一种预应力桩与承台或反力架的连接装置及方法.pdf

本发明涉及一种预应力桩与承台或反力架的连接装置及方法，连接装置包括刚性环，刚性环上固定连接有复数根钢筋，钢筋与承台或反力架固定连接，刚性环与桩通过锲块固定连接。首先将刚性环置于桩的外圈或内圈；接着在刚性环与桩之间放入锲块；进而通过锤击，将锲块挤入刚性环与桩的间隙中，最后使用混凝土与钢筋浇筑成承台或反力架，通过钢筋将承台或反力架与桩固定连接。本方法简化了抗压桩与承台或反力架连接施工工艺，补充了预应力桩用做抗拔桩时桩与承台或反力架的施工方法，无论抗拔还是抗压或者截桩等情况都可以处理，适用范围广，成本低廉，操作简单，具有推广价值。

1、  一种预应力桩(1)与承台(3)或反力架(3′)的连接装置，其特征在于：连接装置包括刚性环(5)，刚性环(5)上固定连接有复数根钢筋(7)，钢筋(7)与承台(3)或反力架(3′)固定连接，刚性环(5)与桩(1)通过锲块(9)固定连接。

2、  如权利要求1所述的预应力桩与承台(3)或反力架(3′)的连接装置，其特征在于：所述的刚性环(5)采用钢材制成。

3、  如权利要求1所述的预应力桩与承台(3)或反力架(3′)的连接装置，其特征在于：所述的刚性环(5)的厚度为5mm～30mm，刚性环(5)的高度为50mm～500mm。

4、  如权利要求1或2或3所述的预应力桩与承台(3)或反力架(3′)的连接装置，其特征在于：所述的桩(1)为预应力管桩或中空方桩，刚性环(5)对应为圆环或方环。

5、  如权利要求1或2或3所述的预应力桩与承台(3)或反力架(3′)的连接装置，其特征在于：所述的钢筋(7)均匀分布在刚性环(5)圆周上。

6、  如权利要求1或2或3所述的预应力桩与承台(3)或反力架(3′)的连接装置，其特征在于：所述的锲块(9)均匀分布在刚性环(5)与桩(1)的间隙的圆周上。

7、  、如权利要求1所述的预应力桩(1)与承台(3)或反力架(3′)的连接方法，其特征在于：
a)将刚性环(5)置于桩(1)的外圈或内圈；
b)在刚性环(5)与桩(1)的间隙中放入锲块(9)；
c)通过锤击，将锲块(9)挤入刚性环(5)与桩(1)的间隙中；
d)使用混凝土与钢筋(7)浇筑成承台(3)或反力架(3′)，通过钢筋(7)将承台(3)或反力架(3′)与桩(1)固定连接。

