母接头、公接头、连接组件、混凝土桩及接桩方法与流程

本发明属于各类建筑结构体系的桩基基础工程的，尤其涉及一种用于混凝土桩的母接头、公接头、连接组件，及具有前述母接头、公接头的混凝土桩、具有前述连接组件的接桩方法。

背景技术：

1、混凝土桩的桩身两端一般都设有端板，根据混凝土桩的桩身横截面的不同可分为管桩、方桩、t形桩、工字形桩等等，端板主要用于接桩、对预应力主筋进行锚固及用以在制造混凝土桩的过程中对钢筋笼的预应力筋进行张拉。现有混凝土桩的接桩方式大多采用手工焊接端板来实现，接桩时，将相邻两混凝土桩的端板贴合，再通过焊接将相互贴合的端板焊接在一起。焊接方式接桩最大的优点是造价较低，但手工焊接却易受人为因素及天气的影响，焊接质量不够稳定，存在安全隐患，仅靠焊接，桩之间的连接性能(抗弯、抗剪、抗拔)较差。为此，行业内不断在探索机械接桩方式，以克服焊接为主的接桩弊端。

2、一申请号为cn201910552112.0(公开号为cn110331716a)的中国发明专利申请“竖向拼接预制桩的拼接结构及竖向拼接预制桩的施工方法”，其核心是在于桩头榫头和榫槽的插配并留有灌浆口，接桩时，将上段桩头的榫头插入下段桩头的榫槽内，将下段桩头的钢筋头插入上段桩头的灌浆套筒内，然后将粘结浆料通过灌浆口注入所述封闭空间内，该接桩方式虽不以焊接连接为主，但其结构和接桩方式复杂，灌浆后需要等待浆料凝聚后才能进一步施工，耗时较大，成本高，实用性并不大。另还有采用凹凸板的机械接桩结构，如一申请号为cn201210418614.2(公开号为cn103790156a)的中国发明专利申请《一种用于预制方桩的方形凹凸板机械接桩方法》，申请号为cn201910682005.x(公开号为cn110468829a)的中国发明专利申请《端板组件、混凝土桩、端板组件加工方法、桩生产方法及接桩方法》，它们披露了类似的接桩结构和方式，其均是在相邻的两块端板的凸、凹部分别成型出凹槽，接桩时将两块端板的凸、凹部分相插接，然后将插销插入两凹槽对接形成的通道中以实现机械接桩从而有别于上述焊接接桩。本方案属于机械接桩，能较好提升接桩部位的抗拔效果，也能增加桩与桩之间的抗弯抗剪性能，但以上接桩方案中，凸、凹部与端板为一体结构，且需要在端板本体上切割出用于插配的凹部，这样导致在加工凸、凹部时往往废料很多，耗材很大，且加工难度大；而且受限于端板自身厚度，在端板本体上切割出来的凹部不够深，从而导致凸部插入其中太浅，结合部位强度不够；尤其突出的问题是，凹槽分别设于端板的凸、凹部，特别是在端板的凹部成型出凹槽时，其加工难度极大、工序繁杂、效率极低，且为保证凹槽的力学性能，需要增加端板的厚度，这样就导致加工成本和材料成本都高企；而且凹、凸部均设于端板的中心位置，端板上用于穿筋或锚固筋的钢筋孔位于凹、凸部件的外围，导致相互插配的凸、凹部的横截面不够大，，且从端板的边缘到凹槽内的插销的力臂较大，从而在抗弯抗剪时作用于插销的受力较大，进而影响插销接桩部位的抗弯、抗剪力学性能。因此，前述凸、凹机械接桩方案无论是制造成本、制造工艺、效率和接桩部位的力学性能上，都存在较大的缺陷，基本不具备现实商业应用的可行性，故前述背景技术至今未被实际应用，有待进一步改进。

