CN103422493A - 一种基坑用立柱桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑用立柱桩，旨在提供一种不仅施工、拆卸方便，而且可降低制作成本、并有利于提高基坑本身结构的稳固性的基坑用立柱桩。它包括位于立柱桩下部的混凝土预制桩及位于立柱桩上部的金属立柱。混凝土预制桩上端还设有用于连接混凝土预制桩与金属立柱的连接端板，连接端板与混凝土预制桩为一体成型结构，且连接端板与混凝土预制桩的混凝土粘接为一体。

Description

一种基坑用立柱桩

技术领域

本发明涉及建筑基坑围护领域，具体涉及一种基坑用立柱桩。

背景技术

为了保证地下结构及基坑周边环境的安全，需要在基坑侧壁及周围采用支撑、加固等防护措施。建筑基坑支护通常包括绕基坑边缘设置的一组工法桩，位于工法桩内侧的围檩梁，若干设置在围檩梁之间的水平支撑梁及立柱桩构成。立柱桩常与托件相连，构成支撑体，用于支承基坑内水平支撑梁传来的竖向荷载及弯矩。目前基坑的立柱桩通常包括以下两种类型：其一，利用现场钻孔并浇筑混凝土构成的灌注桩与钢格构柱共同组成的立柱桩；例如，中国专利公开号CN202688989U，公开日2013年01月23日，发明创造的名称为立柱桩，包括桩体以及立柱，所述立柱包括钢筋笼以及位于钢筋笼顶部的格构柱，桩体为灌注桩。当立柱吊放到桩孔内后浇筑混凝土构成的灌注桩与立柱一同构成立柱桩。这类基坑立柱桩其不仅施工难度大、耗时长，而且工程投入成本高。其二，利用现有的型钢作为基坑的立柱桩。由于立柱桩中位于基坑土层下方的立柱桩部分需要保留在基坑土层中，因而由型钢构成的立柱桩若需要回收时，需要将位于基坑土层上方的型钢切断回收，其不仅回收不便，而且整个立柱桩采用型钢构成其成本也比较高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的基坑用立柱桩存在施工难度大、耗时长，工程投入成本高，且回收不便的问题，提供一种不仅施工、回收方便，而且可降低制作成本、并有利于提高基坑本身结构的稳固性的基坑用立柱桩。

本发明的技术方案是：

一种基坑用立柱桩，包括位于立柱桩下部的混凝土预制桩及位于立柱桩上部的金属立柱。本方案的立柱桩由混凝土预制桩及金属立柱立柱构成，当立柱桩打入基坑土层内后，混凝土预制桩位于基坑土层内，而金属立柱位于土层上方用于支承基坑内水平支撑梁传来的竖向荷载及弯矩。当基坑支撑拆卸后，可以将金属立柱直接拆除、回收利用；而混凝土预制桩则永久保留在基坑底部，提高基坑本身结构的稳定性。本方案的立柱桩将打入基坑底的立柱桩用混凝土预制桩代替，并将混凝土预制桩则永久保留在基坑底部，不仅节约了钢材，降低了工程造价，而且有利于提高基坑本身结构的稳固性。

作为优选，混凝土预制桩上端还设有用于连接混凝土预制桩与金属立柱的连接端板，连接端板与混凝土预制桩为一体成型结构，且连接端板与混凝土预制桩的混凝土粘接为一体。混凝土预制桩内设有若干由混凝土预制桩下端往上端延伸的钢筋骨架，且各钢筋骨架的上端抵靠在连接端板的板面上。

由于钢筋骨架由混凝土预制桩的下端往上端延伸设置，并且各钢筋骨架的上端抵靠在连接端板的板面上；在将立柱桩打入基坑土层的过程中，由金属立柱传递到混凝土预制桩上的压力将直接传递到钢筋骨架上，由钢筋骨架来承受；有效避免与金属立柱连接的混凝土预制桩顶部因承受压力而开裂，脱落，造成混凝土预制桩被破坏，影响整个立柱桩的垂直度及支承能力。

作为优选，金属立柱与连接端板之间通过焊接或螺栓或法兰或硫磺胶泥相连接。

作为另一种优选方案，混凝土预制桩内设有若干由混凝土预制桩下端往上端延伸的钢筋骨架，各钢筋骨架相互平行且均匀分布在混凝土预制桩内，各钢筋骨架的一端延伸至混凝土预制桩上端面外侧；混凝土预制桩上端的上方设有与各钢筋骨架相连接的承载端板，该承载端板与钢筋骨架相垂直，且承载端板与混凝土预制桩上端面之间设有间隙；承载端板的上端面上设有若干与钢筋骨架相对应的连接通孔；位于混凝土预制桩上端面外侧的各钢筋骨架自下而上的插设在对应的连接通孔内，且承载端板与各钢筋骨架之间通过焊接相连接，所述金属立柱设置在承载端板的上方，且金属立柱的下端与承载端板相连接。