8、  如权利要求8所述的预应力桩与承台(3)或反力架(3′)的连接方法，其特征在于：所述的锲块挤入刚性环与桩的间隙后，在刚性环与桩的间隙内打入防锈油。

9、  如权利要求8所述的预应力桩与承台(3)或反力架(3′)的连接方法，其特征在于：所述的防锈油为黄油。

10、  如权利要求8所述的预应力桩与承台(3)或反力架(3′)的连接方法，其特征在于：在c步骤中，锲块(9)靠桩(1)壁侧涂有胶水。

一种预应力桩与承台或反力架的连接装置及方法
技术领域
本发明涉及建筑预应力的中空方桩或管桩与承台或反力架的连接装置及方法。
背景技术
建筑工程中，桩与承台的连接需要在桩的顶部预留足够长度的锚固钢筋，预应力桩由于制作工艺需要，在桩两端均设置张拉用端头板，没有常规外露钢筋。因此可以说，预应力桩是“秃头桩”，与承台或其它反力架连接难度大。
目前预应力桩与承台连接存在的缺点有：
1、现有技术设计上只明确预应力桩用做抗压桩时桩与承台的连接方法，以钢筋焊接、向桩内灌注混凝土钢筋为主，施工困难，质量不易控制。预应力桩中空部分空间狭小，内径一般为160mm～580mm，打桩施工完毕场地开挖时，中空部分充满泥水，有的滑进块石，均必须人工清理，非常困难。先有技术中为达到桩的顶部与承台能同步受力，对向桩内灌注混凝土钢筋提出苛刻的技术要求，如“浇灌混凝土前，应将管桩内表面的浮浆清除掉并清洗干净”这一点，一般直径为500mm的管桩，管桩内径不足300mm，在管桩内径300mm的小孔内，要清除1～2米甚至更深时管桩内壁上浮浆，在工地现场几乎不能实现，如果浮浆不清除干净，导致灌注的混凝土与管桩内壁之间存在夹层，从而不能产生较好的约束；另外，在布满钢筋的直径不足300mm的小孔内，要灌注1m～2m甚至更深的密实的混凝土，需要花费大量的人力、机械配合，对施工人员素质要求非常高，最终的结果往往与预期相差甚远，对工程有可能留下隐患，如图1。
2、现在城市发展迅速，地下结构、高耸结构等都需要设计抗拔桩，不仅纯地下室使用抗拔桩、专项桩基要求承受抗拔力、试验检测用锚桩、抗拔试验反力装置等，桩与承台或反力架连接均需要满足传递抗拔力及构造要求；而且现在大多数有地下室的桩基工程，普遍存在抗压桩兼作施工阶段抗拔桩使用的情况，这种情况下，抗压桩与承台的连接也要按抗拔桩要求连接。否则，当分析地下室出现裂缝原因时，难以判断抗压桩在基础施工阶段提供了多少有效的抗拔反力作用。对于抗拔桩与承台的连接，基本没有预应力桩用做抗拔桩使用的详细设计，只是要求桩身全部纵向预应力钢筋应锚入承台不小于50倍钢筋直径，且不得小于500mm，而预应力桩身混凝土强度高、脆性大，桩身截面混凝土尺寸较薄，一般为环形或外方内圆形，截桩时质量控制要求严格，一般采用专用切割机械切断，当需要剥离出预应力钢筋时，施工难度非常大，往往对下部桩身造成破坏。
发明内容
为了克服以上缺陷，本发明要解决的技术问题是：提出一种适用范围广，施工简单的预应力桩与承台或反力架的连接装置及方法。
本发明所采用的技术方案为：一种预应力桩与承台或反力架的连接装置，连接装置包括刚性环，刚性环上固定连接有复数根钢筋，钢筋与承台或反力架固定连接，刚性环与桩通过锲块固定连接。
根据本发明的另外一个实施例，预应力桩与承台或反力架的连接装置进一步包括所述的刚性环采用钢材制成。
根据本发明的另外一个实施例，预应力桩与承台或反力架的连接装置进一步包括所述的刚性环的厚度为5mm～50mm，刚性环的高度为50mm～500mm。
根据本发明的另外一个实施例，预应力桩与承台或反力架的连接装置进一步包括所述的桩为管桩或中空方桩，刚性环对应为圆环或方环。
根据本发明的另外一个实施例，预应力桩与承台或反力架的连接装置进一步包括所述的钢筋均匀分布在刚性环圆周上。
根据本发明的另外一个实施例，预应力桩与承台或反力架的连接装置进一步包括所述的锲块均匀分布在刚性环与桩的间隙的圆周上。
本发明还包括一种预应力桩与承台或反力架的连接方法，a)将刚性环置于桩的外圈或内圈；b)在刚性环与桩之间放入锲块；c)通过锤击，将锲块挤入刚性环与桩的间隙中；d)使用混凝土与钢筋浇筑成承台或反力架，通过钢筋将承台或反力架与桩固定连接。
根据本发明的另外一个实施例，预应力桩与承台或反力架的连接方法进一步包括所述的锲块挤入刚性环与桩的间隙后，在刚性环与桩的间隙内打入防锈油。
根据本发明的另外一个实施例，预应力桩与承台或反力架的连接方法进一步包括所述的防锈油为黄油。
根据本发明的另外一个实施例，预应力桩与承台或反力架的连接方法进一步包括在c步骤中，锲块靠桩壁侧涂有胶水。
本发明的有益效果是：
1、本发明预应力桩与承台或反力架机械连接，方法简单，适用于施工正常标高、及非正常标高截桩、接桩等涵盖各种工况，使预应力桩用于抗拔桩适用性更强，，抗拔能力得到进一步提升，可以充分发挥预应力结构的抗拉性能优点；
2、解决了预应力桩用于抗拔预留钢筋问题，预应力桩混凝土强度高、脆性大、壁厚薄，不适宜大锤锤击破碎混凝土剥离钢筋的处理方式，先有技术中，预应力钢筋剥离方式施工难度太大，难以达到标准所要求的对桩身的保护。由于预应力钢筋不宜焊接，剥离的钢筋长度较长，用桩长度加大，劈桩的工作非常繁琐，本发明方对需要截桩的预应力桩，采取统一的切割截桩法，桩顶混凝土平整不受损伤，使预应力桩达到最高性能；
3、解决了预应力桩中空部分灌芯处理施工难题，对清除管桩内壁浮浆要求不高。本发明与管桩产生较好的约束；另外，降低了成本，对工程消除了隐患。本发明通过机械外力使桩顶与承台或反力架牢固连接，对灌芯混凝土施工没有特殊要求，灌芯仅起到封闭保护的作用，可以与承台或地下室底板浇注混凝土一起完成。灌注深度仅为构造要求，深度要求低；
