CN105220702A - 一种防汛墙工字型预制混凝土桩基 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防汛墙工字型预制混凝土桩基，其特征在于所述桩基包括桩头、桩身和桩尾，桩身为工字型断面，桩尾削尖，桩头为矩形截面。本发明可以作为低桩承台结构的桩基础或者高桩承台结构的后排基础。桩基上部与承台固接，可以承担上部荷载的作用力，该种桩基础具有截面抗弯刚度大，侧摩阻大，用材较省，工艺简单，挤土效应小，可以广泛用于防汛墙的基础，具有较高的实用性。

Description

一种防汛墙工字型预制混凝土桩基

技术领域

本发明涉及一种土建工程领域，具体涉及一种防汛墙工字型预制混凝土桩基。

背景技术

在软土地基的地区，其近地表为巨厚、高含水率、高敏感的不透水淤泥层，一经扰动，短期内很难恢复强度。因地基承载力较差，防汛墙结构多采用桩基基础，利用桩基承载上部荷载，防汛墙一般桩基往往需大量的混凝土和钢筋原材料，建设投资高，此外，预制桩的挤土效应往往会影响周边的建筑物，因此，探索出一种工程造价小、工艺简单、施工方便、挤土效应更小的桩基迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防汛墙工字型预制混凝土桩基，能解决现阶段防汛墙桩基成本高、挤土效应严重、工期长、工地污染严重等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种防汛墙工字型预制混凝土桩基，其特征在于所述桩基包括桩头、桩身和桩尾，桩身为工字型断面（双轴对称断面），桩尾削尖，桩头截面为矩形。

较佳地，所述桩头截面为矩形，其钢筋加密，桩头经施工锤击后，其内部钢筋锚入上部结构的承台底板，与上部结构连为一体。

较佳地，所述防汛墙桩基应用于高桩承台背水侧，或用于低桩承台结构的临水侧、背水侧基础，桩间距1.5m~2.5m。

较佳地，所述防汛墙桩基，其腹部厚150~200mm，翼缘宽300~400mm，翼缘端部厚100~150mm，根部厚150~200mm，工字型高600~1000mm，承载力较大时取大值。

较佳地，根据式初步选取工字型的截面尺寸，式中、为轴力和截面弯矩，为正截面容许拉应力，I为截面惯性矩，和是满足承载要求的最小截面面积和弯曲截面系数，在外力已知下根据上述公式初步选取工字型的截面尺寸后，再根据高翼缘宽为腹部厚度的1.8~2.5倍，工字型高度为高翼缘宽的1.8~2.2倍确定具体的截面尺寸。

较佳地，所述防汛墙桩基，采用强度等级C30以上的混凝土。

本发明的积极效果在于：

1、本发明的防汛墙桩基受力性能好。工字型截面惯性矩大大增加，抗弯、抗剪等性能也得以大大提高，从而减小承台的侧向位移。

2、本发明的防汛墙桩基工程成本较少。采用预制方法制作的工字桩，其成本低于钻工桩等现场浇筑桩，同等材料的工字桩的抗弯刚度远大于传统的预制桩型，通过增大桩间距，可以减少单位延米的桩基数量，以达到减少工程成本的效果。

3、本发明的防汛墙桩基种类多，适用性强。工字型桩可根据受力性能要求，采用不同的截面高度、配筋数量和配筋形式，满足工程需要，达到截面结构最优化、经济效益最大化。

4、本发明的防汛墙桩基施工工期短。采用工厂化预制模式，工地机械化施工成型，相比块石砌筑、现场浇筑混凝土墙、钻孔桩等施工形式施工工期大大缩短。

5、本发明的防汛墙桩基施工工艺先进、适用地质范围广、成桩后免维护。根据现场地质条件，可采用静压、振动、钻孔植桩等施工工艺，排桩成型，严格控制施工质量，保证单桩之间的结合，使成型之后的桩基质量优良，且施工成型后使用年限长，无需后续维护。