由于承载端板与延伸至混凝土预制桩上端面外侧的钢筋骨架相连接，并且承载端板与混凝土预制桩上端面之间设有间隙；因而在立柱桩打入基坑土层的过程中，由金属立柱传递到混凝土预制桩上的压力将直接传递到钢筋骨架上，由钢筋骨架来承受；可避免与金属立柱连接的混凝土预制桩顶部因承受压力而开裂，脱落，造成混凝土预制桩被破坏，影响整个立柱桩的垂直度及支承能力。

另一方面，由于承载端板与混凝土预制桩上端面之间设有间隙，因而在立柱桩打入基坑土层的过程中，钢筋骨架的弹性形变将主要发生在承载端板与混凝土预制桩上端面之间的钢筋骨架上，避免混凝土预制桩内部的钢筋骨架发生形变，而导致混凝土预制桩的混凝土开裂；因而混凝土的形变极限远小于钢筋骨架的形变极限，一旦钢筋骨架的形变超过混凝土的形变极限时，就容易导致混凝土开裂。

作为优选，连接通孔为阶梯状通孔，且连接通孔的截面积上大下小；所述插设在各连接通孔内的钢筋骨架的端部位于连接通孔上端口与靠近连接通孔上端口的台阶面之间；承载端板与各钢筋骨架之间的焊接部位设置在连接通孔内，并且焊料填充满连接通孔上端口与靠近连接通孔上端口的台阶面之间的连接通孔，焊料表面打磨至与承载端板上表面齐平；所述承载端板上表面上还设有与承载端板相连接的连接板，且连接板下表面与承载端板上表面及焊料表面相贴合；所述金属立柱设置在连接板的上方，且金属立柱的下端与连接板相连接。

由于承载端板钢筋骨架之间通过焊接相连接，并且承载端板与混凝土预制桩上端面之间设有间隙，其虽然可避免混凝土预制桩顶部因承受压力而开裂，脱落的问题；但是在立柱桩打入基坑土层的过程中，一旦有一个钢筋骨架与承载端板之间的焊缝开裂、失效，则很容易引起其余的钢筋骨架与承载端板之间的焊缝开裂、失效，导致承载端板的承载面倾斜，进而导致金属立柱倾斜，使得整个立柱桩失效；因而本方案针对该问题进行改进，有效解决上述问题。

本方案将连接通孔设置为上大下小的阶梯状通孔，并将钢筋骨架的端部这支在连接通孔上端口与靠近连接通孔上端口的台阶面之间；这样不仅可以增大焊缝与钢筋骨架和承载端板之间的焊接面积，而且当焊料填充满连接通孔上端口与靠近连接通孔上端口的台阶面之间的连接通孔后，将有一部焊缝的焊料将覆盖在钢筋骨架上端，此时将焊料表面打磨至与承载端板上表面齐平，并将连接板固定于承载端板上表面并与焊料表面贴合；因而在立柱桩打入基坑土层的过程中，即使钢筋骨架与承载端板之间的焊缝开裂、失效，连接板仍旧可以可靠的通过焊料将力传递到钢筋骨架上，保持连接板的承载面处于水平状态，进而保证金属立柱及立柱桩处于竖直状态。

作为优选，承载端板与混凝土预制桩上端面之间的间距小于钢筋骨架的直径。由于承载端板与混凝土预制桩上端面之间的间距小于钢筋骨架的直径，其可有效保证在立柱桩打入基坑土层的过程中，承载端板与混凝土预制桩上端面之间的钢筋骨架不会发生塑性形变，进而保证金属立柱及立柱桩处于竖直状态。

作为优选，混凝土预制桩为空心混凝土预制桩，混凝土预制桩的空心孔贯穿混凝土预制桩的两端，且空心孔的横截面呈圆形；所述各钢筋骨架绕空心孔周向均布。

作为优选，混凝土预制桩内设有若干由混凝土预制桩下端往上端延伸的钢筋骨架；并且在混凝土预制桩制作前，将各钢筋骨架在其弹性形变内进行拉伸；在混凝土预制桩制作过程中保持对各钢筋骨架的拉伸，将各钢筋骨架上的预应力保持在混凝土预制桩成品内。

