CN106677162B - 一种劲性复合预制板桩围护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种劲性复合预制板桩围护结构，是由预制板桩与土体硬化剂搅拌体复合而成，预制板桩呈分离式和连续式竖向排列；预制板桩的横截面为空腹T形、丁字异形、箱式矩形和双腹T形；当预制板桩连续排列时，其长翼缘之间相互对接；预制板桩采用水平接头和竖向接头连接；在预制板桩顶部预埋有钢筋连接套筒便于与冠梁钢筋连接并锚入冠梁中；在支撑位置预埋钢筋连接套筒与腰梁连接；预制板桩的水平连接缝在邻近板桩之间呈错缝分布或连缝分布。本发明施工可操作性强、构件装配化程度高、施工作业效率高、节约工程材料、工程造价低、工程实施效果良好。

Description

一种劲性复合预制板桩围护结构

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体来说是一种基坑、边坡围护结构或水利与港口、河道的护坡结构。

背景技术

基坑工程或边坡工程中的排桩或连续墙围护结构是一种重要结构形式，已在全世界各地广泛应用，目前排桩或连续墙常采用的是钻孔灌注柱和地下连续墙等，这些均是现场浇筑的围护结构。

不论是灌注桩或地下连续墙均是在工程现场通过机械成孔或成槽、泥浆护壁，在地基土中形成桩孔或墙槽，并在其内放置钢筋笼、现场灌注混凝土而形成的桩、墙结构。软土地层和不稳定土层中采用泥浆护壁方式施工灌注桩或地下连续墙极易产生塌孔、偏斜、断桩等通病，水下浇筑混凝土的质量难以保证，成孔和护壁会产生大量泥浆，造成环境污染；施工难度大，成本高，速度慢。

型钢水泥土墙或预制管桩、板桩水泥土桩(墙)围护结构，以其施工快速、不产生泥浆污染等优点，已达到广泛应用。但型钢的几何尺寸较小、管桩和方桩的抗弯能力较低，限制了这类围护结构形式在较大土压力基坑或边坡工程中的应用。其外，型钢回收引起的基坑二次变形对周边环境的影响已造成了多起安全事故。圆形预应力管桩主要用于承压桩基，其抗弯承载力低，并且高强的混凝土桩体与支护结构的连接也是较大难题。再者圆形结构和矩形结构承载水平载荷，其截面形式具有先天的不合理性，会造成较大的成本增加和材料的浪费，尤其是桩接头的抗弯、抗剪强度较低，造成了连接的薄弱环节，导致支护的安全性降低。H型钢以其合理的抗弯截面获得了工程界的认可，但水平刚度较低，现场焊接接头质量难以保证等因素的存在，对基坑或边坡的水平变形控制不利。随着地下空间开发面积大、开挖深，现行的H型钢围护结构已不能满足其需要。

目前，在基坑与边坡围护中也采用了工字形截面的预制混凝土桩或矩形板桩，大部分仍在施工现场预制，质量难以保证。此外，这类预制板桩的长度是按基坑设计要求确定，没有形成标准长度和机械式接头，导致预制、运输和吊装困难，增加大量施工成本。由于单根板桩的长度较长，重量较大，运输和吊装成本高，加之截面的实体率高，植入时排土排浆量大，安装困难等原因限制其推广应用。

因此，工程界亟需寻找一种截面合理的预制围护板桩，既能克服传统围护板桩的缺陷，又能降低造价，加快施工速度，保护我们的环境，实现文明施工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有预制板桩结构受力不合理、施工周期长、造价高、施工及运输和吊装的困难等不足，提供一种劲性复合预制板桩围护结构。

