專利名稱：一種離心混凝土樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種離心混凝土樁。
背景技術(shù)：
我國自20世紀(jì)80年代初才開始引進(jìn)、研制和生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。上世紀(jì)90 年起，管樁在我國迅速發(fā)展，從廣東沿海北上，同時，借助中西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，管樁技術(shù)一路西進(jìn)。目前，我國混凝土管樁不僅產(chǎn)量位居世界先列，種類也是位居世界前茅。近些年，預(yù)應(yīng)力混凝土方樁作為一種新的樁型出現(xiàn)在市場中。預(yù)應(yīng)力混凝土方樁采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁相同的離心成型工藝，具有外方內(nèi)圓的外觀結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸中容易固定、綁扎；采用抱壓施工時出現(xiàn)樁身抱碎事故的幾率較管樁減??；承臺尺寸也較管樁減小，從而可降低工程造價。預(yù)制混凝土樁的發(fā)展符合我國建材的可持續(xù)發(fā)展要求，工廠化預(yù)制，有利于實現(xiàn)混凝土樁的自動化、規(guī)?；?、高效生產(chǎn)，不僅質(zhì)量容易控制和保證，同時，還能夠減少混凝土用不可再生砂、石資源的浪費，運(yùn)輸?shù)浇ㄖさ睾?，現(xiàn)場施工速度快、清潔施工。由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和預(yù)應(yīng)力混凝土方樁單樁承載力高(預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用混凝土的強(qiáng)度等級高達(dá) C80)，越來越多的沉孔灌注樁、現(xiàn)場制作鋼筋混凝土方樁、鉆孔灌注樁和鋼管樁被預(yù)制混凝土樁取代。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用預(yù)應(yīng)力鋼筋為抗拉強(qiáng)度不低于1420MPa、非比例延伸強(qiáng)度不小于1280MPa。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用鋼棒，由于其強(qiáng)度高、施加的預(yù)應(yīng)力高，較低的配筋率即能滿足混凝土管樁抗彎性能設(shè)計要求，其配筋率只要求不低于0.4%即可。生產(chǎn)中為了追求高混凝土強(qiáng)度，降低低生產(chǎn)成本，預(yù)應(yīng)力鋼筋往往出現(xiàn)超張拉現(xiàn)象，管樁混凝土抗壓強(qiáng)度較容易滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。預(yù)應(yīng)力混凝土方樁設(shè)計中也存在低配筋率問題、生產(chǎn)也同樣存在預(yù)應(yīng)力超張拉現(xiàn)象。而混凝土是典型的脆性材料，彈性模量高，抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度無線性對應(yīng)關(guān)系。低配筋率和超張拉，導(dǎo)致樁的脆性顯著提高，運(yùn)輸、沉樁過程中管樁脆斷的幾率明顯提高。另外，隨著近年來對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和預(yù)應(yīng)力混凝土方樁研究的深入，對其水平承載力，特別是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁水平承載力有不同的觀點。因此，國家和部分省標(biāo)準(zhǔn)或者圖集做出相關(guān)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁適用范圍為非抗震區(qū)和抗震設(shè)防烈度6度、7度的地區(qū)，若使用于抗震設(shè)防烈度8度的地區(qū)，則需另行驗算；或者不宜在抗震設(shè)防烈度8度的地區(qū)使用。