CN116163293B - 一种预制桩、预制桩连接装置及预制桩系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预制桩技术领域，尤其涉及一种预制桩、预制桩连接装置及预制桩系统，旨在解决现有技术中多数预制桩机械结构差，导致预制桩与土体之间的摩擦力差。一种预制桩，包括桩体，所述桩体为多边形柱体结构，所述桩体上开设有容纳槽，所述容纳槽内设置有若干抓持组件，所述抓持组件用以增加所述桩体与桩孔之间的摩擦力。通过桩体自身多边形的结构设计，其棱边可增加与桩孔土体之间的摩擦力，同时进入容纳槽内的土体会由抓持组件进行抓持，因此桩体的抗拔承载力也会有显著提升。

Description

一种预制桩、预制桩连接装置及预制桩系统

技术领域

本发明涉及预制桩技术领域，尤其涉及一种预制桩、预制桩连接装置及预制桩系统。

背景技术

在城市改造、建设中基坑挡土因周围环境影响（房屋密集，施工面积狭小等）无法使用传统放坡挡土的方式，一般采用板桩墙的方式来防止土体崩塌，但当周围放置材料时导致板桩墙承受的侧向力加大，出现板桩墙移位、变形及破坏，产生施工安全隐患。

桩的截面有方形、矩形、圆形等，在建筑物打地基、建混凝土桩时，一般先打好桩孔，然后将预制好的预制桩放入桩基的桩孔内，通过打桩机将预制桩打入桩孔内，当桩体的外壁较为光滑时，不易于桩体与桩基土体的嵌设连接，其抗拔力较差，这种本身机械强度差、粘结度差的混凝土桩不易于对地基土体的夯实，在长时间使用后往往便会引起桩基下沉、构件倒塌等重大安全问题，从而使得变截面空心方桩的抗拔承载性能有待加强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的大多数预制桩的桩体机械强度差，使得预制桩外壁面与土体贴合不紧密，因而造成桩身与周围土体间的相对摩擦力提高有限，本发明目的在于提供一种预制桩、预制桩连接装置及预制桩系统，可通过预制桩自身结构及连接装置提高预制桩与土体之间的摩擦力，并提升桩体的抗拔承载性能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种预制桩，包括桩体，所述桩体为多边形柱体结构，所述桩体上开设有容纳槽，所述容纳槽内设置有若干抓持组件，所述抓持组件用以增加所述桩体与桩孔之间的摩擦力。

上述技术方案中，多边形的桩体在经打桩机进入地下后，桩体的棱边会增加与土层之间的摩擦力，当桩体完全进入土层之后，土层内的土壤会陷入容纳槽内，从而与抓持组件接触，抓持组件则会增加桩体与土层之间的摩擦力，提升桩体整体的承载力。

在一些可选的技术方案中，所述容纳槽沿所述桩体的中心轴线呈螺旋状分布。

上述技术方案中，螺旋式的容纳槽可使土壤进入容纳槽之后，桩体的支撑力显著提升。

在一些可选的技术方案中，所述抓持组件包括爪钩和固定件，所述固定件固定连接在所述容纳槽内，所述爪钩固定连接在所述固定件远离所述容纳槽的端部，所述爪钩的爪尖远离所述容纳槽，且所述爪钩的爪尖朝向正下方。

上述技术方案中，桩体进入土层之后，土层内的土壤会陷入容纳槽内，从而使得爪钩的爪尖会抓持土层上的土壤，从而增加桩体与土层之间的摩擦力。

在一些可选的技术方案中，所述爪钩的径向尺寸小于所述容纳槽的槽深。

上述技术方案中，爪钩位于容纳槽内，可使打桩机在击打桩体时，爪钩不会影响桩体下潜进入土壤层内。

在一些可选的技术方案中，还包括设置在桩体上的限位组件，所述限位组件包括若干钢片、若干吊绳和吊钩，所述桩体的相邻棱边之间开设有若干置物槽，所述桩体的中心贯穿有通孔，所述置物槽与所述通孔连通，所述钢片通过铰链铰接在所述置物槽内，所述吊绳与所述铰链连接，若干所述吊绳远离所述铰链的端部穿设所述吊钩并与吊钩连接。

