CN102828510B - H型支护桩及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种H型支护桩，包括由预应力钢筋、箍筋和混凝土浇注而成的支护桩本体，所述支护桩本体的横截面为由两个翼缘和连接于两个翼缘之间的腹板构成的H形；所述的支护桩本体的至少一端设有端板和桩套箍，端板设于支护桩本体的端面上，且端板上设置有孔，所述的孔内容置有预应力钢筋；所述的桩套箍与端板固定连接或一体制造成型并套合在支护桩本体的端部，且桩套箍或端板上固定连接有向支护桩本体内部延伸的锚固筋。还公开了一种上述H型支护桩的制备方法，本发明具有造价低、施工快，且抗弯、抗剪强度高的优点。

Description

H型支护桩及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土桩技术领域，具体为一种H型支护桩及其制备方法。

背景技术

目前，基坑维护工程和边坡稳定工程中，常采用钢筋混凝土圆桩结合水泥搅拌桩形成的围护墙，也有采用振动沉管T形桩或采用SMW工法（水泥搅拌土中植入可回收的大型工字型钢形成围护墙）。钢筋混凝土圆桩是传统工法，由于为圆桩，其与基坑周围的接触面方向均不同，则在受到基坑挤压过程，起到支护作用的仅仅为一个方向的单一点，使得钢筋混凝土圆桩中的钢筋每个方向仅仅有一根受力，容易造成受力不均匀，抗弯、抗剪能力低；此外，钢筋混凝土圆桩还具有造价高，施工速度慢，施工泥浆污染环境等缺点；SMW工法也存在回收型钢麻烦，造价偏高等缺点。

而且传统的圆桩，在制作过程中，采用先钻孔，然后向孔中放置编好的钢筋笼，然后浇注混凝土，到开挖时需保养很长时间，影响工程进度；且上述这种传统的加工方法，只能在施工现场制作，生产效率低，不能满足大规模的工业化生产要求。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种造价低、施工快，且抗弯、抗剪强度高的H型支护桩。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一种H型支护桩，包括由预应力钢筋、箍筋和混凝土浇注而成的支护桩本体，其特征在于：所述支护桩本体的横截面为由两个翼缘和连接于两个翼缘之间的腹板构成的H形；所述的支护桩本体的至少一端设有端板和桩套箍，端板设于支护桩本体的端面上，且端板上设置有孔，所述的孔内容置有预应力钢筋；所述的桩套箍与端板固定连接或一体制造成型并套合在支护桩本体的端部，且桩套箍或端板上固定连接有向支护桩本体内部延伸的锚固筋。

采用上述结构的支护桩，其在基坑维护工程中，由于采用H形横截面，则桩体在与周围的基坑接触时，整个翼缘都可以作为接触面，从而使得整个翼缘都作为受力面，翼缘内所有的预应力钢筋、箍筋都可以起到耐力作用，因此，本发明横截面为H形的支护桩具有更强的抗弯、抗剪能力；此外，采用端板和桩套箍同时套合在支护桩本体的端部，浇筑混凝土后可以增加与上述两个部件的接触面积，使端部构成钢筒混凝土桩的结构，从而更加牢固的与桩体固定在一起，而且锚固筋的使用更加强了端板和桩体之间的连接强度，当需要连接多根支护桩时，只需要先将两根支护桩的端板焊接牢固，然后在两根支护桩的桩套箍外周上焊接多根焊块，实现两根桩之间的牢固焊接，焊接工艺简单，连接牢固；且焊接后接桩部位的抗剪、抗弯能力要远大于桩体的抗弯、抗剪能力，从而有效保证了多根桩体连用后的使用效果。

作为优选，所述的支护桩本体的两端均设有端板和桩套箍，该结构有利于加强桩体整体强度，且方便多根桩的彼此连接。

作为优选，所述的翼缘与腹板的连接过渡面为斜面或圆弧面，采用上述结构，一来斜面和圆弧面的存在相当于加强筋，可以增加整个桩体的强度；二来便于模具的加工。

作为优选，所述的支护桩本体内的预应力钢筋为预应力混凝土用钢绞线或预应力混凝土用钢棒，比传统单一普通非预应力钢材抗拉强度高，更利于提高H型支护桩整体的抗弯、抗剪能力；且便于模具张拉生产，可同时生产多根桩体，提高生产效率，便于工业规模化生产。

作为优选，所述的两个翼缘内部的预应力钢筋沿腹板左右两侧对称分布；采用这种结构，可以实现H型支护桩左右两侧翼缘的配筋相等，从而在桩体与周围的基坑接触时，具有更强的抗弯、抗剪能力，且支护桩两侧的耐受力均匀，不易折弯，而且在施工过程中接桩方便，不需要吊具反复调整方向进行对接。