本方法与先有技术相比，简化了抗压桩与承台连接施工工艺，补充了预应力桩用做抗拔桩时桩与承台或反力架的施工方法，无论抗拔还是抗压或者截桩等情况都可以处理，适用范围广，成本低廉，操作简单，可工业化加工，施工工期短，质量容易控制，在工程应用上有共性，具有推广价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是先有技术的结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的管桩与承台或反力架连接的结构示意图；
图3是本发明的另一优选实施例的管桩与承台或反力架连接的结构示意图；
图4是图2带钢筋的刚性环截面示意图；
图中：1、桩，3、承台，3′、反力架，5、刚性环，7、钢筋，9、锲块。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1：
如图2为本发明的优选实施例的管桩1内表面与承台3或反力架3′连接的结构示意图，其中，刚性环5上固定连接有复数个对称的钢筋7，钢筋7与刚性环5的连接优选采用焊接或螺纹连接，刚性环5外径比被约束桩1内径小至少20mm，刚性环5优选采用钢材制作，刚性环5厚度根据抗拔力需要选择10～30mm，上薄下厚，每根管桩1根据需要使用锲块9数量，锲块9上大下小，采用铸钢或淬火处理，当塞入刚性环5与桩1的间隙时，先用小锤轻敲，在每个锲块9都放入确定位置后，用大锤均匀敲击，使刚性环5轻微涨出为止，从而保证了刚性环5与管桩1固定连接；接着使用混凝土11与钢筋7浇筑成承台3或反力架3′，进而通过钢筋7将承台3或反力架3′与桩1固定连接。刚性环5优选放置在桩1顶以下500mm处。对于工程桩1施工时，在刚性环5与桩1的间隙之间注入防锈油，本发明优选黄油，以保护锲块9、刚性环5防锈蚀及协调变形。另外，还在锲块9靠桩1壁侧涂有高强结构胶水，保证了锲块9对桩1侧壁的摩擦力。对于工程上的管桩1施工时，管桩1内壁的1～2倍桩径深度范围内清洗干净，用3根6mm钢筋吊薄钢板封底，浇注承台3或反力架3′时在管桩1内灌入混凝土11封孔。
承台浇筑过程如下：
选用桩1身主筋为10根直径10.7mm预应力筋，用做抗拔桩时，取预应力钢筋标准值1278kN做为单桩抗拔极限承载力。当桩1顶端头板缺失，桩1与承台3或反力架3′连接，配6根直径30mm的II级钢筋7，锚固长度取1200mm(按实际抗拉需要钢筋截面积折算)，一端弯折300mm，一端焊接在刚性环5上，施工前，将桩1孔内清除600mm深，桩1顶混凝土破碎应切除，放下20mm壁厚的刚性环5，在刚性环5外均布塞入8块锲块9，先用小锤轻敲固定锲块9固定位置，然后用10磅大锤对称敲击锲块9，直到刚性环5轻微胀出为止。刚性环5用薄钢板封底，在刚性环5与桩1身缝隙之间打入黄油，以保护锲块9、刚性环5防锈蚀及协调变形，浇注承台3或反力架3′时灌入混凝土11封孔。
实施例2：
如图3本发明的优选实施例的管桩1与承台3或反力架3′连接的结构示意图，其中，刚性环5上固定连接有复数个对称的钢筋7，钢筋7与刚性环5连接优选采用焊接或螺纹连接，刚性环5同被约束桩1外表形状，内径比被约束桩1外径大至少20mm，刚性环5优选采用钢材制作，刚性环5的厚度根据抗拔力需要选择10～30mm，刚性环5高100～150mm，每根桩1根据需要选择锲块9数量，锲块9上大下小，采用铸钢或淬火处理，当塞入刚性环5与桩1的间隙时，先用小锤轻敲，在每个锲块9都放入确定位置后，用大锤均匀敲击，使刚性环5轻微涨出为止，从而保证了刚性环5与管桩1固定连接；接着使用混凝土11与钢筋7浇筑成承台3或反力架3′，进而通过钢筋7将承台3或反力架3′与桩1固定连接。刚性环5优选放置在桩1顶以下500mm处。
承台浇筑过程如下：
桩1身主筋为10根直径10.7mm预应力筋，用做抗拔桩时，取预应力钢筋标准值1278kN做为单桩抗拔极限承载力。当桩1顶端头板缺失，桩1与承台3或反力架3′连接，配6根直径30mm的II级钢筋7，锚固长度取800mm(按实际抗拉需要钢筋截面积折算)，一端弯折300mm，一端焊接在刚性环5上，刚性环5内径520mm。施工前，将桩1头开挖露出300mm，桩1顶混凝土破碎应切除，套上20mm壁厚的刚性环5，刚性环5高取100mm，刚性环5顶低于桩1顶约50mm，在刚性环5内均布塞入8块锲块9，先用小锤轻敲固定锲块9固定位置，然后用10磅大锤对称敲击锲块9，直到锲块9下端穿过刚性环20mm以上，刚性环5轻微胀出为止。用软泥封住刚性环5下口，在刚性环5与桩1身缝隙之间打入黄油，以保护锲块9、刚性环5防锈蚀及协调变形。
而刚性环5的整体保护方法如下：采用外包现浇混凝土11方式，刚性环5位置向下、外侧土开挖及垫层，采用混凝土11完全包裹，而桩1孔孔的封闭处理方法是，将桩1孔内1～2倍桩径深度范围内清洗干净，用3根6mm钢筋吊薄钢板封底，浇注承台3或反力架3′时灌入混凝土封孔。
图4是图2带钢筋7的刚性环5截面示意图，通过钢筋7对称分布于刚性环5上，从而将桩1的抗拔力均匀传递至承台3或反力架3′，使得承台3或反力架3′平稳受力，保证承台3或反力架3′上的建筑物不受外力影响。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。