[实用新型]一种具有钢绞线的先张法离心混凝土桩

说明书

技术领域

本实用新型属于各类建筑结构体系的桩基基础工程的技术领域，尤其涉及一种具有钢绞线的先张法离心混凝土桩。

背景技术

各类建筑结构一般都涉及到桩基基础工程，现有市场上运用于桩基基础工程比较多的产品有钻孔灌注桩、预应力离心混凝土管桩（包括管桩、方桩），但在目前经济发展水平及建筑技术条件下，建筑设计领域已经进入了新的发展阶段，对桩基基础的要求也在不断提高，现有产品的技术性能已无法满足快速发展的建筑市场的需要，并凸显出诸多严重的技术缺陷。

预应力离心混凝土桩研制、生产始于上世纪60年代，开始时离心混凝土桩预应力主筋主要采用高强钢丝，但高强钢丝由于直径小且圆周是光面，存在与混凝土握裹力不足的缺陷，各项技术指标无法满足建筑需要。到了上世纪80年代，预应力离心混凝土桩开始采用预应力混凝土用钢棒作为主筋，因其系工厂预制，生产效率高，主筋强度相对较高，混凝土强度高、施工便捷、周期较快等优点而为建筑领域大量、广泛采用并一直延续使用至今，在目前传统桩基础工程中占据主导地位。但是在生产使用过程中，主筋采用钢棒的离心混凝土桩存在较多问题，如钢棒脆性较大，其抗拉强度低（其抗拉强度设计值为1000MPa，抗拉强度最高值为1420MPa），无法满足目前建筑技术要求；生产中为了便于拉伸，须采用钢棒镦头的技术，将钢棒热镦出一个蘑菇状的头，以便于将该镦头与桩体端板、张拉板卡住进行预应力张拉，但由于热镦该钢棒的镦头会导致墩头部位的强度受损及材质受损；同时，由于钢棒墩头精度不一致，张拉时无法与端板充分接触，造成端板局部破坏；钢棒由于切割精度控制不够，导致钢棒长度不一，张拉过程中会出现应力不均匀，甚至拉断的现象；另外，钢筋笼系焊接成型的，钢棒由于高温烧焊而导致材质损伤。上述种种缺陷，导致现有的主筋采用预应力混凝土用钢棒的离心混凝土桩的抗弯、抗剪等技术性能明显不足。工程应用中，由于地震、台风和其他不确定因素会引起建筑物桩基基础上部产生较大的弯矩和水平力，道路桥梁或铁道桥梁也会因为运输车辆的动荷载而产生较大的弯矩和水平力。当上述传统的离心混凝土桩用于上述工程时，往往因为抗弯和抗剪性能不足而无法使用，在高层建筑中表现的尤其严重。此外，在基坑围护、边坡支护等工程中，普通离心混凝土桩同样因为抗弯和抗剪性能不足无法规模化应用。出于安全性考虑，我国很多地区近年已开始禁止在某些桩基基础工程中使用离心混凝土桩。另外，现有工艺生产的预应力离心混凝土桩，桩体两端均须有端板且与桩体固定连为一体，不能分离，而端板主要是起到接桩的作用，施工中在需要两根或以上的桩体接桩的情况下，最底下桩体的下端面和最上面桩体的上端面的端板因无接桩需要就明显属于多余的部件；在不需要接桩的单根桩体打桩情况下，桩体的两端的端板也基本是多余的。这样一来，施工中每个桩位都会浪费两块端板，而每块端板的成本要一百元人民币左右，在建筑物施工中往往需要使用大量的离心混凝土桩，其浪费或者增加的成本就是一个庞大的数字。

钻孔灌注桩作为另一种广泛应用于建筑桩基基础工程领域的桩体，其制作系现场浇筑完成，其制作工序是先在工地钻取一个桩孔，然后将钢筋笼放入桩孔中，再向孔中灌注混凝土，待成型后自然养护很长时间达到一定强度后即可使用。这种桩体因其具有高的承载力和能适应复杂地质而有较强的生命力，但是这种灌注桩在制作施工时需要处理外抽的泥浆，环境污染相当严重，国外的城市建设中已经较少采用；另外灌注桩成桩过程中容易孔壁坍塌、断桩夹层，如遇溶洞或空洞，更将造成大量混凝土浪费；而且其工程造价较高，对建筑成本影响较大；因其系现场浇筑制作完成且需长时间自然养护，不能实现工厂化生产，因而效率低，工期长。

因钢绞线的抗拉强度高（其抗拉强度设计值为1320MPa，抗拉强度最高可达1960MPa），近年来，我国企业和科研机构也对钢绞线应用于离心混凝土桩进行了大量研究，但至今未出现有实用价值的技术方案。如一专利号为ZL201220538453.6(公告号为CN202865836U)的中国实用新型专利《一种配有钢绞线的管桩钢筋笼》披露了这样一种钢筋笼，其钢绞线与预应力钢棒配合使用，由于钢棒与钢绞线存在抗拉强度差，在同时施加整体预应力时，只能以钢棒的低抗拉强度控制张拉，钢绞线的高抗拉强度性能发挥不出来，故在该专利中，钢绞线等同于钢棒所起的作用，并未实现钢绞线所应有的高抗拉强度性能，如以钢绞线的抗拉强度作为控制标准，在同时整体张拉时，钢棒就会拉断破坏。另外，该专利并未披露先张法离心混凝土桩中如何具体的连接、固定、张拉钢绞线，所以该专利技术在桩基础工程中基本不具有现实的实用价值和可操作性。