作为优选，所述的桩套箍为钢板轧制而成的桩套箍，采用钢板轧制，要比传统的铁皮强度高，更加牢固结实。

作为进一步优选，所述的支护桩本体内添加有纵向的非预应力钢筋，采用上述结构，可以增加桩体的抗剪性、抗弯性，提高桩体整体性能。

本发明的箍筋形状与H型支护桩横截面的形状相配，即也为H形。

本发明还提供一种上述H型支护桩的制备方法：具体制备步骤包括：

（1）将端板和桩套箍固定连接或一体制造成型，将锚固筋固定在端板或桩套箍上；

（2）将预应力钢筋放置在模具上，然后将步骤（1）固定好的、带有锚固筋的若干个端板及桩套箍通过端板上的孔串接在预应力钢筋上，同时将若干个箍筋也串接在预应力钢筋上，并将预应力钢筋的一端连接在固定装置上或拉紧装置上，将预应力钢筋的另一端连接在拉紧装置上；

（3）将端板及箍筋分布开，然后，合上模具对预应力钢筋进行张拉或对预应力钢筋张拉后合上模具；

（4）然后向模具中输送混凝土进行喂料，边喂料边通过震动装置进行震动密实，得到密实成型的H型支护桩；

（5）将密实成型的H型支护桩连同模具一并进行蒸汽养护或自然养护；

（6）当H型支护桩的脱模强度达到要求后打开模具；

（7）剪断H型支护桩端板外侧的预应力钢筋，即可获得成型的H型支护桩成品。

本发明步骤（3）所述的对预应力钢筋进行张拉，张拉至预应力钢筋自身抗拉强度的60~85%。

本发明步骤（5）所述的蒸汽养护其温度为60~90℃、养护时间4～12小时；所述的自然养护为放置在自然条件下24小时以上。

本发明步骤（6）所述的脱模强度达到脱模要求为H型支护桩的脱模强度达到40MPa以上。

本发明上述结构和制备方法同样适用于横截面为工字形的支护桩。

本发明上述制备方法的优点：本发明的制备方法，采用仅仅拉伸或张拉预应力钢筋的方式，而摒弃了传统端板与预应力钢筋先固定再整体张拉的方式，因此，在制作过程中，减少了端板与预应力钢筋锚固工序，提高了生产效率；在预应力钢筋张拉过程中因端板不移动，从而避免了端板在模具中被卡住的问题，使生产变的简便有序。此外，由于采用仅仅拉伸或张拉预应力钢筋的方式，则端板和桩套箍的个数不受限制，可在生产场地允许的范围内在固定装置和张拉装置之间设置多个端板和桩套箍，从而就可以同时制备多根H型支护桩，生产效率高；而且，本发明的制备方法造价低、施工快，可以在施工现场根据生产实际需要及时、快速的制备出H型支护桩。而采用传统端板与预应力钢筋先固定再整体张拉的方式，要一次做多支H型支护桩，需在两支桩的端板之间设置中间接头装置，严重影响生产效率。

附图说明

图1本发明H型支护桩结构示意图。

图2本发明H型支护桩内部结构示意图。

图3本发明H型支护桩斜面过渡的横截面结构示意图。

图4本发明H型支护桩圆弧过渡的横截面结构示意图。

图5本发明H型支护桩模具加工示意图。

如图所示：1.支护桩本体，2.翼缘，2-1.斜面，2-2.圆弧面，3.腹板，4.预应力钢筋，5.桩套箍，6.端板，6.1.锚固筋，7.箍筋。

图6本发明H型支护桩加工模具打开状态的结构示意图。

图7本发明H型支护桩加工模具合拢状态的结构示意图。

如图所示：1’.底板，2’.加强筋板，2.1’.型腔面，3’.油缸，3.1’.活塞杆，4’.基座，5’.H型支护桩。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

如图1-5所示，本发明的一种H型支护桩，包括由预应力钢筋4、箍筋7和混凝土浇注而成的支护桩本体1，其特征在于：所述支护桩本体1的横截面为由两个翼缘2和连接于两个翼缘之间的腹板3构成的H形；所述的支护桩本体1的至少一端设有端板6和桩套箍5，端板6设于支护桩本体1的端面上，且端板6上设置有孔，所述的孔内容置有预应力钢筋4；所述的桩套箍5与端板6固定连接（可采用焊接）或一体制造成型并套合在支护桩本体1的端部，且桩套箍5或端板6上固定连接有向支护桩本体1内部延伸的锚固筋6.1。

