CN112571595B - 预制异型方桩的生产模具及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制异型方桩的生产模具，所述预制异形方桩由混凝土料固化成型,所述生产模具横向设置并沿长度方向形成有至少一粗模腔和至少一细模腔,粗模腔和细模腔相连通；所述细模腔用以成型预制异型方桩的细桩段,且粗模腔的顶部具有混凝土料堆高区,所述粗模腔与混凝土料堆高区用以成型预制异型方桩的粗桩段。本发明还提出了一种预制异型方桩的生产方法，该生产方法在所述混凝土料堆高区进行混凝土料堆高造型以形成所述粗桩段的顶部凸起部位。该生产模具及生产方法能实现预制异型实心方桩低成本、高效率、质量稳定的工厂化生产、工程化制作。

Description

预制异型方桩的生产模具及生产方法

技术领域

本发明涉及混凝土预制桩技术领域，尤其涉及用于生产预制异型方桩的生产模具。本发明还涉及用于生产预制异型方桩的方法。

背景技术

预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩，建筑施工领域采用较多的预制桩主要是混凝土预制桩和钢桩两大类。混凝土预制桩能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快，是广泛应用的桩型之一。

常用的混凝土预制桩有混凝土实心方桩和混凝土空心管桩，混凝土实心方桩相较于混凝土空心管桩，增大了截面惯性矩，有助于改善竖向承载力、受拉承载力和桩的挠度、抗剪、弯矩，混凝土实心方桩又可以细分为横截面面积相等的非异型实心方桩和横截面面积会发生变化的异型实心方桩。

从外形上来讲，非异型实心方桩的四个外表面为连续的平面，异型实心方桩相当于在非异型实心方桩的外表面上每间隔一定距离形成有周向的凸起部位，其横截面面积在凸起部位较大，在非凸起部位较小，由于形似竹节因此业内也称之为竹节实心方桩，异型实心方桩在沉入土体后，桩身周围的土壤可填充在凸起部位之间的区域，起到锚固桩身的作用，因此，异型实心方桩相较于非异型实心方具有更好的抗拉拔性能。

非异型实心方桩在生产时采用开口朝向上方的“U”形模具，在注入混凝土料之后，其左右两面和底面为模具成型面，顶部不设置上模，可以通过振捣、抹面等方法使注入模具的混凝土顶部形成水平的顶面，生产工艺较为成熟。

但是，对于异型实心方桩来讲，由于其表面四周(左侧面、右侧面、底面、顶面)存在凸起部位，因此制造工艺并不同于非异型实心方桩，欲在其四周面形成连续的凸起部位，尤其是顶面也形成有与两侧连续的凸起部位，生产工艺复杂，虽然可以通过在模具内表面设计相应的内凹区域直接成型，但是，由于模具向上敞开的顶部开口为注料口，无法像其他三个表面一样直接形成凸起部位，导致顶面上的凸起部位在成型时较为困难。

长期以来，业内对于预制异型实心方桩生产工艺的研究从未停止。对此，CN208346805提出了仅在桩身的左侧面和右侧面上形成凸起部位的竹节实心方桩，其底面和顶面为平面，没有凸起部位。这样就回避了如何在顶部形成凸起部位这一技术难点，但是，由于仅相对的两个侧面形成凸起部位，导致这种异型实心方桩的整体结构强度、抗拉拔效果也弱于四面都形成有凸起部位的异型实心方桩。

可见，异型实心方桩的独特结构，导致其在生产过程中存在生产成本高、生产效率低、工人劳动强度大、产品质量不稳定等缺陷，即异型实心方桩的工厂化、工程化相对较弱，无法实现工厂化生产、工程化制作。

但是，从建材产品的可持续发展而言，建材产品的构件化、模块化、工厂化生产是发展趋势。为此，有必要对异型实心方桩的生产工艺作出进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预制异型方桩的生产模具。该模具用于生产无端板预应力异型实心方桩，其所产出的实心的预制异型方桩既能替代现场预制方桩，又具有预应力混凝土管桩的高竖向承载力、耐击打强度，且具有竹节桩的高抗拉拔性能，同时还能实现低成本、高效率、质量稳定的工厂化生产、工程化制作。

本发明的另一目的是提供一种预制异型方桩的生产方法。

为实现上述目的，本发明提供一种预制异型方桩的生产模具，所述预制异型 方桩由混凝土料固化成型,所述生产模具横向设置并沿长度方向形成有至少一粗模腔和至少一细模腔,粗模腔和细模腔相连通；

所述细模腔用以成型预制异型方桩的细桩段,且粗模腔的顶部具有混凝土料堆高区,所述粗模腔与混凝土料堆高区用以成型预制异型方桩的粗桩段。

优选地,所述生产模具包括：下模，顶部为敞口结构；以及防塌稳固件，所述防塌稳固件于粗模腔上方可堆高下模中混凝土料顶面。

优选地,所述下模包括左模、右模和底模，所述左模的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩左侧凸起部位的左内凹腔，所述右模的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩右侧凸起部位的右内凹腔，所述底模的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩底部凸起部位的下内凹腔；所述下内凹腔的左、右两侧分别与处于同一轴向位置的所述左内凹腔和右内凹腔的下端相连通，并围合成粗模腔；所述底模的非下内凹腔与处于同一轴向位置的所述左模的非左内凹腔和右模的非右内凹腔围合成细模腔。

优选地,所述防塌稳固件能够与所述下模在敞口处合模，所述防塌稳固件包括与下内凹腔数量相同且位置相对应的凸起造型部，所述凸起造型部的内模面成型为用于形成预制异型方桩顶部凸起部位的上内凹腔，在合模状态下，所述上内凹腔的开口朝向下方形成混凝土料堆高区，并且上内凹腔与同一轴向位置的所述下内凹腔的开口相对，其左、右两侧与同一轴向位置的所述左内凹腔和右内凹腔的上端相连通。

