CN108374422A - 一种三角形预应力基坑支护桩及其连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三角形预应力基坑支护桩及其连接结构，支护桩包括桩体和配筋，桩体沿基坑坑壁设置，桩体为三棱柱结构，桩体的侧壁包括两个迎坑面和一个迎土面，迎土面与基坑坑壁相平行，配筋沿迎坑面和迎土面间隔排列；连接结构包括内套筒和外套筒等。本发明提高了桩体的抗歪和抗剪能力，缩短施工周期，降低造价且适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于支护桩技术领域，具体涉及一种三角形预应力基坑支护桩及其连接结构。
背景技术
支护桩，一般用于基坑支护、边坡支护以及滑坡治理，承受水平土压力或滑坡推力，现有技术中，还存在如下问题：
（1）、传统采用的钢筋混凝土圆桩与基坑周围的接触面方向均不同，圆桩受到基坑挤压时，起到支护作用的仅为一个方向上的单一点，钢筋混凝土圆桩中的钢筋每个方向仅有一根受力，容易造成受力不均，抗歪和抗剪切能力降低；
（2）、钢筋混凝土圆桩的材料造价高、施工慢；
（3）、施工方式：传统现场浇注，效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种三角形预应力基坑支护桩及其连接结构，提高了桩体的抗歪和抗剪能力，缩短施工周期，降低造价且适用范围广。
本发明提供了如下的技术方案：一种三角形预应力基坑支护桩，包括混凝土浇筑而成的桩体，桩体中沿高度方向设有配筋，桩体沿基坑坑壁设置，桩体为三棱柱结构，桩体的侧壁包括两个迎坑面和一个迎土面，所述迎土面与基坑坑壁相平行，配筋沿迎坑面和迎土面间隔排列。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述桩体至少具有一个纵向空心结构，所述桩体内间隔层设有多组与其同心的三角形的箍筋，配筋间隔固接在箍筋的周向上形成筋笼，所述桩体上下端面上均设有端板，端板上设有与配筋的横截面相适应的穿孔。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述配筋包括非金属预应力筋和钢筋。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述非金属预应力筋为纤维增强复合塑料筋和/或碳纤维筋。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述非金属预应力筋沿迎土面间隔排列，所述钢筋和非金属预应力筋沿迎坑面间隔交替排列。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述钢筋和非金属预应力筋沿迎土面间隔交替排列，所述钢筋沿迎坑面间隔排列。
本发明还提供一种三角形预应力基坑支护桩的连接结构，包括至少两个所述三角形预应力基坑支护桩，以及连接于三角形预应力基坑支护桩之间的内套筒，所述三角形预应力基坑支护桩通过配筋和内套筒的配合上下连接成一体，内套筒为中空内螺纹结构，位于上方的三角形预应力基坑支护桩中的配筋从桩体下端面中伸出与内套筒螺纹连接，位于下方的三角形预应力基坑支护桩中的配筋从桩体上端面中伸出与内套筒螺纹连接，配筋和内套筒之间填充有胶水。
作为上述技术方案的进一步描述：
任意两个所述三角形预应力基坑支护桩的连接处还套设有外套筒，外套筒的高度大于桩体之间的间隙距离，外套筒的横截面与桩体的横截面相适应，外套筒侧壁均匀设有第一螺栓孔，桩体侧壁靠近端部处设有与第一螺栓孔对应的第二螺栓孔，并通过螺栓与桩体进行固定连接，外套筒外侧还套接有抱箍。