在對有抗震要求或者抗震設(shè)防烈度8度的地區(qū)，樁基可選擇的范圍較窄，采用預(yù)制實心方樁或者灌注樁。預(yù)制實心方樁有其自身特點?；炷翉?qiáng)度等級為C50時， 350 X 350mm的方樁承載力相當(dāng)于中Φ 300PHC管樁，400 X 400mm方樁相當(dāng)于中Φ350ΡΗ(管樁，450X450mm方樁相當(dāng)于Φ400ΡΗ(管樁。除單樁豎向承載力具有可比性外，預(yù)制實心方樁還具有水平承載力高的特性，適用于在高地震設(shè)防烈度的地區(qū)使用。但是，目前預(yù)制實心方樁由于其自重大，生產(chǎn)主要采用場地預(yù)制式，自然養(yǎng)護(hù)工藝，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)周期長，占用場地大；自然養(yǎng)護(hù)工藝受天氣影響顯著，從而影響到膠凝材料水化進(jìn)程、強(qiáng)度發(fā)展歷程和水泥石微觀結(jié)構(gòu)特征。灌注樁是地下施工，隱蔽性強(qiáng)，不可預(yù)測因素很多，質(zhì)量控制困難。
實用新型內(nèi)容本實用新型為解決預(yù)應(yīng)力混凝土樁脆性大、樁基礎(chǔ)水平承載力不足的問題，以及目前混凝土方樁生產(chǎn)效率低和灌注樁質(zhì)量難以控制、保證的問題，從配筋率和鋼筋的選用等層面出發(fā)，改變現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和預(yù)應(yīng)力混凝土方樁的配筋以及鋼材的選用原則，在不降低單樁豎向承載力的前提下，生產(chǎn)出滿足抗震要求的離心混凝土樁。本實用新型的技術(shù)方案是一種離心混凝土樁，包括鋼筋籠、端板和混凝土，鋼筋籠由主筋和箍筋綁扎而成， 主筋沿橫截面均分勻布，數(shù)量不低于6根；箍筋包括環(huán)狀和螺旋狀，樁兩端2000mm范圍內(nèi)為箍筋加密區(qū)，這個范圍內(nèi)的環(huán)狀箍筋間距和螺旋狀箍筋螺距不大于45mm，其余部分環(huán)狀箍筋間距和螺旋狀箍筋螺距不大于80mm ；端板上與主筋對應(yīng)的位置開有與主筋數(shù)量相同的沉孔，底孔位于端板內(nèi)側(cè)，在主筋穿入沉孔后，與端板焊接。所述主筋選用II級、III級、IV級熱軋鋼筋與冷拔帶肋鋼筋，或兩種鋼材混合使用。所述箍筋采用綁扎、焊接的方式與主筋聯(lián)接。所述端板為閉合環(huán)狀端板或?qū)嵭亩税?。所述閉合環(huán)形狀端板為圓形、外方內(nèi)圓形狀。本實用新型的有益效果采用本實用新型結(jié)構(gòu)的混凝土樁，樁身受彎承載力設(shè)計值可提高12%以上，受拉受拉承載力設(shè)計值可提高10%以上。另外在有效減少或者避免樁身的脆斷問題的同時，相同工況下樁基的水平承載力得到提高。

圖1是本實用新型縱向剖視示意圖。圖2是本實用新型實施例一端板主視示意圖。圖3是本實用新型實施例二端板主視示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明如圖1所示混凝土方樁中的鋼材組件包括主筋1、螺旋箍筋2、端板3以及裙邊。 兩端區(qū)域為箍筋加密區(qū)，長度在2000mm范圍內(nèi)；在此區(qū)域內(nèi)，螺旋狀箍筋螺距不大于45mm ； 樁身其他范圍內(nèi)，螺旋狀箍筋螺距不大于80mm。如圖2所示本實施例是圓環(huán)狀的混凝土方樁，所述端板3為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其表面設(shè)置有沉孔3-1，沉孔3-1與主筋1數(shù)量相同，底孔在端板3內(nèi)側(cè)；主筋1穿入沉孔后，與端板 3焊接；必要時打磨平端板3外表面高出的焊縫。如圖3所示本實施例是的內(nèi)圓外方混凝土管樁3’，所述端板3’為正方形結(jié)構(gòu)， 其表面設(shè)置有沉孔3’ -1，沉孔3’ -1與主筋1數(shù)量相同，底孔在端板3’內(nèi)側(cè)；主筋1穿入沉孔3’ -1后，與端板3’焊接；必要時打磨平端板3’外表面高出的焊縫。