技术实现思路

1、本发明为克服上述机械接桩结构存在的凹凸部相互插入的深度不够、凹槽成型难度大、效率低、成本高、接桩部位力学性能不高的技术缺陷，给出可相互插配以机械接桩的公接头和母接头，以及在此基础上延伸的适于机械接桩的连接组件、混凝土桩、及采用公接头、母接头进行接桩的方法。

2、为此，本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述技术现状而提供一种结构设计新颖合理的用于混凝土桩机械接桩的带连接套的母接头，该连接套可形成容纳腔且可方便成型出用于连接的凹槽，摒弃了现有技术在端板本体上切割出用于连接的凹部和凹槽。

3、本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种母接头，其特征在于：包括第一端板、第一连接板，所述第一连接板固定于第一端板并合围形成筒状的第一连接套，所述第一连接套与第一端板围成第一容纳腔；所述第一连接套的内周壁上沿其周向设有第一凹槽，所述第一连接套的外周壁上具有与所述第一凹槽连通的插口。

4、作为选择，上述第一连接板与第一端板一体成型，作为优选，第一连接板焊接在所述第一端板上；当然，也可以采用螺栓将第一连接板与第一端板连接。

5、直接在呈筒状的连接套内壁上加工第一凹槽非常的不方便，且加工速度慢，不利于批量生产，为方便加工，进一步改进，上述第一连接板有若干块，从而可以分别对每块第一连接板加工出第一凹槽，然后再组合成第一连接套。

6、作为选择，上述第一端板为多边形，所述第一连接套的横截面为与之对应的多边形，譬如第一端板为六边形，则连接套的横截面也对应为六边形，第一端板为四边形，则连接套的横截面也对应为四边形。所述插口设于第一连接套的各拐角处。该母接头适合用于多边形桩。

7、作为优选，上述第一连接套由与第一端板的边数相同数量的第一连接板组合而成，各第一连接板的内壁分别设有所述第一凹槽。各第一连接板可以构成第一连接套的各边，各块第一连接块可以是平板，这样单块的第一连接板可以更方便批量加工出第一凹槽，且加工精度更高，最后将加工出第一凹槽的第一连接板分别固定到第一端板上，合围形成内周壁一圈均具有第一凹槽的第一连接套。可以用板材直接拉伸出带第一凹槽的连接板，也可以线性方向直接切割出第一凹槽。

8、当然，第一连接板合围形成的第一连接套，其相邻两块第一连接板的交接处也可以具有缝隙或间隔，但这都不影响筒状第一连接套的功能。

9、作为优选，各第一凹槽为长条形且均位于同一平面并合围形成多边形。能使插入各第一凹槽的插销也位于同一平面，即锁定面位于同一平面，接桩后的抗拉抗拔性能更佳。

10、作为选择，上述第一端板为圆形，所述第一连接套为空心圆柱体。该母接头适合用于圆形管桩。

11、进一步改进，位于第一连接板合围范围内的第一端板上设有若干个第一穿孔。第一穿孔可以用于钢筋或钢绞线穿过并锁定在第一端板上，也可以不用于钢筋或钢绞线穿过，而是供连接螺杆穿过，连接螺杆穿过该第一穿孔后可直接连接在现有混凝土桩端板上的螺纹内，从而在不改变现有管桩等混凝土桩的结构和生产工艺的情况下，方便将母接头安装到现有混凝土桩的端板上，以实现机械接桩。第一端板上的第一穿孔位于第一连接板合围范围内，从而能将第一连接板设于第一端板的周缘位置，相应的位于第一连接板上的第一凹槽也能尽量靠近第一端板的周缘，使得第一端板的边缘到第一凹槽内的插销的力臂较小，从而在抗弯、抗剪时作用于插销的受力较小，插销连接部位的抗弯、抗剪、抗拔力学性得到大幅提升；另外，可有效增加第一容纳腔的横截面积，可以容纳横截面更大的公接头，使该母接头能与相应的公接头的插配结合面积更大，结合部位变得更粗壮，可进一步增强接桩部位抗弯、抗剪、抗拔力学性能。