作为上述技术方案的进一步描述：
任意两个所述三角形预应力基坑支护桩的连接处还套设有外套筒，外套筒的横截面与桩体的横截面相适应，外套筒由三个围板组构成，所述围板沿宽度方向两端延伸出翼板，所述翼板上设有连接孔，所述围板和围板之间通过连接孔和螺栓的配合形成首尾相连结构。
本发明的有益效果：提高了桩体的抗歪和抗剪能力，缩短施工周期，降低造价且适用范围广，具体如下：
（1）、本发明的支护桩可以缩短基坑的施工周期：整个桩体均为预制桩，在工厂加工完成运输至现场，相对于现浇混凝土桩，可以缩短施工周期，提高效率；施工过程中，用沉桩设备将桩体打入土层的桩位中，桩体在基坑中沿基坑坑壁设置形成连续的支护墙体；
（2）、本发明的支护桩具有优异的抗歪和抗剪性能：横截面为三角形，且有一整个侧壁作为迎坑面，当桩体受到土层力的挤压时，起到支护作用的为整个一侧面而非仅为一个方向上的单一点；沿迎土面间隔排列的多根配筋受力，受力均匀，提高了桩体的抗歪和抗剪能力，减少工程事故；相对于横截面呈圆形、方形或者工字型的支护桩，尽可能降低了混凝土的用量，降低了成本，且结构更加稳定且抗压和抗歪性能更好；
（3）、本发明的支护桩具有更低的造价：设置具有空心的状体，空心结构可以为一个或者多个，减少了混凝土的用量，另外，设置三角形结构的箍筋，箍筋与配筋相结合形成筋笼，该筋笼结构稳固，保证了结构强度；
（4）、本发明的支护桩采用混合配筋辅助提高抗弯和抗剪性能：配筋包括非金属预应力筋和钢筋，非金属预应力筋优选采用纤维增强复合塑料筋和/或碳纤维筋，质轻且具有良好的抗腐蚀性、耐酸碱性和抗震性能，使得本发明的支护桩可以在多种土层环境中使用；同时，采用优选的分布方式，辅助增强抗弯和抗剪性能；
（5）、本发明支护桩的连接结构，可以将两个桩体连接成一体：当支护工程中基坑较深时，单个桩位中采用多根支护桩进行上下连接，通过基坑深度选择需要上下连接的桩体，这种连接同样也为预制形式，缩短施工周期；施工过程中，先将上下的配筋与内套筒螺纹连接，但互不相抵，内套筒将上下两个桩体连接在一起，然后灌胶，灌胶10s后继续旋转内套筒拧紧上下桩体的配筋，直至上下配筋相抵无法继续拧进，可以达到高于筋体本身抗拉强度的1.2倍，完成内套筒的安装后，将外套筒套接于上下两个桩体之间，使得外套筒与上下两个桩体均有接触，使得外套筒可以固定连接，加强连接处的力学性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图 1是本发明的立体结构示意图；
图 2是本发明横截面的示意图；
图 3是本发明实施例1中桩体连接的结构示意图；
图 4是图3中桩体连接的纵截面示意图；
图5是本发明实施例2中桩体连接的横截面示意图；
图中标记为：1、桩体；11、迎坑面；12、迎土面；13、纵向空心结构；2、配筋；21、非金属预应力筋；22、钢筋；3、基坑坑壁；4、箍筋；5、端板；6、内套筒；7、外套筒；74、围板；75、翼板。
具体实施方式
现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。
实施例1
参见图1和图2，一种三角形预应力基坑支护桩，包括桩体1和设于桩体1中的配筋，桩体1为混凝土浇筑而成，配筋2的轴向与桩体1的轴向相平行；桩体1为三棱柱结构，桩体1的侧壁包括两个迎坑面11和一个迎土面12，迎土面12与基坑坑壁相平行，配筋沿迎坑面11和迎土面12间隔排列。
本发明为预制桩，在工厂加工完成运输至现场，相对于现浇混凝土桩，可以缩短施工周期，提高效率；施工过程中，用沉桩设备将桩体1打入土层的桩位中，桩体1在基坑中沿基坑坑壁3设置形成连续的支护墙体。