为达到上述目的，本专利采用的技术方案是：

一种劲性复合预制板桩围护结构，是由预制钢筋混凝土板桩与土体硬化剂搅拌体复合而成，其特征是：

预制板桩插入在土体硬化剂搅拌体中；

竖向排列的预制板桩通过冠梁或围檩、腰梁组合成整体围护结构；

预制板桩的上下端面中预埋设连接其主筋的螺栓套筒；

预制板桩的纵向装配接长方式为纵向钢筋之间螺锁式机械连接，混凝土接触面之间采用高强粘合剂粘接。

预制板桩按一定水平间距呈分离式排列。

预制板桩之间紧密无缝隙插入呈连续式排列。

在预制板桩的顶部预埋有连接主筋的螺栓套筒，螺栓套筒接出锚固于冠梁的钢筋，钢筋与冠梁连接。

在预制板桩的支撑位置预埋连接螺栓套筒，螺栓套筒接出锚固于腰梁的钢筋，钢筋与腰梁连接。

在预制板桩上的底板位置预埋螺栓套筒，螺栓套筒接出锚固钢筋，钢筋与底板连接。

在预制板桩与的外墙的连接位置预埋螺栓套筒，螺栓套筒接出锚固钢筋，钢筋与外墙连接。

预制板桩的横截面形状为空腹T形；腹板中分布有一个以上的圆孔或箱形孔；腹板截面呈长方形；翼缘呈厚度渐变的板状；板桩翼缘两端接头呈平面、弧形凹面、多边形凹面或燕尾榫卯连接面的一种。

预制板桩的横截面形状为丁字异形；板桩的二个翼缘长度不等，长短翼缘长度之比在1.5以上；腹板截面呈长方形；翼缘为厚度渐变的板体；短翼缘的两端头呈平面；长翼缘的两端头呈平面、弧形凹面、多边形凹面或燕尾榫卯连接面的一种。

预制板桩的横截面形状为箱式矩形；板桩的腹部分布有一个以上圆形孔或箱形孔；截面呈长方形；两端接头呈平面、弧形凹面、多边形凹面或燕尾榫卯连接面的一种。

预制板桩的横截面形状为双腹T型；一根板桩上分布两块腹板；腹板截面呈长方形或倒T形；两端接头呈平面、弧形凹面、多边形凹面或燕尾榫卯连接面的一种。

连续式排列的相邻异形板桩连接后，在弧形凹面、多边形凹面的中间部位经旋喷或搅拌加固，或旋喷搅拌体内插入刚性构件。

连续式排列的相邻异形板桩两侧的燕尾榫卯咬合在一起。

预制板桩的水平连接缝，采用嵌入式或外突式楔形块锁紧或螺栓顶紧的方法加强初始拉力。

水平连接缝在邻近板桩之间呈错缝分布或连缝分布。

土体硬化剂搅拌体呈柱列式连续墙体或等厚度连续墙体，由多轴搅拌桩机或等厚度搅拌机搅拌土体与土体硬化剂浆液混合而成，或由成槽机挖槽的护壁泥浆与土体硬化剂搅拌混合而成；

土体硬化剂通过其自身各组分之间以及与土体之间的物理、化学反应，将土体胶结成为能够长期保持稳定的硬化体的无机粉状水硬性胶凝材料，如水泥或矿碴粉、钢碴粉、脱硫石膏粉等混合物。

有益效果：本发明通过在土体硬化剂搅拌体内植入接长的预制板桩进行纵向拼接并与冠梁连接组合而成，兼有挡土和止水功能，可替代现有的围护桩墙结构。本发明现场施工可操作性强、构件装配化程度高、作业效率高，能够保证结构的整体性和施工质量，降低工程造价，工程实施效果良好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为本发明预制板桩的横截面为空腹T形；

