一种预制桩组及桩基础的制作方法

1.本实用新型涉及预制桩技术领域，具体是一种预制桩组及桩基础。


背景技术：

2.桩基础是通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受动静荷载的一种深基础，而桩是设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水，将桩所承受的荷载传递到更硬、更密实或压缩性较小的地基持力层上，我们通常将桩基础中的桩称为基桩。
3.现有桩基础施工过程中，尤其是对沿海等深厚软土地基进行桩基础施工时，由于软土地基多具有较厚的淤泥层，淤泥层含水量高、压缩性以及流动性大，因此软土层由于自身特性或者上部施工机械重力作用，发生沉降和移动，导致预制桩不同侧面受到的土体作用力不同，一旦预制桩的抗剪性能不佳，其桩体将在外部土体的剪切作用下出现裂缝或者断裂，影响预制桩的正常使用。因此，如何提高预制桩组在其周边不同侧面外力作用下的抗弯抗剪性能，确保工程作业的安全可靠成为需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种预制桩组及桩基础，以解决预制桩在外部土体的剪切作用下出现裂缝或者断裂的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种预制桩组及桩基础，包括：
7.第一桩体，所述第一桩体为等截面预制桩；
8.第二桩体，所述第二桩体为变截面预制桩；
9.其中，第一桩体与第二桩体由上至下依次竖向对接，至少位于顶部的所述第一桩体内设有至少两层刚性骨架。
10.优选地，所述第二桩体具有至少一粗桩段和至少一细桩段，所述粗桩段与所述细桩段沿第二桩体的长度方向依次交替分布，所述粗桩段的最大长度大致等于所述细桩段长度。
11.优选地，所述粗桩段的最大长度l1小于细桩段的长度l2。
12.优选地，至少第二桩体的一侧朝向远离其中轴线的方向凸出形成所述粗桩段，所述粗桩段的纵截面呈梯形。
13.优选地，位于内层和/或外层的刚性骨架可沿第一桩体的长度方向满布；
14.或者，位于内层或外层的所述刚性骨架包括两个以上的架体，两个以上所述架体沿第一桩体的长度方向间隔设置。
15.优选地，所述第一桩体内至少两层刚性骨架间设有限位件；
16.其中，所述限位件包括连接段以及位于连接段两端的定位段一和定位段二，所述定位段一与一层刚性骨架中的受力主筋和/或箍筋连接固定，所述定位段二与另外刚性骨
架中的受力主筋和/或箍筋连接固定；
17.或者，所述第一桩体内刚性骨架的位置由端头板固定。
18.优选地，还包括固结层，所述固结层至少包覆所述第一桩体和/或第二桩体的部分，所述固结层由水泥和土体混合搅拌形成。
19.优选地，所述第一桩体与第二桩体通过板状连接件形成固定连接；
20.其中，所述板状连接件包括位于第一桩体长度方向上的一端部或两端部的第一端头板和位于第二桩体长度方向上的一端部或两端部的第二端头板，当第一桩体与第二桩体相拼接时，第一桩体的第一端头板对接第二桩体的第二端头板，第一端头板与第二端头板焊接固定；
21.或者，第一端头板与第二端头板由抱箍轴向对接。
22.优选地，第一桩体中外层和/或内层的刚性骨架与第二桩体中刚性骨架通过螺锁式对接件进行固定连接；
23.其中，螺锁式对接件包括位于第一桩体端部的第一对接件或第二对接件和对接第二桩体端部的第二对接件或第一对接件；第一对接件包括裸露于第一桩体或第二桩体一端的第一螺母套筒，和一端部与所述第一螺母套筒连接固定的插接件；第二对接件包括裸露于第二桩体或第一桩体一端的第二螺母套筒，和内置于所述第二螺母套筒用以逆向卡止插接件另一端部的限位机构。
24.本实用新型提供的一种桩基础，包括多组大致平行分布的预桩组以及连接相邻两预制桩组顶部的承台；
