混凝土樁及復(fù)合式混凝土樁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基礎(chǔ)粧，特別是涉及一種使用于建筑工程和結(jié)構(gòu)工程的混凝土粧及復(fù)合式混凝土粧。
【背景技術(shù)】
[0002]興建大型或高層建筑物時(shí)，如果遭遇地層強(qiáng)度不足或松軟土層時(shí)，往往需應(yīng)用置入地面下的基礎(chǔ)粧將上層的建筑物的載重傳遞至土壤承載層或較堅(jiān)硬的地盤，以增加建筑物結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性。其中，又以預(yù)應(yīng)力混凝土管粧為工程市場(chǎng)中最常見的粧型式。
[0003]參閱圖1、2，現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I包括一個(gè)以混凝土所制成且環(huán)繞界定出一內(nèi)孔111的混凝土粧壁11、兩個(gè)分別位于該混凝土粧壁11兩相反端且能與該內(nèi)孔111相連通的環(huán)狀端板12、數(shù)個(gè)兩端分別嵌設(shè)于所述環(huán)狀端板12中且沿該混凝土粧壁11縱向延伸的異形鋼棒13，及一沿該混凝土粧壁11縱軸向全長(zhǎng)且纏繞所述異形鋼棒13之外的螺旋鋼線14。
[0004]在實(shí)務(wù)應(yīng)用上，該螺旋鋼線14的纏繞間距在該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的兩端頭段是較小的，一般約在間距5至10厘米(cm)，而在該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的中間段是較大的，一般約在間距10至30厘米(cm)，這是配合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需，以加強(qiáng)該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I接近端頭部位的強(qiáng)度，并能兼顧成本。所述異形鋼棒13通常有施加先拉式預(yù)應(yīng)力，以增加該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的強(qiáng)度及耐久性。
[0005]施加于該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的粧頂?shù)淖饔昧?，傳遞至粧頂?shù)脑摱税?2或所述異形鋼棒13，再傳遞至該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的下方。而該螺旋鋼線14除了用于承受該混凝土粧壁11所受的水平剪力外，也能提供所述異形鋼棒13的側(cè)向支撐。
[0006]現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I多是預(yù)先在工廠中制作，再以車輛載運(yùn)到施工處，礙于制作模具以及載運(yùn)車輛的長(zhǎng)度限制，因此，現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的長(zhǎng)度大多在8至18米(m)間。若是需置入地面下的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的深度超過一支預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的長(zhǎng)度時(shí)，就必需接合數(shù)個(gè)支預(yù)應(yīng)力混凝土管粧1，以達(dá)到所需的土層深度需求。
[0007]參閱圖3，現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I較為常見的接合是利用焊接方式焊合兩個(gè)上、下疊置的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的端板12，以結(jié)合成為更長(zhǎng)的粧，延長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的整體長(zhǎng)度。上下疊置二預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I間的結(jié)合，是依賴二預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I接合處的端板12的焊合結(jié)合，或依賴其他機(jī)械螺栓接合或插栓接合的方式達(dá)成。由于這些兩預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I間的結(jié)合方式乃是目前土木工程工地上普遍施行的方式，且不在本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍，在此不多作敘述。
[0008]大家都知道，該焊接處100的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較為脆弱，而且該焊接處100又長(zhǎng)期曝露于地下土壤或地下水的環(huán)境中，而所述端板12都是鋼制品，容易發(fā)生銹蝕而影響接合強(qiáng)度與耐久性。一旦該焊接處100發(fā)生銹蝕，就會(huì)造成相互接合的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的承載力減損甚至喪失，進(jìn)而導(dǎo)致所述預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I上方的建筑物遭到損壞。也由于現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I接粧處的缺失，因此，現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I在重要結(jié)構(gòu)物的使用上是受到工程界的極大的疑慮和使用限制。
