CN113431034B - 预制桩腔体及具有其的防护桩、防护桩组合体和成腔模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了预制桩腔体及具有其的防护桩、防护桩组合体和成腔模具，其中预制桩腔体包括外壳和内撑，外壳成型于预制混凝土桩内，其与外部相连通形成用于安装嵌入部的腔体，内撑成型于外壳内壁上，且与外壳内壁之间具有中空腔体，该内撑和外壳通过与嵌入部抵接后将嵌入部定位于腔体内，且外壳的开口端处与嵌入部形成密封，内撑经嵌入部挤压向中空腔体收缩后可使嵌入部抽离腔体，本发明通过预制桩腔体在混凝土桩制备后的侧壁成腔，用于岸堤防护桩的混凝土桩之间、或混凝土桩与防护板之间，通过安装于其内的连接板进行岸堤与河道隔绝，实现岸堤防护桩组合体对岸堤的抗冲刷及防止水土流失的功能。

Description

预制桩腔体及具有其的防护桩、防护桩组合体和成腔模具

技术领域

本发明涉及预制桩的成腔结构及其应用技术领域，尤其涉及预制桩腔体及具有其的防护桩、防护桩组合体和成腔模具。

背景技术

钢筋混凝土预制桩（混凝土桩）一般情况下是在工厂预制出来，再将其运输到桩位所在的地点之上，对其进行锤击、振动、静压等工艺措施，使得桩体进入到预定的位置之上，相较于其他的桩来说，钢筋混凝土预制桩在和实际应用的过程中展现出荷载能力比较强、沉降变形比较小、施工简便、造价低廉以及效率比较高等优点，因而在桩基工程中得到了大量的使用。

混凝土桩（或通过防护板）之间串联形成岸堤防护桩，一方面用于河道美观，另一方面可以防止水土流失。但混凝土桩之间、或混凝土桩与防护板之间如果抵接后紧密排列，则要求精准计算，一旦安装过程中差生位移差，会给后续安装造成困难；如果混凝土桩之间、或混凝土桩与防护板之间存在缝隙，则可方便安装，但是会影响岸堤防护桩对岸堤的防冲刷及防水土流失功能。而为了阻隔缝隙，可以考虑在混凝土桩上设计成腔结构，通过附加的连接板安装于成腔结构中，但此时若混凝土桩是通过专用模具生产，增加成腔结构，势必又会对模具结构产生影响，若成腔结构及模具设计不当，可能会导致合模、脱模产生干涉，无法实际生产。

因此，需要有一种技术方案，在确保技术效果的情况下，同时解决以上所有技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供预制桩腔体及具有其的防护桩、防护桩组合体和成腔模具，本发明通过预制桩腔体，在混凝土桩制备后其脱离模具而位于桩体上，在混凝土桩侧壁成腔，将其用于岸堤防护桩的混凝土桩之间、或混凝土桩与防护板之间，并通过安装于其内的连接板进行岸堤与河道的隔绝，可以实现岸堤防护桩组合体对岸堤的抗冲刷及防止水土流失的功能。而当混凝土桩是通过专用模具生产时，可以顺利加工出该成腔结构，不存在合模、脱模的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：预制桩腔体，包括外壳和内撑，所述外壳成型于预制混凝土桩内，其与外部相连通形成用于安装嵌入部的主腔体，所述内撑成型于所述外壳内壁上、且与所述外壳内壁之间形成副腔体，所述内撑和所述外壳与所述嵌入部抵接后，将所述嵌入部定位于所述腔体内；所述内撑经所述嵌入部挤压并压缩所述副腔体后，可使所述嵌入部插入或抽离所述腔体。

作为进一步的优化，所述内撑至少部分且非全部的设置于所述外壳内壁上，所述内撑和所述外壳均至少部分的与所述嵌入部相抵接后，将所述嵌入部定位于所述主腔体内。

作为进一步的优化，所述外壳包括端壳体和侧壳体，所述主腔体包括第一腔体与第二腔体，所述第一腔体位于所述端壳体内，所述第二腔体位于所述侧壳体内并连通所述第一腔体与外部空间；所述内撑安装于所述侧壳体上，所述副腔体向所述第二腔体内部延伸，所述内撑通过过盈抵接将所述嵌入部上位于所述第二腔体内的部分固定，所述端壳体和/或侧壳体用于支撑所述嵌入部。