桩体1的横截面为三角形且迎土面12与基坑坑壁3相平行，即桩体1为三棱柱结构且其一侧壁与基坑坑壁3相贴合，从而当桩体1受到土层力的挤压时，起到支护作用的为整个一侧面而非仅为一个方向上的单一点，同时，沿迎土面12的边缘间隔排列的多根配筋2受力，受力均匀，提高了桩体1的抗歪和抗剪切能力，减少工程事故。另外，相对于横截面呈圆形、方形或者工字型的支护桩，本发明的结构更加稳定且抗压和抗歪性能更好，在提高支护性能的前提下，尽可能降低了混凝土的用量，降低了成本。
参见图2，进一步说，桩体1至少具有一个纵向空心结构13，桩体1内间隔层设有多组与其同心的三角形的箍筋4，配筋2间隔固接在箍筋4的周向上形成筋笼，桩体1上下端面上均设有端板5，端板5上设有与配筋2的横截面相适应的穿孔。
设置具有空心的桩体1，同时设置三角形结构的箍筋4结合配筋2形成筋笼，该筋笼结构稳固，可以在进一步减少混凝土用量的基础上，保证了结构强度。
参见图2，进一步说，配筋2包括非金属预应力筋21和钢筋22，非金属预应力筋21为纤维增强复合塑料筋和/或碳纤维筋，非金属预应力筋21质轻且具有良好的抗腐蚀性、耐酸碱性和抗震性能，使得本发明的支护桩可以在多种土层环境中使用。配筋2的分布方式具体为：非金属预应力筋沿31迎土面12间隔排列，钢筋2和非金属预应力筋21沿迎坑面11间隔交替排列。迎土面12附近的配筋2用于增强抗弯和抗剪性能。
参见图3和图4，本实施例中还提供一种三角形预应力基坑支护桩的连接结构，包括至少两个所述三角形预应力基坑支护桩，以及连接于三角形预应力基坑支护桩之间的内套筒6，三角形预应力基坑支护桩通过配筋2和内套筒6的配合上下连接成一体，内套筒6为中空内螺纹结构，位于上方的三角形预应力基坑支护桩中的配筋2从桩体1下端面中伸出与内套筒6螺纹连接，位于下方的三角形预应力基坑支护桩中的配筋2从桩体1上端面中伸出与内套筒6螺纹连接，配筋2和内套筒6之间填充有胶水。
若支护工程中基坑较深时，单个桩位可采用多根本发明的支护桩进行上下连接，同样为预制形式，通过基坑深度选择需要上下连接的桩体，通过本发明的连接结构得到对应的连接桩体。内套筒6的两个连接端与上下桩体1的配筋螺纹连接，从而将上下两个桩体1连接在一起，另外，连接在同一个内套筒6中的上下两根配筋可以为不同的材质，即可以为非金属预应力筋和/或钢筋；本实施里中的胶水优选为环氧树脂型胶，螺纹连接后再进行灌胶，使得连接更加紧密。施工过程中，先将上下的配筋2与内套筒6螺纹连接，但互不相抵，然后灌胶，灌胶10s后继续旋转内套筒继续拧紧上下桩体1的配筋，直至上下配筋2相抵无法继续拧进，可以达到高于筋体本身抗拉强度的1.2倍。
另外，本实施例中还可以优选：上下两个桩体1连接后形成的间距等于内套筒6的高度，使得内套筒6可以抵住上下桩体1。
参见图4，进一步说，任意两个所述三角形预应力基坑支护桩的连接处还套设有外套筒7，外套筒7的高度大于桩体1之间的间隙距离，外套筒7的横截面与桩体1的横截面相适应，外套筒7侧壁均匀设有第一螺栓孔，桩体1侧壁靠近端部处设有与第一螺栓孔对应的第二螺栓孔，并通过螺栓与桩体1进行固定连接，外套筒7外侧还套接有抱箍（图中未示出），抱箍73分别位于上方桩体和下方桩体的外侧。
施工时，完成内套筒6的安装后，将外套筒7套接于上下两个桩体1之间，使得外套筒与上下两个桩体1均有接触，并通过螺栓拧进对应的第一螺栓孔和第二螺栓孔，使得外套筒1固定连接，采用这样的方式，可以加强连接处的力学性能。
实施例2
参见图5，本实施例与实施例1的不同之处在于：（1）、配筋的分布；（2）、外套筒的结构。
配筋2的分布具体为：钢筋22和非金属预应力筋21沿迎土面12间隔交替排列，钢筋22沿迎坑面11间隔排列。