25.包括至少一第一桩体或第二桩体沿竖向对接所述预制桩组和承台，且所述预制桩组位于底端；
26.所述预制桩组为上述的预制桩组。
27.本实用新型所提供的一种预制桩组，将预制桩组至少位于顶端的第一桩体内设有两层以上刚性骨架，可提高第一桩体的配筋率，提高第一桩体的结构强度，从而可提高第一桩体整体的抗弯剪性能，使得桩基础即便在恶劣的外部不同侧受力状况下仍然可具备良好的抗弯抗剪性能，保障工程作业的安全可靠实施，同时，第一桩体结构强度的提高，降低位于顶部的第一桩体打桩过程中爆桩的概率，保证打桩操作的正常进行，提高打桩效率；并且，由于第二桩体位于底部作用于持力层，且第二桩体为变截面预制桩，增大第二桩体与持力层的接触面积，提高第二桩体的承载力，进而提高预制桩组的承载力。
28.本实用新型提供的桩基础设有所述预制桩组，由于所述预制桩组具有上述技术效果，则设有该预制桩组也应具有相应的技术效果。
附图说明
29.图1为预制桩组的结构示意图；
30.图2位图1中a部分的放大结构示意图；
31.图3为第二桩体的结构示意图；
32.图4为一种第一桩体的结构示意图；
33.图5为另一种第一桩体的结构示意图；
34.图6为本实用新型公开的一种螺锁式对接件的剖视图；
35.图7为图6中螺锁式对接件的结构示意图；
36.图8为本实用新型公开的另一种螺锁式对接件的剖视图；
37.图9为图8中另一种螺锁式对接件的结构示意图；
38.图10为本实用新型公开的又一种螺锁式对接件的剖视图；
39.图11为图10中又一种螺锁式对接件的结构示意图；
40.图12为本实用新型公开的一种桩基础的结构示意图；
41.图13为本实用新型公开的另一种桩基础的结构示意图。
42.图中：10、第一桩体；20、第二桩体；201、细桩段；202、粗桩段；
43.30、第一对接件；31、第一螺母套筒；32、插接件；321、连接端；322、导向头；323、插脖；
44.40、第二对接件；41、第二螺母套筒；42、限位机构；
45.421、管状旋接件；422、环状卡止体；4221、卡环；4222、垫片；4223、通孔；4224、环形支撑板；4225、夹持体；423、弹性元件；424、内锥形挡面；425、旋接部；426、弹性夹持部；
46.50、外层刚性骨架；60、内层刚性骨架；70、限位件；80、第一受力主筋；90、固结层；100、端头板。
47.1、地下土层。
具体实施方式
48.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
49.在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
50.在混凝土预制桩沉桩前需要掌握工程地质钻探资料、水文资料和打桩资料，对地质复杂，例如具有较大负摩阻力的土层的地区，根据实际土层分布情况，确定预制桩的分布情况及打桩深度。其中，部分地区土层自上而下的分布情况为软土层、好土层和持力层，为了提高桩基础的承载力，根据不同地下土层1的土质分布情况配置不同类型的预制桩。
51.在现有桩基础施工中，设置有严格的挖土施工要求和标准，在对预制桩周边土体进行挖掘时需要进行分层开挖，每一米为一层，以防止出现预制桩不同侧面受到的土体作用力不同的情况，而在实际施工操作现场由于施工人员操作失误或者施工场地限制，导致预制桩不同侧面受力不同出现桩身裂缝或者断裂的情况时常发生，由此可见，通过施工人员主观控制施工操作防止出现桩身裂缝或者断裂较为困难，因此需要对预制桩本身进行改进，以保证预制桩施工的可靠性。
52.本实用新型中，内指靠近预制桩中轴线的方向，外指远离预制桩中轴线的方向。
53.实施例一
54.如图1
‑
5所示，本实用新型所提供的一种预制桩组，包括：第一桩体10，第一桩体10为等截面预制桩；第二桩体20，第二桩体20为变截面预制桩；其中，第一桩体10与第二桩体