优选地,所述凸起造型部具有形成所述上内凹腔的前模面和后模面，所述前模面和后模面以前后对称的形式倾斜设置，两者之间的间距从顶部向下逐渐变大；

所述凸起造型部还具有与所述前模面和后模面围合形成所述上内凹腔的左模面和右模面，所述左模面和右模面以左右对称的形式倾斜设置，两者之间的间距从顶部向下逐渐变大；

所述上内凹腔的顶部设有与外界贯通的第一框口。

优选地,各所述凸起造型部分别通过一侧的转轴与所述左模或右模翻转连接，在开模状态下，所述凸起造型部向外翻转至所述下模敞口的外侧区域，在合模状态下，所述凸起造型部反向翻转至横跨在所述下模敞口上方的位置；

多个所述凸起造型部连接为一体式结构，相邻的两个所述凸起造型部之间设有位置低于所述凸起造型部顶部的水平模板，所述水平模板的下表面为用于形成预制异型方桩顶部非凸起部位的内模面；所述水平模板设有使其下方的浇筑腔与外界贯通的第二框口；

或者，多个所述凸起造型部为分体式结构，各所述凸起造型部能够相互独立地与所述下模进行合模和开模。

为实现上述另一目的，本发明提供一种预制异型 方桩的生产方法，包括以下步骤：

将刚性骨架置于上述任一项所述的生产模具中；

先对刚性骨架进行预应力张拉再在所述生产模具中进行混凝土料布料，或者，先在所述生产模具中进行混凝土料布料再对刚性骨架进行预应力张拉，并张拉后进行布料；

在所述混凝土料堆高区进行混凝土料堆高造型以形成所述粗桩段的顶部凸起部位；

待混凝土料在生产模具中固化成预制异型方桩后进行拆模。

进一步地，所述刚性骨架采用制作或预先购置的方式获得，制作所述刚性骨架包括如下步骤：

采用放直截断机将盘状预应力钢材截断为定长的直线形预应力钢棒；

采用墩头机在预应力钢棒两端通过墩粗的方式加装套筒螺母；

将预应力钢棒和螺旋筋采用编笼机通过焊接的方式制成横截面为方形的刚性骨架，

其中，采用墩头机在预应力钢棒两端通过墩粗的方式加装套筒螺母之前先在预应力钢棒的墩头部位与套筒螺母的卡接部位之间加装垫片。

进一步地，在将刚性骨架置于生产模具中之前，先在刚性骨架上安装张拉组件，再将带有张拉组件的刚性骨架放入下模内，或者，在将刚性骨架置于生产模具中之后，在刚性骨架上安装张拉组件；

其中，在刚性骨架上安装张拉组件包括将张拉板安装于刚性骨架的一端，将固定板安装于刚性骨架的另一端，以及将张拉板与套有张拉锁紧螺母的张拉丝杆连接；

对刚性骨架进行预应力张拉采用张拉机，张拉到设计值后旋动张拉锁紧螺母至与安装在生产模具端部的端板相抵，然后进行布料或补料；

在所述混凝土料堆高区进行造型以形成所述粗桩段的顶部凸起部位之后，采用蒸汽养护或者自然养护，使混凝土料在生产模具中固化成型；

待混凝土料在生产模具中固化成预制异型方桩后进行拆模时，先拆除张拉组件，在拆除张拉组件时，先将与张拉丝杆配合的张拉锁紧螺母松动或松动固定板上的固定螺栓，或者直接拆除固定板；

进一步地，在刚性骨架上安装张拉组件之前，先在刚性骨架与张拉板、固定板之间加装桩端保护套，并通过张拉板或固定板上的固定螺栓与刚性骨架连接。

进一步地，在所述混凝土料堆高区进行造型以形成所述粗桩段的顶部凸起部位，包括如下方式：

方式一：继续将混凝土料布至生产模具粗模腔的顶部，然后通过人工造型出混凝土料堆高区；

方式二：在生产模具的下模内布满混凝土料，并在粗模腔顶部继续布上混凝土料堆后，将未设置第一框口的防塌稳固件在下模的敞口处合模，然后压制造型出顶部凸起部位；

方式三：在下模内布料前或布料后，使设置有框口的防塌稳固件与下模在下模的敞口处合模，然后通过防塌稳固件上的第一框口进行抹面或辊压造型形成顶部凸起部位；

方式四：在下模内布满料后，将预制好的凸起块插入至粗模腔的顶部形成顶部凸起部位；

方式五：先在下模内的下内凹腔上设置预制好的凸起块，然后在下模内布满料后，接着将预制好的凸起块插入至粗模腔的顶部形成顶部凸起部位。

本发明所提供的预制异型方桩的生产模具,沿长度方向形成有相连通的至少一粗模腔和细模腔,并且在粗模腔的顶部设置混凝土料堆高区,通过在混凝土料堆高区布料造型就能得到顶部也有凸起部位的预制异型 方桩,使得预制异型 方桩在粗桩段形成周向连续的凸起部位,所产出的预制异型方桩桩身具有较高的结构对称性，既能替代现场预制方桩，又具有预应力混凝土管桩的高竖向承载力、耐击打强度，且具有竹节桩的高抗拉拔性能；此外，生产模具在下模成型三面凸起部位的基础上还采用防塌稳固件将混凝土料在粗模腔顶部成型出桩体的顶部凸起部位，起到防塌稳固的作用，实现低成本、高效率、质量稳定的工厂化生产、工程化制作。

本发明提供的预制异型 方桩的生产方法应用上述预制异型方桩的生产模具生产预制异型方桩，由于所述预制异型方桩的生产模具具有上述技术效果，则该预制异型 方桩的生产方法也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例一公开的预制异型方桩的生产模具的结构示意图；

