CN202023185U - 一种混凝土管桩 - Google Patents

Abstract

一种混凝土管桩，包括有管桩体(1)，其特征在于：所述管桩体(1)的外周面上分布有与管桩体的内腔(11)相连通的通孔(10)，在管桩体(1)的一端设置有既能隔水又能在强大的气压冲击下能自动开启的活动门。本实用新型的优点在于：管桩中的通孔能使软土中的地下水渗入到管桩体的内腔中，由于管桩体内腔的一端是关闭的，所以渗入到管桩体内腔中的水会积蓄于内腔中，待积水到一定程度时，只要用水泵将其抽出即可，从而有效地释放挤土应力与超静孔隙水压力，加速软土排水固结，提高土体强度；还有，在锤击法沉桩产生的高压气体能通过活动门进入管桩体的内腔而排出，这一切避免了对已施工管桩及场地周边环境的破坏。

Description

一种混凝土管桩

技术领域

本实用新型涉及土木建筑领域，尤其指一种混凝土管桩。

背景技术

饱和软土广泛分布于我国沿海各地，以及内陆江河湖沼地区，它具有含水量高、孔隙比高、压缩性高，渗透性低、抗剪强度低，流变性强、触变性强的″三高两低二强″的特点；软土地基上部常为厚十余米至几十米的饱和软土，下部为非饱和软土，桩基通常用后者作为持力层。在软土地基施工预应力混凝土管桩，都会由于桩对土层的挤压，以及饱和软土中孔隙水压力的升高，因而产生强烈的挤土效应，造成土体破坏，土体产生水平位移与竖向隆起，使得已施工的管桩被挤偏、折断、上浮，其承载力达不到设计要求或被破坏，甚至造成场地周边房屋、管线、道路等建(构)筑物的损坏而引起民事纠纷。为防止挤土效应的破坏作用，以往普遍采用预钻孔沉桩、设置塑料排水板或袋装砂井、设隔离板桩墙或地下连续墙、设防挤沟及应力释放孔、控制沉桩速率和日成桩量等方法(见《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008)，这些方法所用施工设备多、工序多、工期较长、成本较高、效率较低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种管桩施工时能释放挤土应力和超静孔隙水压力，以及锤击法产生的高压空气，减轻对已施工管桩与场地周边环境的破坏；同时能使软土中孔隙水渗入到管桩内腔并通过水泵顺利排出，加速土体排水固结，提高土体强度的一种混凝土管桩。

本实用新型所要解决的上述技术问题所采用的技术方案为：本混凝土管桩，包括有管桩体，其特征在于：所述管桩体的外周面上分布有与管桩体的内腔相连通的通孔，在所述管桩体一端设置有能将管桩体内腔中的水封闭住的结构。

作为改进，所述能将管桩体内腔中的水封闭住的结构为活动门。这种设计的优点是：管桩体在锤击法沉桩的过程中，管桩在冲击力的作用下瞬间下沉时所产生的强大气压冲击力能自动打开活动门，使气流经管桩体的内腔中排出，从而消除了强大气压对管桩体的损坏。

再改进，所述活动门包括有活动盖板和形状与管桩体一端形状相适配的环形定位板，所述环形定位板焊接于管桩体的一端上，所述活动盖板可活动与环形定位板相连接，并以向内腔方向开启的结构安装于管桩体的内腔中。

再改进，所述活动盖板向内腔方向开启的具体结构为：所述活动盖板通过铰链与环形定位板上的环形凸环相连接，所述活动盖板能将环形定位板内腔封闭住的结构盖置于环形凸环上，当环形定位板焊接于管桩体一端时，该环形凸环伸入管桩体的内腔中，并通过环形定位板与活动盖板相组合将管桩体一端的内腔封闭住。