12、与现有技术相比，本发明的母接头的优点在于：

13、1.其通过在第一端板上固定第一连接板形成第一连接套，而第一连接套与第一端板围成第一容纳腔，即在第一端板外部构成第一容纳腔，无需像背景专利公开的技术一样要在端板本体上切割出用以插配的凹部，加工更方便，材料更省，也无需像背景技术那样为了成型出足够深度的凹部而需要增加端板的厚度，因此，第一端板可以做的更薄，减轻加工钢板的重量，减少耗材，降低成本。

14、2.第一连接套位于端板外部，故第一容纳腔的深度不受第一端板本身厚度的影响，第一容纳腔可以做的更深，可以容纳更高的凸部，使该母接头能与相应的公接头更深度的插配，确保接桩效果，采用该母接头接桩后，更好加强接桩部位的抗弯抗剪性能。

15、3.第一连接套的内周壁上沿其周向设有第一凹槽，第一连接套上设有插口，插口供插销从第一连接套的外部插入第一凹槽，使得该母接头可通过插销与公接头结合，实现机械接桩，采用该母接头接桩后，能加强接桩部位的抗拔、抗弯、抗剪性能。

16、4、第一凹槽设于与端板连接的连接套上，而不是直接设置在端板本体上，从而可极大简化制造工艺，加工更方便，效率更高，成本更低，且不必考虑成型第一凹槽时对端板厚度及结构的要求和影响。

17、本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构设计新颖合理的、与上述母接头结合使用的、用于混凝土桩的公接头，该公接头上设有第二连接套，第二凹槽设置在第二连接套上而非设置在端板本体上，该公接头可插入上述母接头的容纳腔中以实现机械接桩。

18、本发明解决上述第二个技术问题所采用的第一个技术方案为：一种公接头，其特征在于：包括第二端板，固定于第二端板的第二连接板，所述第二连接板合围形成筒状的第二连接套；所述第二连接套与第二端板围成第二容纳腔，所述第二连接套的外周壁上沿其周向设有第二凹槽。

19、作为选择，上述第二凹槽紧靠第二端板的上端面，所述第二端板的上端面的边缘部分构成所述第二凹槽的下槽壁；或，第二凹槽的上槽壁和下槽壁均位于第二连接板上。

20、进一步改进，位于第二连接板合围范围内的第二端板上设有若干个第二穿孔。第二穿孔可用于钢筋或钢绞线穿过并锁定在第二端板上，也可不用于钢筋或钢绞线穿过，而是供连接螺杆穿过，连接螺杆穿过该第二穿孔后可直接连接在现有混凝土桩端板上的螺纹内，从而在不改变现有管桩等混凝土桩的结构和生产工艺的情况下，方便将母接头安装到现有混凝土桩的端板上，以实现机械接桩。第二端板上的第二穿孔位于第二连接板合围范围内，从而能将第二连接板尽可能设于第二端板的周缘位置，位于第二连接板上的第二凹槽也能尽量靠近第二端板的周缘，使第二端板的边缘到第二凹槽内的插销的力臂较小，从而在抗弯、抗剪时作用于插销的受力较小，插销连接部位的抗弯、抗剪、抗拔力学性得到大幅提升；另，可有效增加第二连接套的横截面积，使该公接头能与相应的母接头的插配结合面积更大，进一步增强接桩部位抗弯、抗剪、抗拔力学性能。

21、直接在呈筒状的连接套内壁上加工第二凹槽非常的不方便，且加工速度慢，不利于批量生产，为方便加工，进一步改进，上述第二连接板有若干块，从而可以分别对每块第二连接板加工出第二凹槽，然后再组合成第二连接套。