[0009]參閱圖4，兩相互上下疊置焊接的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I是通過粧頭處理方法以連結(jié)一基礎(chǔ)承臺(tái)A。所述粧頭處理方法是將數(shù)個(gè)粧頭錨定鋼筋101置入位于圖4中上方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的頂部的內(nèi)孔111約1.5至3米(m)深后，再填入膨脹混凝土 102以錨定所述粧頭錨定鋼筋101。
[0010]利用部分或全部凸出該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I頂部的所述粧頭錨定鋼筋101以連結(jié)該基礎(chǔ)承臺(tái)A。而干硬后的該膨脹混凝土 102，就會(huì)和位于圖4中上方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的該混凝土粧壁11產(chǎn)生摩擦力，將由所述粧頭錨定鋼筋101所傳遞下來的力量再傳遞至該混凝土粧壁11。但是，只以該膨脹混凝土 102與該混凝土粧壁11間的摩擦力以固定所述粧頭錨定鋼筋101，容易因長(zhǎng)期受力搖晃的反復(fù)作用，或受到地下土壤和地下水環(huán)境的影響使得該膨脹混凝土 102磨損或老化而發(fā)生松脫現(xiàn)象，造成該膨脹混凝土 102與該混凝土粧壁11間接合的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足。因此，無法用于安全要求較嚴(yán)格或使用壽命要求較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)工程上。
[0011]舉例來說，將數(shù)個(gè)粧頭錨定鋼筋101置入一外徑60厘米(cm)、內(nèi)徑40厘米的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I粧頂部的內(nèi)孔111內(nèi)2米深，并填灌膨脹混凝土 102。該膨脹混凝土 102和該混凝土粧壁11間的長(zhǎng)期有效摩擦力強(qiáng)度大約是2kg/cm2。而埋置在該膨脹混凝土 102中的所述粧頭銷定鋼筋101只能承受=接觸面周長(zhǎng)*長(zhǎng)度*容許應(yīng)力=O *40cm) *200cm*2kg/cm2= 50240kg約50噸的力量。當(dāng)來自上方的基礎(chǔ)承臺(tái)A的力量超出該容許力量50頓時(shí)，就可能會(huì)發(fā)生該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I和該基礎(chǔ)承臺(tái)A間的接頭松脫的情形，進(jìn)而危及該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I上方的建筑物安全。
[0012]參閱圖5，另一種與圖4相似的兩相互焊接的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I。差別在于，位于下方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的一端是呈尖錐狀，以便利用打粧機(jī)(圖未示)直接將所述預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I直接打擊入地下土層。這是普遍應(yīng)用在預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的錘擊式或壓入式施工的方式。與圖4所示的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I 一樣，有著焊接處100容易松脫的相同缺失。
[0013]為了克服上述預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I的缺點(diǎn)，工程界業(yè)者研發(fā)出如圖6所示中華人民共和國(guó)第CN102953375B號(hào)專利的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’。該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’在鄰近該混凝土粧壁11兩開口端112的內(nèi)孔111中間隔設(shè)置數(shù)個(gè)強(qiáng)化單元15。每一強(qiáng)化單元15包括相互交疊而概呈十字形地位于該內(nèi)孔111中的一第一金屬件151與一第二金屬件152。所述第一金屬件151與第二金屬件152是竹節(jié)鋼筋。
[0014]參閱圖7，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，是先在上下接合的兩預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’的接合處103的內(nèi)孔111中置入數(shù)個(gè)垂直鋼筋104并填灌填芯混凝土 105 ;等到填芯混凝土 105干硬后，就能夠利用臨近接合處103的所述強(qiáng)化單元15，將位于上方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’作用于所述垂直鋼筋104或粧頂112上的荷重傳遞至位于下方的預(yù)應(yīng)力混凝土管粧1’，以達(dá)成荷重傳遞的目的。
[0015]當(dāng)進(jìn)行粧頭處理作業(yè)時(shí)，則是在位于上方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’接近粧頂112的內(nèi)孔111中置入數(shù)個(gè)垂直鋼筋107并填灌填芯混凝土 108，等到該填芯混凝土 108干硬后，就可利用位于上方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’內(nèi)的所述強(qiáng)化單元15，將該基礎(chǔ)承臺(tái)A傳遞至所述垂直鋼筋107的荷重，再傳遞至該位于上方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’的該混凝土粧壁11上。
