CN103061334B - 离心浇筑预应力钢筋砼工形截面支护桩 - Google Patents

Abstract

一种离心浇筑预应力钢筋砼工形截面支护桩，包括一标准桩段，该标准桩段具有工字形截面，它包含由两个三角形钢筋与两根竖钢筋焊接组成的工字形箍筋，它的几何中心设有钢模内满灌砼后经高压离心作用使砼达到完全密实留出的空间的离心力圆孔，工字形箍筋的上下端纵向设有多根预应力钢筋与架立钢筋、用S形箍筋联接成钢筋骨架，该钢筋骨架外围设有钢模，该钢模内钢筋骨架内的预应力钢筋二端墩粗穿入端钢板锚板孔8字形孔内，张拉预应力筋，固定在钢模的端板上，在钢模内满灌砼，复盖钢模顶盖后上离心台，形成中心留孔；在基坑工程中承受侧向土压力的受弯构件具有最隹的受弯截面特性，本发明优点是浇筑质量与砼强度高，生产效率高，可大幅度节省钢筋与砼等原材料。

Description

离心浇筑预应力钢筋砼工形截面支护桩

技术领域

本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其是涉及一种用于深基坑工程中可以承受水平侧向土压力基坑围护工程的离心浇筑预应力钢筋砼工形截面支护桩。

背景技术

目前，现有的围护桩通常采用钻孔灌注桩或沉管灌注桩，其实施过程一般均采取工地现浇桩的施工方法，当所述围护桩全部完成施工后，该围护桩的砼还须达到规定的强度后方可开挖基槽内的土方；这样的施工方法其施工质量与施工效率均较低；其次，所述钻孔灌注桩或沉管灌注桩

其圆形截面承受水平侧向土压力的力学特性较差，不利于节约建材资源；同时钻孔泥浆排放会造成对周边环境的污染；通常应用所述钻孔灌注桩或沉管灌注桩为围护桩时，在围护桩外侧还须设置施工防渗帷幕，该防渗帷幕通常为水泥搅拌桩或高压旋喷桩

该防渗帷幕又因与所述围护桩不相连，所以渗漏机率较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的现状而提供一种生产效率高又可显著提升砼浇灌质量的离心浇筑预应力钢筋砼工形截面支护桩。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种离心浇筑预应力钢筋砼工形截面支护桩，包括一标准桩段，该标准桩段具有工字形截面且其左右二侧呈梯形，其特征在于：所述标准桩段包含由两个三角形钢筋与两根竖钢筋焊接组成的工字形箍筋，该工字形箍筋的几何中心设有浇灌砼后，在施加离心力时引起的圆孔；该工字形箍筋的上下端纵向设有多根预应力钢筋，该工字形箍筋中部对称设有两根架立钢筋与S形钢箍固定；所述工字形箍筋、所述架立钢筋与所述预应力钢筋组成钢筋骨架，该钢筋骨架外围设有钢模，该钢模置于离心台上并通过所述离心力使浇灌的砼砼密实。

采用以上技术方案，离心浇筑的预应力钢筋砼质量与生产效率得以大幅提高。

为了进一步提高预应力钢筋砼工形截面支护桩的浇筑质量，所述架立钢筋与所述预应力钢筋均匀布置，并与所述工字形箍筋捆札或点焊成所述钢筋骨架。

所述标准桩段截面的上端与下端锚板是相同的，标准桩段竖立方向的顶设有带锚板孔的上端板与底为带锚拉螺母的下端板，所述预应力钢筋上端锚入所述锚板孔内、下端 连接下端板的锚拉螺母固定在钢模的端板上。

为了优质高效地实现预应力钢筋砼工形截面支护桩的浇筑目的，所述钢模包括底板、上盖及两侧可旋转侧板，该钢模二端还设有钢模板并与所述底板螺栓固定；该钢模板穿入张拉螺杆，该张拉螺杆与所述锚拉螺母相螺接，利用钢模刚度，二端的锚拉螺向二端张拉施加预应力后固定在钢模的端板上，在钢模内灌满砼，上盖板盖后即可上离心台高压离心施工后。将钢模与砼从离心台上吊下，进入蒸汽养护池，砼达到强度即可脱模，即为预制工形钢筋砼支护桩。

本发明与现有技术相比，其优点是：其一，工字形截面是承受侧向土压力的抗水平力桩中具有最佳的截面特性，又可节省40～50％钢筋与30～40％砼，具有显著的经济与技术技果；其二，实现工厂化生产定型商品桩，提高沉桩效率1～2倍，降低劳动力成本；其三，施工时间可缩短1～1.5倍，只要完成围护桩施工即可开挖土方，又是无泥浆的施工技术；其四，可以调节支护桩的桩距，从而达到不同深度基坑的内力要求；其五，采用离心浇筑的预应力钢筋砼工形截面围护桩，预应力钢筋砼浇筑质量与生产效率较高，用材省；其六，在两桩之间施工高压旋喷桩、因高压旋喷水泥浆受到工形截面的约束、所以可以提高防渗漏机率。