图2为图1中A部位的局部放大图；

图3为图1中B部位的局部放大图；

图4为本发明实施例一公开的具有左、右模面的凸起造型部结构示意图；

图5为本发明实施例二公开的具有第一框口的生产模具的结构示意图；

图6为图5中C部位的局部放大图；

图7为本发明实施例二公开的具有左、右模板的凸起造型部结构示意图；

图8为图1和图5中所示刮板的放大示意图；

图9为本发明实施例二公开的具有第一框口和第二框口的生产模具的结构示意图；

图10为图9中D部位的局部放大图；

图11为本发明实施例三公开的凸起造型部为分体式结构的生产模具结构示意图；

图12为采用本发明所提供的预制异型方桩的生产模具和生产方法所产出的预制异型方桩；

图13为本发明实施例公开的预制异型方桩的生产方法的简要流程图；

图14为本发明实施例公开的预制异型方桩的生产方法更为详细的流程框图。

图中：

1.下模 2.防塌稳固件 3.左模 4.右模 5.底模 6.左内凹腔 7.右侧凸起部位 8.右内凹腔 9.预制异型方桩 10.凸起造型部 11. 水平模板 12.上内凹腔 13.顶部凸起部位 14.前模板 15.后模板 16.顶板 17.第一框口 18.刮板 19.第二框口 20.螺纹杆 21.左模板 22.右模板

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

<实施例一>

本发明实施例所提供的预制异型方桩的生产模具，用于生产预制异型方桩9(见图12，下同)，尤其是预制异型实心方桩，包覆刚性骨架(可以是钢筋笼)的混凝土料在该生产模具内固化成型后就可得到桩身具有周向连续凸起部位的预制异型 方桩，该生产模具横向设置并沿长度方向形成有至少一粗模腔和至少一细模腔，粗模腔和细模腔相连通，细模腔用以成型预制异型方桩9的细桩段。

作为本发明的关键技术内容，粗模腔的顶部具有混凝土料堆高区,粗模腔与混凝土料堆高区用以成型预制异型方桩9的粗桩段。通过在粗模腔顶部的凝土料堆高区堆料造型就能得到预制异型方桩9的顶部凸起部位13，进而得到沿轴向具有至少一段周向连续凸起部位的预制异型 方桩，结构对称性高，使得预制异型 方桩在各侧面的摩擦阻力一致，相较于凸起部位非连续的预制异型 方桩，具有更明显的抗拉拔优势。

具体地，请参考图1，本发明提供的生产模具主要包括下模1和防塌稳固件2两部分，其中下模1的顶部为敞口结构，防塌稳固件2于粗模腔上方可堆高下模1中混凝土料顶面。在下模1的粗模腔顶部设置防塌稳固件2，方便顶部凸起部位13的造型，同时在顶部凸起部位13的造型过程中起到防塌稳固的作用，不仅有助于提高造型生产效率，还有助于提高成型的一致性，提升预制异型方桩9的整体美观度。

请结合图1和图2，下模1包括左模3、右模4和底模5，左模3的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩9左侧凸起部位的左内凹腔6，右模4 的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩9右侧凸起部位7的右内凹腔8，底模5的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩9底部凸起部位的下内凹腔(由于遮挡图中未示出)；下内凹腔的左、右两侧分别与处于同一轴向位置的左内凹腔6和右内凹腔8的下端相连通，并围合成粗模腔；底模5的非下内凹腔与处于同一轴向位置的左模3的非左内凹腔和右模4的非右内凹腔围合成细模腔。本实施例中，下模1为敞口朝上的“U”型模，并且下模1的左模3、右模4和底模5分别在同一轴向位置上设置左内凹腔6、右内凹腔8 和下内凹腔，用于成型预制异型方桩9粗桩段除去顶部的周向凸起部位。

请结合图1和图3，防塌稳固件2能够与所述下模1在下模1的敞口处合模，所述防塌稳固件2包括与下内凹腔数量相同且位置相对应的凸起造型部10，所述凸起造型部10的内模面成型为用于形成预制异型方桩9顶部凸起部位13的上内凹腔12，在合模状态下，所述上内凹腔12的开口朝向下方形成混凝土料堆高区，并且上内凹腔12与同一轴向位置的所述下内凹腔的开口相对，其左、右两侧与同一轴向位置的所述左内凹腔6和右内凹腔8的上端相连通，在注入混凝土料之后，混凝土料可填充在上内凹腔12中，在固化之后，形成预制异型方桩9的顶部凸起部位13。在下模1的基础上配合防塌稳固件2的使用，混凝土料可直线填充在左内凹腔6、右内凹腔8和下内凹腔，从而在固化后可产出外表面每间隔一定距离具有周向连续凸起部位的预制异型方桩9。

其中，所述凸起造型部10具有形成所述上内凹腔12的前模面和后模面。具体地，请再次参考图3，上内凹腔12主要由前模板14、后模板15和顶板 16组成，前模板14的内表面形成上内凹腔12的前模面，后模板15的内表面形成上内凹腔12的后模面，所述前模面和后模面以前后对称的形式倾斜设置，两者之间的间距从顶部向下逐渐变大，大体呈“八”字形，所形成的顶部凸起部位13的前侧和后侧因此也为斜面。上内凹腔12的两端在宽度方向上直接向外横向贯通，与左内凹腔6和右内凹腔8的上端相连通，由于缺少相应的造型部位，可以采用人工刮料的方法对顶部凸起部位13的两端进行造型。本实施例中各内凹腔的宽度和深度相同，以便形成高度和宽度一致的凸起部位，此外，下内凹腔的前后模面也倾斜设置，采用倾斜方式还有助于凸起造型部10脱模。

