一种预应力混凝土竹节桩结构及其施工方法
阅读说明：本技术 一种预应力混凝土竹节桩结构及其施工方法 (Prestressed concrete bamboo joint pile structure and construction method thereof ) 是由 卢磊 费恺 陈国林 张华� 尤慧 左廷林 万朝华 王涛 王云 狄玉龙 李朝旭 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种预应力混凝土竹节桩结构及其施工方法,属于桩基的技术领域,其包括桩体,桩体一端内壁上固定有垫板,桩体远离垫板的另一端内壁上可拆卸连接有导流板,垫板和导流板均沿桩体内壁设置一周,垫板上可拆卸连接有胶包,胶包位于垫板背离导流板的侧壁上,且在垫板上沿桩体内壁设置一周,胶包内填充有密封材料；导流板一端与桩体内壁可拆卸连接,另一端沿远离垫板方向向靠近桩体中心线方向倾斜设置,导流板背离垫板的侧壁上固定有引流针,引流针设置有多个,相邻引流针在导流板上等间距分布；相邻桩体端部互相抵接后,引流针的针尖一端穿入所靠近的胶包,本申请具有减少接桩工序的繁琐程度,达到提升竹节桩接桩便利性的效果。(The application relates to a prestressed concrete bamboo joint pile structure and a construction method thereof, belonging to the technical field of pile foundations, and comprising a pile body, wherein a base plate is fixed on the inner wall of one end of the pile body, a guide plate is detachably connected on the inner wall of the other end, far away from the base plate, of the pile body, the base plate and the guide plate are both arranged in a circle along the inner wall of the pile body, a rubber bag is detachably connected on the base plate, the rubber bag is positioned on the side wall, far away from the guide plate, of the base plate, the base plate is arranged in a circle along the inner wall of the pile body, and the rubber bag is filled with a sealing material; one end of the guide plate is detachably connected with the inner wall of the pile body, the other end of the guide plate is obliquely arranged in the direction close to the central line of the pile body along the direction far away from the base plate, a plurality of drainage needles are fixed on the side wall of the guide plate far away from the base plate, and the adjacent