再改进，所述铰链的转轴上还可设置有扭簧，当管桩体横向放置时能同样将内腔一端封闭住。

再改进，所述通孔的孔径D1与管桩体的内腔的内径D2比值为：D1∶D2＝1∶10～7∶100。

再改进，所述通孔中还可设置有通水量不小于80cm³/s的用于地下水过滤的过滤芯塞，该过滤芯塞通过粘合剂粘接固定于通孔的内腔中，其80cm³/s中的s表示秒。

再改进，所述过滤芯塞由乱丝状的聚丙烯丝及单位面积质量为150～200g/m²的聚乙烯土工膜滤布组成，所述聚丙烯丝被滤布包裹于其中。

再改进，所述通孔以分排分布于管桩体的外周面上，每排中相邻两个通孔之间的距离为0.4～0.6m。

再改进，所述管桩体的外周上分布有四排通孔，每排通孔位于管桩体一端投影圆周上的四等分位置上。

再改进，所述通孔其每相邻两排上的相邻通孔不在等高位置上。这种结构的优点是，避免出现直落缝而降低管桩体的强度。

与现有技术相比，本实用新型采用管桩体的外周面上分布有与管桩体的内腔相连通的滤水通孔，所述管桩体一端设置有能将管桩体内腔中的水封闭住的活动门。这种设计的优点在于：管桩中的滤水通孔能使软土中的地下水渗入到管桩体的内腔中，由于管桩体内腔的一端是关闭的，所以渗入到管桩体内腔中的水会积蓄于内腔中，待积水到一定程度时，只要用水泵将其抽出即可，从而可以有效地释放超静孔隙水压力与挤土应力，加速软土的排水固结，提高土体的强度，无需采用其他防挤土方法；还有，在锤击法沉桩时管桩中产生的高压气体能通过活动门而排出；所有这些，避免了对已施工管桩及场地周边环境的破坏。再有，本管桩体结构简单，制作方便，成本低，能缩短施工工期，有效地提高施工效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图(局部剖视)；

图2是图1中沿A向活动门投影图；

图3是图2中沿B-B线的剖视图；

图4是通孔的剖面放大图；

图5是图4中I部的放大图；

图6是图2中沿B-B线的另一种实施例的剖视图；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图5所示，本实施例的混凝土管桩，包括有管桩体1，其特征在于：所述管桩体1的外周面上分布有与管桩体的内腔11相连通的通孔10，在所述管桩体1一端设置有能将管桩体1内腔中的水封闭住的结构，该结构为活动门。该活动门包括有活动盖板2和形状与管桩体1一端形状相适配的环形定位板3。环形定位板3焊接于管桩体1的一端上，而活动盖板2可活动与环形定位板3相连接，并以向内腔11方向开启的结构安装于管桩体的内腔11中。所述活动盖板2向内腔11方向开启的具体结构为：活动盖板2通过铰链21与环形定位板3上的环形凸环31相连接，并能将环形定位板内腔32封闭住的结构盖置于环形凸环31上，当环形定位板3焊接于管桩体1一端时，该环形凸环31伸入管桩体的内腔11中，并通过环形定位板3与活动盖板2相组合将管桩体1一端的内腔11封闭住。当管桩体1横向放置时，可在铰链21的转轴上设置有扭簧，以保证活动门将管桩体1一端的内腔11封住。通孔10的孔径D1与管桩体的内腔11的内径D2比值为：D1∶D2＝1∶10～7∶100。为了防止管桩体1在施工时软土挤入通孔10而阻塞通孔10，在通孔10中还设置有通水量不小于80cm3/s的用于地下水过滤的过滤芯塞4，该过滤芯塞4通过粘合剂粘接固定于通孔的内腔中。所述过滤芯塞4由乱丝状的聚丙烯丝41及单位面积质量为150～200g/m2的聚乙烯土工膜滤布42组成，聚丙烯丝41被滤布42包裹于其中。管桩体1上的通孔10以分排分布于管桩体1的外周面上，本实施例中的管桩体1的外周上分布有四排通孔10，每排通孔10位于管桩体1一端投影圆周上的四等分位置上，每排中相邻两个通孔10之间的距离H为0.4～0.6m，每相邻两排上的相邻通孔10不在等高位置上。

如图6所示，本实用新型中环形凸环31与环形定位板3为一体制作而成，其与结构与上述相同。

以下对本实用新型作进一步说明；

本实用新型中管桩体的制作过程如下：

(1)制作花管型滤水管(即指管桩体1的制作，以下同)；

(2)制作释压隔水活门；(即指活动门的安装过程，以下同)