作为进一步的优化，所述内撑的材质兼具柔性与弹性，其设于所述侧壳体上靠近所述第二腔体一侧的侧壁上，所述内撑与所述端壳体共同将插入的所述嵌入部完全包裹。

作为进一步的优化，所述内撑靠近所述端壳体一侧的横截面宽度大于其远离所述端壳体一侧的的横截面宽度。

作为进一步的优化，所述外壳为一体成型，其为高分子材质，且具有对称结构，所述内撑及所述副腔体均呈对称状的设置于侧壳体上。

作为进一步的优化，所述端壳体横截面为一字形结构、波浪形结构、折弯结构和弧面结构中的一种或多种组合。

作为进一步的优化，所述内撑的材质为硬性可形变材质，所述副腔体为所述内撑与所述侧壳体形成的腔体，其形状为柱状或球状。

作为进一步的优化，所述内撑具有多个，其与所述外壳一体成型。

作为进一步的优化，所述嵌入部被所述端壳体和/或侧壳体支撑的一端的横截面宽度，大于所述嵌入部被所述内撑固定的一端的横截面宽度；所述嵌入部总是自所述横截面宽度较大的一端插入所述预制桩腔体。

本发明提供了一种防护桩，包括所述预制桩腔体和混凝土桩，所述混凝土桩的至少一侧设有嵌入其本体的预制桩腔体，所述预制桩腔体自所述混凝土桩的顶端向下延伸。

作为进一步的优化，所述外壳完全嵌入所述混凝土桩内。

作为进一步的优化，所述外壳的外壁上设有连接杆，所述连接杆嵌入所述混凝土桩内并将所述外壳固定于所述混凝土桩内。

作为进一步的优化，所述连接杆具有多个，多个所述连接杆在所述外壳的外壁上呈矩阵状排列。

作为进一步的优化，所述连接杆具有多个，其沿平行于所述混凝土桩的竖直轴线方向设置于所述外壳的外壁上，其高度小于等于所述外壳的高度，多个所述连接杆平行排列。

作为进一步的优化，所述连接杆上远离所述外壳的一侧具有膨胀部，所述外壳、连接杆和膨胀部为一体成型。

本发明提供了防护桩组合体，包括多个混凝土桩，多个所述混凝土桩相邻串联排列、或在相邻的一对混凝土桩之间插入防护板串联排列，所述混凝土桩的相对两侧、以及所述防护板的相对两侧成型有上述预制桩腔体，相邻的一对所述预制桩腔体内通过插装连接板进行连接，所述连接板包括连接部以及设置于所述连接部两端的所述嵌入部，同一所述连接部两端的所述嵌入部分别嵌入相邻的一对所述预制桩腔体内，所述连接部的中间段位于一对相邻的所述混凝土桩之间、或相邻的所述混凝土桩与所述防护板之间的间隙处。

作为进一步的优化，所述连接板的高度等于所述预制桩腔体的高度。

作为进一步的优化，所述嵌入部插入所述预制桩腔体时，所述嵌入部过盈抵接于所述预制桩腔体内的所述内撑上。

作为进一步的优化，所述连接部为柔性材质，所述嵌入部为柔性材质或硬性材质。

本发明还提供了成腔模具，

包括上模和下模，所述上模和下模合模后形成成型腔，所述上模内至少一侧设有嵌入部，所述嵌入部上插装有上述预制桩腔体，所述外壳上设有用于将所述预制桩腔体固定于所述混凝土桩上的连接杆。