20由上至下依次竖向对接，第一桩体10与第二桩体20可通过螺锁式对接件相互连接，保证力的有效传递；其中，至少位于顶部的第一桩体10内设有至少两层刚性骨架；对于预制桩来讲，为了保证预制桩的结构强度和连接强度，通常会在预制桩生产模具中放置刚性骨架，本实施例中刚性骨架不仅限于两层，根据实际需求可以设置三层以上；刚性骨架通常采用钢筋、钢棒、钢绞线等来形成受力主筋，受力主筋与箍筋形成刚性骨架，如图4和5所示，刚性骨架可以为圆形或者方形或其他形状(即对应的桩型为管桩或者方桩或者其他形状的预制桩，例如t型桩)；并且，为了进一步保证预制桩的结构强度，受力主筋至少部分为预应力筋，即可以全部为预应力筋也可以部分为预应力筋；当然，根据不同应用场所，受力主筋也可以全部为非预应力筋，具体根据实际使用情况进行选择，在此不再限定。
55.具体地，将预制桩组至少位于顶端的第一桩体10内设有两层以上刚性骨架，可提高第一桩体10的配筋率，提高第一桩体10的结构强度，从而可提高第一桩体10整体的抗弯剪性能，使得桩基础即便在恶劣的外部不同侧受力状况下仍然可具备良好的抗弯抗剪性能，保障工程作业的安全可靠实施，同时，第一桩体10结构强度的提高，降低位于顶部的第一桩体10打桩过程中爆桩的概率，保证打桩操作的正常进行，提高打桩效率；并且，由于第二桩体20位于底部作用于持力层，且第二桩体20为变截面预制桩，增大第二桩体20与持力层的接触面积，从而增大正摩擦力，提高第二桩体20的承载力，进而提高预制桩组的承载力。其中，形成桩基础的预制桩的数量可根据工程中基坑的深度、地下建筑的高度以及预制桩本身的性能参数等来确定，不局限于仅采用预制桩组来形成桩基础，具体不做限定。
56.进一步地，为了保证预制桩组的整体承载力，根据不同土层配置不同桩型，由于软土层多为淤泥层等，其工程性质差别较大，物理力学性质主要表现为土的压缩性大、孔隙比大、含水量高、松散、欠密实性等，软土层具有较大的负摩阻力，因此在软土层匹配第一桩体10，即匹配等截面预制桩，由于第一桩体10的桩身表面光滑，产生的负摩阻力较小，可以忽略不计，避免第一桩体10在负摩阻力的作用下向下运动，避免负摩阻力造成桩基础下沉，保证桩基础上部结构的正常使用；同时，由于好土层和持力层均为压缩性小的土层，第二桩体20为变截面预制桩，通过在好土层和/或持力层配置第二桩体20，增大第二桩体20与好土层和/或持力层的正摩擦力，提高第二桩体20的承载力，从而保证预制桩组具有足够的抗压承载力，进而保证桩基础的承载力，提供一种承载力强的桩基础。
57.进一步地，第二桩体20具有至少一粗桩段202和至少一细桩段201，粗桩段202与细桩段201沿第二桩体20的长度方向依次交替分布，为了保证第二桩体20的结构强度，粗桩段202的最大长度大致等于细桩段201长度；其中，大致等于表示粗桩段202的最大长度与细桩段201的长度相当，以此来缩小细桩段201所占比例，在施工完成后，周围土体受到桩身挤压嵌入细桩段201且土体密实度较高，挤压密实的土体与相邻两粗桩段202形成顽固的咬合结构，以提高第二桩体20的承载力，从而提高预制桩组的承载力，进而提高桩基础的整体承载力；可以理解地，由于生产制造条件的限制，粗桩段202的最大长度可以略大于细桩段201的长度，也可以略小于细桩段201的长度。
58.进一步地，如图3所示，在保证第二桩体20结构强度以及承载力符合设计要求的同时，节约一定原料，避免造成资源浪费，粗桩段202的最大长度l1小于细桩段201的长度l2。
59.进一步地，由于生产工艺的限制，变截面预制桩的粗桩段202一般为素混凝土结构，为了防止第二桩体20的粗桩段202在起吊过程中因应力集中造成损坏，至少第二桩体20
