CN205024670U - 一种楔形管桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种建筑施工中的构件，特别是一种在地基基础工程中采用的楔形管桩，属于建筑技术领域；所述楔形管桩的管桩大端外径为400-600mm；本实用新型的楔形管桩对管桩的规格进行了设计，在保证桩体结构优势的基础上优化其设计尺寸，使其便于工业应用，降低生产和使用的成本，并且能够和现有直型管桩生产线、产品及使用设备、环境进行平稳过渡和替换。

Description

一种楔形管桩

技术领域

本实用新型涉及一种建筑施工中的构件，特别是一种在地基基础工程中采用的楔形管桩，属于建筑技术领域。

背景技术

当前我国建筑物地基基础施工中普遍使用管桩。据2014年国家统计局统计数据，管桩的使用量约为200亿米，均为直形管桩。

直形管桩是桩体的两端直径相同的结构，其荷载形式由桩端承载和侧面摩擦力两部分组成。但是设计中侧面摩擦力往往仅作安全储备用，使得实际施工和建造中侧面摩擦力未充分利用，造成很大的承载力浪费，最终造成潜在资源的巨大浪费。

中国专利201010103918.0也公开了一种预应力楔形管桩和预应力管桩的组合使用的方式，另外中国专利201120244821.1中也公开了一种预应力的楔形混凝土管桩及楔形混凝土管桩组合使用的方式。但两个专利文件中仅对楔形管桩的结构进行了粗略的理论说明，并未对楔形管桩具体规格进行实质上的研究。

在上述两篇专利中，其存在的问题在于：未对楔形管桩的桩长、桩径及桩体锥度的确定做进一步的研究，使得楔形管桩定型难、桩体的规格多，桩体生产钢模投资大，缠绕设备和锚板型号也多，生产效益低，使得楔形管桩在生产中难以达到使用成本、施工成本和施工效果的优化和平衡，这也是制约楔形管桩大规模应用主要原因之一。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种楔形管桩，通过对桩体规格的设计，达到楔形管桩生产、使用成本和效果上的优化，同时为楔形管桩的标准化生产奠定基础，以促进楔形管桩在建筑施工中替代传统直形管桩。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种楔形管桩，所述管桩大端的外径为400-600mm。

进一步的，所述管桩大端的外径为400mm、500mm或600mm。

本实用新型的楔形管桩，所述管桩小端的外径为240-400mm。

进一步的，所述管桩小端的外径为240mm、300mm或400mm。

本实用新型的楔形管桩，所述管桩的长度为6-12m。

进一步的，所述管桩长度为6m、7.5m、9m、10.5m或12m。

进一步的，所述管桩的锥度为1.5:100-3.5：100。

本实用新型的楔形管桩，所述管桩为中空的结构。

进一步的，所述管桩的壁厚为80-140mm。

本实用新型的楔形管桩，所述管桩内设置有预应力钢筋骨架。

本实用新型的楔形管桩，所述管桩采用C60-C80的混凝土预制而成。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型的楔形管桩，对管桩的具体规格进行了设计，在保证桩体结构优势的基础上优化其设计尺寸，使其便于工业应用，降低生产和使用的成本，并且能够和现有直型管桩生产线、产品及使用设备、环境进行平稳过渡和替换。

附图说明

图1是本实用新型楔形管桩的长度方向剖面视图；

图2是本实用新型楔形管桩的径向剖面示意图；

图3是直形管桩受力示意；

图4是本实用新型楔形管桩的受力示意。

图中标记：1-管桩、2-钢筋骨架、a-大端外径、b-小端外径、c-壁厚、L-长度。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

本实用新型的一种楔形管桩，其外形结构如图1所示，管桩1的一端直径较大，另一端的直径较小，而形成楔形的结构。一般的管桩1的内部设有钢筋骨架2作为架体。

本实施例中，所述管桩1大端外径a为400-600mm。此设计的目的在于：在规格范围内充分发挥楔形管桩本身结构所具有的优点，以克服现有直形桩的弊端，提高桩体本身的承载力和受力效果，提高资源的利用率。此外，另一个重要目的还在于通过管桩1大端外径a的设计，实现楔形管桩与现有直形桩的生产工艺、使用条件和打桩工艺、设备上的平滑无缝连接，而不增加楔形管桩的生产和使用成本。