作为进一步的优化，所述上模的相对两侧对称的设有一对所述嵌入部。

作为进一步的优化，所述嵌入部自所述上模内壁的一端向所述成型腔的内部延伸，且其与所述成型腔的水平轴线相平行。

作为进一步的优化，所述嵌入部与完全包裹于所述预制桩腔体内。

与现有技术相比，本发明至少具有以下的有益效果：

1、本发明通过在混凝土桩上设置预制桩腔体，能够与嵌入部进行稳固的连接，对于防护桩组合体来说，无论是采用混凝土桩连续排列、还是混凝土桩+防护板间隔排列的方式，通过这种预制桩腔体与带有嵌入部的相关组件（例如实施例中的连接板）的综合使用，能显著提高防护桩组合体对岸堤的抗冲刷及防止水土流失的功能。这种预制桩腔体+嵌入部相关组件的结构具有非常广的适用范围，几乎可以涵盖所有涉及到堤岸防护的领域。

2、为了使带有嵌入部的相关组件能够与预制桩腔体的结合更加牢固，本发明在预制桩腔体内设置了内撑，而嵌入部的优选方案是两端宽度一大一小；当嵌入部用宽度较大的一端插入预制桩腔体时，必然会因尺寸干涉挤压内撑，而内撑与外壳之间设有副腔体，副腔体专门用于吸收这种挤压发生的形变，而当嵌入部完全插入后，内撑释放原先受挤压的空间，与嵌入部形成过盈抵接，预制桩腔体完全包裹嵌入部，且结合强度较高，不易脱落。

3、预制桩腔体成型于混凝土桩上，若该混凝土桩是采用专用模具生产，本发明对于模具的结构同样进行了重新设计，一方面能确保形成符合要求的预制桩腔体，另一方面也要能使合模、脱模方便；在优选实施例中，在专用模具的上模，同样设置有嵌入部，能够对内撑进行挤压后，实现顺利合模与脱模。

附图说明

图1为本发明预制桩腔体一种实施例的结构示意图。

图2为本发明预制桩腔体成型于混凝土桩上的结构示意图。

图3为本发明预制桩腔体安装于模具上的结构示意图。

图4为本发明预制桩腔体用于混凝土桩上成型后且未开模时的结构示意图。

图5为本发明另一种实施例的预制桩腔体用于混凝土桩上成型后且未开模时的结构示意图。

图6为本发明又一种实施例的预制桩腔体用于混凝土桩上成型后且未开模时的结构示意图。

图7为本发明防护桩组合体的结构示意图。

图8为图7中A处的放大图。

图9为本发明另一种实施例的防护桩组合体的结构示意图。

图10为图9中A处的放大图。

图11为本发明又一种实施例的防护桩组合体的结构示意图。

图12为防护桩及制备其的成腔模具。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至4所示，预制桩腔体10，包括外壳11和内撑12，外壳11成型于预制混凝土桩内，其与外部相连通形成用于安装嵌入部的主腔体（包括第一腔体1101和第二腔体1102），内撑12成型于外壳内壁上，且与外壳内壁之间具有副腔体120，该内撑和外壳通过与嵌入部抵接后将嵌入部定位于主腔体内，且外壳的开口端处与嵌入部形成密封，内撑可为柔性材质，其与嵌入部为过盈抵接，可以防止外部物质（如混凝土、水等）进入腔体结构内，内撑12经嵌入部挤压向副腔体120收缩后可使嵌入部抽离主腔体。此处嵌入部通常可以设计为一端宽、一端窄的形状，将较宽的一端插入主腔体内，同时可以对内撑12进行挤压，一旦较宽的一端进入了第一腔体1101，内撑12恢复，即可与较窄的一端形成过盈抵接。内撑12至少部分且非全部的设置于外壳11内壁上，内撑12和外壳11均至少部分的与嵌入部相抵接后将嵌入部定位于腔体内，通过多点定位（即嵌入部与内撑12、嵌入部与端壳体111和/或嵌入部与侧壳体112之间抵接接触）将嵌入部较牢靠的安装定位于预制桩腔体内。

以在混凝土桩等相关产品的侧壁上形成腔体结构为例，可以在成型模具上设置嵌入部，该嵌入部主要形状参照前文所述，但材质选用硬性材料，通过将嵌入部插装入预制桩腔体内，由于内撑抵接于嵌入部上，可以使成腔结构相对稳定的安装于嵌入部上，通过合模成型（如离心成型）完成混凝土桩的制备后，将模具开模时，由于内撑旁侧具有副腔体，可以在外力的作用下使内撑产生形变向副腔体收缩，进而使位于模具上的嵌入部通过挤压内撑后脱离成腔结构，从而将成腔结构留置于混凝土桩内，并在混凝土桩内形成腔体，可以用于插装结构安装于其内。