由于混凝土预制桩将永久保留在基坑底部，以提高基坑本身结构的稳定性；因而本方案对混凝土预制桩内的钢筋骨架进行拉伸处理，并将钢筋骨架的预应力保持在制成后的混凝土预制桩成品内，因而当保留在基坑土层内的混凝土预制桩的两端受到拉伸或混凝土预制桩受到挤压时，则需要预先克服混凝土预制桩内的预应力，因而可以提高混凝土预制桩的抵抗能力，提高了混凝土预制桩的刚度，推迟混凝土预制桩裂缝出现的时间，提高混凝土预制桩的使用寿命及提高对基坑稳固性能的贡献。

作为优选，金属立柱为H型钢，所述混凝土预制桩为空心混凝土预制桩。

作为优选，混凝土预制桩为空心混凝土预制桩，混凝土预制桩的空心孔贯穿混凝土预制桩的两端，且空心孔的横截面呈圆形；所述空心孔内靠近其上端与下端对应的设有上、下两密封盖板，并在上、下两密封盖板之间的空心孔内形成密闭的储存腔；上、下两密封盖板之间的空心孔内壁上设有若干贯穿混凝土预制桩的溢流孔，各溢流孔内靠其外端口处设有薄壁密封板，且薄壁密封板内侧面上设有V形易破槽；所述储存腔内壁上自上而下等距分布有若干水袋，所述空心孔内设有同轴设置的转轴，上密封盖板中部设有轴套，转轴由空心孔上端往下穿过上密封盖板的轴套位于储存腔内，所述转轴上与各水袋相对应的位置分别设有沿空心孔径向延伸的搅拌杆，所述储存腔内布满干燥的膨胀水泥。

当立柱桩上的金属立柱拆卸回收，并将混凝土预制桩保留在基坑底部后，可以转动转轴（通过空心孔上端口处的转轴带动整根转轴转动），带动搅拌杆转动；在搅拌杆转动过程中将水袋破坏，使水袋内的水流出与储存腔内的膨胀水泥混合，并通过搅拌杆搅拌均匀；当膨胀水泥与水混合均匀后将发生膨胀，由于各溢流孔内的薄壁密封板结构薄弱且其上还设有V形易破槽，因而膨胀水泥膨胀过程中将各溢流孔薄壁密封板胀破，使膨胀水泥由各溢流孔溢出到基坑土层中；当膨胀水泥固化后将在混凝土预制桩形成若干触手将混凝土预制桩牢牢的固定在基坑土层中，同时也进一步有效的提高基坑土层的稳固性。

本发明的有益效果是：不仅具有施工、回收方便的特点，而且可降低制作成本、并有利于提高基坑本身结构的稳固性。

附图说明

图1是本发明的实施例1的一种基坑用立柱桩的爆炸图。

图2是本发明的实施例1的一种基坑用立柱桩装配后的一种结构示意图。

图3是本发明的实施例2的一种基坑用立柱桩的一种局部剖面结构示意图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是本发明的实施例4的一种基坑用立柱桩的一种局部剖面结构示意图。

图6是图5中B处的局部放大图。

图中：混凝土预制桩1，空心孔2，连接端板3，金属立柱4，钢筋骨架5，承载端板6，连接板7，连接通孔8，焊料9，转轴10，上密封盖板11，搅拌杆12，溢流孔13，下两密封盖板14，水袋15，储存腔16，膨胀水泥17，薄壁密封板18，V形易破槽19。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1、图2所示，一种基坑用立柱桩，包括位于立柱桩下部的混凝土预制桩1及位于立柱桩上部的金属立柱4。金属立柱为型钢，本实施例中的金属立柱4为H型钢。混凝土预制桩1为空心混凝土预制桩。混凝土预制桩1的空心孔2贯穿混凝土预制桩的两端。混凝土预制桩的空心孔的横截面呈圆形或方形或正多边形。混凝土预制桩横截面为圆形或椭圆形或三角形或方形或多边形。混凝土预制桩1内设有若干由混凝土预制桩下端往上端延伸的钢筋骨架5。各钢筋骨架相互平行。各钢筋骨架绕空心孔周向均布。

混凝土预制桩1上端还设有用于连接混凝土预制桩与金属立柱的连接端板3。连接端板3与混凝土预制桩1为一体成型结构，且连接端板与混凝土预制桩的混凝土粘接为一体。各钢筋骨架5的上端抵靠在连接端板3的板面上。金属立柱4与连接端板3之间通过焊接或螺栓或法兰或硫磺胶泥相连接。

本方案的立柱桩由混凝土预制桩及金属立柱构成。当立柱桩打入基坑土层内后，混凝土预制桩位于基坑土层内；而金属立柱位于土层上方用于支承基坑内水平支撑梁传来的竖向荷载及弯矩。当基坑支撑拆卸后，可以将金属立柱直接拆除、回收利用；而混凝土预制桩则永久保留在基坑底部，提高基坑本身结构的稳定性。

