TWI609117B - Centrifugal pre-tensioned concrete pile with exhaust function - Google Patents

Description

具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁

本發明是有關於一種基樁，特別是指一種具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁。

興建大型建築物時，若是遇到地層強度不足或者土質鬆軟的情況時，需要應用打入地面下的樁，以將興建於上的建築物之載重傳遞至土壤承載層，或者較為堅硬的地盤，藉此確保建築物結構的安全和穩定。其中，離心法先拉式預力混凝土基樁具有高強度、高穩定性、高耐久性，及施工快速的優點，是經常被選用的一種樁型式。

參閱圖1，為中華民國專利第I363120號發明案，揭露一設計有排氣裝置的基樁1，包含一頂蓋11、一自該頂蓋11周緣向下延伸且與該頂蓋11相配合而界定出一容置空間10的環繞壁12、一設置於該容置空間10之中且與該頂蓋11相間隔的分隔板13，及多數貫穿該環繞壁12並與該容置空間10連通的排氣孔14。其中，該分隔板13將該容置空間10區分為一介於該頂蓋11與該分隔板13之間的上容置部101，及一相反於該上容置部101並具有一開口100的下容置部102，該等排氣孔14是與該下容置部102連通。

參閱圖2，為將該基樁1建構於地面的埋入式施工步驟。

步驟201：先在工地上以螺旋鑽桿預先鑽掘出樁孔。

步驟202：向下鑽掘至設計深度。

步驟203：拔出螺旋鑽桿。

步驟204：補入水泥漿並埋入該基樁1。

步驟205：將該基樁1埋入至設計深度並養護樁孔中的水漿。

參閱圖1及圖2，在該基樁1於步驟205進行埋入的過程中，該等排氣孔14能使該基樁1之下容置部102中的空氣排出，讓水泥漿能順利自該下容置部102之開口100進入，填滿整個下容置部102，此時基樁1會下沉而達成埋入該基樁1的目的。

然而，該等排氣孔14會影響該基樁1自身的力量傳遞，開孔過多可能造成應力集中而影響樁體的安全性。而為了避免該等排氣孔14過大時應力將更為集中的缺點，通常每一排氣孔14僅能開設15~25公厘之直徑。但若是開孔過小，在該基樁1埋入的過程中，可能因水泥漿品質、基樁1沉降速度，或者排氣孔14平整度的關係而導致排氣孔14堵塞，造成該基樁1下沉埋入不順暢或失敗的情況。再者，將該基樁1形成該等排氣孔14的步驟也增加生產成本。

因此，本發明之目的，即在提供一種不須另外穿設排氣孔之具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁。

於是，本發明具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁，包含一包括一蓋體及一貫穿該蓋體之通孔的頂蓋、一自該蓋體周緣向下延伸並與該蓋體相配合界定出一容置空間的環繞壁、一設置於該容置空間中並包括一板體及一貫穿該板體之穿孔的分隔板，及一穿設於該通孔與該穿孔中而貫穿該頂蓋與該分隔板的活動通管。其中，該分隔板之穿孔是對應該頂蓋之通孔而設置，且該分隔板將該容置空間區分為一介於該頂蓋與該分隔板之間的上容置部，以及一具有一開口且位於該上容置部下方的下容置部。

本發明具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁，也能包，含一包括一蓋體及多數貫穿該蓋體之通孔的頂蓋、一自該蓋體周緣向下延伸並與該蓋體相配合界定出一容置空間的環繞壁、一設置於該容置空間中並包括一板體及多數貫穿該板體之穿孔的分隔板，及多數穿設於該通孔與該穿孔中而貫穿該頂蓋與該分隔板的活動通管。其中，該分隔板之多數穿孔是分別對應該頂蓋之多數通孔而設置，且該分隔板將該容置空間區分為一介於該頂蓋與該分隔板之間的上容置部，以及一具有一開口且位於該上容置部下方的下容置部。