进一步地，请参考图4，本实施例中凸起造型部10还具有与所述前模面和后模面围合形成所述上内凹腔12的左模面和右模面，具体地，顶板16左侧的内模面作为上内凹腔12的左模面，顶板16右侧的内模面作为上内凹腔12的右模面，左模面和右模面以左右对称的形式倾斜设置，两者之间的间距从顶部向下逐渐变大，通过设置左模板21和右模板22能够使上内凹腔12 的两端以相对封闭的形式与左内凹腔6和右内凹腔8连通，从而能够对顶部凸起部位13的两端同时进行造型，使顶部凸起部位13能够更加准确的成型，具有更高的成型质量，而且，由于前、后、左、右模面围合形成上小下大的四棱锥台结构，以便能够对顶部凸起部位13的整体进行精确造型。所述左模面和右模面以左右对称的形式倾斜设置，两者之间的间距从顶部向下逐渐变大，同样有助于脱模。当然上内凹腔12的前模面和后模面、左模面与右模面也可以以非对称的形式设置。

从图中可以看出，桩身最前端和最后端的凸起部位的端面与桩身的端面相平齐，因此，对于这两处顶部凸起部位13来讲，防塌稳固件2的凸起造型部10可省去相应的前模板14和后模板15。

更进一步地，请再次参考图4和图1，各凸起造型部10分别通过一侧的转轴与所述左模3或右模4翻转连接，在开模状态下，所述凸起造型部10 向外翻转至所述下模1敞口的外侧区域，在合模状态下，所述凸起造型部10 反向翻转至横跨在所述下模1敞口上方的位置。优选，各凸起造型部10分所连接的转轴设置在下模1的同一侧，为了方便操作，多个所述凸起造型部10 可连接为一体式结构，相邻的两个所述凸起造型部10之间设有位置低于所述凸起造型部10顶部的水平模板11，所述水平模板11的下表面为用于形成预制异型方桩9顶部非凸起部位的内模面。在合模时，将防塌稳固件2翻转至下模1上方，在开模时将防塌稳固件2翻转至下模1的侧方位，有助于降低开合模的劳动强度，减少开合模时间。当然，防塌稳固件2也可以不通过转轴连接的形式，采用吊装的方式进行开合模。

<实施例二>

本实施例中，与实施例一相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

如图5至图7所示，相对于实施例一，本实施例提供的预制异型方桩的生产模具做了进一步改进，不同之处主要在于，为了便于通过防塌稳固件2 对顶部凸起部位13进行造型，在上内凹腔12的顶部还可以设有与外界贯通的第一框口17，第一框口17具有较大的面积，几乎占满整个上内凹腔12的顶部，即第一框口17占据了上内凹腔12顶部的主平面区域，仅在四周留有较窄的边框。

在使用本实施例具有第一框口17的预制异型方桩的生产模具生产预制异型方桩9时，可分为两种使用方式：

一种是先将防塌稳固件2与下模1合模，使防塌稳固件2处于下模1的敞口位置，然后从防塌稳固件2的第一框口17向下模1内注入混凝土料，直至混凝土料填充下模1的型腔和防塌稳固件2的上内凹腔12，然后采用图8 所示的刮板18在第一框口17处，对上内凹腔12的混凝土料进行抹面，即可完成对顶部凸起部位13的造型。

另一种是先向下模1的型腔内注入混凝土料，然后再将防塌稳固件2与下模1合模，在合模之后，防塌稳固件2的上内凹腔12有可能没有填满混凝土料，在这种情况下，可进一步从防塌稳固件2的第一框口17向上内凹腔 12中补入混凝土料，也就是进行再次补料，在混凝土料填满防塌稳固件2的上内凹腔12之后，再采用图8所示的刮板18在第一框口17处，对上内凹腔 12中的混凝土料进行抹面，即可完成对顶部凸起部位13的造型。

刮板18与混凝土料接触的部位既可以是如图8所示的刮刀形式，也可以制成类似压路机的辊轴形式。

请再次参考图7，由于本实施例中凸起造型部10还具有与前模板14和后模板15围合形成上内凹腔12的左模板21和右模板22，左模板21和右模板22的内表面分别为左模面和右模面，左模面和右模面以左右对称的形式倾斜设置，两者之间的间距从顶部向下逐渐变大，通过设置左模板21和右模板 22能够使上内凹腔12的两端以相对封闭的形式与左内凹腔6和右内凹腔8 连通，从而能够对顶部凸起部位13的两端同时进行造型，使顶部凸起部位13能够更加准确的成型，具有更高的成型质量，而且，由于前模板14、后模板15、左模板21、右模板22可直接围合形成第一框口17，因此可以不再设置顶板16。

如图9和图10所示，本实施例提供的预制异型方桩的生产模具相对于实施例一，不同之处还在于，水平模板11设有使其下方的浇筑腔与外界贯通的第二框口19。第二框口19具有较大的面积，几乎占满每一个非凸起部位的顶部，即第二框口19占据了预制异型方桩9顶部非凸起部位的主平面区域，仅在四周留有较窄的边框，在防塌稳固件2的纵向截面上，第一框口17处于波峰位置，第二框口19处于波谷位置。

在使用本实施例的还具有第二框口19的预制异型方桩的生产模具生产预制异型方桩9时，可分为两种使用方式：

一种是先将防塌稳固件2与下模1合模，使防塌稳固件2处于下模1的敞口位置，然后从防塌稳固件2的第一框口17和第二框口19向下模1内注入混凝土料，直至混凝土料填充下模1的型腔和防塌稳固件2的上内凹腔12，然后采用图9所示的刮板18在第一框口17处，对上内凹腔12的混凝土料进行抹面，即可完成对顶部凸起部位13的造型，并采用刮板18在第二框口19 处，对非凸起部位的混凝土材料进行抹面，形成平整的局部表面。

另一种是先向下模1的型腔内注入混凝土料，然后再将防塌稳固件2与下模1合模，在合模之后，防塌稳固件2的上内凹腔12有可能没有填满混凝土料，在这种情况下，可进一步从防塌稳固件2的第一框口17向上内凹腔 12中补入混凝土料，也就是进行再次补料，在混凝土料填满防塌稳固件2的上内凹腔12之后，再采用图9所示的刮板18在第一框口17处，对上内凹腔 12的混凝土料进行抹面，即可完成对顶部凸起部位13的造型，并采用刮板 18在第二框口19处，对非凸起部位的混凝土料进行抹面，形成平整的局部表面。