附图说明

图1为本发明的防汛墙桩基的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为防汛墙桩基的断面图。

图4为防汛墙桩基断面的内部钢筋布置图。

图5为图1的A向示意图。

图6为防汛墙桩基的尺寸标示图之一。

图7为防汛墙桩基的尺寸标示图之二。

图8为本发明较佳实施例的使用状态图之一。

图9为本发明较佳实施例的使用状态图之二。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

一种防汛墙工字型预制混凝土桩基，其特征在于所述桩基包括桩头、桩身和桩尾，桩身为工字型断面（双轴对称断面），桩尾削尖，桩头截面为矩形。如图1，桩头长度L1为150~300mm，桩尾削尖长度优选为1.0~1.5h（按预制桩规范要求），尖端高度（工字型高方向）为0.2~0.25h，h为工字型高，尖端的宽度与工字型的腹部厚度m相同。较佳地，所述桩头截面为矩形，其钢筋加密（钢筋间距50~60mm），桩头经施工锤击后，其内部钢筋锚入上部结构的承台底板，与上部结构连为一体。

较佳地，所述防汛墙桩基应用于高桩承台背水侧，或用于低桩承台结构的临水侧、背水侧基础，桩间距1.5m~2.5m。

较佳地，如图6所示，所述防汛墙桩基，其腹部厚m为150~200mm，高翼缘宽d为300~400mm，翼缘端部厚h1为100~150mm，翼缘根部厚h2为150~200mm，工字型高h为600~1000mm。

为便于公式表达，用图7的尺寸示意，则根据图7尺寸计算得出的截面惯性矩，截面周长，截面面积，其中a为中心线至翼缘根部内侧的距离，b为中心线至翼缘端部内侧的距离，c为中心线至翼缘外侧的距离，m为腹部厚度，d为高翼缘宽，θ为翼缘内侧的倾斜角度。

根据规范防汛墙桩基承载力为，为桩基承载力，为桩基截面周长，为桩基截面面积，式中其余参数与实际土层有关，为承载力分项系数，为单桩第层土的单位面积极限桩侧摩阻力标准值，为桩身穿过第层土的长度，为单桩单位面积极限桩端阻力标注值。防汛墙桩基位移公式为，为桩基位移，为截面惯性矩，式中其余参数与材料特性、土层特性等有关，、为作用在泥面处的水平荷载和弯矩，、为无量纲系数，为桩材料的弹性模量，为桩的换算宽度，为土的水平地基抗力系数随深度增长的比例系数。从承载力公式和位移公式可以看出，相同工程量下工字型截面使U增大I增大，相应的承载力增大、位移减小，这在实际工程中均为有益的影响，故工字型截面更加合理。

较佳地，可根据式初步选取工字型的截面尺寸，式中、为轴力和截面弯矩，与材料特性有关，为正截面容许拉应力，可近似选取，、与截面尺寸有直接关系，是满足承载要求的最小截面面积和弯曲截面系数，在外力已知下可以根据上述公式初步选取工字型的截面尺寸后，再根据高翼缘宽为腹部厚度的1.8~2.5倍，工字型高度为高翼缘宽的1.8~2.2倍确定具体的截面尺寸，该尺寸所对应的工字桩受力合理，即保证了较大的抗弯刚度又保证了桩基与土体的摩阻力，使结构更安全可靠。

如图8所示，一种防汛墙，其由墙体1和多个工字型桩基4组成，墙体1由墙身2和底板3组成，桩基4上部与底板3连为一体，该结构为底桩承台结构，承台位于泥面5以下，桩基由两排工字型桩组成，两排桩呈“梅花”布置（前后排桩基交叉布置），结构受力更加均匀分布，如图9所示，两排桩的间距2.5m，15m长的一节墙工仅需工字型桩14根桩来承担现状地面6以下底板3上部的土荷载和墙体1的荷载。