該具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基 樁之施工方法，依序包含：

一鑽掘步驟，於地面鑽掘一預定深度之埋入孔。

一灌漿步驟，於該埋入孔中灌注水泥漿。

一埋入步驟，將該預力混凝土基樁插入已灌注水泥漿的埋入孔。

一開挖步驟，去除該頂蓋及活動通管，使該上容置部與外界連通，並將一鋼筋籠置入該上容置部內。

一灌注步驟，將混凝土灌注於該上容置部中，以固定該鋼筋籠及該環繞壁。

本發明之功效在於：藉由該預力混凝土基樁的活動通管，在該埋入孔的水泥漿，會自該預力混凝土基樁之開口進入該下容置部時，能排出該下容置部中的氣體，不需另外穿設排氣孔即能排出氣體，確保該預力混凝土基樁能穩定地埋入至預定深度。

1‧‧‧基樁

14‧‧‧排氣孔

3‧‧‧預力混凝土基樁

31‧‧‧頂蓋

310‧‧‧蓋體

311‧‧‧通孔

32‧‧‧環繞壁

320‧‧‧開口

321‧‧‧容置空間

322‧‧‧上容置部

323‧‧‧下容置部

33‧‧‧分隔板

330‧‧‧板體

331‧‧‧穿孔

34‧‧‧活動通管

341‧‧‧子通管段

35‧‧‧固定單元

351‧‧‧固定件

41‧‧‧鑽掘步驟

42‧‧‧灌漿步驟

43‧‧‧埋入步驟

44‧‧‧開挖步驟

45‧‧‧灌注步驟

50‧‧‧鋼筋籠

51‧‧‧埋入孔

52‧‧‧水泥漿

53‧‧‧混凝土

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一剖視圖，說明中華民國專利第I363120號發明案所揭露之一設計有排氣裝置的基樁；圖2是一流程圖，說明該設計有排氣裝置的基樁之埋入式施工步驟；圖3是一剖視圖，說明本發明具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁之第一較佳實施例；圖4是一俯視圖，說明該第一較佳實施例之一頂蓋； 圖5是一剖視圖，說明該第一較佳實施例之一分隔板；圖6是一剖視圖，說明該第一較佳實施例配合一鋼筋籠建構；圖7是一剖視圖，輔助說明圖6；圖8是一局部剖視圖，說明該第一較佳實施例在該鋼筋籠受一拉力時的力傳遞；圖9是一局部放大剖視圖，說明該第一較佳實施例的多個活動通管；圖10是一剖視圖，說明本發明具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁之第二較佳實施例；圖11是一剖視圖，說明該第二較佳實施的一固定單元；圖12是一剖視圖，說明該第二較佳實施例配合一鋼筋籠建構；圖13是一剖視圖，輔助說明圖12；圖14是一局部剖視圖，說明該第二較佳實施例在該鋼筋籠受一拉力時的力傳遞；圖15是一流程圖，說明該具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁之施工方法；及圖16是一流程圖，輔助說明圖15。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3至圖5，本發明具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁3之第一較佳實施例，包含一包括 一蓋體310及多數貫穿該蓋體310之通孔311的頂蓋31、一自該蓋體310周緣向下延伸並與該蓋體310相配合界定出一容置空間321的環繞壁32、一設置於該容置空間321中並包括一板體330及多數貫穿該板體330之穿孔331的分隔板33，及多數穿設於該通孔311與該穿孔331中而貫穿該頂蓋31與該分隔板33的活動通管34。其中，該分隔板33之多數穿孔331是分別對應該頂蓋31之多數通孔311而設置，該等通孔311、該等穿孔331，及該等活動通管34的數目相同。而該分隔板33將該容置空間321區分為一介於該頂蓋31與該分隔板33之間的上容置部322，以及一具有一開口320且位於該上容置部322下方的下容置部323。要特別說明的是，該第一較佳實施例之頂蓋31也可僅包括一貫穿該蓋體310之通孔311，該分隔板33則僅包括一貫穿該板體330之穿孔331，而該較佳實施例包含一穿設於該通孔311及該穿孔331的活動通管34，不以圖3所揭示之態樣為限。