實施例一(1)制作鋼筋籠，將主筋1沿橫截面均分勻布，數(shù)量不低于6根；箍筋2包括環(huán)狀和螺旋狀，樁兩端2000mm范圍內(nèi)為箍筋加密區(qū)，這個范圍內(nèi)的環(huán)狀箍筋間距和螺旋狀箍筋螺距不大于45mm，其余部分環(huán)狀箍筋間距和螺旋狀箍筋螺距不大于80mm，然后將制作好的鋼筋籠放置在下模具中；(2)根據(jù)鋼筋籠的結(jié)構(gòu)使用圓環(huán)形端板3，在端板上與主筋對應(yīng)的位置開有與主筋數(shù)量相同的沉孔3-1，底孔位于端板內(nèi)側(cè)；主筋穿入沉孔3-1后，與端板焊接；(3)將水泥、砂、石、高效減水劑和礦物外加劑，按照容重1，水膠比0. 25 0. 35，砂率0. 25 0. 38，總膠凝材料0. 16 0. 21的配合比，礦物外加劑摻量控制在總膠凝材料的 30%以內(nèi)，高效減水劑根據(jù)減水率的不同，摻量在0. 6 3. 0%，各原材料經(jīng)計量、攪拌均勻后，布料，合模制成混凝土管樁；(4)在管樁一端采用預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉機(jī)，按照生產(chǎn)工藝要求對主筋施加預(yù)應(yīng)力，使得混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力在3. 0 5. ON/mm2 ；(5)張拉工序結(jié)束后，帶管模放置在Φ300-Φ600/15Μ變頻離心機(jī)組滾輪上，離心成型，分為低速-中速-中高速-高速四個階段低速200 300r/min運(yùn)轉(zhuǎn)2 ^iin ；中速 500 600r/min運(yùn)轉(zhuǎn)1 2min ；中高速800 1000r/min運(yùn)轉(zhuǎn)1. 5 3min ；高速1100 1400r/min 運(yùn)轉(zhuǎn) 5 IOmin ；(6)將混凝土管樁帶模具吊裝到蒸汽養(yǎng)護(hù)池中，靜置2 4h，之后通蒸汽養(yǎng)護(hù)，3h 內(nèi)升溫至80 85°C，在80 85°C溫度下保持4 6h，然后3h降至室溫；在蒸壓釜中進(jìn)行二次高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，在3 4h內(nèi)升溫至175 185°C、升壓至0. 8 1. 2MPa，之后保持溫度壓強(qiáng)4 他，2 池內(nèi)將釜內(nèi)壓力降至大氣壓，當(dāng)釜內(nèi)溫度低于100°C后，開釜運(yùn)樁；(7)將帶樁模具吊至脫模區(qū)，脫模，常規(guī)檢測合格，吊至堆場。實施例二 離心混凝土方樁的制造工藝與管樁的制造工藝不同之處在于端板和模具的選取， 其它工藝與管樁相同，在此不再贅述。采用本實用新型結(jié)構(gòu)的樁與同類產(chǎn)品比較，以Φ400(95)-080型預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC)做對比。PHC 400A 95-C80預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，主筋采用7Φ9. O預(yù)應(yīng)力鋼棒，預(yù)應(yīng)力鋼棒抗拉強(qiáng)度不低于1420MPa、非比例延伸強(qiáng)度不小于1280MPa。管樁混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力4. 30MPa，主要力學(xué)性能指標(biāo)如下樁身受彎承載力設(shè)計值[Μ] = 64KN · m樁身受剪承載力設(shè)計值[V] = 146KN樁身受拉承載力設(shè)計值[N] = 38IKN樁身軸心受壓承載力設(shè)計值[R] = 2286KN采用本實用新型生產(chǎn)的同規(guī)格管樁，S卩Φ400 (95)-C80，外徑400mm，壁厚95mm，主筋采用9Φ14.0，熱軋帶肋鋼筋HRB400，其抗拉強(qiáng)度不低于570MPa。