图2为本发明预制板桩的横截面为丁字异形；

图3为本发明预制板桩的横截面为箱式矩形；

图4为本发明预制板桩的横截面为双腹T形；

图5为本发明空腹T形预制板桩与圆形搅拌桩复合的分离式基坑围护结构横断面图；

图6为本发明空腹T形预制板桩与圆形搅拌桩复合的连续式基坑围护结构横断面图；

图7为本发明空腹T形预制板桩与等厚搅拌桩复合的连续式基坑围护结构横断面图；

图8为本发明丁字异形预制板桩与圆形搅拌桩复合的分离式基坑围护结构横断面图；

图9为本发明丁字异形预制板桩与圆形搅拌桩复合的连续式基坑围护结构横断面图；

图10为本发明丁字异形预制板桩与等厚搅拌桩复合的分离式基坑围护结构横断面图；

图11为本发明丁字异形预制板桩与等厚搅拌桩复合的连续式基坑围护结构横断面图；

图12为本发明箱式矩形预制板桩与圆形搅拌桩复合的分离式基坑围护结构横断面图；

图13为本发明箱式矩形预制板桩与圆形搅拌桩复合的连续式基坑围护结构横断面图；

图14为本发明箱式矩形预制板桩与等厚搅拌桩复合的连续式基坑围护结构横断面图；

图15为本发明双腹T形预制板桩与圆形搅拌桩复合的分离式基坑围护结构横断面图；

图16为本发明双腹T形预制板桩与圆形搅拌桩复合的连续式基坑围护结构横断面图；

图17为本发明双腹T形预制板桩与等厚搅拌桩复合的分离式基坑围护结构横断面图；

图18为本发明双腹T形预制板桩与等厚搅拌桩复合的连续式基坑围护结构横断面图；

图19为本发明预制板桩装配效果标准件及榫式接头示意图；

图20为本发明预制板桩标准件装配效果及旋喷搅拌桩嵌入接头示意图

图21为本发明预制板桩的螺锁式机械水平接头示意图。

图22为本发明预制板桩的连接加强板式增强水平接头示意图。

图23为本发明预制板桩的法兰式增强水平接头示意图。

图24为本发明预制板桩的外露式压紧连接件增强水平接头示意图。

图25为本发明预制板桩的内凹式压紧连接件增强水平接头示意图。

图26为本发明预制板桩与冠梁的连接示意图。

图27为本发明预制板桩与腰梁或围檩的连接示意图。

图28为本发明连续式排列预制板桩剖面示意图。

图29为本发明分离式排列预制板桩剖面示意图。

图中：1—空腹T形预制板桩、2—丁字异形预制板桩、3—箱式矩形预制板桩、4—双腹T形预制板桩、5—受力主筋的钢筋连接套筒、6—箱形孔或圆孔、7—预制板桩之间的连接接头、8—圆形搅拌桩、9—等厚搅拌桩、10—预制板桩、11—榫式接头、12—旋喷或搅拌加固体、13—受力主筋、14—连接钢板、15—高强液态粘结剂、16—连接螺栓、17—上节预制板桩、18—下节预制板桩、19—护板、20—连接加强板、21—螺栓、22—螺母、23—连接焊缝、24—预埋件、25—锥形垫片、26—冠梁、27—钢筋连接套筒、28—腰梁围檩、29—底板预埋连接孔、30—坑底、31—单孔箱式矩形预制板桩、32—水平连接缝的错缝布置。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

预制板桩所需要的标准件均是按模数化尺寸标准预制的，预制板桩的横截面可分为空腹T形1、丁字异形2、箱式矩形3、双腹T形4，参见图1、图2、图3、图4。

劲性复合预制板桩围护结构主要是由预制板桩10与土体硬化剂搅拌体复合而成，预制板桩呈分离式和连续式竖向排列，横截面可分为空腹T形1、丁字异形2、箱式矩形3、双腹T形4；土体硬化剂搅拌体可由多轴搅拌桩机将土体与土体硬化剂浆液混合搅拌，形成柱列式连续体8或等厚度连接体9，或由成槽机成槽，形成有泥浆护壁的沟槽，加入硬化剂搅拌而成，参见图5～图18。

预制板桩10的竖向连接接头7采用企口榫接11，接口处设有止水胶条，参见图19。

预制板桩10的竖向连接接头7采用采用高压旋喷或搅拌桩12嵌入连接按头中止水，参见图20。

预制板桩10是由1根以上的标准件经连接水平接头连接而成，其水平接头的钢筋为螺锁式机械连接，混凝土接触面之间采用高强粘合剂15粘接，参见图21。

上节预制板桩17与下节预制板桩18通过连接加强板20和螺栓连接，对水平接头增强连接作用力，参见图22。

上节预制板桩17与下节预制板桩18，通过预埋连接钢板14，预制板桩可采用外露式或内凹式，再通过上下两个螺栓连接将连接钢板14连接在一起，使上下节预制板桩17、18形成一个整体，参见图23、25。

