所述穿孔中而贯穿该顶盖及该分隔板。

5.根据权利要求4所述具有排气功能的预应力混凝土管桩，其特征在于：所述通孔、所述穿孔，及所述活动通管的数目相同。

6.根据权利要求4所述具有排气功能的预应力混凝土管桩，其特征在于：每一活动通管具有多个子通管段，使每一活动通管能分隔成多段，并能组成一个完整长度的活动通管。

7.一种如权利要求1或权利要求4的具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法，其特征在于：该施工方法依序包含：一个于地面钻掘一预定深度埋入孔的钻掘步骤；一个于该埋入孔中灌注水泥浆的灌浆步骤；一个将该预应力混凝土管桩插入已灌注水泥浆的埋入孔的埋入步骤；一个去除该顶盖及活动通管，使该上容置部与外界连通，并将一钢筋笼置入该上容置部内的开挖步骤；及一个将混凝土灌注于该上容置部中，以固定该钢筋笼及该环绕壁的灌注步骤。

8.根据权利要求7所述的具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法，其特征在于：该预应力混凝土管桩还包含一个固定单元，该固定单元包括多个设置于该预应力混凝土管桩的上容置部中的固定件，所述固定件锚定于该预应力混凝土管桩的环绕壁中。

9.根据权利要求7所述的具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法，其特征在于：所述灌浆步骤中的水泥浆及所述灌注步骤中的混凝土，主要成分为一般水泥或添加膨胀剂的膨胀水泥。

10.根据权利要求8所述的具有排气功能的预应力混凝土管桩的施工方法，其特征在于：所述固定件为钢筋。