上述技术方案中，桩体在下潜进入土层大部分后，可通过拉伸吊钩，使吊绳上移，从而控制铰链转动，带动钢片从桩体内伸出并插入土层内，增加与土层之间的接触面积。

在一些可选的技术方案中，所述铰链为L型结构，所述铰链包括第一铰片、第二铰片和转轴，所述第一铰片通过转轴与第二铰片连接，所述转轴转动连接在所述置物槽的底端，所述第一铰片位于所述置物槽内且与置物槽平行，所述第二铰片位于所述通孔内且与所述置物槽垂直，所述第一铰片与所述钢片连接，所述第二铰片远离所述转轴的端部与所述吊绳连接，所述钢片的钢刃背离所述通孔。

上述技术方案中，拉动吊钩，吊绳向上位移并拽动第二铰片上移，第二铰片通过转轴发生转动，同时第一铰片带动钢片下移，钢片伸出置物槽，插入土层内。

一种预制桩连接装置，包括连接件，所述连接件用于以上任意一项所述的一种预制桩，所述连接件为柱体结构，所述连接件的直径等于所述桩体横截面的内接圆直径。

上述技术方案中，桩体在经过打桩机打入土层一部分之后，可将连接件放置在已插入土层内的桩体，随后起吊一根新的桩体放置在连接件的顶面，两个桩体通过连接件进行连接，连接完成后，打桩机可继续击打连接件顶端的桩体，使整个桩体继续下潜。

在一些可选的技术方案中，所述连接件的上下两端均设置有限位卡板，所述限位卡板通过连接柱与所述连接件的端面连接，所述桩体的上下两端均开设有插槽，所述插槽的底端开设有蝶形滑槽，所述插槽、所述蝶形滑槽和所述通孔之间均互相连通，所述蝶形滑槽的直径等于所述插槽的长度，所述限位卡板的长度等于所述插槽的长度，所述限位卡板的高度、所述插槽的槽深和所述蝶形滑槽的槽深均相等，所述连接件沿所述限位卡板的端部贯穿有吊孔，所述限位卡板上贯穿有连接孔，所述吊钩用以穿设所述吊孔和连接孔与限位卡板连接。

上述技术方案中，连接件首先通过底端的限位卡板插入已进入土层的桩体的插孔内，待限位卡板下滑至与蝶形滑槽抵触时，起吊另一根桩体，使连接件顶端的限位卡板卡入顶部的桩体内，旋转连接件，使连接件沿蝶形滑槽进行旋转，完成转动后，限位卡板会卡在蝶形滑槽内，使两根状体完成连接，且连接的桩体不易发生轴向窜动，在连接件放入桩体上时，可将桩体内的吊钩拉出并穿过吊孔，进入连接孔内，并使吊钩与限位卡板连接，起吊吊绳。

在一些可选的技术方案中，所述连接件沿中心轴线的两侧对称贯穿有插孔，所述限位卡板沿长度方向的两端为弧形结构，且所述限位卡板端部的半径等于所述蝶形滑槽的半径。

上述技术方案中，旋转连接件时，可沿插孔插入钢筋，手握钢筋带动连接件旋转，方便省力。

一种预制桩系统，包括以上任意一项中的一种预制桩装置和预制桩。

上述技术方案中，预制桩装置和预制桩需配合进行使用，形成预制桩系统。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明中多边形的桩体在通过打桩机进入土层之后，桩体的棱边会增加桩体与土层之间的摩擦力，同时，土层内的土壤会进入容纳槽内，容纳槽内的抓持组件会抓持土层的土壤，使得潜入土层后的桩体的抗拔承载力有较高的提升；

