土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩及打桩方法

摘要

一种土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩，包括桩体和设置在桩体周侧表面的若干楔形块组，所述楔形块组包括第一楔形块和第二楔形块，两楔形块均沿桩体的轴向布置，底面附着在桩体上，坡面朝向桩体外侧，且两个楔形块的大头对顶在一起，其中，第一楔形块设置在第二楔形块的上方，即打桩时，第一楔形块的大头朝下。所述第二楔形块及其与桩体的连接件采用可降解材质制成，或者将所述第一楔形块与桩体的连接强度设计为大于第二楔形块与桩体的连接强度，使得第二楔形块易于降解或在作用力下易于从桩体上脱离，使第一楔形块的大头端在第二楔形块降解或脱离后能与土壤直接接触，承受土壤对其向上的承载力，克服软地基土壤提供侧向摩擦力不足的缺陷。

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体为一种土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩及打桩方法。

背景技术

钢筋混凝土结构的预制桩经常应用于地基基础，在软土基地的情况下，预制桩打入地下，通过桩体与土壤之间形成的侧向摩擦力提供桩基需要承担建筑物的载荷。如果软土地基中土壤密度太小便需要打入长度更长的预制桩，甚至是多根预制桩首尾衔接的打入到地下，以长度换载荷，但是过长的桩基会造成成本的提高，需要对土壤与桩之间接触面的摩擦力进行控制，以保证预制桩具备足够的承载载荷的能力。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩及打桩方法，以期改善现有技术的不足。

本发明提供的技术方案为：

方案一：

一种土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩，包括桩体和设置在桩体周侧表面的若干楔形块组，其特征在于：所述楔形块组包括第一楔形块和第二楔形块，两楔形块均沿桩体的轴向布置，底面通过连接件附着在所述桩体上，坡面朝向桩体外侧，且两个楔形块的大头对顶在一起，第一楔形块设置在第二楔形块的上方，即打桩时，第一楔形块的大头朝下；其中，所述第二楔形块及其与桩体的连接件均采用可降解材料制成。

所述可降解材料优选采用淀粉塑料。

所述第一楔形块为混凝土材质，第一楔形块与桩体的连接件为金属材质。

方案二：

一种土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩，包括桩体和设置在桩体周侧表面的若干楔形块组，其特征在于：所述楔形块组包括第一楔形块和第二楔形块，两楔形块均沿桩体的轴向布置，底面通过连接件附着在所述桩体上，坡面朝向桩体外侧，且两个楔形块的大头对顶在一起，第一楔形块设置在第二楔形块的上方，即打桩时，第一楔形块的大头朝下；其中，所述第一楔形块与桩体的连接强度要大于第二楔形块与桩体的连接强度。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

在所述桩体的顶部设有两个对称设置在桩体轴心两侧的旋转杠杆插接孔。

所述旋转杠杆包括一横杆和垂直连接在横杆中部下方的两个竖向插杆，转动桩体时，两个竖向插杆分别插在两插接孔中，通过所述横杆施加推动桩体转动的作用力。

如上两种方案所述的土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩的打桩方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将带有若干组楔形块组的桩体竖直打入地下；

（2）对桩体施加作用力，使其转动，促使第二楔形块从桩体表面脱落，使第一楔形块的大头端底面接触土壤。

有益效果：

（1）现有技术中，桩体只能通过桩体侧面与土壤之间的摩擦力形成竖直方向的载荷，而本实施例中，不但具有摩擦力转化的载荷，在第二楔形块降解或从桩体表面脱离后，第一楔形块大头端面与下方土壤直接接触，使得桩体到竖直向上的承载力，弥补了现有技术的不足，一定程度上克服了软地基土壤提供侧向摩擦力不足的缺陷。

（2）在打桩过程中，第二楔形块可以为第一楔形块提供防护。打桩时，第一楔形块的大头端面需要承载很大的压力，在桩体打入地下后，如果没有第二楔形块坡面的缓冲防护作用，第一楔形块基本会从桩体1上脱落（铆钉的铆接固定力不足以对抗打桩时土壤对第一楔形块的推力）。