(3)安置土工合成材料滤水管芯塞；

(4)花管型预应力混凝土管桩沉桩施工；

(5)花管型预应力混凝土管桩内泥水抽排；

结合附图和实施例具体步骤描述如下：

(1)制作花管型滤水管

在预应力混凝土管桩(指管桩体1，以下同)制作过程中的钢筋笼成笼工序，将黑铁管12(指形成通孔10的管体)制成的滤水管焊接于钢笼的主筋5上，每圆周4个黑铁管12、等距对称分布，垂直焊牢于主筋5之上，不与箍筋6接触；滤水管(指形成通孔的黑铁管12)纵向间距0.4～0.6m，梅花状排列，黑铁管12长度70～130mm，与预应力管桩(指管桩体1，以下同)壁厚一致，其直径与壁厚随预应力管桩桩径的不同而规定如下表。

管桩桩径mm    1000  800   700   600   550   500   400   300

黑铁管外径mm  70    60    55    50    45    40    35    30

黑铁管壁厚mm  3.0   2.5   2.5   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0

黑铁管两端用PVC管盖盖牢，防止管桩制作过程中喂料时混凝土落入其中，将黑铁管堵塞。

(2)制作释压隔水活门(其中的隔水活门指活动门，下同)

在管桩(指管桩体1，下同)一端的端头板(指环形定位板3，下同)上，焊接厚度为2mm的环形钢板(指环形定位板3上的环形凸环31，下同)，环形钢板外径比钢筋笼外径小20mm，内半径小于管桩体内腔的半径(也可比管桩壁厚大30mm)，环形钢板中部设有翻板式活门(指活动盖板2，下同)，活门直径较环形钢板内径大60mm，用铰链21连接在环形钢板上，活门只能朝管桩内部开启，其目的是在施工时起释压及隔水作用，让锤击法施工时产生的强大气压通过单向活门得以释放，避免所谓″气锤″对管桩体的破坏；同时又可防止由滤水管渗入管桩内的地下水流至桩底，使管桩端土因浸水软化而降低承载力。释压隔水活门制作完成后，将端头板、桩套箍焊接在钢筋笼上。

(3)安置土工合成材料滤水管芯塞(指过滤芯塞4，下同)

在预应力管桩经成笼、喂料、张拉、离心成型、常压蒸养、拆模、高压蒸养后，用机械或人工除去黑铁管两端的PVC管盖，填入与黑铁管长度及内径一致的园形的滤水管芯塞，芯塞由乱丝状聚丙烯丝团、聚乙烯土工膜合成材料组成，单位面积质量150～200g/m2的聚乙烯膜将乱丝状聚丙烯丝团包裹于其中，纵向通水量大于80cm3/s，芯塞与黑铁管组成花管型滤水管。芯塞用粘合剂与黑铁管内壁粘结牢固，防止管桩沉桩时被挤落于管桩内部，失去滤水管的作用。

(4)花管型预应力混凝土管桩沉桩施工

在软土地基采用锤击法或静压法施工预应力混凝土管桩时，地基土下部的非饱和土中仍使用普通的预应力混凝土管桩，上部饱和软土中采用花管型预应力混凝土管桩，其长度与饱和软土厚度一致，接桩时应使带释压隔水活门的一端位于该节桩的下部。释压隔水活门让锤击法施工时产生的压力较高的空气得以释放，避免损坏桩身，同时可防止由滤水管渗入的地下水流至桩底，软化桩端土而影响桩的承载力。

(5)花管型预应力混凝土管桩内泥水抽排

花管型预应力混凝土管桩沉桩结束后，管桩周围饱和软土中孔隙水，通过花管型滤水管渗流入管桩中，因挤土效应产生的挤土应力及超静孔隙水压力得以释放。管桩内地下水被释压隔水活门阻挡而汇聚于管桩下部，视地下水水量的多少，在管桩中下入水泵及时抽排至场地外。