參閱圖6與圖7，在進行埋入該預力混凝土基樁3的施工時，須將該第一較佳實施例埋入至預先鑽掘的埋入孔51中，該埋入孔51中灌注有水泥漿52，該水泥漿52主要為水與水泥的混合物，在流動過程中還會夾帶有埋入孔中的土壤混合其中。在該預力混凝土基樁3埋入的過程中，水泥漿漸漸自該預力混凝上基樁3之開口320處進入該下容置部323，原先處於該下容置部323中的氣體自該活動通管34被排出，能確保水泥漿52確實填充整個下容置 部323，而水泥漿52也會沿該等活動通管34溢流至該預力混凝土基樁3之頂蓋31之上，使該預力混凝土基樁3能下沉至設計深度的土層中，而被土層固定。此時，將該預力混凝土基樁3之頂蓋31與該等活動通管34移除，將一鋼筋籠50設置於該預力混凝土基樁3之上容置部322中，並且以混凝土53灌注於該上容置部322中而固定該鋼筋籠50，完成埋設該預力混凝土基樁3的施工。

參閱圖8，當灌注於該上容置部322中的混凝土53乾硬後，乾硬的混凝土53與該預力混凝土基樁3的環繞壁32緊密結合，當建構於該預力混凝土基樁3之上的建築結構(圖未示)產生一拉力時，乾硬的混凝土53與該預力混凝土基樁3的環繞壁32之間會產生摩擦力，藉此傳遞自建築結構傳來的拉力而穩定該建築結構。其中，該環繞壁32主要材料亦為混凝土。

參閱圖9，由於該預力混凝土基樁3是在工廠中先予以預製形成，而該分隔板33的放置深度一般都在1.5公尺至3公尺左右，且該等活動通管34必須深入該預力混凝土基樁3的上容置空間322，為使該等活動通管34穿過該分隔板33，必須經過一段相當的深度。因此，每一活動通管34具有多個子通管段341，使每一活動通管34能分隔成多段，以組成一個完整長度的活動通管34，藉此能便於將活動通管34設置於該上容置部322之中，並穿過該分隔板33。

參閱圖10，為本發明具有排氣功能的離心法先 拉式預力混凝土基樁3之第二較佳實施例，與該第一較佳實施例的差異在於：該預力混凝土基樁3還包含一固定單元35，該固定單元35包括多數設置於該預力混凝土基樁3之上容置部322中的固定件351，該等固定件351錨定於該預力混凝土基樁3之環繞壁32，該等固定件351是如圖11所示交叉並呈水平方向錨定於該預力混凝土基樁3之環繞壁32中。其中，該等固定件351均為鋼筋。

參閱圖12與圖13，同樣在進行埋入該預力混凝土基樁3的施工時，須將該第二較佳實施例埋入至預先鑽掘的埋入孔51中，與將該第一較佳實施例埋入的差異在於：該鋼筋籠50是如圖12所示與該等固定件351交叉設置。

參閱圖14，當灌注於該上容置部322中的混凝土53乾硬後，該鋼筋籠50及該等固定件351配合乾硬的混凝土53，會形成一穩定的鋼筋混凝土結構，當建構於該預力混凝土基樁3之上的建築結構(圖未示)產生一拉力時，該拉力自該鋼筋籠50傳遞至該上容置部322中乾硬的混凝土53，接著再傳遞至水平錨定於該預力混凝土基樁3之環繞壁32的該等固定件351，最後再傳遞至該預力混凝土基樁3之環繞壁32，能有效地傳遞自建築結構傳來的拉力，使建構於該預力混凝土基樁3之上的建築更加穩定。

參閱圖15與圖16，為該第一較佳實施例或該第二較佳實施例之施工方法，依序包含：

一鑽掘步驟41，於地面鑽掘一預定深度之埋入 孔51。

一灌漿步驟42，於該埋入孔51中灌注水泥漿52。

一埋入步驟43，將該預力混凝土基樁3插入已灌注水泥漿52的埋入孔51。

一開挖步驟44，去除該頂蓋31及活動通管34，使該上容置部322與外界連通，並將一鋼筋籠50置入該上容置部322內。

一灌注步驟45，將混凝土53灌注於該上容置部322中，以固定該鋼筋籠50及該環繞壁32。

其中，上述的灌漿步驟與灌注步驟所使用的水泥漿52和混凝土53，主要成分可選用一般水泥或者膨脹水泥，該膨脹水泥為添加膨脹劑之水泥，能更加確保灌注的水泥漿52及混凝土53完整填充於欲填充的空間中而不留下空隙。