22、作为优选，上述第二连接套上端部设有呈环状的向外凸出的挡部；所述挡部的外径大于所述第二端板的外径。本结构可便于第一连接套套在第二连接套外周，而第一连接套不会外凸出挡部外，保证第一端板、第一连接套的外周壁和挡部的外周壁能基本对齐，使连接部位平整。另外挡部的设置使其与第一连接套的端面之间形成环状间隙，利于焊接操作；再次，在生产过程中挡部在模具内可以起到隔档混凝土的作用，防止混凝土与第二连接套的外周壁粘接。

23、作为选择，上述第二连接板与第二端板一体成型，优选，第二连接板焊接在所述第二端板上。焊接更利于加工。

24、作为选择，上述第二端板为多边形，所述第二连接套的横截面为与之对应的多边形，譬如第二端板为六边形，则连接套的横截面也为六边形，第二端板为四边形，则连接套的横截面也为四边形。|

25、作为优选，第二连接套由与第二端板的边数相同数量的第二连接板组合而成，各第二连接板的外壁分别设有所述第二凹槽。若干块第二连接板可以构成第二连接套的各边，第二连接块可以是平板，更方便批量加工出凹槽，且加工精度更高，最后将加工出带第二凹槽的第二连接板分别固定到第二端板上，合围形成外周壁一圈均具有第二凹槽的第二连接套。可以用板材直接拉伸出带第二凹槽的连接板，也可以线性方向直接切割出第二凹槽。当然，第二连接板合围形成的第二连接套，其相邻两块第二连接板的交接处也可以具有缝隙或间隔，但这都不影响筒状第二连接套的功能。

26、作为优选，各第二凹槽为长条形且均位于同一平面并合围形成多边形。该结构能使插入第二凹槽的插销也位于同一平面，即锁定面位于同一平面，接桩后的抗弯抗剪抗拔性能更佳。

27、作为选择，上述第二端板为圆形，所述第二连接套为空心圆柱体。该公接头适合用于圆形管桩。

28、作为一种选择，上述第二连接套的外径小于第二端板的外径。该结构适用于第二连接套插入第一容纳腔内而端板位于第一容纳腔之外；该结构可在第二连接套的外周与第二端板之间形成环形的缺口，便于第一连接套套在第二连接套外周，第一连接套不会外凸出第一端板外，也保证第一端板和第二端板的外周壁能基本对齐。第二连接套的外周壁也不一定是连续的外周壁，也可以是沿周向间断的外周壁。

29、与现有技术相比，本公接头的优点在于：

30、1.其通过在第二端板上固定第二连接板形成第二连接套，第二连接套形成环状的插入部，无需像背景专利公开的技术一样要在端板上切割出用以插配的插入部，加工更方便、更节约材料；根据需要可方便的增加第二连接套的高度从而增加插入母接头第一容纳腔内的深度，进而增加接桩部位的强度，而不必如背景技术那样考虑端板的厚度问题。

31、2.第二连接套的外周壁上沿其周向设有第二凹槽，公接头可通过插销与母接头结合，实现机械接桩，采用该公接头接桩后，能加强接桩部位的抗弯抗剪抗拔性能。

32、3、第二凹槽设于与第二端板连接的第二连接套上，而不是直接设置在第二端板本体上，从而可极大简化制造工艺，加工更方便，效率更高，成本更低；另外，第二连接套与第二端板围成第二容纳腔，可在第二容纳腔内填充混凝土，从而极大增强了第二连接套的强度和第二凹槽的连接强度，确保接桩部位的抗弯抗拔等力学性能。

33、本发明解决上述第二个技术问题所采用的第二个技术方案为：一种公接头，其特征在于：包括第二端板，固定于第二端板的第二连接板，所述第二连接板合围形成筒状的第二连接套，所述第二连接套与第二端板围成第二容纳腔；所述第二连接套上设有一圈向外凸出的挡部；位于第二连接板合围范围内的第二端板上设有若干个第二穿孔，所述第二端板的外周壁沿其周向设有第二凹槽。

