CN101806060B

CN101806060B - 建筑基坑预应力长方体支护桩及其制作方法和成型模具

Info

Publication number: CN101806060B
Application number: CN2010101373487A
Authority: CN
Inventors: 凌德祥; 缪海林; 费宏亮; 黄广龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: CN101806060A

Abstract

建筑基坑预应力长方体支护桩，含有钢筋笼、混凝土，桩体两端设有与钢筋笼连接的金属端板，桩体中央为圆形通孔，桩体横截面呈长方形，桩体横截面的短边承受基坑侧向作用力，桩体横截面的长边使得桩体的侧向抗弯力矩增加，桩体横截面的短边与长边的比值为0.55-0.8，最佳值选择为0.6-0.7，桩体的4个边角的倒角尺寸均为R＝10-40毫米。制作方法为采用传统的离心成型法或振动成型法，成型模具包括上模、下模、锁扣装置，上模、下模的内腔横截面分别呈三角形，上模与下模扣合后形成的成型模具内腔横截面为长方形，长方形的四个内角均为半径相等的圆弧角。本发明施工周期大大缩短，提高工效；节约钢材和混凝土20％以上，降低生产成本，避免不必要的浪费，减少环境污染。

Description

建筑基坑预应力长方体支护桩及其制作方法和成型模具

技术领域：

本发明涉及混凝土桩及其制作混凝土桩的方法，特别是建筑基坑应用的预应力长方体支护桩及其制作方法和成型模具。

背景技术：

现行的建筑基坑支护桩呈圆柱体状，是采用现场浇筑的方法制成，先在需要开挖的建筑基坑的周边进行钻桩孔作业，再将扎制好的圆形钢筋笼吊放到桩孔中，最后将混凝土筑入桩孔，等到混凝土在桩孔中完全达到强度后凝固即可进行建筑基坑的开挖作业。支护桩主要承载侧向推力，现行现场浇筑方法制成的支护桩，其截面钢筋呈圆形方式排列很不科学，同时，由于是现场浇筑，钢筋笼无法进行预应力处理，钢筋的作用没有能得到充分的发挥，造成大量的钢筋和混凝土被浪费，支护桩在现场浇筑的过程中，制作周期长，产生大量的泥浆，不但污染环境，而且，泥浆的处理费用高，使建筑工程的整体成本大大提高。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种侧向承载能力强、建筑成本低的建筑基坑预应力长方体支护桩及其制作方法和成型模具。

本发明的解决方案：

建筑基坑预应力长方体支护桩，含有钢筋笼、混凝土，桩体两端设有与钢筋笼连接的金属端板，桩体中央为圆形通孔，钢筋笼的箍筋呈螺旋状焊接在纵筋上，纵筋经过预应力处理，提高了桩体强度，桩体横截面呈长方形，桩体横截面的短边承受基坑侧向作用力，桩体横截面的长边使得桩体的侧向抗弯力矩增加，抗弯性能更好，侧向承载能力更大。建筑行业长期以来一直认为支护桩不能使用钢筋混凝土预制桩，因为单个的钢筋混凝土空心方桩或钢筋混凝土空心圆桩在制造时受离心制造工艺的限制，钢筋混凝土空心方桩或钢筋混凝土空心圆桩的截面尺寸不可能做得很大，若将两根以上的钢筋混凝土空心方桩或钢筋混凝土空心圆桩并排打入地下，现场施工工艺无法实现，所以只能采用现场浇筑的办法进行施工，以便根据基坑的深浅不同增大或缩小现场浇筑的实体圆桩的直径，满足支撑基坑侧壁的作用力的需要。在预制钢筋混凝土空心方桩或钢筋混凝土空心圆桩的行业一直存在着这样一种技术偏见：离心机只能预制钢筋混凝土空心方桩或钢筋混凝土空心圆桩这样周向对称的正方形桩和圆形桩，若用离心机加工预制钢筋混凝土空心长方形桩，则会产生离心机转动时的不平衡、不安全，甚至损坏离心机，而且，用离心机加工预制钢筋混凝土空心长方形桩时，由于长方形桩周向不对称，会造成混凝土中的石子在离心机转动时在长方形桩体中的分布不均匀，影响长方形桩的质量。本发明通过实验验证，离心机制作预制钢筋混凝土空心长方形桩安全，且混凝土中的石子在长方形桩体中的分布均匀。另外，预制钢筋混凝土空心长方形桩可以对钢筋混凝土空心长方形桩的纵筋进行预应力处理，增加了钢筋混凝土空心长方形桩的抗弯性能，在承受同样抗弯力的情况下，减少了桩体内的纵筋的数量，加之采用的是空心桩，既节约了钢材又节省了混凝土。

桩体横截面的短边与长边的比值为0.55-0.8。桩体横截面的短边与长边的比要综合考虑基坑的深浅、桩的安放密度、土层的结构情况对桩体的影响，通过具体计算后确定，最佳值选择为0.6-0.7。