相对于实施例一，本实施例提供的预制异型方桩的生产模具设有第一框口17和第二框口19，因此在合模后，能够有更大的空间向模具内部注入混凝土料，从而提高生产效率，而且，通过开设第二框口19，可以减少防塌稳固件2的用料和重量，使防塌稳固件2的成本较低，移动更加灵活，此外，通过第二框口19还可以适时观察桩身上表面的布料和成型情况，并及时采取应对措施，保证预制桩的成型质量。

<实施例三>

本实施例中，与实施例一和实施例二相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

请参考图11并结合图7，相对于实施例一和实施例二，本实施例提供的预制异型方桩的生产模具的多个凸起造型部10为分体式结构，各凸起造型部 10能够相互独立地与下模1进行合模和开模。

具体地，多个凸起造型部10沿轴向方向间隔分布，各凸起造型部10分别通过一侧的转轴与左模3或右模4翻转连接，在相对于转轴的另一侧设有螺纹杆20，可通过螺母与右模4或左模3锁紧，从而起到拉紧左模3和右模 4，防止两者间距变大和变形的作用，在开模状态下，凸起造型部10向外翻转至下模1的外侧处于自然下垂状态，在合模状态下，凸起造型部10反向翻转至横跨在下模1敞口上方的位置，与上述实施例相比，凸起造型部10之间不再通过水平模板11相连接，相当于利用凸起造型部10之间相互间隔的距离形成了类似上述第二框口19的结构，进一步减少了防塌稳固件2的用料和重量，而且，各凸起造型部10相互独立，操作更加灵活。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，预制桩上的凸起部位的前侧和后侧垂直于桩身表面，或者，同一预制桩不同轴向位置的凸起部位的宽度和厚度会发生变化，等等，对于此类调整和变化，将防塌稳固件2和下模1的内凹腔作出适应性的改变即可满足生产要求。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

另外，各实施例之间的技术方案可以相互结合，但应该是以本领域普通技术人员能够实现为基础。若技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参考图13、图14，图13为本发明实施例公开的预制异型 方桩的生产方法的简要流程图；图14为本发明实施例公开的预制异型 方桩的生产方法更为详细的流程框图。

除了上述预制异型方桩的生产模具，本发明还提供一种预制异型 方桩的生产方法，采用上述任一项所述的预制异型方桩的生产模具，包括以下工艺步骤：

S1、将刚性骨架置于上述任一项所述的生产模具中。

S2、先对刚性骨架进行预应力张拉再在所述生产模具中进行混凝土料布料，或者，先在所述生产模具中进行混凝土料布料再对刚性骨架进行预应力张拉，并张拉后进行布料。

S3、在所述混凝土料堆高区进行混凝土料堆高造型以形成所述粗桩段的顶部凸起部位13。

S4、待混凝土料在生产模具中固化成预制异型方桩9后进行拆模。

下面对以上各工序做更为详细的介绍：

在步骤S1中，刚性骨架采用制作或预先购置的方式获得，制作刚性骨架包括如下步骤：

S1.1、材料准备：

S1.1.1、将作为螺旋筋的线材进行冷拔拉丝加工成产品所需的规格的冷拔丝，移动到编刚性骨架所需要的位置，也可以直接采购产品所需规格的冷拔丝，优选，采用直径为6.5mm的线材进行冷拔拉丝加工成产品所需的 4.0mm、5.0mm、6.0mm等规格的冷拔丝；备用。

S1.1.2、采购用以制作预应力钢棒(以下简称PC钢棒)各种规格的预应力钢材，入库时按照规格进行分类堆放在指定位置，以方便下料为原则，也可以直接采购产品所需规格的PC钢棒；

S1.1.3、采用放直截断机将盘状预应力钢材截断为定长的直线形PC 钢棒，局部弯曲、锈蚀、夹皮、纵向裂纹、缺陷的PC钢棒不能使用，PC钢棒下料长度应严格按照表一中的参数进行，同批主筋下料长度相对差值不应大于L/5000。

表一 钢棒下料长度参数表

S1.2、采用墩头机在预应力钢棒两端通过墩粗的方式加装套筒螺母：

S1.2.1、PC钢棒在镦头前先把PC钢棒穿入配套的螺母套筒内，穿入螺母套筒前先检查螺母套筒是否符合要求；

S1.2.2、采用墩头机在PC钢棒两端通过墩粗的方式加装螺母套筒，使得螺母套筒与PC钢棒形成锚接。PC钢棒镦头的直径和厚度应严格按照表二中的参数进行，预防镦头造成产品质量问题，同一桩的PC钢棒镦头后有效相对差值不得大于L/4000。

表二PC钢棒镦头参数表

PC钢棒直径D(mm)	墩头直径D(mm)	墩头厚度H(mm)
			7.1	13.5-14.5	5.0-7.0
7.9	14.0-15.0	5.5-7.5
			9	16.7-17.5	6.5-8.5
9.5	16.5-18.0	6.5-8.5
			10.7	17.0-18.0	7.0-9.0
11	17.0-18.1	7.0-9.0
			12.6	18.5-19.5	7.5-9.5

优选，在步骤S1.2.2之前，先在套设有螺母套筒后的PC钢棒一端加入垫片再将PC钢棒两端墩粗，通过在预应力钢棒的墩头部位与螺母套筒的卡接部位之间加装垫片，避免PC钢棒镦头与螺母套筒之间产生间隙从而可以有效防止泥浆进入螺母套筒内。

S1.3、将预应力钢棒和螺旋筋采用编笼机通过焊接的方式制成横截面为方形的刚性骨架：

S1.3.1、按照生产任务单进行编制刚性骨架，并控制两端部的螺旋筋的数量和间距，螺旋筋焊接时，应注意观察，如发生焊点开裂脆断，则应将断裂处缝扎牢固，并及时调整电流采取纠正措施。螺旋筋允许接头，接头处至少搭接半圈