drainage needles are distributed on the guide plate at equal intervals; after adjacent pile body tip butt each other, the needle point one end of drainage needle penetrates the package of gluing that is close to, and this application has the loaded down with trivial details degree that reduces the pile extension process, reaches the effect that promotes bamboo joint stake pile extension convenience.)
技术领域
本申请涉及桩基的技术领域，尤其是涉及一种预应力混凝土竹节桩结构及其施工方法。
背景技术
俗话说“万丈高楼平地起”，基础是重中之重，在建筑工程使用工程桩，是工程界的常见的基础处理办法。经过多年的实践，克服了以往施工中遇到的种种问题，一种新型的机械连接预应力混凝土竹节桩应运而生，给桩基础工程的施工质量带来前所未有的革新。
竹节桩为一种预应力混凝土离心桩，竹节桩的外壁设置了横向或纵向肋，相邻桩节采用机械连接机构，并在连接处涂刷有密封材料，使相邻桩节形成一个完整连续的桩体。常用的密封材料主要为环氧树脂，密封材料涂刷时间控制在2min之内，密封材料采用环氧树脂、芳香胺等按1:0.6比例组成的密封材料，密封材料拌制后4h内使用完毕。
竹节桩的机械连接采是“上螺下顶”接桩，一个竹节桩的端部预埋有小螺帽，小螺帽上螺纹连接有插杆，另一个竹节桩的端部预埋有大螺母，大螺母内安装有弹簧和基垫，而后安装卡片和中间螺母，中间螺母和大螺母螺纹连接，相邻竹节桩接桩时，插杆对准中间螺母，而后插杆插嵌在中间螺母内，相邻竹节桩抵接，完成机械连接。
针对上述中的相关技术，发明人认为工人在接桩时，需要去到打桩机下方，在外露地面的桩头端部涂抹密封材料，涂抹完毕后再继续接桩工序，竹节桩施工过程中，工人频繁出入打桩机下方，存在有接桩工序繁琐的缺陷。
发明内容
为了接桩工序顺利进行，减少接桩工序的繁琐程度，达到提升竹节桩接桩便利性的效果，本申请提供一种预应力混凝土竹节桩结构及其施工方法。
第一方面，本申请提供一种预应力混凝土竹节桩结构，采用如下技术方案：
一种预应力混凝土竹节桩结构，包括桩体，桩体一端内壁上固定有垫板，桩体远离垫板的另一端内壁上可拆卸连接有导流板，垫板和导流板均沿桩体内壁设置一周，垫板上可拆卸连接有胶包，胶包位于垫板背离导流板的侧壁上，且在垫板上沿桩体内壁设置一周，胶包内填充有密封材料；导流板一端与桩体内壁可拆卸连接，另一端沿远离垫板方向向靠近桩体中心线方向倾斜设置，导流板背离垫板的侧壁上固定有引流针，引流针设置有多个，相邻引流针在导流板上等间距分布；相邻桩体端部互相抵接后，引流针的针尖一端穿入所靠近的胶包。
通过采用上述技术方案，在竹节桩进行施工时，相邻桩体正对进行机械连接即可，中间无需工人进行桩体端部刷密封材料的工序，相邻桩体端部抵接的过程中，导流板逐渐靠近相邻桩体上的胶包，此时引流针也逐渐靠近相邻桩体上的胶包，在相邻桩体端部即将抵接时，引流针将胶包戳破，胶包内的密封材料顺应引流针以及导流板流淌到桩体的端面上，而后相邻桩体端面紧密抵接，达到了保证工人安全无需去打桩机下方，且接桩工序顺利进行，减少接桩工序的繁琐程度，提升竹节桩接桩便利性的效果。
可选的，所述导流板沿桩体长度方向的截面为弧形板状，弧形凸面朝向桩体中心线方向；导流板远离桩体一端固定有挤压垫，挤压垫采用弹性材质制成的挤压垫；相邻桩体端部互相抵接后，挤压垫背离导流板的侧壁与垫板抵接，挤压垫此时为压缩状态，挤压垫与垫板抵接处为垫板远离桩体内壁处。