根据支护桩的受力特点，对支护桩中纵筋的排布进行了优化，减少了纵筋的使用数量。因为，支护桩的桩体横截面的短边与基坑侧边接触的一侧承受的是抗拉力，另一侧的短边则承受的是抗压力，而作为长边的两侧边承受的力相对较小，桩体横截面的长边的边长越长，支护桩的抗弯性能越好，所以，桩体内的钢筋笼的纵筋的设置为：与基坑侧边接触的桩体横截面的短边一侧纵筋多，桩体横截面的另一短边一侧纵筋少，桩体横截面的两长边侧的纵筋更少或取消。使钢筋笼的纵筋使用量大大减少，节约了钢材，降低了生产成本，避免了不必要的浪费。

桩体的4个边角的倒角尺寸均为R＝10-40毫米，或10*45°--40*45°。因4个边角的倒角尺寸相同，不仅外形美观，而且避免了因桩体边角过小使得预应力混凝土空心方桩在吊装过程中，由于钢丝绳的局部受力，会勒坏桩角的砼，产生质量事故，还会将钢丝绳磨断而掉落发生安全事故。

建筑基坑预应力长方体支护桩的制作方法，一种方法是采用传统的离心成型法，一种是采用振动成型法，振动成型法包括以下步骤：制备钢筋笼；制备高性能混凝土；制备长方形钢模槽，并在长方形钢模槽的内腔涂上隔离剂；将钢筋笼安装在长方形钢模槽内，并上紧张拉装置；沿钢筋笼中心轴向固定好衬管或气囊；制作振动平台；将安装了钢筋笼的长方形钢模槽固定在振动平台上；按钢筋抗拉强度的要求对钢筋实行预张拉，达到要求后锁紧锚固；将制备好的高性能混凝土喂入长方形钢模槽内并合上上半模；启动振动平台，将长方形钢模槽内的高性能混凝土振实；按混凝土不同的强度等级要求采用普通蒸汽养护成型后脱模，或将脱模后的成品再进入蒸压釜内进行高压蒸养，进一步提高混凝土的强度。高压蒸汽养护成型后脱模；成品按要求堆放并自然或水养护一定周期。

相应地，建筑基坑预应力长方体支护桩成型模具的结构为：包括上模、下模、锁扣装置，上模、下模的内腔横截面分别呈三角形，上模与下模扣合后形成的成型模具内腔横截面为长方形，长方形的四个内角均为半径相等的圆弧角。

长方形的短边与长边的比值为0.55--0.8，最佳值为0.6--0.7。

长方形的四个圆弧内角的圆弧半径为10-40毫米。

长方形的四个圆弧内角的圆弧半径之间的误差小于2毫米。

本发明的优点：采用建筑基坑预应力长方体支护桩，在施工过程中，直接将建筑基坑预应力长方体支护桩沿基坑周边打下，然后开挖基坑，施工周期大大缩短，提高了工效；由于对支护桩中纵筋的排布和数量进行了优化设计，减少了纵筋的使用数量，节约钢材和混凝土20％以上，降低了生产成本，避免了不必要的浪费。同时，由于桩体横截面呈长方形，桩体横截面的长边的长度增加后，使得桩体的侧向抗弯力矩增加，抗弯性能更好，侧向承载能力更大。使用本发明后，不再有泥浆的产生，减少了环境污染，不产生泥浆的处理费用，进一步降低了建筑工程成本。

附图说明：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的成型模具的结构示意图。

图中：1-短边；2-纵筋；3-长边；4-箍筋；5-混凝土；6-圆形通孔；7-金属端板；8-上模；9-加强筋；10-隔槽；11-锁扣装置；12-下模。

具体实施方式：

建筑基坑预应力长方体支护桩，含有钢筋笼、混凝土5，桩体两端设有与钢筋笼连接的金属端板7，桩体中央为圆形通孔6，钢筋笼的箍筋4呈螺旋状焊接在纵筋2上，纵筋2经过预应力处理，使桩体强度高，桩体横截面呈长方形，桩体横截面的短边1与长边3的比值为2∶3。根据支护桩的受力特点，对支护桩中纵筋2的排布进行了优化，减少了纵筋2的使用数量，承受抗拉力的桩体横截面的短边1一侧的支护桩内设置了4根纵筋2，承受抗压力的桩体横截面的短边1一侧的支护桩内设置了3根纵筋2，桩体横截面的长边3一侧的支护桩内设置了1根纵筋2，桩体的4个边角的倒角尺寸为：对于300mm×500mm的桩体，R＝15mm；对于400mm×600mm的桩体，R＝20mm；对于500mm×700mm的桩体，R＝40mm。