实施例2：本实施例的其余结构参照实施例1，其不同之处在于：

如图3、图4所示，各钢筋骨架5的一端延伸至混凝土预制桩1上端面外侧。混凝土预制桩1上端的上方设有与各钢筋骨架5相连接的承载端板6。该承载端板6与钢筋骨架5相垂直。承载端板6与混凝土预制桩5上端面之间设有间隙，且承载端板与混凝土预制桩上端面之间的间距小于钢筋骨架5的直径。

承载端板6的上端面上设有若干与钢筋骨架5相对应的连接通孔8。连接通孔为阶梯状通孔，且连接通孔的截面积上大下小。位于混凝土预制桩1上端面外侧的各钢筋骨架5自下而上的插设在对应的连接通孔8内，且插设在各连接通孔内的钢筋骨架5的端部位于连接通孔上端口与靠近连接通孔上端口的台阶面之间。承载端板6与各钢筋骨架5之间通过焊接相连接。承载端板6与各钢筋骨5架之间的焊接部位设置在连接通孔内，且焊料9填充满连接通孔上端口与靠近连接通孔上端口的台阶面之间的连接通孔8。焊料9表面打磨至与承载端板6上表面齐平。承载端板6上表面上还设有与承载端板相连接的连接板7，且连接板下表面与承载端板上表面及焊料表面相贴合。承载端板与连接板之间焊接相连。金属立柱设置在承载端板的上方，且金属立柱的下端与承载端板相连接，具体说是，金属立柱4设置在连接板7的上方，且金属立柱的下端与连接板相连接。

由于承载端板与延伸至混凝土预制桩上端面外侧的钢筋骨架相连接，并且承载端板与混凝土预制桩上端面之间设有间隙；因而在立柱桩打入基坑土层的过程中，由金属立柱传递到混凝土预制桩上的压力将直接传递到钢筋骨架上，由钢筋骨架来承受；可避免与金属立柱连接的混凝土预制桩顶部因承受压力而开裂，脱落，造成混凝土预制桩被破坏，影响整个立柱桩的垂直度及支承能力。另一方面，由于承载端板与混凝土预制桩上端面之间设有间隙，因而在立柱桩打入基坑土层的过程中，钢筋骨架的弹性形变将主要发生在承载端板与混凝土预制桩上端面之间的钢筋骨架上，避免混凝土预制桩内部的钢筋骨架发生形变，而导致混凝土预制桩的混凝土开裂；因而混凝土的形变极限远小于钢筋骨架的形变极限，一旦钢筋骨架的形变超过混凝土的形变极限时，就容易导致混凝土开裂。

实施例3：本实施例的其余结构参照实施例1或实施例2，其不同之处在于：

混凝土预制桩内设有若干由混凝土预制桩下端往上端延伸的钢筋骨架；并且在混凝土预制桩制作前，将各钢筋骨架在其弹性形变内进行拉伸；在混凝土预制桩制作过程中保持对各钢筋骨架的拉伸，将各钢筋骨架上的预应力保持在混凝土预制桩成品内。

由于混凝土预制桩将永久保留在基坑底部，以提高基坑本身结构的稳定性；因而本方案对混凝土预制桩内的钢筋骨架进行拉伸处理，并将钢筋骨架的预应力保持在制成后的混凝土预制桩成品内；当保留在基坑土层内的混凝土预制桩的两端受到拉伸或混凝土预制桩受到挤压时，则需要预先克服混凝土预制桩内的预应力；因而可以提高混凝土预制桩的抵抗能力，提高了混凝土预制桩的刚度，推迟混凝土预制桩裂缝出现的时间，提高混凝土预制桩的使用寿命及提高对基坑稳固性能的贡献。

实施例4：本实施例的其余结构参照实施例1或实施例2或实施例3，其不同之处在于：

如图5、图6所示，混凝土预制桩1的空心孔2的横截面呈圆形。空心孔2内靠近其上端与下端对应的设有上、下两密封盖板11、14，并在上、下两密封盖板11、14之间的空心孔2内形成密闭的储存腔16。上、下两密封盖板11、14之间的空心孔2内壁上设有若干贯穿混凝土预制桩的溢流孔13。各溢流孔内靠其外端口处设有薄壁密封板18，且薄壁密封板内侧面上设有V形易破槽19。储存腔16内壁上自上而下等距分布有若干水袋15。水袋固定在储存腔内壁上。水袋可以设置为塑料水袋。空心孔2内设有同轴设置的转轴10。上密封盖板11中部设有轴套，转轴10由空心孔上端往下穿过上密封盖板11的轴套位于储存腔16内。转轴10上与各水袋15相对应的位置分别设有沿空心孔径向延伸的搅拌杆12，当转轴带动搅拌杆转动时，搅拌杆将与水袋发生干涉并将水袋破坏。储存腔16内布满干燥的膨胀水泥17，即储存腔内布满干燥的膨胀水泥粉末。