S1.3.2、刚性骨架的存放应符合生产工艺流程要求进行，备用。

在步骤S2中，混凝土料可以现场制作，也可以通过预先采购的方式获得，制作混凝土料包括如下步骤：

Sa、采用装载机或输送带把胶凝材料、砂、石子、轻骨料混凝土骨料、掺合料、减水剂等混凝土材料送达储料仓内，通过计量器具进行计量后投入拌和站。

其中，胶凝材料选用水泥，优选PO42.5R、PⅡ42.5R、PO52.5、PⅡ52.5。 C40混凝土配合比胶凝材料用量为300～370kg/m³，C65混凝土配合比胶凝材料用量为350～420kg/m³，C80混凝土配合比胶凝材料用量为400～450kg/m³；

砂使用天然砂或机制砂，细度模数2.5-3.5，含泥量小于1％；

石子可使用碎石或破碎卵石，压碎值控制在10％以内，含泥量不大于 0.5％，针片状含量不大于5％；

轻骨料混凝土骨料使用高强粉煤灰陶粒，表观密度不大于1950Kg/m³；

掺合料可使用S95级矿渣微粉(占胶凝材料总量的10-30％)、Ⅱ类粉煤灰(占胶凝材料总量的15-30％)、硅砂粉(占胶凝材料总量的20-30％)、高强混凝土掺合料(占胶凝材料总量的20-30％)；

减水剂优选聚羧酸高性能减水剂，减水率不低于25％，净浆流动度不小于180mm。

下面以C40、C65和C80混凝土的原材料配合比为例，具体请参阅表三至表五。

表三C40自密实混凝土、高强粉煤灰陶粒轻骨料混凝土、普通混凝土原材料配合比

表四C65自密实混凝土、高强粉煤灰陶粒轻骨料混凝土、普通混凝土原材料配合比

表五C80自密实混凝土、高强粉煤灰陶粒轻骨料混凝土、普通混凝土原材料配合比

Sb、拌和工艺采用二次投料法(裹砂裹石法)，确保拌和料的均匀性：先开动搅拌机空车运转——先加砂铺满搅拌机底——铺满后即可加入水泥 (掺合料)干拌15或20秒左右——加入拌和水搅拌成均匀的砂浆——然后加入石子——搅拌10～20秒后加入减水剂(减水剂掺量根据减水剂厂家推荐掺量试验确定)——根据料情况适当补充水达到要求流动性——搅拌均匀出料(最好一次性加拌和水到位)，得到混凝土，要求混凝土塌落度50-90mm，泵送混凝土的塌落度100-140mm，自密实混凝土塌落扩展度650±50mm，扩展时间15±5S；每立方混凝土砂率30-50％，表观密度2450-2550Kg/m³，水灰比0.25-0.3。

进一步地，步骤S2具体包括以下步骤：

S2.1、先在刚性骨架上安装张拉组件，具体地张拉组件包括分别安装在刚性骨架两端的张拉板、固定板，然后放入下模1内，也可把刚性骨架放入下模1后再安装张拉板、固定板，对工序的先后顺序不作限定，之后再安装张拉丝杆，也可在安装张拉板和固定板之前先在桩端安装上桩端保护套。其中，桩端保护套可包括锚角，锚角周向分布在桩端保护套的内壁，与桩端保护套固定连接，安装时锚角与PC钢棒通过张拉板或固定板上的固定螺栓连接，桩端保护套对刚性骨架形成一个周向的保护，另外，桩端保护套也可以保护管桩成品的端面不被磕碰损坏。

这一步中，还可以在刚性骨架两端安装钢筋网片，并在刚性骨架主体预设起吊构件，比如吊环。

S2.2、把固定板和张拉板安装在下模1的各自一端上；

S2.3、将张拉板与张拉丝杆连接；

S2.4、利用张拉机施加拉力，将刚性骨架张拉到设计值后锁紧张拉锁紧螺母至与安装在生产模具端部的端板相抵，张拉控制应力系数为0.7-0.75；

S2.5、在安装有刚性骨架的下模1内进行混凝土布料，可以采用泵机按设计重量进行混凝土投料。模具放置在可移动式的平板车上，如果采用可行走式的布料器，则平板车不需要行走移动；如采用固定式布料器那么模具通过可移动式的平板车移动达到分布混凝土的目的。

采用一边布料一边振动的方式进行布料，把模具放在振动平台上布料，也可使用手提式振动器进行，也可直接使用自密实混凝土进行布料。如使用自密实混凝土就可无需振动。

上述步骤S2.5和步骤S2.4可调换先后顺序，改为先布料后张拉，并且在张拉后还需要进行布料和补料。

以上制备混凝土料可以与刚性骨架制作、安装刚性骨架工序同步进行，装好刚性骨架之后即可进行布料。

进一步地，步骤S3中形成顶部凸起部位13具体包括以下几种方式：

方式一：继续将混凝土料布至生产模具下模1的粗模腔顶部，然后通过人工造型出混凝土料堆高区；

方式二：在生产模具的下模1内布满混凝土料，并在粗模腔顶部继续布上混凝土料堆后，将未设置第一框口17的防塌稳固件2在下模1的敞口处合模，然后压制造型出顶部凸起部位13；

方式三：在下模1内布料前或布料后，使设置有第一框口17的防塌稳固件2与下模1在下模1的敞口处合模，然后通过防塌稳固件2上的第一框口 17进行抹面或辊压造型形成顶部凸起部位13；