本发明通过预制桩腔体的结构，其在混凝土桩制备前位于模具上，在混凝土桩制备后位于桩体上，通过预制桩腔体相对位置的改变实现混凝土桩侧壁成腔，其结构简单，且不影响混凝土桩成型。

外壳11包括端壳体111和侧壳体112，端壳体111内形成第一腔体1101，侧壳体112内形成连通第一腔体1101与外部的第二腔体1102，内撑12安装于侧壳体112上，该内撑12与侧壳体112之间形成中空腔体120，且向第二腔体的中心线方向延伸，内撑12通过过盈抵接将嵌入部上位于第二腔体内1102的部分固定，端壳体111和/或侧壳体112用于支撑嵌入部。

如图1所示，内撑12的材质兼具柔性与弹性，其安装于侧壳体112上靠近第二腔体1102一侧的侧壁上，且自侧壳体112上远离端壳体111的一端延伸至侧壳体112的另一端，并与端壳体111相连后与嵌入部相仿形（本实施例中嵌入部的横截面一端为圆弧形，另一端为矩形，圆弧形的直径大于矩形的宽度），从而可以使其完全贴合嵌入部，保持成腔结构与嵌入部的贴合稳定性，且内撑与嵌入部为过盈抵接；外壳11具有对称结构，内撑12对称的设置于侧壳体112上；内撑12上靠近端壳体一侧的间距大于其远离端壳体111一侧的间距；端壳体111为弧面结构，优选对称弧面结构，一对侧壳体112相平行的成型于端壳体111上。

如图5所示，在成腔结构的另一种实施例中，与上述成腔结构的不同之处在于，端壳体111为折弯结构，优选对称折弯结构，一对侧壳体112相平行的成型于端壳体111上。

外壳11为一体成型结构，其为高分子材质。

如图6所示，在成腔结构的又一种实施例中，内撑12为硬性可形变材质，其与侧壳体112形成具有空腔的柱状体或球状体，且空腔处形成中空腔体120，在本实施例中，内撑并不位于腔体的开口处，即不位于侧壳体上的边缘位置处，此时通过嵌入部与侧壳体的贴合实现腔体开口端处的密封。

本实施例中，内撑12具有多个，对称设置，可以实现更加优异的夹持效果，内撑12与外壳11一体成型。

如图4至6所示，本发明提供了防护桩，包括预制桩腔体10和混凝土桩30，混凝土桩30的至少一侧设有嵌入其本体的预制桩腔体10使混凝土桩30的侧壁上具有腔体，预制桩腔体10自混凝土桩30的顶端向下延伸，优选的，外壳11完全嵌入混凝土桩30内。

通过将预制桩腔体成型于混凝土桩上，实现了混凝土桩侧壁上带有腔体，可以用于插装结构安装于其内。

外壳11的外壁上设有连接杆13，连接杆13嵌入混凝土桩30内将外壳11固定于混凝土桩30内。

如图5所示，该预制桩腔体上的连接杆即为具有折弯结构的端壳体一侧或两侧延伸出侧壳体的部分。

优选的，连接杆13具有多个，多个连接杆13在外壳11的外壁上呈矩阵状排列。

优选的，在另一种实施例方式中，连接杆13具有多个，其沿平行于混凝土桩30的竖直轴线方向设置于外壳11的外壁上，其高度小于等于外壳11的高度，优选连接杆的高度等于外壳的高度，具有同样的高度方便外壳挤出或注塑成型；多个连接杆13平行排列。

连接杆13上远离外壳的一侧具有膨胀部，外壳11、连接杆13和膨胀部为一体成型，膨胀部可以进一步提高成腔结构位于混凝土桩中的安装稳定性。

如图7至11所示，本发明提供了岸堤防护桩组合体，包括多个混凝土桩30，多个混凝土桩30相邻串联排列、或与设置于相邻一对混凝土桩30之间的防护板50串联排列，混凝土桩30的相对两侧、以及防护板50的相对两侧成型有预制桩腔体10，一对相邻的预制桩腔体10内插装有连接板40，连接板40包括连接部41、以及设置于连接部41相对两端的嵌入部42，一对嵌入部42分别嵌入一对相邻的预制桩腔体10内，所护连接部41的中间部分位于一对相邻的混凝土桩30之间、或相邻的混凝土桩30与防护板50之间的间隙300处。