该种工况下，泥面5较高，底板3位于泥面5以下，不需要桩基挡土，施工中，采用静压、振动、钻孔植桩等方法，将桩打入地基，桩基4的工字型桩的腹部垂直于岸线，翼缘平行于岸线，这样可以承担最大的弯距，提供较大的抗弯刚度，图8、图9中选用的尺寸如下，其腹部厚150mm，翼缘宽350mm，翼缘端部厚100mm，根部厚150mm，工字型高700mm，其周长为2348mm，惯性距为1.43×10¹⁰mm⁴，相同面积的方桩的周长仅为1576mm，惯性矩为2×10⁹mm⁴，相同工程量的工字型桩提供的抗弯刚度和地基侧摩阻力均大于方桩，工字桩截面更合理，能够节约工程成本，提高结构承载力。该工字型钢腹部厚150mm，翼缘厚100~150mm，而相同面积的方桩边长约385mm，较薄的工字型桩，其挤土效应必然小于较厚的方桩。

在实际应用中，若遇到墙前泥面5较低的情况，则需采用密排桩型挡土，后排采用工字型桩，根据上部荷载的变化，工字型断面尺寸也可随之调整，在结构计算中，可以将工字型断面等效成相同截面惯性矩的矩形或圆形来计算，方便便捷，因而现行的设计计算规范(规程)、计箅方法、计算程序都是适用的。

本发明的防汛墙桩基在于：

1、本发明的防汛墙桩基受力性能好。工字型截面惯性矩大大增加，抗弯、抗剪等性能也得以大大提高，从而减小承台的侧向位移。

2、本发明的防汛墙桩基工程成本较少。采用预制方法制作的工字桩，其成本低于钻工桩等现场浇筑桩，同等材料的工字桩的抗弯刚度远大于传统的预制桩型，通过增大桩间距，可以减少单位延米的桩基数量，以达到减少工程成本的效果。

3、本发明的防汛墙桩基种类多，适用性强。工字型桩可根据受力性能要求，采用不同的截面高度、配筋数量和配筋形式，满足工程需要，达到截面结构最优化、经济效益最大化。

4、本发明的防汛墙桩基施工工期短。采用工厂化预制模式，工地机械化施工成型，相比块石砌筑、现场浇筑混凝土墙、钻孔桩等施工形式施工工期大大缩短。

5、本发明的防汛墙桩基施工工艺先进、适用地质范围广、成桩后免维护。根据现场地质条件，可采用静压、振动、钻孔植桩等施工工艺，排桩成型，严格控制施工质量，保证单桩之间的结合，使成型之后的桩基质量优良，且施工成型后使用年限长，无需后续维护。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种防汛墙工字型预制混凝土桩基，其特征在于所述桩基包括桩头、桩身和桩尾，桩身为工字型断面，桩尾削尖，桩头截面为矩形。

2.如权利要求1所述的防汛墙工字型预制混凝土桩基，其特征在于，所述桩头钢筋加密，桩头经施工锤击后，其内部钢筋锚入上部结构的承台底板，与上部结构连为一体。

3.如权利要求1所述的防汛墙工字型预制混凝土桩基，其特征在于，所述防汛墙桩基应用于高桩承台结构的背水侧基础，或用于低桩承台结构的临水侧、背水侧基础。

4.如权利要求1所述的防汛墙工字型预制混凝土桩基，其特征在于，所述工字型断面桩身腹部厚150~200mm，翼缘宽300~400mm，翼缘端部厚100~150mm，根部厚150~200mm，工字型高600~1000mm。

5.如权利要求1所述的防汛墙工字型预制混凝土桩基，其特征在于所述桩基采用强度等级C30以上的混凝土。

6.一种防汛墙，其特征在于所述防汛墙包括墙体和位于墙体下方的两排桩基，墙体包括墙身和底板，所述桩基包括桩头、桩身和桩尾，桩身为工字型断面，桩尾削尖，桩头经施工锤击后，其内部钢筋锚入底板。