方式四：在下模1内布满料后，将预制好的凸起块插入至粗模腔的顶部形成顶部凸起部位13；

方式五：先在下模1内的下内凹腔上设置预制好的凸起块，然后在下模 1内布满料后，接着将预制好的凸起块插入至粗模腔的顶部形成顶部凸起部位13。

方式三至方式四中，防塌稳固件2还可设置第二框口19，利用第二框口 19进行顶部非凸起部位的抹面或辊压操作。通过混凝土料布料或者是设置凸起块的方式，最后在预制异型方桩9粗桩段形成周向连续的凸起部位,桩身具有较高的结构对称性，既能替代现场预制方桩，又具有预应力混凝土管桩的高竖向承载力、耐击打强度，且具有竹节桩的高抗拉拔性能。而方式二至方式四中采用防塌稳固件2，在顶部凸起部位13制作及造型的过程中起到防塌稳固的作用，有助于实现低成本、高效率、质量稳定的工厂化生产、工程化制作。

更进一步地，步骤S4具体包括以下步骤：

S4.1、等待混凝土料在生产模具中固化成型。固化成型包括自然养护成型和常温常压蒸汽养护成型。通常自然养护时间为20-24小时。对于采用固定式(不可移动)生产模具生产预制异型方桩9进行常温常压蒸汽养护成型，可直接在模具上放入蒸汽进行常温常压蒸汽养护，对于非固定式(可移动) 生产模具生产预制异型方桩9进行常温常压蒸汽养护成型，可以将造型好顶部凸起部位13的生产模具吊或移动到蒸养池中严格按照工艺相关规定进行养护。其中，常温常压蒸汽养护的具体步骤如下：

S4.1.1、将非固定式模具移动到蒸养池中后盖上盖子；对于固定式模具，在模具上覆盖油布；

S4.1.2、升温为1.0-1.5小时，升温速度为10-25℃/小时，且升温速度应前慢后快；

S4.1.3、恒温为3.0-6.0小时，温度控制为90±5℃；

S4.1.4、养护结束后，打开养护池盖子或模具上的油布即可进入下一步工序。

S4.2、将已完成生产成型和养护后的生产模具吊出，放置在出模专用架、或可移动的平板车、转动链条架上；如使用固定式模具也可直接放在拆模区的场地上。

S4.3、为了保证质量，应先把张拉锁紧螺母松动或松动固定板上的固定螺栓，当然也可以直接拆除该固定板，拆卸固定螺栓时，应采用对称相互交错的放张方法，以免在放张过程中产生过大的偏心应力，使桩身发生弯曲、裂纹及造成螺帽内螺纹损坏；在这一步中，优选地先松开张拉锁紧螺母，可减少PC钢棒张拉力对生产模具及固定板的损伤。

S4.4、将预制异型方桩9从生产模具内直接吊出，或采用其他方法吊离生产模具。

上述步骤S4.3和步骤S4.4可调换先后顺序，先拆模，后拆张拉组件。

S4.5、当预制异型方桩9从生产模具内分离后，将张拉板上的张拉螺栓拆除，如果固定板还没有拆的应拆除固定板，张拉板、固定板从桩两端移动到规定作业工位，张拉板、固定板和螺栓先清理其上的杂物后涂抹脱模剂等混凝土模具隔离材料，再把它们移动到规定工位，以便用于后续预制异型方桩9的生产制作；将生产模具移动到规定作业工位，在移动前或移动后清理生产模具型腔，涂抹脱模剂等混凝土模具隔离材料，接着用于后续预制异型方桩9的生产制作，即重复步骤S1至S4，固定模具则不移动。

在本发明实施例中，还包括后续工序：

S5、对于混凝土强度等级要求在C65以下的预制异型方桩9通过常温常压蒸汽养护或自然养护达到产品混凝土强度设计标准后可以直接脱模后起吊或移动到事先规定的成品库或成品堆场进行堆放；

但是，对于混凝土强度等级要求在C65以上强度的预制桩，在步骤S4 后还需要进行高温高压养护工序。具体地，高温高压养护工序步骤如下：

S5.1、将预制异型方桩9放入高压釜，通过高温高压蒸汽养护使其混凝土强度达到产品设计标准，具体操作如下：

升压时间为1.0-1.5小时，升压速度为0.05-0.15Mpa/小时，升压速度前慢后快；

恒压时间为3.0-5.0小时，压力控制为0.4-1.0Mpa,温度控制在 140-180℃；

降压时间为1.5-2小时，降压速度为0.05-0.15Mpa/小时，且降压速度应前慢后快；降温时间为0.5-1.0小时，最后降至常温常压。

S5.2、高压釜养护完成后将预制异型方桩9拉或推出高压釜，然后起吊或移动到事先规定的成品库或成品堆场进行堆放。

对于，采用免蒸压掺合料或免蒸压减水剂等免蒸压材料时只需进行常温常压蒸汽养护无需再进入高压釜高温高压养护就可以达到C80以上混凝土强度的预制异型方桩9，可以不需要进行高温高压养护工序。

短桩的生产工艺与长桩基本相同，不同之处在于：步骤S2中安装共桩固定板、共桩张拉板、接桩器等，在步骤S4中拆共桩固定板、共桩张拉板等。

以上对本发明所提供的预制异型方桩生产方法及生产模具进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.预制异型方桩的生产模具，所述预制异型 方桩由混凝土料固化成型,其特征在于:多个所述生产模具横向设置，各所述生产模具沿长度方向形成有至少一粗模腔和至少一细模腔,粗模腔和细模腔相连通；

所述细模腔用以成型预制异型方桩的细桩段,且粗模腔的顶部具有混凝土料堆高区,所述粗模腔与混凝土料堆高区用以成型预制异型方桩的粗桩段；

各所述生产模具包括：

下模，顶部为敞口结构；以及防塌稳固件，所述防塌稳固件于粗模腔上方可堆高下模中的混凝土料顶面；

所述下模包括左模、右模和底模，所述左模的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩左侧凸起部位的左内凹腔，所述右模的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩右侧凸起部位的右内凹腔，所述底模的内模面具有至少一用于形成预制异型方桩底部凸起部位的下内凹腔；所述下内凹腔的左、右两侧分别与处于同一轴向位置的所述左内凹腔和右内凹腔的下端相连通，并围合成粗模腔；所述底模的非下内凹腔与处于同一轴向位置的所述左模的非左内凹腔和右模的非右内凹腔围合成细模腔；