因此，由上述內容可知，本發明具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁3及其施工方法，於實際應用上確實有以下功效：

1.該預力混凝土基樁3之環繞壁32的安全性提高：相較於如圖1所示以水平設置之排氣孔14進行排氣的預力混凝土基樁3，克服了設置該等排氣孔14所產生的應力集中之缺點，提高了預力混凝土基樁3之環繞壁32的安全性。

2.該預力混凝土基樁3於該埋入步驟的穩定性 提高：如圖1所示以排氣孔14進行排氣的基樁1，如圖2所示進行埋入步驟時，可能因為該等排氣孔14周圍的平整度、埋入孔中水泥漿品質、基樁1沉降速度......等等因素造成該等排氣孔14阻塞的問題，本發明具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁3採用垂直的排氣方式，藉由該活動通管34排氣，因不會產生應力集中的問題，該活動通管34的直徑能較如圖1所示的排氣孔14直徑要大許多，藉此使排氣的過程更加順暢，使該預力混凝土基樁3埋入施工的穩定性提高。

綜上所述，藉由該預力混凝土基樁3的活動通管34，不須在該預力混凝土基樁3的環繞壁32上穿設排氣孔，即能順暢地在該預力混凝土基樁3的埋入步驟時進行排氣，確保水泥漿52完整填充於該預力混凝土基樁3的下容置部323中，提高將該預力混凝土基樁3埋入的施工穩定性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧預力混凝土基樁

31‧‧‧頂蓋

32‧‧‧環繞壁

320‧‧‧開口

321‧‧‧容置空間

322‧‧‧上容置部

323‧‧‧下容置部

33‧‧‧分隔板

34‧‧‧活動通管

Claims (6)

1. 一種具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁，包含：一頂蓋，包括一蓋體，及一貫穿該蓋體的通孔；一環繞壁，自該蓋體周緣向下延伸，並與該蓋體相配合界定出一容置空間；一分隔板，設置於該容置空間中並與該頂蓋相間隔，該分隔板包括一板體，及一貫穿該板體且對應該通孔的穿孔，該分隔板將該容置空間區分為一介於該頂蓋與該分隔板之間的上容置部，以及一具有一開口且位於該上容置部下方的下容置部；及一活動通管，穿設該通孔及該穿孔中而貫穿該頂蓋及該分隔板。
2. 如請求項1所述具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁，還包含一固定單元，該固定單元包括多數設置於該預力混凝土基樁之上容置部中的固定件，該等固定件錨定於該預力混凝土基樁之環繞壁。
3. 如請求項1所述具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁，其中，該活動通管具有多個子通管段，使該活動通管能分隔成多段，並能組成一個完整長度的活動通管。
4. 一種具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁，包含：一頂蓋，包括一蓋體，及多數貫穿該蓋體且彼此 間隔的通孔；一環繞壁，自該蓋體周緣向下延伸，並與該蓋體相配合界定出一容置空間；一分隔板，設置於該容置空間中並與該頂蓋相間隔，該分隔板包括一板體，及多數貫穿該板體且分別對應該等通孔的穿孔，該分隔板將該容置空間區分為一介於該頂蓋與該分隔板之間的上容置部，以及一具有一開口且位於該上容置部下方的下容置部；及多數活動通管，穿設於互相對應的通孔及穿孔中而貫穿該頂蓋及該分隔板。
5. 如請求項4所述具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁，其中，該等通孔、該等穿孔，及該等活動通管的數目相同。
6. 如請求項4所述具有排氣功能的離心法先拉式預力混凝土基樁，其中，每一活動通管具有多個子通管段，使每一活動通管能分隔成多段，並能組成一個完整長度的活動通管。