2、本发明中，通过起吊吊钩，使吊绳带动第二铰片上移，第二铰片通过转轴发生转动，同时在第二铰片的转动下，第一铰片带动钢片滑出置物槽并插入土层内，钢片会增加与土层之间的接触面积，从而增加桩体与土层之间抗拔承载力；

3、本发明中的连接件可通过底端的限位卡板插入已潜入土层内的桩体，随后起吊另一根桩体落在连接件的顶面，并使连接件顶端的限位卡板嵌入顶部的桩体内，随后转动连接件，使限位卡板沿蝶形滑槽进行旋转，随后限位卡板限位在蝶形滑槽处，使连接件上下两端的桩体完成连接，避免发生窜动，也能够进一步提升预制桩的抗拔承载力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的工作示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为潜入土层中的桩体的结构示意图；

图4为本发明中桩体顶端沿蝶形滑槽横向剖切的剖视图；

图5为本发明中桩体沿插槽宽度方向的纵向剖视图；

图6为本发明中桩体沿插槽长度方向的纵向剖视图；

图7为图6中B处的局部放大图；

图8为本发明中桩体沿插槽长度方向的一端至桩体中心的剖视图；

图9为本发明中连接件的结构示意图；

图10为本发明中限位组件和铰链的结构示意图；

图11为本发明中吊绳穿设连接件的结构示意图。

附图标记所代表的为：

1、桩体；12、容纳槽；13、插槽；14、蝶形滑槽；15、置物槽；21、钢片；22、吊绳；3、铰链；4、连接件；41、限位卡板；42、插孔；51、固定件；52、爪钩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。需要说明的是，本发明已经处于实际研发使用阶段。

实施例1

如图1至图3所示，一种预制桩，包括桩体1，桩体1为多边形柱体结构，桩体1上开设有容纳槽12，容纳槽12内设置有若干抓持组件，抓持组件用以增加桩体1与桩孔之间的摩擦力。

如图1所示，容纳槽12沿桩体1的中心轴线呈螺旋状分布。

如图2所示，抓持组件包括爪钩52和固定件51，固定件51固定连接在容纳槽12内，爪钩52固定连接在固定件51远离容纳槽12的端部，爪钩52的爪尖远离容纳槽12，且爪钩52的爪尖朝向正下方。

爪钩52的径向尺寸小于容纳槽12的槽深。

具体的，桩体1为正多边形结构，本实施例中桩体1为正八边形结构，桩体1在经过起吊之后，与地面保持垂直，经打桩机击打数次后，用仪器检测当前桩体1的垂直度，符合要求后继续击打桩体1，桩体1逐渐下潜进入土层内，桩体1进入土层之后，桩体1上开设有螺旋状的容纳槽12，桩体1上垂直地面的边线为棱边，桩体1的棱边会支撑周围的土层，容纳槽12内设置有固定片和爪钩52，爪钩52径向尺寸小于容纳槽12的槽深，可使得桩体1在下潜过程中，爪钩52不会影响桩体1的下潜速度，也避免了下潜时土层会磨损爪钩52的爪尖，桩体1没入土层后，土层内的土壤会朝向桩体1进行挤压，部分土壤进入容纳槽12内，从而使得爪钩52抓持土层的土壤，增加了桩体1与土层之间的摩擦力，也提升了桩体1整体的承载力。

实施例2

如图5至图8、图10和图11所示，还包括设置在桩体1上的限位组件，限位组件包括若干钢片21、若干吊绳22和吊钩，桩体1的相邻棱边之间开设有若干置物槽15，桩体1的中心贯穿有通孔，置物槽15与通孔连通，钢片21通过铰链3铰接在置物槽15内，吊绳22与铰链3连接，若干吊绳22远离铰链3的端部穿设吊钩并与吊钩连接。