本实用新型中所述管桩1大端的外径进一步选择400mm、500mm或600mm的尺寸设计。

本实用新型中为了保证楔形管桩本身的强度，以及在保证桩体使用效果基础上来降低桩体在施工中的难度，所述管桩1小端外径b为240-400mm。所述管桩1小端外径b进一步选择240mm、300mm或400mm的尺寸设计。

本实用新型中所述管桩1的设计长度L为6-12m。根据施地质条件，所述管桩1可选的长度L为6m、7.5m、9m、10.5m或12m的尺寸设计。

本实用新型中所述管桩1的锥度为1.5:100-3.5：100，锥度计算公式为（a-b）/L，本实施例中，可以在管桩1大端外径a为400-600mm和锥度设计的基础上，任意取管桩的长度L或者小端外径b。

基于上述设计，本实用新型楔形管桩的管桩1还可以选择中空的结构。中空孔可为圆形、多边形或者其他不规则形状。本实用新型中优选的圆形孔设计，如图2所示，基于此所述管桩1的壁厚c为80-140mm可选，如80mm、100mm、120mm、140mm等。

为了进一步提高所述楔形管桩的机械强度，管桩1内设置的钢筋骨架2为预应力钢筋骨架。

本实用新型的楔形管桩采用C60-C80混凝土离心成型法制作而成，也可以采用其符合要求的材料制成，而不仅限于混凝土。因此管桩1小端外径b尺寸设计也保证了管桩小端机械性能的可靠。

本实用新型的图1和2中并未按照比例进行绘制，仅作为结构示意，不展示其具体尺寸关系。

依照本实用新型的上述设计思路和设计规格，本实施例中对楔形管桩各规格进行列举，如下表：

在上表中，强度提升测试是在砂性土地质结构中，该项的楔形管桩与同等长度和大端外径a规格的直形管桩的比较结果。在粘土中楔形管桩相比于直形管桩平均能起到约35-40%的承载提升，在砂卵土中楔形管桩相比于直形管桩平均能起到约40-50%的承载提升。

本实施例中，壁厚c可以根据情况选择80mm的设计。

直形管桩和楔形管桩在土体内受力如图3和图4所示。当楔形管桩打入土体时，桩侧土多次瞬间高强度挤压破坏，固结后的土体密度增大，强度大大提高。也得益于受力形式的改变，本实用新型实施例桩体在桩土的主应力和附加应力下，楔形管桩相比于直形桩的承载能力能提高30%-50%。另外，得益于本实用新型楔形管桩的结构设计，特别是大、小端外径、锥度设计，使得在打桩施工中能够有效的提高打桩效率，并有利于防止相邻管桩间土体受力而隆起。本实用新型通过桩体的规格设计，还便于不同规格桩体的在不同土质条件下组合使用，例如400-240规格的桩体，可以与600-400规格的桩体组合使用，也便于本实用新型楔形管桩和现有直形管桩进行组合使用。

实际施工中，同规格的直形桩，桩承台下的土体都会下沉较大的一段距离（约为50-80mm）。本实用新型通过实验的观测，由于桩土共同作用的加强，使得建筑物沉降极小（达到2-4mm），桩、土、承台整体抱团受力，建筑物更加安全。

楔形管桩相比于直形管桩，其体积能节省0.05m³/m，由于单桩承载力的提高，能够大大节省桩的使用数量，承台约节约20%，运输约节省10%，以每年我国直形管桩产销量为200亿米计，若推广率能达40%（即80亿米），平均造价150元/m，能节省成本12000亿元/年，能产生巨大的社会效益和经济价值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种楔形管桩，其特征在于：所述管桩大端的外径为400-600mm，管桩内设置有预应力钢筋骨架。

2.如权利要求1所述的楔形管桩，其特征在于：所述管桩大端的外径为400mm或500mm。

3.如权利要求1所述的楔形管桩，其特征在于：所述管桩小端的外径为240-400mm。

4.如权利要求3所述的楔形管桩，其特征在于：所述管桩小端的外径为240mm或300mm。

5.如权利要求1所述的楔形管桩，其特征在于：所述管桩的长度为6-12m。

6.如权利要求5所述的楔形管桩，其特征在于：所述管桩长度为6m、7.5m、9m、10.5m或12m。

7.如权利要求1所述的楔形管桩，其特征在于：所述管桩的锥度为1.5:100-3.5:100。

8.如权利要求1所述的楔形管桩，其特征在于：所述管桩为中空的结构。

9.如权利要求8所述的楔形管桩，其特征在于：所述管桩的壁厚为80-140mm。