建筑基坑预应力长方体支护桩的制作方法：采用振动成型法，包括以下步骤：制备钢筋笼；制备高性能混凝土；制备长方形钢模槽，并在长方形钢模槽的内腔涂上隔离剂；将钢筋笼安装在长方形钢模槽内，并上紧张拉装置；沿钢筋笼中心轴向固定好衬管或气襄；制作振动平台；将安装了钢筋笼的长方形钢模槽固定在振动平台上；按照钢筋抗拉强度的要求对钢筋实行预张拉，达到要求后锁紧锚固；将制备好的高性能混凝土喂入长方形钢模槽内并合上上半模；启动振动平台，将长方形钢模槽内的高性能混凝土振实；按混凝土不同的强度等级要求采用普通蒸汽养护成型后脱模或将脱模后的成品再进入蒸压釜内进行高压蒸养，进一步提高混凝土的强度，成品按要求堆放并自然或水养护一定周期。

图2中，建筑基坑预应力长方体支护桩成型模具，包括上模8、下模12、锁扣装置11，上模8、下模12的外侧分别设有加强筋9，上模8与下模12扣合后由锁扣装置11固定，上模8、下模12的内腔横截面分别呈三角形，上模8与下模12扣合后形成的成型模具内腔的横截面为长方形，长方形的内腔的四个圆弧内角的半径R₁、R₂、R₃、R₄相等，对于300mm×500mm的建筑基坑预应力长方体支护桩，R₁＝R₂＝R₃＝R₄＝15mm，对于400mm×600mm的建筑基坑预应力长方体支护桩，R₁＝R₂＝R₃＝R₄＝20mm，对于500mm×700mm的建筑基坑预应力长方体支护桩，R₁＝R₂＝R₃＝R₄＝40mm。长方形的内腔的四个圆弧内角的半径R₁、R₂、R₃、R₄之间的误差小于2毫米。上模8与下模12的连接面上设有混凝土浆液隔槽10，有效防止长方形的内腔中的混凝土浆液从上模8与下模12的接合面处溢出。

Claims

1.建筑基坑预应力长方体支护桩，含有钢筋笼、混凝土，桩体两端设有与钢筋笼连接的金属端板，桩体中央为圆形通孔，钢筋笼的箍筋呈螺旋状焊接在纵筋上，纵筋经过预应力处理，提高了桩体强度，桩体横截面呈长方形，桩体横截面的短边承受基坑侧向作用力，桩体横截面的长边使得桩体的侧向抗弯力矩增加，其特征在于桩体横截面的短边与长边的比值为0.55-0.8。

2.根据权利要求1所说的建筑基坑预应力长方体支护桩，其特征在于桩体横截面的短边与长边的比值为0.6-0.7。

3.根据权利要求2所说的建筑基坑预应力长方体支护桩，其特征在于对桩体中纵筋的排布进行了优化，减少了纵筋的使用数量，桩体内的钢筋笼的纵筋的设置为：与基坑侧边接触的桩体横截面的短边一侧纵筋多，另一短边一侧纵筋少，桩体横截面两长边侧的纵筋更少或取消。

4.根据权利要求3所说的建筑基坑预应力长方体支护桩，其特征在于桩体的4个边角的倒角尺寸均为R＝10-40毫米，或10*45°--40*45°。

5.根据权利要求1所说的建筑基坑预应力长方体支护桩的制作方法，其特征在于采用振动成型法，振动成型法包括以下步骤：制备钢筋笼；制备高性能混凝土；制备长方形钢模槽，并在长方形钢模槽的内腔涂上隔离剂；将钢筋笼安装在长方形钢模槽内，并上紧张拉装置；沿钢筋笼中心轴向固定好衬管或气囊；制作振动平台；将安装了钢筋笼的长方形钢模槽固定在振动平台上；按钢筋抗拉强度的要求对钢筋实行预张拉，达到要求后锁紧锚固；将制备好的高性能混凝土喂入长方形钢模槽内并合上上半模；启动振动平台，将长方形钢模槽内的高性能混凝土振实；按混凝土不同的强度等级要求采用普通蒸汽养护成型后脱模，或将脱模后的成品再进入蒸压釜内进行高压蒸养，进一步提高混凝土的强度；高压蒸汽养护成型后脱模；成品按要求堆放并自然或水养护一定周期。

6.建筑基坑预应力长方体支护桩的成型模具，其特征在于包括上模、下模、锁扣装置，上模、下模的内腔横截面分别呈三角形，上模与下模扣合后形成的成型模具内腔横截面为长方形，长方形的四个内角均为半径相等的圆弧角，长方形的短边与长边的比值为0.55--0.8。

7.根据权利要求6所说的建筑基坑预应力长方体支护桩的成型模具，其特征在于长方形成型模具内腔的短边与长边比值为0.6--0.7。

8.根据权利要求7所说的建筑基坑预应力长方体支护桩的成型模具，其特征在于长方形成型模具内腔的四个圆弧内角的圆弧半径为10-40毫米。

9.根据权利要求8所说的建筑基坑预应力长方体支护桩的成型模具，其特征在于长方形成型模具内腔的四个圆弧内角的圆弧半径之间的误差小于2毫米。