下面两个应用实施例用于说明本实用新型。

第一个：某软土地基场地，地基土上部为厚20m的饱和淤泥及淤泥质土，下部为粉质粘土、粘土，夹薄层粉土，桩基持力层为硬塑的粉质粘土，设计桩长40m，桩径600mm，采用静压法施工。长40m的桩由三节桩组成(15m+10m+15m)，下部两节桩采用普通预应力混凝土管桩(PC600-100)，上部一节桩(15m)采用本实用新型花管型预应力混凝土管桩，花管型滤水管外径为50mm，沉桩24h后用深井泵抽排管桩中集聚的地下水，场地周边未设置应力释放孔和塑料排水板等防挤土措施。

第二个：

某软土地基，地基土上部为饱和软土，厚10m；下部为粉质粘土及含粘性土砾砂，桩基持力层选用含粘性土砾砂，设计桩长34m，桩径500mm，采用锤击法施工，贯入度50～80mm/10击。长34m的桩由三节桩组成(12m+12m+10m)，下部两节桩采用高强度普通预应力混凝土管桩(PHC500-100)，上部一节桩采用本实用新型花管型预应力混凝土管桩，花管型滤水管外径为40mm，场地周边未设应力释放孔及塑料排水板，沉桩24h后用深井泵抽排管内地下水。

Claims (10)

1.一种混凝土管桩，包括有管桩体(1)，其特征在于：所述管桩体(1)的外周面上分布有与管桩体的内腔(11)相连通的通孔(10)，在所述管桩体(1)一端设置有能将管桩体(1)内腔中的水封闭住的结构。

2.根据权利要求1所述的混凝土管桩，其特征在于：所述能将管桩体(1)内腔中的水封闭住的结构为活动门。

3.根据权利要求2所述的混凝土管桩，其特征在于：所述活动门包括有活动盖板(2)和形状与管桩体(1)一端形状相适配的环形定位板(3)，所述环形定位板(3)焊接于管桩体(1)的一端上，所述活动盖板(2)可活动与环形定位板(3)相连接，并以向内腔(11)方向开启的结构安装于管桩体的内腔(11)中。

4.根据权利要求3所述的混凝土管桩，其特征在于：所述活动盖板(2)向内腔(11)方向开启的具体结构为：所述活动盖板(2)通过铰链(21)与环形定位板(3)上的环形凸环(31)相连接，所述活动盖板(2)能将环形定位板内腔(32)封闭住的结构盖置于环形凸环(31)上，当环形定位板(3)焊接于管桩体(1)一端时，该环形凸环(31)伸入管桩体的内腔(11)中，并通过环形定位板(3)与活动盖板(2)相组合将管桩体(1)一端的内腔(11)封闭住。

5.根据权利要求1至4中任一所述的混凝土管桩，其特征在于：所述通孔(10)的孔径D1与管桩体的内腔(11)的内径D2比值为：D1∶D2＝1∶10～7∶100。

6.根据权利要求1至4中任一所述的混凝土管桩，其特征在于：所述通孔(10)中设置有通水量不小于80cm³/s的用于地下水过滤的过滤芯塞(4)，该过滤芯塞(4)通过粘合剂粘接固定于通孔(10)的内腔中。

7.根据权利要求6所述的混凝土管桩，其特征在于：所述过滤芯塞(4)由乱丝状的聚丙烯丝(41)及单位面积质量为150～200g/m²的聚乙烯土工膜滤布(42)组成，所述聚丙烯丝(41)被滤布(42)包裹于其中。

8.根据权利要求1至4中任一所述的混凝土管桩，其特征在于：所述通孔(10)以分排分布于管桩体(1)的外周面上，每排中相邻两个通孔(10)之间的距离(H)为0.4～0.6m。

9.根据权利要求8所述的混凝土管桩，其特征在于：所述管桩体(1)的外周上分布有四排通孔(10)，每排通孔(10)位于管桩体(1)一端投影圆周上的四等分位置上。

10.根据权利要求9所述的混凝土管桩，其特征在于：所述通孔(10)其每相邻两排上的相邻通孔(10)不在等高位置上。

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