34、本公接头方案与第一个公接头方案相比，其将第二凹槽设置在第二端板外周壁上，属于可选择方案。作为优选，上述挡部呈环状且其外径大于所述第二端板的外径，所述挡部位于第二连接套的上端部。作为选择，上述第二端板为多边形，所述第二连接套的横截面为与之对应的多边形，所述挡部呈环状且其横截面为与之对应的多边形。

35、本发明解决上述第二个技术问题所采用的第三个技术方案为：一种公接头，其特征在于：包括第二端板，固定于第二端板的第二连接板，所述第二连接板合围形成筒状的第二连接套，所述第二连接套与第二端板围成第二容纳腔；所述第二端板的外径大于第二连接套的外径，第二端板的边缘凸出于第二连接套的外周壁，从而在第二端板与第二连接套的连接处形成有纵截面呈l形的所述第二凹槽。

36、本方案相比第一个公接头方案，在于第二凹槽的位置和形成方式不同，本方案第二凹槽是由第二端板与第二连接套的外径差而产生的，并位于第二端板与第二连接套的连接处，因此在制造过程中只需控制外径大小即可自然形成l形的第二凹槽，而无需另行成型出第二凹槽。

37、作为优选，上述第二端板为多边形，所述第二连接套由与第二端板的边数相同数量的第二连接板组合而成。

38、本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构设计新颖合理、成本低的用于混凝土桩接桩的、具有上述公接头、母接头的连接组件。

39、本发明解决上述第三个技术问题所采用的第一个技术方案为：一种连接组件，其特征在于，包括前述的母接头、前述的公接头、及插销，所述公接头的第二连接套可插入所述母接头的第一容纳腔内，在所述第二连接套插入所述第一容纳腔内的状态下，第一凹槽与所述第二凹槽拼接形成连接通道，插销可经由所述插口插入所述连接通道内。

40、作为优选，在所述第二连接套插入所述第一容纳腔内的状态下，所述第一端板与第二端板相接触。第一端板和第二端板贴合后能加强接桩强度。

41、与现有技术相比，本连接组件的优点在于：

42、1.在第一端板上固定第一连接板形成第一连接套，而第一连接套与第一端板围成第一容纳腔，在第二端板上固定第二连接板形成第二连接套，第二连接套形成环状的插入部，无需像背景专利公开的技术一样要在端板上切割出用以插配的凹部，也无需在端板上切割出用以插配的凸部，加工更方便，另外第一端板和第二端板可以做的更薄，减轻加工钢板的重量，减少耗材，降低成本。本连接组件可方便增加第一容纳腔的深度和第二连接套的高度而不受端板厚度的制约，从而使得第二连接套插入第一容纳腔更深，接桩部位更牢靠。

43、2.第一端板上的第一穿孔位于第一连接板合围范围内，第二端板上的第二穿孔位于第二连接板合围范围内，因而能将第一连接板设于第一端板的周缘位置，也即有效增加第一容纳腔的横截面积，可以容纳横截面更大的第二连接套，将第二连接板设于第二端板的周缘位置，有效增加插入部的横截面积，可以插入横截面更大的第一容纳腔内，使母接头与相应的公接头的插配结合面积更大，进一步确保接桩效果，采用该连接组件接桩后，进一步加强接桩部位的抗弯抗剪抗拔性能。

44、3.第一连接套的内周壁上沿其周向设有第一凹槽，第一连接套上设有供插销从外部插入第一凹槽的插口，第二连接套的外周壁设有第二凹槽，使得该母接头可通过插销与公接头结合，实现机械接桩，采用该公、母接头接桩后，能加强接桩部位的抗弯、抗剪、抗拔性能，且接桩快捷、方便。

45、4、上述关于母接头、公接头的技术优势，同样也是本发明的技术优势。

46、本发明解决上述第三个技术问题所采用的第二个技术方案为：一种连接组件，其特征在于：包括前述的母接头、及第二端板、插销，所述第二端板的外周壁沿其周向设有第二凹槽；所述第二端板可插入所述母接头的第一容纳腔内，在所述第二端板插入所述第一容纳腔内的状态下，所述第一凹槽与所述第二凹槽拼接形成连接通道，所述插销可经由所述插口插入所述连接通道内。