当桩体1的边长为550~650mm时，优选采用7~9根钢筋22和7~9根非金属预应力筋21沿迎土面12的边缘间隔交替排列，9~11根钢筋22沿迎坑面11的边缘间隔排列，非金属预应力筋21的直径为18~21mm，钢筋22的直径为9~11mm。
本发明的支护桩应用于300m*300m的基坑中，可以缩短工期40~50天，节约混凝土用量12000立方，配筋用量相同的情况下，相对于全钢筋构造可以节约配筋费用约40万元。
外套筒7的结构具体为：外套筒7的横截面与桩体1的横截面相适应，外套筒7由三个围板74组构成，围板74沿宽度方向两端延伸出翼板75，翼板75上设有连接孔，围板74和围板74之间通过连接孔和螺栓的配合形成首尾相连结构。
采用这样的结构，使得外套筒7为组装式，可以直接从上下桩体1侧面围设在两者的连接处，施工方便，结构牢固。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种三角形预应力基坑支护桩，包括混凝土浇筑而成的桩体，桩体中沿高度方向设有配筋，桩体沿基坑坑壁设置，其特征在于，桩体为三棱柱结构，桩体的侧壁包括两个迎坑面和一个迎土面，所述迎土面与基坑坑壁相平行，配筋沿迎坑面和迎土面间隔排列。
2.根据权利要求1所述的三角形预应力基坑支护桩，其特征在于：所述桩体至少具有一个纵向空心结构，所述桩体内间隔层设有多组与其同心的三角形的箍筋，配筋间隔固接在箍筋的周向上形成筋笼，所述桩体上下端面上均设有端板，端板上设有与配筋的横截面相适应的穿孔。
3.根据权利要求1所述的三角形预应力基坑支护桩，其特征在于：所述配筋包括非金属预应力筋和钢筋。
4.根据权利要求3所述的三角形预应力基坑支护桩，其特征在于：所述非金属预应力筋为纤维增强复合塑料筋和/或碳纤维筋。
5.根据权利要求4所述的三角形预应力基坑支护桩，其特征在于：所述非金属预应力筋沿迎土面间隔排列，所述钢筋和非金属预应力筋沿迎坑面间隔交替排列。
6.根据权利要求4所述的三角形预应力基坑支护桩，其特征在于：所述钢筋和非金属预应力筋沿迎土面间隔交替排列，所述钢筋沿迎坑面间隔排列。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的三角形预应力基坑支护桩的连接结构，其特征在于：包括至少两个所述三角形预应力基坑支护桩，以及连接于三角形预应力基坑支护桩之间的内套筒，所述三角形预应力基坑支护桩通过配筋和内套筒的配合上下连接成一体，内套筒为中空内螺纹结构，位于上方的三角形预应力基坑支护桩中的配筋从桩体下端面中伸出与内套筒螺纹连接，位于下方的三角形预应力基坑支护桩中的配筋从桩体上端面中伸出与内套筒螺纹连接，配筋和内套筒之间填充有胶水。
8.根据权利要求7所述的三角形预应力基坑支护桩的连接结构，其特征在于：任意两个所述三角形预应力基坑支护桩的连接处还套设有外套筒，外套筒的高度大于桩体之间的间隙距离，外套筒的横截面与桩体的横截面相适应，外套筒侧壁均匀设有第一螺栓孔，桩体侧壁靠近端部处设有与第一螺栓孔对应的第二螺栓孔，并通过螺栓与桩体进行固定连接，外套筒外侧还套接有抱箍。
9.根据权利要求7所述的三角形预应力基坑支护桩的连接结构，其特征在于：任意两个所述三角形预应力基坑支护桩的连接处还套设有外套筒，外套筒的横截面与桩体的横截面相适应，外套筒由三个围板组构成，所述围板沿宽度方向两端延伸出翼板，所述翼板上设有连接孔，所述围板和围板之间通过连接孔和螺栓的配合形成首尾相连结构。
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