附图说明

图1a为本发明结构示意图；

图1b为本发明钢筋骨架图；

图2为图1a的A-A剖面图；

图3为图1b的B-B向视图，其中示出预留植筋孔与张拉螺杆的位置；

图4为图1b的C-C向视图，其中示出张拉螺杆的位置；

图5为本发明上端板的预留孔示意图；

图6为本发明下端板的预留孔示意图；

图7为本发明上段桩螺杆锚筋准备插入下段桩预留孔示意图；

图8为本发明上、下段桩完成植筋的接桩示意图；

图9为本发明焊接完成后的工字形箍筋示意图；

图10为本发明螺杆锚筋结构示意图；

图11为本发明张拉预应力施工过程示意图；

图12a为本发明间土内施工搭接旋喷桩防渗配置示意图；

图12b为本发明间土内施工高压旋喷桩防渗配置示意图；

图13为本发明离心浇筑钢模结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

图1至图13示出本发明的一个实施方式，它包括一具有工字形截面的标准桩段10，该工字形截面的左右二侧呈梯形，如图2所示；其梯形坡度为1∶3；该梯形坡度是便于所述工形支护桩砼浇筑后从其二侧方便脱模；

工字形截面的中心的圆孔11是因图13钢模内满灌砼后经高压离心作用使砼达到完全密实留出的空间，该离心力形成的圆孔是离心浇筑工艺留孔，如图2所示；浇灌砼的离心力在该圆孔中心为零，并随着离该圆孔中心而逐步增大浇灌砼的离心力，目的是显著提升标准桩段浇灌砼的浇灌质量与强度。

图1a为标准桩段10包括图1b一钢筋骨架20，该钢筋骨架是由图9工字形箍筋6、图2预应力钢筋4以及架立钢筋5连接组成；该工字形箍筋6是由二个三角形钢筋与二根竖钢筋点焊组成；

多根预应力钢筋4二端墩粗与多根架立钢筋5均按图2所示出的位置穿入工字形箍筋6，多根预应力钢筋4均匀布置并与工字形箍筋6捆札或点焊成钢筋骨架20；架立钢筋5采用S形箍与工字形箍筋6捆札或点焊固定，如图9所示；预应力钢筋4的上端墩粗后锚入图5上端板8的锚孔内，预应力钢筋4的下端墩粗后锚入图6下端板9的锚孔内，即成为本发明工字形桩的钢筋骨架20，该骨架二端设有吊环3，如图1b所示图；

标准桩段10上端设有多个桩端预留孔2与多个锚拉螺母12，如图1a与图3所示；

上端板8字形孔设有多个预留锚板孔，该下端预留螺母12与桩上端预留孔2的位置相对应配置；上下多根预应力钢筋4端部墩粗后穿入上下端板的锚板孔8字形孔内，如图5所示；

图4中示出锚拉螺母12的位置以及下端板9的位置；

图11锚拉螺杆15旋入锚拉螺母12后，通过固定在钢模的端板16上的旋紧螺母14，进行预应力张拉施工，如图11所示；然后在钢模内灌满砼，并合上钢模上盖22，即可进行高压离心砼浇灌施工；

标准桩段10的近二端处设有吊环3，二吊环位置也是成品桩叠堆时的搁支点，该二点位置是标准桩段自重作下构件的正负弯矩是相等的。

图13为本发明的钢模30结构，它包括底板21及其两侧设有可旋转侧板23；

钢筋骨架20置入钢模底板21上平面，将两侧的侧板23通过铰轴向上旋转直至呈垂直位置；由图11钢模的二端的端头设有端头钢模板16，它与图13钢模底板21用螺栓固定；在上端板8的植筋孔2中埋入圆棒，由钢模的端头板16穿入张拉螺杆15，并与上端板8、下端板9的螺母12相螺接；

钢模的二端的端头钢模板16与钢模底板21及侧板23用螺栓固定；当二端张拉力达到额定值时，将螺母14拧紧，使张拉力通过钢模板传给钢模底板21与侧板23，即可灌满砼，然后将钢模上盖22复盖并用螺栓拧紧固定；此时钢模即可置于离心台上进行高压离心施工；当从离心台上卸下后，即拔出原先埋入预留孔内的圆棒，即可进行蒸汽养护。