管樁混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力4. 37MPa，主要力學(xué)性能指標(biāo)如下樁身受彎承載力設(shè)計值[Μ] = 72KN · m樁身受剪承載力設(shè)計值[V] = 146. 8KN樁身受拉承載力設(shè)計值[N] = 423. 8KN樁身軸心受壓承載力設(shè)計值[R] = 2286KN[0041]對比可以發(fā)現(xiàn)，采用本實用新型生產(chǎn)的Φ400 (95)-C80管樁與PHC 400A95-C80預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁在混凝土有效預(yù)應(yīng)力相同的條件下，在不大幅度提高生產(chǎn)成本的前提下(按現(xiàn)有材料、能源、人工、管理等費用計算，約提高20% )，樁身受彎承載力設(shè)計值可提高12. 5%，受拉受拉承載力設(shè)計值可提高11. 2%。因此，能夠有效減少或者避免樁身的脆斷問題，相同工況下，樁基的水平承載力得到提高。PHC 400A 95-C80預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率在0. 49%，即能滿足上述基本力學(xué)性能；而采用本實用新型生產(chǎn)的Φ400(95)-080管樁，在達(dá)到上述基本力學(xué)性能指標(biāo)時，預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率在1.52%。
權(quán)利要求1.一種離心混凝土樁，包括鋼筋籠、端板和混凝土，其特征在于鋼筋籠由主筋和箍筋綁扎而成，主筋沿橫截面均分勻布，數(shù)量不低于6根；箍筋包括環(huán)狀和螺旋狀，樁兩端 2000mm范圍內(nèi)為箍筋加密區(qū)，這個范圍內(nèi)的環(huán)狀箍筋間距和螺旋狀箍筋螺距不大于45mm， 其余部分環(huán)狀箍筋間距和螺旋狀箍筋螺距不大于80mm ；端板上與主筋對應(yīng)的位置開有與主筋數(shù)量相同的沉孔，底孔位于端板內(nèi)側(cè)，在主筋穿入沉孔后，與端板焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心混凝土樁，其特征在于所述主筋選用II級、III級、IV 級熱軋鋼筋與冷拔帶肋鋼筋，或兩種鋼材混合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心混凝土樁，其特征在于所述箍筋采用綁扎、焊接的方式與主筋聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心混凝土樁，其特征在于所述端板為閉合環(huán)狀端板或?qū)嵭亩税濉?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心混凝土樁，其特征在于所述閉合環(huán)形狀端板為圓形、外方內(nèi)圓形狀。
專利摘要本實用新型公開了一種離心混凝土樁，包括鋼筋籠、端板和混凝土，鋼筋籠由主筋和箍筋綁扎而成，主筋沿橫截面均分勻布，數(shù)量不低于6根；箍筋包括環(huán)狀和螺旋狀，樁兩端2000mm范圍內(nèi)為箍筋加密區(qū)，這個范圍內(nèi)的環(huán)狀箍筋間距和螺旋狀箍筋螺距不大于45mm，其余部分環(huán)狀箍筋間距和螺旋狀箍筋螺距不大于80mm；端板上與主筋對應(yīng)的位置開有與主筋數(shù)量相同的沉孔，底孔位于端板內(nèi)側(cè)，在主筋穿入沉孔后，與端板焊接。本實用新型結(jié)構(gòu)的混凝土樁，樁身受彎承載力設(shè)計值可提高12％以上，受拉受拉承載力設(shè)計值可提高10％以上。另外在有效減少或者避免樁身的脆斷問題的同時，相同工況下樁基的水平承載力得到提高。
文檔編號E02D5/30GK202090337SQ20112018325
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者劉海鵬, 華文升, 朱克平, 朱加剛, 湯永柳 申請人:宿遷市固豐管樁有限公司