通过采用上述技术方案，截面为弧形板状的导流板能更好的对密封材料进行引导作用，同时导流板造型的设计为挤压垫的存在提供了合适的位置，使挤压垫能够与垫板抵接，挤压垫的存在避免了密封液体因为溅射原因流淌到桩体内部。
可选的，所述胶包为弹性材质制成的胶包，胶包覆盖所在的整个垫板侧壁。
通过采用上述技术方案，弹性材质制成的胶包更容易运送，减少的在运送中破损的几率，当相邻桩体端部互相抵接后，位于挤压垫和垫板之间的部分胶包被挤压垫和垫板挤压，此时胶包内的密封材料向导流板凹面处集中，同时让胶包更加膨胀，便于引流针将胶包刺破。
可选的，所述桩体两端的端面均为倾斜端面，导流板处的桩体端面，以桩体内壁处为起始点，沿靠近本桩体上垫板一端处向远离桩体中心线方向倾斜向外设置，垫板处的桩体端面与导流板处的桩体端面适配，即垫板一端的桩体端面与另一个桩体导流板一端端面可紧密抵接。
通过采用上述技术方案，当桩体施工时，桩体均为竖直状态，竖直状态下，胶包破损后，密封材料顺着导流板流淌到桩体端面上，此时导流板处桩体端面沿桩体内部向桩体外部方向倾斜向下设置，从而密封材料沿桩体端面的倾斜趋势尽可能的流满整个桩体端面，增强相邻桩体间密封材料填充的充分程度。
可选的，所述胶包上插嵌固定有隔断板，隔断板设置有多个，相邻隔断板沿胶包长度方向等距设置，隔断板用于胶包内部空间隔断。
通过采用上述技术方案，隔断板将胶包截断为多个独立空间，当胶包被不同位置的引流针戳破后，隔断的空间使胶包内的密封材料减少相互流出时产生的阻碍，使每个方位的胶包均流出密封材料，提升桩体端面密封材料充斥的均匀程度。
可选的，所述隔断板一侧外壁外露于空气中，隔断板上固定有凸块，凸块位于隔断板外露的侧壁上，垫板上开设有滑道，滑道沿桩体半径方向开设，凸块插嵌在滑道内并沿滑道长度方向滑动，挤压垫正对隔断板处开设有缺口，缺口用于挤压垫与隔断板不产生阻碍。
通过采用上述技术方案，隔断板不仅起到隔断胶包内部空间的作用，同时还作为胶包与垫板的连接结构，使胶包可以工厂批量预制，在桩体施工现场直接快速安装即可，隔断板的存在也作为胶包的骨架，提升了胶包的抗冲击能力，便于胶包运输。
可选的，所述桩体内壁上预埋固定有套筒，套筒内部开设有螺纹，导流板与桩体内壁固定的一端固定有环圈，环圈外壁开设有螺纹，环圈与套筒螺纹连接。
通过采用上述技术方案，通过环圈和套筒的螺纹连接，可以在桩体施工前对导流板进行快速安装，便于桩体和导流板在工厂提前预制以及运输。
可选的，大螺母内放置有胶袋，胶袋内填充有密封材料，弹簧环套在胶袋外部。
通过采用上述技术方案，当相邻桩体接桩时，插杆插嵌在相邻桩体的大螺母内，插杆挤压胶袋并将胶袋压破，从而胶袋内的密封材料漏出并将大螺母内的孔隙填充，密封材料凝固后将插杆和大螺母进一步固定，最终实现提升相邻桩体连接牢固性的效果。
可选的，所述胶袋由易碎部和耐压部组成，易碎部采用的材质韧性以及形变能力低于耐压部采用的材质，胶袋深入大螺母内部一端为易碎部。
通过采用上述技术方案，胶袋不同位置采用不同材质制成，当插杆下压胶袋时，易碎部先破裂，密封材料从大螺母底部开始充斥，将到大螺母内的气体挤出，从而达到密封材料将大螺母内部填充更加密实的效果。
第二方面，本申请提供一种预应力混凝土竹节桩结构的施工方法，采用如下技术方案：
一种预应力混凝土竹节桩结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、测量定位；
S2、设备进场、安装、调试；
S3、桩体进场、堆放；
S4、打桩机就位，桩体上安装胶包和导流板；
S5、压桩；
S6、接桩并送桩；
S7、回填桩孔、打桩机移位。
通过采用上述技术方案，导流板和胶包的存在取代了工人在接桩时，去打桩机下方，对桩头涂刷密封材料，减少了此处的工序，保证了工人的安全，并且节省了施工工序。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
胶包、导流板和引流针的存在，减少接桩工序的繁琐程度，达到提升竹节桩接桩便利性的效果；