出养护池后，先旋出张拉螺杆15，拆卸端头钢模16，然后将侧板23沿铰轴的弧线分开，即显示出标准桩段10，吊至堆放地。

下节桩17长度可以切割标准桩段10取得，另钻预留孔2。接桩处强度大于其它截面，一般最大弯矩不在接桩处，可按弯矩包络确定接桩处弯矩值。

本发明钢筋砼工字形标准桩段10通过调整支护桩的桩距，适用于不同深度基坑的内力要求的支护桩；二个支护桩之间可采用高压旋喷桩防渗，至基坑底以下2米深度为高压旋喷桩的桩长，该高压旋喷桩在工字形的两侧凹槽约束条件下，具有可靠的防渗作用。

由图12a适用于单层地下室基坑，标准桩段10之间的桩距大于1.2米用二根相当直径塔接的高压旋喷桩防渗；图12b适用于一层～二层地下室基坑，标准桩段10之间的桩距小于等于1.2米用单根高压旋喷桩防渗；

本发明结合施工程序作进一步详细描述实施过程：

第一步：钢筋骨架20置入钢模，按以下步骤施工；

①.工字形桩的钢筋骨架20吊入钢模底板21的板面上；然后将侧板23旋转呈垂直状态；

②.端头钢模板16与钢模底板21及侧板用螺栓固定；

③.上端板8预留孔2位置埋入Φ25圆棒；

④.钢模的上、下钢模板16穿入张拉螺杆15并分别与上端板8、下端板9的螺母螺接；

⑤.张拉螺杆15用千斤顶张拉，并达到设计要求时将螺母14拧紧；

⑥.在钢模中浇灌满砼；

⑦.钢模上盖22复盖，并与钢模板16、底板21以及侧板23用螺栓固定。

第二步：钢模置于离心台上将浇筑好钢筋砼连同钢模吊入离心机上固定，并按要求旋转速度与时间完成离心施工。

第三步：进蒸养室；

完成离心施工后拔出预埋在上端板8预留孔2的Φ25圆棒，在标准桩段10的顶部形成预留孔2；然后.将浇筑好钢筋砼连同钢模吊入蒸汽养护池，盖密通蒸汽的养护池顶板，按要求的温度与蒸养时间完成砼的蒸养工序；

第四步：拆模

①.将养护好的钢筋砼连同钢模吊出养护池；

②.从钢模板16旋出张拉杆15；

③.拆卸钢模板16与上盖板22，并将侧板23旋开，此时显示出钢筋砼标准工字形桩段10；

④.将钢筋砼标准工形桩段10吊至堆放场地堆放。

本发明具有显著提升标准桩段浇灌砼的浇灌质量，又能充分发挥工形截面的特性，可显著节省原材料并降低基坑工程造价；其次，采用不同截面的尺寸并通过调节支护桩的不同桩距，可以满足多种深度基坑围护要求；其三，具有工厂化生产商品桩优势，且易于实现本发明预制钢筋砼工形支护桩的标准化、通用化与系列化，明显提升技术与经济效果。

Claims (2)

1.一种离心浇筑预应力钢筋砼工形截面支护桩，包括一标准桩段，该标准桩段具有工字形截面且其左右二侧呈梯形，其特征在于：所述标准桩段(10)包含由两个三角形钢筋与两根竖钢筋焊接组成的工字形箍筋(6)，该工字形箍筋(6)的几何中心设有圆孔(11)；该工字形箍筋(6)的上下端纵向设有多根预应力钢筋(4)，该工字形箍筋(6)中部设有两根架立钢筋(5)、还设有S形钢箍(7)，所述工字形箍筋(6)、所述架立钢筋(5)与所述预应力钢筋(4)组成钢筋骨架(20)，该钢筋骨架(20)外围设有钢模(30)，该钢模(30)浇灌满砼复盖封闭后置于离心台上，并通过离心力作用形成圆孔(11)；所述标准桩段(10)上端设有8字形锚孔与预留孔(2)的上端板(8)、下端设有带预留孔与锚拉螺母(12)的下端板(9)，所述预应力钢筋(4)端部墩粗后穿入上、下端板的8字形锚孔内，所述钢模(30)的上、下钢模板穿入张拉螺杆(15)并分别与上端板(8)、下端板(9)的锚拉螺母(12)螺接；张拉螺杆(15)用千斤顶张拉，并达到设计要求时通过紧定螺母(14)拧紧。

2.根据权利要求1所述离心浇筑预应力钢筋砼工形截面支护桩，其特征在于：所述钢模(30)包括底板(21)、上盖(22)及两侧可旋转侧板(23)，该钢模二端还设有上、下钢模板，该上、下钢模板与所述底板(21)螺栓固定；该上、下钢模板穿入张拉螺杆(15)，该张拉螺杆(15)与所述锚拉螺母(12)相螺接。