如图4、图6至图8和图10所示，铰链3为L型结构，铰链3包括第一铰片、第二铰片和转轴，第一铰片通过转轴与第二铰片连接，转轴转动连接在置物槽15的底端，第一铰片位于置物槽15内且与置物槽15平行，第二铰片位于通孔内且与置物槽15垂直，第一铰片与钢片21连接，第二铰片远离转轴的端部与吊绳22连接，钢片21的钢刃背离通孔。

如图9所示，一种预制桩连接装置，包括连接件4，连接件4用于连接实施例中的一种预制桩，连接件4为柱体结构，连接件4的直径等于桩体1横截面的内接圆直径。

如图4、图8和图9所示，连接件4的上下两端均设置有限位卡板41，限位卡板41通过连接柱与连接件4的端面连接，桩体1的上下两端均开设有插槽13，插槽13的底端开设有蝶形滑槽14，插槽13、蝶形滑槽14和通孔之间均互相连通，蝶形滑槽14的直径等于插槽13的长度，限位卡板41的长度等于插槽13的长度，限位卡板41的高度、插槽13的槽深和蝶形滑槽14的槽深均相等，连接件4沿限位卡板41的端部贯穿有吊孔，限位卡板41上贯穿有连接孔，吊钩用以穿设吊孔和连接孔与限位卡板41连接。

如图6至图9所示，连接件4沿中心轴线的两侧对称贯穿有插孔42，限位卡板41沿长度方向的两端为弧形结构，且限位卡板41端部的半径等于蝶形滑槽14的半径。

具体的，连接件4为圆柱体结构，连接件4的上下两端均设置有限位卡板41，在第一根桩体1经过打桩机击打，使其一部分潜入土层之后，将连接件4通过限位卡板41插入土层内的桩体1的插槽13内，经过重力，连接件4的底面与桩体1的顶面抵触，随后起吊另一根桩体1，新起吊的桩体1需与土层内的桩体1同轴心，连接件4上方的桩体1需将底面的插孔42对准连接件4上端的限位卡板41，并缓缓通过吊机下放桩体1，使连接件4上方的限位卡板41插入连接件4上方的桩体1内，限位卡板41的高度等于插槽13和蝶形滑槽14的槽深，即限位卡板41落入插槽13底面后，会与蝶形滑槽14的底面抵触，而连接柱则会与插槽13抵触，蝶形滑槽14为以插槽13镜像分布的两个扇形槽，且两个扇形槽通过直槽连通，如蝴蝶翅膀，最后可沿两个插孔42插入钢筋，并沿扇形槽的方向旋转连接件4，使限位卡板41沿扇形槽进行旋转滑动，最终限位卡板41会抵在直槽的侧面无法继续转动，而此时，连接件4已完成对上下两端的桩体1的限位，桩体1无法发生轴向窜动，随后可由操作人员将连接件4与桩体1的连接处进行焊接，连接件4的直径等于桩体1横截面的内接圆直径，因此焊接过程中，会留有焊接空间，方便对连接件4和桩体1进行焊接，加固两者之间的连接稳定性，且桩体1之间的抗拔承载力有显著提升。

优选的，在以上连接件4安装前，可通过器械钩挂吊钩带动吊绳22上升，吊绳22为钢丝绳，通过铰链3限位在桩体1的通孔内，若干根吊绳22远离铰链3的一端汇拢，且汇拢处与吊钩连接，因此吊绳22与吊钩均会限位在通孔内，使用时仅需将其中一根吊绳22拉起并使吊钩沿通孔上升即可，吊钩的最大宽度小于吊孔和连接孔的直径，吊钩的长度大于连接孔的直径，将吊钩穿过连接件4的吊孔，再穿过限位卡板41上的连接孔，随后将吊钩通过机械连接的方式或焊接的方式与限位卡板41的端面进行连接，然后连接件4与桩体1连接，而在吊钩与限位卡板41连接时，吊绳22已拉动第二铰片旋转，使第一铰片带动钢片21滑出置物槽15，连接件4安装完成后，可继续通过打桩机击打桩体1，钢片21的刚刃朝向并插入土层，下落时不易受到土层的影响，且钢片21增加了与土层之间的接触面积，因此，在桩体1安装完成后，钢片21会增加桩体1与土层之间的摩擦力，使得桩体1整体的支撑力增加。