的一侧朝向远离其中轴线的方向凸出形成粗桩段202，粗桩段202的纵截面呈梯形，如图3所示l4长度大于l3长度，通过将粗桩段202的纵截面设计成梯形结构，在起吊过程中，梯形的斜面设置对施加在粗桩段202的力进行分解，避免应力集中，防止粗桩段202在起吊过程中损坏；优选地，起吊时，粗桩段202的长段位于底部；可以理解的，第二桩体20的多个侧面均可以形成粗桩段202，具体根据实际需求生产制造。
60.进一步地，位于内层和/或外层的刚性骨架可沿第一桩体10的长度方向满布；或者，在保证第一桩体10的结构强度符合设计要求的前提下，位于内层或外层的刚性骨架包括两个以上的架体，两个以上架体沿第一桩体10的长度方向间隔设置；其中，位于内层的刚性骨架为内层刚性骨架60，位于外层的刚性骨架为外层刚性骨架50；可以理解地，第二桩体20也可以设置至少两层刚性骨架，具体根据实际需求选择。
61.进一步地，为了便于内层刚性骨架60的安装与定位，第一桩体10内至少两层刚性骨架间设有限位件70；其中，限位件70包括连接段以及位于连接段两端的定位段一和定位段二，定位段一与一层刚性骨架中的受力主筋和/或箍筋连接固定，定位段二与另外刚性骨架中的受力主筋和/或箍筋连接固定，其中，限位件70与内层刚性骨架60和外层刚性骨架50之间通过焊接、捆扎等方式固定；或者，第一桩体10内刚性骨架的位置由端头板固定。
62.进一步地，在第一桩体10和/或第二桩体20的端部或两端外周部设置有套箍(图中未画出)，套箍从外部对第一桩体10和第二桩体20端部起到保护作用，保护第一桩体10和第二桩体20的端部不会在运输及吊装中碰坏，并且在打桩过程中保证第一桩体10和第二桩体20端部不会压爆。
63.实施例二
64.本实施例中与实施例一相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
65.如图6
‑
11所示，相对于实施例一，本实施例提供的一种预制桩组还有这样的区别结构设计：为了便于预制桩组中的第一桩体10和第二桩体20之间的相互连接，第一桩体10中外层和/或内层的刚性骨架与第二桩体20中刚性骨架通过螺锁式对接件进行固定连接，即第二桩体20可以与第一桩体10的内层刚性骨架60或外层刚性骨架50连接，为了保证连接的可靠性，第二桩必须连接满布于第一桩体10的刚性骨架；优选地，第二桩体20的刚性骨架与第一桩体10的内层刚性骨架60相连；其中，螺锁式对接件包括位于第一桩体10端部的第一对接件30或第二对接件40和对接第二桩体20端部的第二对接件40或第一对接件30；第一对接件30包括裸露于第一桩体10或第二桩体20一端的第一螺母套筒31，和一端部与第一螺母套筒31连接固定的插接件32；第二对接件40包括裸露于第二桩体20或第一桩体10一端的第二螺母套筒41，和内置于第二螺母套筒41用以逆向卡止插接件32另一端部的限位机构42。
66.进一步的，螺锁式对接件包括位于第一桩体10至少一端部的第一对接件30，第一对接件30与位于第一桩体10内的第一受力主筋80一一对应并连接，还包括位于第二桩体20至少一端部的第二对接件40，第二对接件40与位于第二桩体20内的第二受力主筋一一对应并连接，通过第一对接件30与第二对接件40将第一受力主筋80和第二受力主筋进行有效连接，能够实现第一受力主筋80和第二受力主筋在同一轴线上的对接，使内应力得到有效的传递。
67.可以理解地，第一对接件30也可以位于第二桩体20至少一端部，对应的第二对接件40位于第一桩体10至少一端部，当然，第一桩体10或第二桩体20的至少一端部可以同时设置第一对接件30或第二对接件40。
68.如图6和7所示，本实用新型提供的一种螺锁式对接件，包括第一对接件30和第二对接件40，便于预制桩的连接。