当立柱桩上的金属立柱及连接端板拆卸回收，并将混凝土预制桩保留在基坑底部后；可以通过转动转轴（通过空心孔上端口处的转轴带动整根转轴转动），带动搅拌杆转动。在搅拌杆转动过程中将水袋破坏，使水袋内的水流出与储存腔内的膨胀水泥混合，并通过搅拌杆搅拌均匀。当膨胀水泥与水混合均匀后将发生膨胀，由于各溢流孔内的薄壁密封板结构薄弱且其上还设有V形易破槽，因而膨胀水泥膨胀过程中将各溢流孔薄壁密封板胀破，使膨胀水泥由各溢流孔溢出到基坑土层中；当膨胀水泥固化后将在混凝土预制桩形成若干触手将混凝土预制桩牢牢的固定在基坑土层中，同时也进一步有效的提高基坑土层的稳固性。

Claims (10)

1.一种基坑用立柱桩，其特征是，包括位于立柱桩下部的混凝土预制桩（1）及位于立柱桩上部的金属立柱（4）。

2.根据权利要求1所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述混凝土预制桩（1）上端还设有用于连接混凝土预制桩与金属立柱的连接端板（3），连接端板与混凝土预制桩为一体成型结构，且连接端板与混凝土预制桩的混凝土粘接为一体。

3.根据权利要求2所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述混凝土预制桩（1）内设有若干由混凝土预制桩下端往上端延伸的钢筋骨架（5），且各钢筋骨架的上端抵靠在连接端板（3）的板面上。

4.根据权利要求2或3所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述金属立柱与连接端板之间通过焊接或螺栓或法兰或硫磺胶泥相连接。

5.根据权利要求1所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述混凝土预制桩（1）内设有若干由混凝土预制桩下端往上端延伸的钢筋骨架（5），各钢筋骨架相互平行且均匀分布在混凝土预制桩内，各钢筋骨架（5）的一端延伸至混凝土预制桩（1）上端面外侧；混凝土预制桩上端的上方设有与各钢筋骨架相连接的承载端板（6），该承载端板与钢筋骨架相垂直，且承载端板（6）与混凝土预制桩（1）上端面之间设有间隙；承载端板（6）的上端面上设有若干与钢筋骨架相对应的连接通孔（8）；位于混凝土预制桩（1）上端面外侧的各钢筋骨架（5）自下而上的插设在对应的连接通孔（8）内，且承载端板与各钢筋骨架之间通过焊接相连接，所述金属立柱设置在承载端板的上方，且金属立柱的下端与承载端板相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述连接通孔（8）为阶梯状通孔，且连接通孔的截面积上大下小；所述插设在各连接通孔内的钢筋骨架（5）的端部位于连接通孔上端口与靠近连接通孔上端口的台阶面之间；承载端板（6）与各钢筋骨架（5）之间的焊接部位设置在连接通孔（8）内，并且焊料（9）填充满连接通孔上端口与靠近连接通孔上端口的台阶面之间的连接通孔，焊料表面打磨至与承载端板（6）上表面齐平；所述承载端板上表面上还设有与承载端板相连接的连接板（7），且连接板下表面与承载端板上表面及焊料表面相贴合；所述金属立柱设置在连接板的上方，且金属立柱的下端与连接板相连接。

7.根据权利要求5或6所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述承载端板（6）与混凝土预制桩（1）上端面之间的间距小于钢筋骨架的直径。

8.根据权利要求5或6所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述混凝土预制桩为空心混凝土预制桩，混凝土预制桩的空心孔（2）贯穿混凝土预制桩的两端，且空心孔的横截面呈圆形；所述各钢筋骨架绕空心孔周向均布。

9.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述混凝土预制桩内设有若干由混凝土预制桩下端往上端延伸的钢筋骨架；并且在混凝土预制桩制作前，将各钢筋骨架在其弹性形变内进行拉伸；在混凝土预制桩制作过程中保持对各钢筋骨架的拉伸，将各钢筋骨架上的预应力保持在混凝土预制桩成品内。

10.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种基坑用立柱桩，其特征是，所述金属立柱为H型钢，所述混凝土预制桩为空心混凝土预制桩。

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