锚固筋6.1与端板6固定时，可采用螺接即端板上设置螺纹孔、锚固筋端部设螺杆旋拧在端板上；也可采用锚固筋插入到端板的孔中进行焊接，等等连接方式均可。

如图5，预应力钢筋沿支护桩本体的长度方向延伸，所述的支护桩本体的横截面是指沿本体宽度方向的横截面。

采用上述结构的支护桩，其在基坑维护工程中，由于采用H形横截面，则桩体在与周围的基坑接触时，整个翼缘都可以作为接触面，从而使得整个翼缘都作为受力面，翼缘内所有的预应力钢筋、箍筋都可以起到耐力作用，因此，本发明横截面为H形的支护桩具有更强的抗弯、抗剪能力；此外，采用端板和桩套箍同时套合在支护桩本体的端部，浇筑混凝土后可以增加与上述两个部件的接触面积，从而更加牢固的与桩体固定在一起，而且锚固筋的使用更加强了端板和桩体之间的连接强度，当需要连接多根支护桩时，只需要先将两根支护桩的端板焊接牢固，然后在两根支护桩的桩套箍外周上焊接多根焊块，实现两根桩之间的牢固焊接，焊接工艺简单，连接牢固；且焊接后接桩部位的抗剪、抗弯能力要远大于桩体的抗弯、抗剪能力，从而有效保证了多根桩体连用后的使用效果。

为了便于接桩，加强桩体整体强度，所述的支护桩本体1的两端均设有端板6和桩套箍5。

本实施例所述的的翼缘2与腹板3的连接过渡面采用斜面2-1或圆弧面2-2的结构，一来为了斜面和圆弧面的存在相当于加强筋，可以增加整个桩体的强度；二来便于模具的加工；此外，为了使H型支护桩起吊安全，在起吊过程中不损伤钢丝绳，翼缘的4个角可处理成小圆弧面（如图3、4）或倒角面。

本实施例所述的预应力钢筋4为预应力混凝土用钢绞线或预应力混凝土用钢棒，比传统的单一普通非预应力钢筋抗拉强度高，更利于提高H型支护桩整体的抗弯、抗剪能力；还可以同时生产多根桩，提高生产效率，便于工业规模化生产。

为了实现H型支护桩左右两侧翼缘的配筋（预应力钢筋）相等，从而在桩体与周围的基坑接触时，支护桩两侧的耐受力均匀，使其具有更强的抗弯、抗剪能力，更为了在施工过程中接桩方便、不需要吊具反复调整方向进行对接，所述的两个翼缘2内部的预应力钢筋4沿支护桩本体1的中心轴线（中心轴线沿支护桩本体的长度方向）对称分布。

本实施例所述的桩套箍5为钢板轧制而成的桩套箍，采用钢板轧制，要比传统的铁皮强度高，更加牢固结实。

本实施例所述的支护桩本体内还可以添加纵向（沿支护桩本体的长度方向）的非预应力钢筋，采用上述结构，可以增加桩体的抗剪性、抗弯性，提高桩体整体性能。

本实施例上述H型支护桩的制备方法：具体制备步骤为：

（1）将端板和桩套箍固定连接或一体制造成型，将锚固筋固定在端板或桩套箍上；

（2）将预应力钢筋放置在模具上，然后将步骤（1）固定好的、带有锚固筋的若干个端板及桩套箍通过端板上的孔串接（即通过孔套合在预应力钢筋上）在预应力钢筋上，同时将若干个箍筋（一般，长度为15米左右的一根H型支护桩，自两端部向内2-3米长度范围内，每5cm设置一个箍筋，其他部分每10cm设置一个箍筋）也串接（套合）在预应力钢筋上，并将预应力钢筋的一端连接在固定装置上或拉紧装置上（图5中预应力主筋两端连接的即为固定装置上或拉紧装置），将预应力钢筋的另一端连接在拉紧装置上（固定装置或拉紧装置均采用行业常规设备）；

（3）将端板及箍筋分布开，然后，合上模具对预应力钢筋进行张拉，张拉至预应力钢筋自身抗拉强度（即未张拉前的抗拉强度）的60~85%（抗拉强度采用行业常规技术测定）；

（4）然后向模具中输送混凝土进行喂料，边喂料边通过震动装置进行震动密实，得到密实成型的H型支护桩（一般，长度为15米左右的一根H型支护桩，1-30分钟填满）；

（5）将密实成型的H型支护桩连同模具一并进行蒸汽养护或自然养护，蒸汽养护可采用向腰子形模腔内充汽；也可采用连模带桩用棚盖好，然后向棚内充汽，蒸汽养护其温度为60~90℃、养护时间4～12小时；自然养护即放置在自然条件下24小时以上；