69.其中，第一对接件30包括第一螺母套筒31和插接件32，第一螺母套筒31的底部设置有用于供第一受力主筋80穿过并与第一受力主筋80端部镦粗形成的镦头逆向卡止的通孔，第一螺母套筒31远离通孔的一端螺纹连接有插接件32，插接件32与第一螺母套筒31连接的一端为具有螺纹的连接端321，插接件32的另一端为导向头322，插接件32的杆体与导向头322之间由插脖323过渡衔接。
70.进一步地，第二对接件40包括第二螺母套筒41和限位机构42，第二螺母套筒41的底部设置有用于供第二受力主筋穿过并与第二受力主筋端部镦粗形成的镦头逆向卡止的通孔，限位机构42包括管状旋接件421、环状卡止体422、弹性元件423和内锥形挡面424，其中，管状旋接件421朝向环状卡止体422设置有内锥形挡面424，环状卡止体422由管状旋接件421封盖在第二螺母套筒41内，弹性元件423位于第二螺母套筒41内部并向管状旋接件421方向抵推环状卡止体422。
71.更进一步地，环状卡止体422包括一体结构的环形支撑板4224和夹持体4225，夹持体4225具有至少两个环绕环形支撑板4224中轴线间隔设置的夹爪，其中，夹爪具有爪部和弹性连接片，弹性连接片由环形支撑板4224向管状旋接件421方向延伸而出以衔接爪部。
72.螺锁式对接件在自然状态下，第一螺母套筒31和第二螺母套筒41通过通孔分别连接第一受力主筋80和第二受力主筋端部的镦头，第一螺母套筒31螺纹连接有插接件32，当然，第一螺母套筒31与插接件32也可以采用销接等可拆卸式连接方式，第二螺母套筒41内从上至下依次设置管状旋接件421、环状卡止体422和弹性元件423，其中，弹性元件423为压簧，也可以为橡胶、卡簧、弹片等其他具有复位功能的弹力件。
73.在预制桩组中第一桩体10和第二桩体20的连接过程中，导向头322抵压夹持体4225，使得夹持体4225向通孔方向移动，当夹持体4225足以张开时，即夹持体4225脱出管状旋接件421，夹持体4225脱离管状旋接件421的内锥形挡面424，并且第二螺母套筒41内壁设置有对环形支撑板4224进行限位并防止夹持体4225进一步向通孔方向移动的卡台，导向头322继续插入，导向头322贯穿爪部时径向撑开各弹性连接片，待导向头322越过爪部，则各弹性连接片径向复位以使得各爪部聚拢在插脖323位置以逆向卡止导向头322，防止导向头322脱离，保证第一对接件30和第二对接件40连接的稳定性，从而提高第一桩体10和第二桩体20连接的稳定性。
74.如图8和9所示，本实用新型提供的另一种螺锁式对接件，与上述螺锁式对接件的不同处在于环状卡止体422为分体结构，其中，环状卡止体422包括由四个卡块依次首尾连接以组合环绕形成有通孔4223的卡环4221和位于卡环4221底部并对卡环4221起到支撑作用的垫片4222，当然，卡块的数量不限定为四个，卡块为两个以上即可，可以为三个、五个、六个等。
75.在预制桩组中第一桩体10和第二桩体20的连接过程中，导向头322径通孔4223贯穿并撑散卡环4221后，各卡块在弹性元件423的抵推作用下沿内锥形挡面424复位聚拢在插
脖323位置以逆向卡止导向头322，防止导向头322脱离，保证第一对接件30和第二对接件40连接的稳定性，从而提高第一桩体10和第二桩体20连接的稳定性。
76.进一步地，卡环4221呈一整体，且卡环4221的内壁环绕中轴线开设有至少两条径向沟槽，其中，插接件32向卡环4221的一端面施加轴向抵推力或远离中轴线的径向抵推时，卡环4221至少部分数量的径向沟槽处分裂成两个以上独立的卡块，导向头322贯穿分裂的环状卡止体422后，各卡块在弹性元件423的抵推作用下沿内旋接部425复位聚拢在插脖323位置以逆向卡止导向头322，防止导向头322脱离，保证第一对接件30和第二对接件40连接的稳定性，从而提高第一桩体10和第二桩体20连接的稳定性。