通过已经设置于混凝土桩及防护板上的预制桩腔体，可以将连接板插装于一对预制桩腔体内，优选为过盈抵接，利用连接板可以阻挡混凝土桩与混凝土桩之间、或混凝土桩与防护板之间的间隙，可以提高岸堤防护桩组合体对岸堤的抗冲刷及防止水土流失的功能。

连接板40的高度等于预制桩腔体10的高度；嵌入部42过盈抵接于预制桩腔体10内的内撑12上。

在高度面和水平面上进一步提高岸堤防护桩组合体的抗冲刷及防止水土流失的功能。

连接部41为柔性材质；嵌入部42为柔性材质或硬性材质。

如图9至11所示，在混凝土桩与防护板组合成岸堤防护桩组合体时，由于混凝土桩本身的异形结构、以及防护板拼装于混凝土桩上的位置不同，所成型的成腔结构本身因此不具有对称性。

如图3至6并结合图12所示，本发明提供了腔体成型模具20，包括上模21和下模23，上模20和下模23合模后形成成型腔，上模20内至少一侧设有嵌入部22，嵌入部22上安装预制桩腔体10，外壳11上设有用于将预制桩腔体10固定于混凝土桩30上的连接杆13。

上模21相对两侧对称的设有一对嵌入部22，可以在混凝土桩的相对两侧安装预制桩腔体10。

嵌入部22自上模21内壁的一端向成型腔的内部延伸，且其与成型腔的水平轴线相平行。

嵌入部22与第一腔体1101的内壁、内撑12、以及第二腔体1102中内撑12以外的内壁相抵接，通过紧密贴合的形式提高成腔结构与嵌入部的安装稳定性。

本发明成腔模具的制桩方法，包括如下步骤，

S1)按照混凝土桩中各组分配比备料，在下模内填充混凝土，并铺设钢筋；

S2)将成腔结构插装于上模的嵌入部上，并将上模与下模合模；

S3)根据设定参数进行成型，制备混凝土桩；

S4)将上模与下模开模（上下开模、转动开模等）后，预制桩腔体固定于混凝土桩上，嵌入部脱离预制桩腔体，即可制得侧壁上具有腔体结构的混凝土桩，如图12所示，如果预制桩腔体并非竖置成型于混凝土装内，则可通过转动开模的形式将上模与下模开模。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (19)

1.预制桩腔体，其特征在于，包括外壳和内撑，所述外壳成型于预制混凝土桩内，其与外部相连通形成用于安装嵌入部的主腔体，所述内撑成型于所述外壳内壁上、且与所述外壳内壁之间形成副腔体，所述内撑和所述外壳与所述嵌入部抵接后，将所述嵌入部定位于所述腔体内；所述内撑经所述嵌入部挤压并压缩所述副腔体后，可使所述嵌入部插入或抽离所述腔体；所述内撑至少部分且非全部的设置于所述外壳内壁上，所述内撑和所述外壳均至少部分的与所述嵌入部相抵接后，将所述嵌入部定位于所述主腔体内；所述外壳包括端壳体和侧壳体，所述主腔体包括第一腔体与第二腔体，所述第一腔体位于所述端壳体内，所述第二腔体位于所述侧壳体内并连通所述第一腔体与外部空间；所述内撑安装于所述侧壳体上，所述副腔体向所述第二腔体内部延伸；当所述嵌入部完全插入所述预制桩腔体时，所述内撑通过过盈抵接将所述嵌入部上位于所述第二腔体内的部分固定，所述端壳体和/或侧壳体用于支撑所述嵌入部；所述内撑与所述外壳一体成型。

2.根据权利要求1所述的预制桩腔体，其特征在于，所述内撑的材质兼具柔性与弹性，其设于所述侧壳体上靠近所述第二腔体一侧的侧壁上，所述内撑与所述端壳体共同将插入的所述嵌入部完全包裹。