上节预制板桩17与下节预制板桩18通过连接加强板20与预制板桩进行螺栓连接，上节连接加强板20的螺孔中塞入锥形垫片25，增强了水平接头的连接拉力，参见图24。

预制板桩10在顶端预埋有钢筋连接套筒27，由此位置接出钢筋锚入冠梁，便于与冠梁26，参见图26。

预制板桩10在支撑位置预埋钢筋连接套筒27，由此位置接出钢筋锚入腰梁，与腰梁28连接；预制板桩10在相关位置预埋钢筋连接套筒29与底板30和外墙连接，参见图27。

预制板桩10在施工中可分段插入，水平接头在地面装配连接后插入土体中，其水平接头31在标高位置的分布按相邻错开布置，参见图28、29。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (15)

1.一种劲性复合预制板桩围护结构，是由预制钢筋混凝土板桩与土体硬化剂搅拌体复合而成，其特征是：

预制板桩插入在土体硬化剂搅拌体中；

竖向排列的预制板桩通过冠梁或围檩、腰梁组合成整体围护结构；

预制板桩的上下端面中预埋设连接其主筋的螺栓套筒；

预制板桩的纵向装配接长方式为纵向钢筋之间螺锁式机械连接，混凝土接触面之间采用高强粘合剂粘接；

预制板桩的水平连接缝，采用嵌入式或外突式楔形块锁紧或螺栓顶紧的方法加强初始拉力；水平连接缝在邻近板桩之间呈错缝分布或连缝分布。

2.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，预制板桩按一定水平间距呈分离式排列。

3.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，预制板桩之间紧密无缝隙插入呈连续式排列。

4.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，在预制板桩的顶部预埋有连接主筋的螺栓套筒，螺栓套筒接出锚固于冠梁的钢筋，钢筋与冠梁连接。

5.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，在预制板桩的支撑位置预埋连接螺栓套筒，螺栓套筒接出锚固于腰梁的钢筋，钢筋与腰梁连接。

6.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，在预制板桩上的底板位置预埋螺栓套筒，螺栓套筒接出锚固钢筋，钢筋与底板连接。

7.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，在预制板桩与的外墙的连接位置预埋螺栓套筒，螺栓套筒接出锚固钢筋，钢筋与外墙连接。

8.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，预制板桩的横截面形状为空腹T形；腹板中分布有一个以上的圆孔或箱形孔；腹板截面呈长方形；翼缘呈厚度渐变的板状；板桩翼缘两端接头呈平面、弧形凹面、多边形凹面或燕尾榫卯连接面的一种。

9.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，预制板桩的横截面形状为丁字异形；板桩的二个翼缘长度不等，长短翼缘长度之比在1.5以上；腹板截面呈长方形；翼缘为厚度渐变的板体；短翼缘的两端头呈平面；长翼缘的两端头呈平面、弧形凹面、多边形凹面或燕尾榫卯连接面的一种。

10.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，预制板桩的横截面形状为箱式矩形；板桩的腹部分布有一个以上圆形孔或箱形孔；截面呈长方形；两端接头呈平面、弧形凹面、多边形凹面或燕尾榫卯连接面的一种。

11.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，预制板桩的横截面形状为双腹T型；一根板桩上分布两块腹板；腹板截面呈长方形或倒T形；两端接头呈平面、弧形凹面、多边形凹面或燕尾榫卯连接面的一种。

12.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，连续式排列的相邻异形板桩连接后，在弧形凹面、多边形凹面的中间部位经旋喷或搅拌加固，或旋喷搅拌体内插入刚性构件。

13.根据权利要求3所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，连续式排列的相邻异形板桩两侧的燕尾榫卯咬合在一起。

14.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，土体硬化剂搅拌体呈柱列式连续墙体或等厚度连续墙体，由多轴搅拌桩机或等厚度搅拌机搅拌土体与土体硬化剂浆液混合而成，或由成槽机挖槽的护壁泥浆与土体硬化剂搅拌混合而成；

15.根据权利要求1所述的一种劲性复合预制板桩围护结构，其特征是，土体硬化剂通过其自身各组分之间以及与土体之间的物理、化学反应，将土体胶结成为能够长期保持稳定的硬化体的无机粉状水硬性胶凝材料，如水泥或矿碴粉、钢碴粉、脱硫石膏粉等混合物。