所述防塌稳固件能够与所述下模在敞口处合模，所述防塌稳固件包括与下内凹腔数量相同且位置相对应的凸起造型部，所述凸起造型部的内模面成型为用于形成预制异型方桩顶部凸起部位的上内凹腔，所述上内凹腔用于进行二次布料，在合模状态下，所述上内凹腔的开口朝向下方形成混凝土料堆高区，并且上内凹腔与同一轴向位置的所述下内凹腔的开口相对，其左、右两侧与同一轴向位置的所述左内凹腔和右内凹腔的上端相连通；

所述上内凹腔的顶部设有与外界贯通的第一框口，所述凸起造型部之间为对应于细模腔并与外界贯通的第二框口或敞口区域。

2.根据权利要求1所述的预制异型方桩的生产模具，其特征在于：所述凸起造型部具有形成所述上内凹腔的前模面和后模面，所述前模面和后模面以前后对称的形式倾斜设置，两者之间的间距从顶部向下逐渐变大；

所述凸起造型部还具有与所述前模面和后模面合围形成所述上内凹腔的左模面和右模面，所述左模面和右模面以左右对称的形式倾斜设置，两者之间的间距从顶部向下逐渐变大。

3.根据权利要求2所述的预制异型方桩的生产模具，其特征在于：各所述凸起造型部分别通过一侧的转轴与所述左模或右模翻转连接，在开模状态下，所述凸起造型部向外翻转至所述下模敞口的外侧区域，在合模状态下，所述凸起造型部反向翻转至横跨在所述下模敞口上方的位置；

或者，多个所述凸起造型部连接为一体式结构，相邻的两个所述凸起造型部之间设有位置低于所述凸起造型部顶部的水平模板，所述水平模板的下表面为用于形成预制异型方桩顶部非凸起部位的内模面；所述水平模板设有使其下方的浇筑腔与外界贯通的第二框口；

或者，多个所述凸起造型部为分体式结构，各所述凸起造型部能够相互独立地与所述下模进行合模和开模。

4.预制异型 方桩的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

将刚性骨架置于如权利要求1至3中任一项所述的生产模具中；

先对刚性骨架进行预应力张拉再在所述生产模具中进行混凝土料布料，或者，先在所述生产模具中进行混凝土料布料再对刚性骨架进行预应力张拉，并张拉后进行布料；

在所述混凝土料堆高区进行混凝土料堆高造型以形成所述粗桩段的顶部凸起部位；

待混凝土料在生产模具中固化成预制异型方桩后进行拆模。

5.根据权利要求4所述的预制异型 方桩的生产方法，其特征在于：所述刚性骨架采用制作或预先购置的方式获得，制作所述刚性骨架包括如下步骤：

采用放直截断机将盘状预应力钢材截断为定长的直线形预应力钢棒；

采用墩头机在预应力钢棒两端通过墩粗的方式加装套筒螺母；

将预应力钢棒和螺旋筋采用编笼机通过焊接的方式制成横截面为方形的刚性骨架，

其中，采用墩头机在预应力钢棒两端通过墩粗的方式加装套筒螺母之前先在预应力钢棒的墩头部位与套筒螺母的卡接部位之间加装垫片。

6.根据权利要求4所述的预制异型 方桩的生产方法，其特征在于：在将刚性骨架置于生产模具中之前，先在刚性骨架上安装张拉组件，再将带有张拉组件的刚性骨架放入下模内，或者，在将刚性骨架置于生产模具中之后，在刚性骨架上安装张拉组件；

其中，在刚性骨架上安装张拉组件包括将张拉板安装于刚性骨架的一端，将固定板安装于刚性骨架的另一端，以及将张拉板与套有张拉锁紧螺母的张拉丝杆连接；

对刚性骨架进行预应力张拉采用张拉机，张拉到设计值后旋动张拉锁紧螺母至与安装在生产模具端部的端板相抵，然后进行布料或补料；

在所述混凝土料堆高区进行造型以形成所述粗桩段的顶部凸起部位之后，采用蒸汽养护或者自然养护，使混凝土料在生产模具中固化成型；

待混凝土料在生产模具中固化成预制异型方桩后进行拆模时，先拆除张拉组件，在拆除张拉组件时，先将与张拉丝杆配合的张拉锁紧螺母松动或松动固定板上的固定螺栓，或者直接拆除固定板；

优选的，在刚性骨架上安装张拉组件之前，先在刚性骨架与张拉板、固定板之间加装桩端保护套，并通过张拉板或固定板上的固定螺栓与刚性骨架连接。

7.根据权利要求4所述的预制异型 方桩的生产方法，其特征在于：在所述混凝土料堆高区进行造型以形成所述粗桩段的顶部凸起部位，包括如下方式：

方式一：继续将混凝土料布至生产模具粗模腔的顶部，然后通过人工造型出混凝土料堆高区；

方式二：在生产模具的下模内布满混凝土料，并在粗模腔顶部继续布上混凝土料堆后，将未设置第一框口的防塌稳固件在下模的敞口处合模，然后压制造型出顶部凸起部位；

方式三：在下模内布料前或布料后，使设置有框口的防塌稳固件与下模在下模的敞口处合模，然后通过防塌稳固件上的第一框口进行抹面或辊压造型形成顶部凸起部位；

方式四：在下模内布满料后，将预制好的凸起块插入至粗模腔的顶部形成顶部凸起部位；

方式五：先在下模内的下内凹腔上设置预制好的凸起块，然后在下模内布满料后，接着将预制好的凸起块插入至粗模腔的顶部形成顶部凸起部位。

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