[0016]由上述可知，該基礎(chǔ)承臺(tái)A的荷重是先作用于上方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’內(nèi)的所述垂直鋼筋107與粧頂112，再經(jīng)由接近該基礎(chǔ)承臺(tái)A處的填芯混凝土 108與該強(qiáng)化單元15傳遞至位于上方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’的該混凝土粧壁11，之后，再傳遞至位于接合處103的所述垂直鋼筋104，然后，再經(jīng)由接近該接合處103的該填芯混凝土 105與該強(qiáng)化單元15傳遞至位于下方的該預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I’的該混凝土粧壁11上，最后，再傳遞至土層。如此，雖然能夠提升接合處103與粧頭處理作業(yè)的穩(wěn)定性，但是，由于所述強(qiáng)化單元15只設(shè)置在鄰近端口 112處，不但會(huì)導(dǎo)致該基礎(chǔ)承臺(tái)A的荷重的傳遞如圖8箭頭所示過于曲折，也會(huì)形成力量傳遞的限制。
[0017]中華人民共和國(guó)第CN102953375B號(hào)專利，雖然改進(jìn)了現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土管粧I在粧頭處理和接粧處的許多缺失，能夠使用在較不重要的建筑和結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用上。但是，這樣曲折的力量傳遞模式，是結(jié)構(gòu)工程所不易認(rèn)同的，尤其是那些重大或重要的結(jié)構(gòu)物，例如交通橋梁等的基礎(chǔ)工程。
[0018]參閱圖9、10，日本實(shí)開昭第S38-1232號(hào)專利所公開「混凝土基礎(chǔ)粧的接合裝置」的技術(shù)大致是與圖7相似，差別在于:位于接合處103的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋106的兩端是呈U字型的彎鉤狀，借以增加握持力量以防止該補(bǔ)強(qiáng)鋼筋106被外力拔出而致失效。但是該內(nèi)孔111的空間本來就十分有限，要在設(shè)置有強(qiáng)化單元15的該內(nèi)孔111中，設(shè)置兩端呈U字型彎鉤狀的所述補(bǔ)強(qiáng)鋼筋106施工更是困難而容易導(dǎo)致失敗。以直徑19至25毫米(mm)的竹節(jié)鋼筋而言，若采用U字型的彎鉤，就需要大約是在155至210毫米(mm)左右的彎鉤突出尺寸，是一個(gè)相當(dāng)大的尺寸，想穿入上方粧的該內(nèi)孔111中呈米字型的交叉該強(qiáng)化單元15的狹小空隙中，施工上的難度十分的高。
[0019]其次，圖9、10的施工方法是先在下方粧中先置入所述補(bǔ)強(qiáng)鋼筋106，再澆注混凝土 109，待該混凝土 109干硬后，再將上方粧疊置在下方粧的上面，再澆注其上的混凝土IlOo
[0020]這樣的施工方式，除了所述補(bǔ)強(qiáng)鋼筋106不易插入該上方粧的該內(nèi)孔111的該強(qiáng)化單元15的空隙中，而致失敗。該下方粧的內(nèi)孔111的該混凝土 109須先澆注，等待干硬，才能施作該上方粧的部份十分耗費(fèi)時(shí)間，例如此一部份就須等待3至28天的干硬時(shí)間，會(huì)造成施工成本的高漲和工期的延宕浪費(fèi)，也會(huì)造成前后期灌注的混凝土間的施工裂縫。在所述補(bǔ)強(qiáng)鋼筋106不易插入的情況，造成圖9、10所示，日本實(shí)開昭第S38-1232號(hào)專利專利所揭示的技術(shù)，不如圖7所示中華人民共和國(guó)第CN102953375B專利接粧處采用的無彎鉤設(shè)置的該垂直鋼筋104，可輕易直接插入該強(qiáng)化單元15的該第一金屬件151與該第二金屬件152間的空隙。
[0021]參閱圖11，日本實(shí)開昭第S58-6841號(hào)專利所公開「含有交叉式鐵筋之已制混凝土椿」的技術(shù)則是在距離粧的端口 112約50厘米處放入設(shè)有彎曲狀的交叉式鐵筋16，之后由該端口 112朝椿尖18方向間隔每2米逐一放入筆直的交叉式鐵筋17，以防止發(fā)生幼兒掉落事且提升強(qiáng)度。
[0022]參閱圖12，當(dāng)基礎(chǔ)粧置入土層中，承受來自基礎(chǔ)承臺(tái)A的垂直壓力P和水平力V時(shí)，最常見的就是承受其組合后的綜合作用力F，最典型的破壞情形是呈現(xiàn)45度角的斜向破壞，常見的粧體外表是呈現(xiàn)45度角的斜向裂縫B。所以，由圖11所述的交叉式鐵筋16、17的設(shè)置而成為補(bǔ)強(qiáng)筋時(shí)，必須在設(shè)置在縱軸向間距S須小于粧體的外徑D，否則在45°度角的該斜向裂縫B產(chǎn)生時(shí)，就無法成為補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)機(jī)制。
[0023]但是，由于所述交叉式鐵筋17間的間距過大，因此，不足以作為傳遞力量的結(jié)構(gòu)媒介，無法確保荷重能夠完全傳遞至地下土層。而且圖11除了所述交叉式鐵筋16、17的設(shè)置外，也未見到任何補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)及實(shí)施例，所以無從判斷圖11的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]本發(fā)明的目的在于提供一種能提升整體強(qiáng)度且穩(wěn)定傳遞荷重的混凝土粧。
[0025]本發(fā)明混凝土粧包含一個(gè)粧體，及數(shù)個(gè)水平強(qiáng)化機(jī)構(gòu)，該粧體形成有一個(gè)沿一條軸線方向延伸的通孔，所述水平強(qiáng)化機(jī)構(gòu)是沿該粧體的全長(zhǎng)間隔設(shè)置于該通孔內(nèi)，而且每一個(gè)水平強(qiáng)化機(jī)構(gòu)具有數(shù)個(gè)交叉相疊的水平強(qiáng)化金屬件，每?jī)蓚€(gè)相鄰的水平強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的間距不大于該粧體外徑的1.2倍。
[0026]本發(fā)明所述混凝土粧，還包含分別連設(shè)于該粧體兩端且連通該通孔的一個(gè)第一環(huán)狀開口端板與一個(gè)第二環(huán)狀開口端板，所述水平強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的縱軸向間距可以是等間距，也可以是不等間距。
[0027]本發(fā)明所述