实施例3

一种预制桩系统，包括实施例1和实施例2中的一种预制桩连接装置和一种预制桩。

具体的，两个预制桩之间通过预制桩连接装置进行连接，组成预制桩系统。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种预制桩，其特征在于，包括：

桩体（1），所述桩体（1）为多边形柱体结构，所述桩体（1）上开设有容纳槽（12），所述桩体（1）的相邻棱边之间开设有若干置物槽（15），所述容纳槽（12）沿所述桩体（1）的中心轴线呈螺旋状分布；

抓持组件，所述抓持组件包括爪钩（52）和固定件（51），所述固定件（51）固定连接在所述容纳槽（12）内，所述爪钩（52）固定连接在所述固定件（51）远离所述容纳槽（12）的端部，所述爪钩（52）的爪尖远离所述容纳槽（12），且所述爪钩（52）的爪尖朝向正下方，所述爪钩（52）的径向尺寸小于所述容纳槽（12）的槽深，所述抓持组件用以增加所述桩体（1）与桩孔之间的摩擦力；

限位组件，所述限位组件包括若干钢片（21）、若干吊绳（22）和吊钩，所述桩体（1）的中心贯穿有通孔，所述置物槽（15）与所述通孔连通，所述钢片（21）通过铰链（3）铰接在所述置物槽（15）内，所述铰链（3）为L型结构，所述铰链（3）包括第一铰片、第二铰片和转轴，所述第一铰片通过转轴与第二铰片连接，所述转轴转动连接在所述置物槽（15）的底端，所述第一铰片位于所述置物槽（15）内且与置物槽（15）平行，所述第二铰片位于所述通孔内且与所述置物槽（15）垂直，所述第一铰片与所述钢片（21）连接，所述钢片（21）的钢刃背离所述通孔，所述第二铰片远离所述转轴的端部与所述吊绳（22）连接，若干所述吊绳（22）远离所述铰链（3）的端部穿设所述吊钩并与吊钩连接。

2.一种预制桩连接装置，其特征在于：包括连接件（4），所述连接件（4）用于连接权利要求1中所述的一种预制桩，所述连接件（4）为柱体结构，所述连接件（4）的直径等于所述桩体（1）横截面的内接圆直径，所述连接件（4）的上下两端均设置有限位卡板（41），所述限位卡板（41）通过连接柱与所述连接件（4）的端面连接，所述桩体（1）的上下两端均开设有插槽（13），所述插槽（13）的底端开设有蝶形滑槽（14），所述插槽（13）、所述蝶形滑槽（14）和所述通孔之间均互相连通，所述蝶形滑槽（14）的直径等于所述插槽（13）的长度，所述限位卡板（41）的长度等于所述插槽（13）的长度，所述限位卡板（41）的高度、所述插槽（13）的槽深和所述蝶形滑槽（14）的槽深均相等，所述连接件（4）沿所述限位卡板（41）的端部贯穿有吊孔，所述限位卡板（41）上贯穿有连接孔，所述吊钩用以穿设所述吊孔和连接孔与限位卡板（41）连接。

3.根据权利要求2所述的一种预制桩连接装置，其特征在于：所述连接件（4）沿中心轴线的两侧对称贯穿有插孔（42），所述限位卡板（41）沿长度方向的两端为弧形结构，且所述限位卡板（41）端部的半径等于所述蝶形滑槽（14）的半径。

4.一种预制桩系统，其特征在于：包括权利要求2-3中任意一项所述的一种预制桩连接装置和权利要求1中所述的一种预制桩。

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