（6）当H型支护桩的脱模强度达到40MPa以上后（H型支护桩制备过程同时制备几组试块，使用压力机对试块进行脱模强度检测来判断支护桩的脱模强度），打开模具；

（7）剪断H型支护桩端板外侧的预应力钢筋，即可获得成型的H型支护桩成品。

本发明上述制备H型支护桩的加工模具的具体结构如下：如图6-7所示，H型支护桩加工模具，包括用于放置H型支护桩的底板1’，所述的底板1’的左、右两侧对称设有形成H型支护桩型腔的、自动开合模的模具单元装置；所述的每个模具单元装置包括加强筋板2’，与加强筋板2’连接的油缸3’，固定油缸3’的基座4’；所述的加强筋板2’内侧设置有与H型支护桩5’左或右侧外轮廓面相配合的型腔面2.1’；所述的加强筋板2’的一端与H型支护桩5’的底板1’一端相铰接，所述的加强筋板2’的另一端与油缸3’的活塞杆3.1’相铰接；所述的油缸3’的底端与基座4’铰接。

Claims (10)

1.一种H型支护桩，包括由预应力钢筋（4）、箍筋（7）和混凝土浇注而成的支护桩本体（1），其特征在于：所述支护桩本体（1）的横截面为由两个翼缘（2）和连接于两个翼缘之间的腹板（3）构成的H形；所述的支护桩本体（1）的至少一端设有H形端板（6）和桩套箍（5），端板（6）设于支护桩本体（1）的端面上，且端板（6）上设置有孔，所述的孔内容置有预应力钢筋（4），端板（6）没有受到预应力钢筋（4）的回缩力；所述的桩套箍（5）与端板（6）固定连接或一体制造成型并套合在支护桩本体（1）的端部，使端部构成钢筒混凝土桩的结构，且桩套箍（5）或端板（6）上固定连接有向支护桩本体（1）内部延伸的锚固筋（6.1）。

2.根据权利要求1所述的H型支护桩，其特征在于：所述的支护桩本体（1）的两端均设有端板（6）和桩套箍（5）。

3.根据权利要求1所述的H型支护桩，其特征在于：所述的翼缘（2）与腹板（3）的连接过渡面为斜面（2-1）或圆弧面（2-2）。

4.根据权利要求1所述的H型支护桩，其特征在于：所述的预应力钢筋（4）为预应力混凝土用钢绞线或预应力混凝土用钢棒。

5.根据权利要求1所述的H型支护桩，其特征在于：所述的两个翼缘（2）内部的预应力钢筋（4）沿腹板（3）左右两侧对称分布。

6.根据权利要求1所述的H型支护桩，其特征在于：所述的桩套箍（5）为钢板轧制而成的桩套箍。

7.根据权利要求4所述的H型支护桩，其特征在于：所述的支护桩本体（1）内添加有纵向的非预应力钢筋。

8.一种H型支护桩的制造方法，其特征在于：具体制造步骤包括：

（1）将端板和桩套箍固定连接或一体制造成型，将锚固筋固定在端板或桩套箍上；

（2）将预应力钢筋放置在模具上，然后将步骤（1）固定好的、带有锚固筋的若干个端板及桩套箍通过端板上的孔串接在预应力钢筋上，同时将若干个箍筋也串接在预应力钢筋上，并将预应力钢筋的一端连接在固定装置上或拉紧装置上，将预应力钢筋的另一端连接在拉紧装置上；

（3）将端板及箍筋分布开，然后，合上模具对预应力钢筋进行张拉或将预应力钢筋先张拉后合上模具；

（4） 然后向模具中输送混凝土进行喂料，边喂料边通过震动装置进行震动密实，得到密实成型的H型支护桩；

（5） 将密实成型的H型支护桩连同模具一并进行蒸汽养护或自然养护；

（6） 当H型支护桩的脱模强度达到要求后打开模具；

（7） 剪断H型支护桩端板外侧的预应力钢筋，即可获得成型的H型支护桩成品。

9.根据权利要求8所述的H型支护桩的制造方法，其特征在于：步骤（3）所述的对预应力钢筋进行张拉，张拉至预应力钢筋自身抗拉强度的60~85%。

10.根据权利要求8所述的H型支护桩的制造方法，其特征在于：步骤（5）所述的蒸汽养护其温度为60~90℃、养护时间4~12小时；所述的自然养护为放置在自然条件下24小时以上；步骤（6）所述的脱模强度达到要求为H型支护桩的脱模强度达到40MPa以上。