（3）本发明设计新颖，科学合理，易于实施，且实施成本低，适合推广使用。

附图说明

图1是具体实施例中，预制混凝土桩桩体和楔形块组的结构示意图；

图2是第一楔形块和第二楔形块的结构示意图；

图3是预制混凝土桩与杠杆工具配合的工作原理图；

图中：1、桩体，2、第一楔形块，3、第二楔形块，4、铆接钉，5、钉孔，6、插接孔，7、插杆，8、横杆。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明的技术方案与工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做详细的介绍。

实施例一：

如图1至图3所示，一种土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩，包括桩体1，所述桩体为空心圆管结构，且空心贯穿所述桩体1的轴心线。

所述桩体1的周侧表面均匀布置有多个楔形块组构成的阵列。

所述楔形块组包括第一楔形块2和第二楔形块3，两个楔形块均沿桩体1的轴向布置，如图2所示，第一楔形块2的底面设有四个钉孔5，第二楔形块3的底面设有一个钉孔，两楔形块分别通过连接件附着在所述桩体1上，坡面均朝向桩体1外侧，且两个楔形块的大头对顶在一起，其中，第一楔形块2设置在第二楔形块3的上方，即打桩时，第一楔形块2的大头朝下。

所述第一楔形块2为混凝土材质，第一楔形块2通过四个金属铆钉4固定在桩体1上，所述第二楔形块3通过一个塑料材料制成的铆钉固定在桩体1上，使得所述第一楔形块2与桩体1的连接强度要远大于第二楔形块2与桩体1的连接强度。

所述桩体1的顶部设有两组旋转杠杆插接孔6，一组插接孔包括两个对称设置在桩体轴心两侧的单元孔。所述旋转杠杆包括一横杆8和垂直连接在所述横杆8中部下方的两个竖向插杆7，使其结构呈“∏”形，横杆7的两端在横向上伸出两插杆7的部位作为施力操作部。

所述土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩的打桩方法，过程如下：

首先，将上述的带有若干组楔形块组的桩体1竖直打入地下；

之后，将所述旋转杠杆的两个插杆7插在桩体顶部任一组插接孔6中，通过转动所述横杆8施加扭转桩体1的作用力，使桩体1转动，使第一楔形块2与第二楔形块3均受到平行于桩体横截面方向的土壤推力。由于第一楔形块2通过多根铆钉铆接在桩体1上，且铆钉自身强度较高，可以承受较大的土壤推力，而第二楔形块3由于仅仅有一个强度不高的塑料铆钉铆接，容易从桩体1上脱落，故所述作用力应控制在不影响第一楔形块2与桩体1连接的情况下，促使第二楔形块3从桩体1表面脱落，从而使第一楔形块2的大头一端的底面与土壤直接接触，承受土壤对其向上的承载力。

实施例二：

如图1所示，一种土桩接触面摩擦控制式预制混凝土桩，包括桩体1，所述桩体1为空心圆管结构，且空心贯穿所述桩体1的轴心线。

所述桩体1的周侧表面均匀布置有多个楔形块组构成的阵列，所述楔形块组包括第一楔形块2和第二楔形块3，两个楔形块均沿桩体1的轴向布置，两楔形块分别通过连接件附着在所述桩体1上，坡面均朝向桩体1外侧，且两个楔形块的大头对顶在一起，如图2所示，其中，第一楔形块2设置在第二楔形块3的上方，即打桩时，第一楔形块2的大头朝下。

所述第一楔形块2为混凝土材质，第一楔形块2可通过多个金属铆钉4固定在桩体1上，所述第二楔形块3采用可降解材料制成，通过一个同样采用可降解材料制成的铆钉固定在桩体1上。

本实施例中，所述可降解的材料优选采用淀粉塑料，使第二楔形块3在三天内便可以通过接触土壤中的水分逐渐溶解进而降解，这样第一楔形块2的大头底面便可以直接接触土壤，承受土壤对其向上的承载力，故将桩体1打入地下后，对桩体的旋转操作也可以不实施。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。