胶袋的存在，提升了大螺母内部密封材料填充的密实度。
附图说明
图1是现有技术竹节桩桩体的竖向剖视图；
图2是图1中A部分的局部放大示意图；
图3是本申请实施例的整体结构示意图；
图4是本申请相邻桩体首尾端部局部结构剖视图；
图5是为体现隔断板处部分结构爆炸图；
图6是为体现导流板与桩体端部错台处部分结构剖视图；
图7为图4中B部分的局部放大示意图。
附图标记说明：1、桩体；11、套筒；2、垫板；21、滑道；3、导流板；31、引流针；32、挤压垫；321、缺口；33、环圈；4、胶包；41、隔断板；42、凸块；5、胶袋；51、易碎部；52、耐压部；6、大螺母；61、弹簧；62、基垫；7、中间螺母；71、卡片；8、小螺帽；81、插杆。
具体实施方式
以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。
参照图1和图2，桩体1内部预埋有多根钢筋，相邻钢筋以桩体1中心线为圆心等圆心角分布，钢筋沿桩体1长度方向设置，每根钢筋一端均固定有大螺母6，另一端均固定有小螺帽8，大螺母6和小螺帽8均预埋在桩体1内，大螺母6内壁开设有螺纹，大螺母6内部放置有弹簧61和基垫62，大螺母6上螺纹连接有中间螺母7，中间螺母7与弹簧61之间放置有卡片71，卡片71整体为圆环状由多瓣组成，即从大螺母6到中间螺母7之间依次为弹簧61、基垫62和卡片71，小螺帽8上螺纹连接有插杆81，插杆81突出于所在的桩体1端面。相邻桩体1接桩时，位于上方桩体1的插杆81一端正对位于下方桩体1的中间螺母7，插杆81端部依次贯穿中间螺母7和卡片71，相邻桩体1端面相互抵接。
本申请实施例公开一种预应力混凝土竹节桩结构。
为便于叙述，后续叙述均在桩体1竖直状态下进行描述，参照图3和图4，桩体1一端内壁处固定有垫板2，垫板2沿桩体1内壁设置一周，垫板2为环形板状，垫板2上设置有胶包4。
参照图4和图5，胶包4沿垫板2长度方向设置，即胶包4也沿桩体1内壁设置一周呈圆环状，胶包4上插嵌固定有隔断板41，隔断板41设置有多个，相邻隔断板41等距分布，隔断板41将胶包4内部空间隔断成多个，隔断板41仅存一侧外壁暴露在空气中，且暴露在空气中的外壁上固定有凸块42，在垫板2上开设有滑道21，滑道21沿桩体1半径方向开设，且开透垫板2背离桩体1内壁一端的端面，凸块42在滑道21内滑动。凸块42在本实施例中采用T型凸块42。胶包4内部空间均填充有密封材料，密封材料本实施例中采用塔萨尼结构胶,塔萨尼结构胶的保质期为9-10个月,结构胶醇型的保质较长, 醇型胶成本低,肟型胶成本高，肟型的粘结性比醇型的粘结性强。胶包4采用弹性材质制成的胶包4，本实施例中采用橡胶材质制成。
参照图4，桩体1靠近垫板2一端的端面为倾斜端面，倾斜方向由桩体1内壁向桩体1外壁方向，沿远离垫板2方向倾斜向下设置，插杆81固定在桩体1上的端面即为垫板2所靠近的桩体1端面，插杆81始终保持竖直状态，不被桩体1端面倾斜的设置所影响。桩体1远离垫板2一端的端面同样也倾斜设置，倾斜方向由桩体1内壁向桩体1外壁方向倾斜向下设置，即相邻桩体1端部可以首尾紧密抵接。
参照图4，桩体1远离垫板2一端内壁处固定有导流板3，桩体1内壁上预埋有套筒11，导流板3上固定有环圈33，环圈33固定于导流板3一端端部，环圈33与套筒11螺纹连接。导流板3的竖向截面为弧形状，且弧形凸面朝向桩体1中心线方向。导流板3远离环圈33一端上固定有挤压垫32，挤压垫32在导流板3端面上设置有一周，挤压垫32采用弹性材质制成的挤压垫32，本实施例中采用橡胶材质制成，橡胶根据使用的厚度，可以提升挤压垫32的整体强度，在保证有弹性形变的前提下提升挤压垫32的整体强度。导流板3弧形凹面上固定有引流针31，引流针31竖直设置，引流针31整体造型为空心圆锥和圆管的组合体的一半，且为沿引流针31长度方向分开的一半。引流针31如此设计减少了引流针31刺入胶包4后，胶包4内密封材料无法顺畅流出的现象。