3.根据权利要求2所述的预制桩腔体，其特征在于，所述内撑靠近所述端壳体一侧的横截面宽度大于其远离所述端壳体一侧的的横截面宽度。

4.根据权利要求1所述的预制桩腔体，其特征在于，所述外壳为一体成型，其为高分子材质，且具有对称结构，所述内撑及所述副腔体均呈对称状的设置于侧壳体上。

5.根据权利要求1所述的预制桩腔体，其特征在于，所述内撑的材质为硬性可形变材质，所述副腔体为所述内撑与所述侧壳体形成的腔体，其形状为柱状或球状。

6.根据权利要求1所述的预制桩腔体，其特征在于，所述嵌入部被所述端壳体和/或侧壳体支撑的一端的横截面宽度，大于所述嵌入部被所述内撑固定的一端的横截面宽度；所述嵌入部总是自所述横截面宽度较大的一端插入所述预制桩腔体。

7.防护桩，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的预制桩腔体和混凝土桩，所述混凝土桩的至少一侧设有嵌入其本体的预制桩腔体，所述预制桩腔体自所述混凝土桩的顶端向下延伸；所述外壳完全嵌入所述混凝土桩内。

8.根据权利要求7所述的防护桩，其特征在于，所述外壳的外壁上设有连接杆，所述连接杆嵌入所述混凝土桩内并将所述外壳固定于所述混凝土桩内。

9.根据权利要求8所述的防护桩，其特征在于，所述连接杆具有多个，多个所述连接杆在所述外壳的外壁上呈矩阵状排列。

10.根据权利要求8所述的防护桩，其特征在于，所述连接杆具有多个，其沿平行于所述混凝土桩的竖直轴线方向设置于所述外壳的外壁上，其高度小于等于所述外壳的高度，多个所述连接杆平行排列。

11.根据权利要求8所述的防护桩，其特征在于，所述连接杆上远离所述外壳的一侧具有膨胀部，所述外壳、连接杆和膨胀部为一体成型。

12.防护桩组合体，包括多个混凝土桩，多个所述混凝土桩相邻串联排列、或在相邻的一对混凝土桩之间插入防护板串联排列，其特征在于，所述混凝土桩的相对两侧、以及所述防护板的相对两侧成型有如权利要求1至6任意一项所述的预制桩腔体，相邻的一对所述预制桩腔体内通过插装连接板进行连接，所述连接板包括连接部以及设置于所述连接部两端的所述嵌入部，同一所述连接部两端的所述嵌入部分别嵌入相邻的一对所述预制桩腔体内，所述连接部的中间段位于一对相邻的所述混凝土桩之间、或相邻的所述混凝土桩与所述防护板之间的间隙处。

13.根据权利要求12所述的防护桩组合体，其特征在于，所述连接板的高度等于所述预制桩腔体的高度。

14.根据权利要求12所述的防护桩组合体，其特征在于，所述嵌入部插入所述预制桩腔体时，所述嵌入部过盈抵接于所述预制桩腔体内的所述内撑上。

15.根据权利要求12所述的防护桩组合体，其特征在于，所述连接部为柔性材质，所述嵌入部为柔性材质或硬性材质。

16.成腔模具，包括上模和下模，所述上模和下模合模后形成成型腔，其特征在于，所述上模内至少一侧设有嵌入部，所述嵌入部上插装有如权利要求1至6任意一项所述的预制桩腔体，所述外壳上设有用于将所述预制桩腔体固定于所述混凝土桩上的连接杆；所述连接杆上远离所述外壳的一侧具有膨胀部，所述外壳、连接杆和膨胀部为一体成型。

17.根据权利要求16所述的成腔模具，其特征在于，所述上模的相对两侧对称的设有一对所述嵌入部。

18.根据权利要求16所述的成腔模具，其特征在于，所述嵌入部自所述上模内壁的一端向所述成型腔的内部延伸，且其与所述成型腔的水平轴线相平行。

19.根据权利要求16所述的成腔模具，其特征在于，所述嵌入部完全包裹于所述预制桩腔体内。

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