77.如图10和11所示，以第一实施例为基础，在至少一个实施例中，本实用新型提供的又一种螺锁式对接件，与上述螺锁式对接件的不同处在于限位机构42为一体结构，其中，限位机构42包括配置有轴向通孔4223的旋接部425和轴向一体形成于旋接部425一端的弹性夹持部426。
78.弹性夹持部426具有多个环绕旋接部425中轴线间隔排列的弹性片，在由旋接部425至弹性夹持部426的方向上，各弹性片逐渐径向聚拢。
79.在预制桩组中第一桩体10和第二桩体20的连接过程中，导向头322贯穿弹性夹持部426时径向撑开原本聚拢的各弹性片，待导向头322越过弹性夹持部426，则各弹性片径向复位聚拢在插脖323位置以逆向卡止导向头322，防止导向头322脱离，保证第一对接件30和第二对接件40连接的稳定性，从而提高第一桩体10和第二桩体20连接的稳定性。
80.其中，第一桩体10可以为实心桩或者空心桩，第二桩体20也可以为实心桩或者空心桩，具体不做限定，根据实际使用情况进行选择。
81.综上的几种螺锁式对接件便于完成第一桩体10和第二桩体20的连接工作，通过机械式连接，减少接桩时间，提高接桩效率。
82.实施例三
83.本实施例中与实施例一和实施例二相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
84.如图13所示，相对于实施例一和实施例二，本实施例提供的一种预制桩组还有这样的区别结构设计：第一桩体10与第二桩体20之间不采用螺锁式对接件连接而是采用板状连接件连接固定，板桩连接件为端头板100，其中，板状连接件包括第一端头板和第二端头板，第一桩体10的至少一端面设置有第一端头板，第二桩体20的至少一端面设置有第二端头板，第一端头板和第二端头板上分别设置有供第一受力主筋80和第二受力主筋穿过并逆向卡止的预应力孔，在打桩时第一受力主筋80或第二受力主筋承受打桩机锤击，提高第一桩体10和第二桩体20的结构强度，并起到第一桩体10和第二桩体20之间的连接作用。
85.在预制桩组中第一桩体10和第二桩体20的连接过程中，可以通过将第一端头板和第二端头板焊接完成固定，也可以通过抱箍完成卡合固定，当然抱箍也可以用于无第一端头板或第二端头板的预制桩固定。
86.其中，使用第一端头板和第二端头板焊接或者抱箍固定，第一桩体10和第二桩体20接触端面相同，由于第一受力主筋80与第一端头板连接，第二受力主筋与第二端头板连接，第一端头板和第二端头板完成连接后，可以不用考虑第一受力主筋80和第二受力主筋的连接，便于完成第一桩体10与第二桩体20的连接，提高接桩效率，从而提高桩基础的施工
效率。
87.实施例四
88.本实施例中与实施例一和实施例二相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。
89.如图12
‑
13所示，本实用新型还提供一种桩基础，包括多组大致平行分布的预桩组以及连接相邻两预制桩组顶部的承台；或者，包括至少一第一桩体10或第二桩体20沿竖向对接预制桩组和承台，且预制桩组位于底端。
90.进一步地，还包括固结层90，固结层90至少包覆第一桩体10和/或第二桩体20的部分，固结层90由水泥和土体混合搅拌形成。
91.进一步的，采用边钻孔边喷水泥浆搅拌的方式，或者完成钻孔后再喷入水泥浆搅拌的方式使土体与水泥浆混合，从而形成固结层90，用于进一步提高预制桩组的承载力。
92.其中，固结层90的高度可以大于、小于或者等于第二桩体20或第一桩体10或两者结合的高度(即第二桩体20或第一桩体10或者两者结合的预制桩组，部分或者全部处于固结层90中)。
93.其中，优选的为第一桩体10和第二桩体20两者结合的桩组全部处于固结层90中预制桩组的承载力达到最大。
94.以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。