参照图4和图5，引流针31设置有多个，相邻引流针31以桩体1中心线为中轴线，在导流板3上等圆心角分布。相邻桩体1首尾相互抵接时，挤压垫32首先与胶包4接触并将挤压垫32正对的部分胶包4挤压抵接在垫板2上，此时引流针31开始刺破胶包4，胶包4内的密封材料顺应引流针31以及胶包4破口处开始流淌，并顺应导流板3以及桩体1端面倾斜的造型，流淌在桩体1端面上，而后挤压垫32进一步压缩，相邻桩体1端面紧密抵接。其中挤压垫32上开设有缺口321，当挤压垫32与垫板2抵接时，缺口321的存在避开了隔断板41，达到挤压垫32不与隔断板41产生阻碍的效果。
参照图4和图6，环圈33靠近桩体1端面的侧壁与套筒11靠近桩体1端面的侧壁始终共面，套筒11靠近桩体1的端面可以与桩体1端面平齐，此时导流板3上的密封材料从导流板3上可以顺畅流淌到桩体1端面上；套筒11靠近桩体1的端面可以与桩体1端面不平齐，即套筒11靠近桩体1的端面内陷在桩体1内部，此时导流板3上的密封材料流淌至桩体1端面上时，需要先将套筒11和桩体1之间的错台填充满，而后再流淌到桩体1端面上，此时套筒11和桩体1之间的错台充满了密封材料，当桩体1用在地下水分大的土质区域时，错台内的密封材料起到进一步密封的作用，对从相邻桩体1接缝处渗透进桩体1内部的水分起到阻挡作用。
参照图4和图7，大螺母6内部还放置有胶袋5，胶袋5由易碎部51和耐压部52组成，易碎部51相比耐压部52的抗压能力、形变能力以及抗拉扯能力都弱，本实施例中可以通过制作胶袋5时的胶袋5厚度来实现。胶袋5内填充有密封材料，弹簧61环套在胶袋5外壁，耐压部52与基垫62抵接，当插杆81插入大螺母6内部时，挤压耐压部52而后将易碎部51压破，胶袋5内的密封材料从大螺母6内部空间的底部开始充满，起到排出大螺母6内部空间空气，使密封材料填充更加密实的效果。
本申请实施例还公开一种预应力混凝土竹节桩结构的施工方法。
包括以下步骤：
S1、测量定位；根据规划部门提供的坐标点、水准点建立测量控制网，并在施工现场沉桩影响范围外设置座标和高程控制点，根据控制点设定建筑物轴线及角桩，按桩位布置图测放桩位，并在桩位中心用钢筋或竹签作好标记，为防止打桩机就位时桩机自重挤压土体使已测放桩位移位，在桩机就位后正式压桩前应复核正确，桩定位偏差控制在10mm以内。
S2、设备进场、安装、调试；即打桩机的调试以及其他辅助设备的进场。
S3、桩体1进场、堆放；参照图3和图4，桩体1出厂到工地后，应按批量查收预制桩出厂质量证明书和合格证。并附带相关的试验报告、检测报告等资料；桩体1应按规格分别堆放，应布置在打桩作业的起吊工作半径范围内，并考虑到打桩方向，避免转向。桩堆放层数不宜超过3层，支点垫木的位置应根据吊点的位置确定，各层垫木应在同一垂直线上。
S4、打桩机就位，桩体1上安装胶包4和导流板3；将凸块42滑动到滑道21内即可完成胶包4的安装；将环圈33与套筒11螺纹连接，即可完成导流板3的安装。
S5、压桩；桩体1的起吊、转运过程中，操作人员均应按起重安全操作规程进行，根据已设定的控制点用直角坐标法对桩位进行二次复核，正确后下放桩体1，桩体1的中心点与桩位的偏差控制在20mm以内，当桩端进入土层500mm后，用两台互成90°的经纬仪或铅垂线调整桩机桩架处于垂直位置，然后再调整桩的垂直度（经纬仪一般架设在距桩机15m以外），使桩架与桩身保持平行，其精度误差小于桩长的1%（桩插入地面时的垂直度偏差不得超过0.5%），即可压桩，并在压桩过程中进行跟踪监测，指挥桩架保持其精度。
S6、接桩并送桩；将位于上方的桩体1上的插杆81正对位于下方桩体1上的中间螺母7，缓缓插入，严禁碰撞，插接后，相邻桩体1间接口无缝隙。
S7、回填桩孔、打桩机移位。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
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