47、作为改进，还包括固定于第二端板的第二连接板，所述第二连接板合围形成筒状的第二连接套，所述第二连接套上具有一圈向外凸出的挡部。所述挡部呈环状且其外径大于所述第二连接套的外径。第二连接套与第二端板围成第二容纳腔；所述第二端板上设有若干个第二穿孔，所述第二穿孔位于第二连接板合围范围内。

48、在所述插销插入连接通道内的状态下，所述第一端板与第二端板相接触。

49、本方案与上述连接组件第一个方案的主要区别在于：第二凹槽沿第二端板的周向设于其外周壁。

50、本发明解决上述第三个技术问题所采用的第三个技术方案为：一种连接组件，其特征在于：包括前述的母接头、前述第一个技术方案的公接头、及插销，且公接头的第二连接套的外径小于第二端板的外径，所述公接头的第二连接套可插入所述母接头的第一容纳腔内，在所述第二连接套插入所述第一容纳腔内的状态下，第一凹槽与所述第二凹槽拼接形成连接通道，所述插销可经由插口插入连接通道内，在所述插销插入连接通道内的状态下，所述第一端板与第二端板不相接触。

51、作为优选，上述第一连接套的高度小于第二连接套的高度。这样可在第一连接套的上端面与第二端板之间形成焊接间隙，利于将第一连接套与第二连接套牢靠焊接在一起。

52、本方案与上述连接组件第一个方案的区别在于：第二连接套插入第一容纳腔内，而第二端板位于第一容纳腔之外，第一端板与第二端板间隔一定间距而不接触，此种结构下，最优的是在所述第二容纳腔内灌注混凝土。

53、本发明所要解决的第四个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构设计新颖合理、利于接桩的混凝土桩。

54、本发明解决上述第四个技术问题所采用的第一个技术方案为：一种混凝土桩，包括桩本体，其特征在于：所述桩本体的第一端设有前述的母接头。

55、上述桩本体的第二端设有前述的母接头。或，设有前述的公接头。

56、作为优选，上述母接头的第一端板为六边形，所述桩本体的横截面为六边形。该结构混凝土桩适合于离心成型，因端板和桩本体横截面都是六边形，相比四边形混凝土桩其混凝土保护层厚度更均匀，相比圆形管桩，其采用插销接桩操作更方便，因此六边形截面桩是最佳的一个桩型。

57、本发明解决上述第四个技术问题所采用的第二个技术方案为：一种混凝土桩，包括桩本体，其特征在于：所述桩本体的第一端设有前述的公接头。

58、上述桩本体的第二端设有前述的公接头。

59、为进一步加强混凝土桩的强度，上述第二容纳腔内灌注有混凝土。

60、作为优选，上述公接头的第二端板为六边形，所述桩本体的横截面为六边形。如上所述，六边形是离心制成的、采用上述插销接桩的最佳混凝土桩型。

61、本发明所要解决的第五个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种步骤合理、接桩牢靠、接桩简便、成本低的机械接桩方法。

62、本发明解决上述第五个技术问题采用了上述连接组件以实现机械接桩，其技术方案为：一种混凝土桩的接桩方法，其特征在于：所述混凝土桩包括前述的具有母接头的混凝土桩，还包括前述的具有公接头的混凝土桩；其步骤包括：

63、步骤1、将具有公接头的混凝土桩的公接头的第二连接套插入具有母接头的混凝土桩的母接头的第一容纳腔内，所述第一凹槽与第二凹槽的槽口相对并拼接形成连接通道；

64、步骤2、将插销从所述第一连接套外壁的插口插入所述连接通道内。

65、还包括

66、步骤3、封堵所述第一连接套外壁的插口。

67、为进一步增加接桩强度，将所述母接头的第一连接套的端部焊接在所述公接头上。