CN110528528B - 一种预应力混凝土管桩竖向支护体系及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预应力混凝土管桩竖向支护体系，包括预应力混凝土管桩、可降解PVC外套管、注浆管、封底钢板、冠梁和注浆体，预应力混凝土管桩为竖向支护的主要受力件，可降解PVC外套管起隔离孔壁和管桩侧壁的作用，实现预应力混凝土管桩回收，注浆管预设在管桩内壁，用来将可降解化学浆液注入通道，封底钢板可以阻隔可降解化学浆液进入管桩内腔，冠梁将支护桩顶连为一体，与支护桩共同作用抵抗侧向土压力，注浆体填充于可降解PVC外套管外壁与孔壁间空隙，保证支护桩与土体之间的受力和变形能够有效传递。本发明通过可降解PVC外套管的隔离作用实现预应力混凝土管桩多次可回收再利用，降低支护成本和工期，顺应装配式建造要求，符合绿色建造理念。

Description

一种预应力混凝土管桩竖向支护体系及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑、市政等工程中支护深度不大于10m的基坑工程技术领域，具体涉及一种预应力混凝土管桩竖向支护体系及其施工方法。
背景技术
当前支护深度不大于10m的一般基坑的竖向支护结构多采用支护桩形式，常见的支护桩有钻孔灌注桩、钢板桩、钢管桩等。几种支护桩的适用性有所不同，钻孔灌注桩适用土层范围广，支护深度深，桩体强度高、刚度大，但造价高、工期长，无法回收利用，造成地下空间永久固体废弃物障碍；钢板桩和钢管桩一般可回收，但适用土层有限，支护深度浅，桩体抗弯刚度弱。
发明内容
为了克服现有技术中基坑支护桩造价高、无法回收使用等技术缺陷，本发明提供了一种预应力混凝土管桩竖向支护体系及其施工方法，在支护结构的抗弯、抗剪能力和变形控制满足基坑支护受力要求的前提下，实现支护体系的多次回收再利用，达到节约成本和缩短工期的目的，解决了上述技术问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种预应力混凝土管桩竖向支护体系，包括预应力混凝土管桩、可降解PVC外套管、注浆管、封底钢板、冠梁和注浆体，预应力混凝土管桩由工厂预制，其抗弯、抗剪能力和变形控制可满足基坑支护受力要求，可降解PVC外套管为内径等同于预应力混凝土管桩外径的成品管材，包裹在预应力混凝土管桩桩体的外壁，利于预应力混凝土管桩的拔出回收，后期可在地下土体中自行降解，不造成环境污染，注浆管置于预应力混凝土管桩内腔侧壁，为可降解化学浆液的注入通道，封底钢板置于预应力混凝土管桩内腔底端，用于阻隔可降解化学浆液进入管桩内腔，冠梁为钢筋混凝土式冠梁或钢结构式冠梁，置于预应力混凝土管桩桩顶，将支护桩连接为整体结构，注浆体为可降解化学浆液凝固后形成的浆体，填充于可降解PVC外套管外壁与孔壁间空隙。
本发明在使用时，主要通过以下使用步骤来完成基坑预应力混凝土管桩的竖向支护,同时实现可循环使用：
S1：支护结构构件制作及成品运输，在工厂预制满足基坑支护结构受力和变形要求的预应力混凝土管桩，将购置的内径同管桩外径的可降解PVC外套管嵌套在预应力混凝土管桩外壁，注浆管安装于预应力混凝土管桩内腔侧壁处，封底钢板安装于预应力混凝土管桩内腔底端形成组合成品，并运输至施工现场；
S2：支护桩桩位成孔，采用桩位成孔机械设备，在施工现场设计支护桩桩位，竖向形成孔径大于可降解PVC外套管外径、深度至设计桩端的孔洞；
S3：支护结构入孔就位，将可降解PVC外套管、内置注浆管和封底钢板的预应力混凝土管桩吊装入已成孔洞，至设计桩底标高；
S4：注浆充填，通过注浆管将可降解化学浆液注入桩底与孔底间隙，浆液从下向上填充入可降解PVC外套管外壁与孔壁间的空隙内，凝固后形成注浆体；
S5：冠梁的安装，将冠梁设置于支护桩的桩顶位置；
S6：基坑开挖与回填，待注浆体的强度达到设计强度的80％后，即可进行基坑土方的开挖，若坑内需有内支撑体系，待内支撑安装完成或混凝土强度达到设计强度的80％后方可进行支撑下土方开挖，按设计工况直至开挖到基坑底，进行坑内地下结构施工后，完成地下结构外侧与竖向支护结构间的回填压实；
S7：冠梁的拆除，钢筋混凝土式冠梁破除，钢筋回收，钢结构式冠梁拆除回收，存放待下次再利用；
S8：预应力混凝土管桩起拔回收，采用拔桩机械将土中带注浆管的预应力混凝土管桩从原孔位中拔出回收，存放待下次再利用；
S9：桩孔回填，将桩位成孔挖出的土体回填入预应力混凝土管桩拔出后的孔洞内，并分层压实。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果：本发明一种预应力混凝土管桩竖向支护体系可满足基坑变形和受力要求，达到理想的支护效果，同时可实现基坑竖向支护结构多次回收再利用，降低支护成本和工期，顺应装配式建造要求，符合绿色建造的理念，可广泛应用于建筑、市政等工程中支护深度不大于10m的一般基坑工程施工，具有一定的推广价值。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种预应力混凝土管桩竖向支护体系的剖视图；
图2为本发明一种预应力混凝土管桩竖向支护体系的俯视图；
图中：1-预应力混凝土管桩，2-可降解PVC外套管，3-注浆管，4-封底钢板，5-冠梁，6-注浆体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1和图2所示，为本发明一种预应力混凝土管桩竖向支护体系的剖面视图和俯视图，包括预应力混凝土管桩1、可降解PVC外套管2、注浆管3、封底钢板4、冠梁5和注浆体6，所述预应力混凝土管桩1由工厂预制，其抗弯、抗剪能力和变形控制可满足基坑支护受力要求，可降解PVC外套管2内径等同于预应力混凝土管桩1外径的成品管材，包裹在预应力混凝土管桩1桩体的外壁，利于预应力混凝土管桩1的拔出回收，后期可在地下土体中自行降解，不造成环境污染，注浆管3置于预应力混凝土管桩内腔侧壁，为可降解化学浆液的注入通道，封底钢板4置于预应力混凝土管桩内腔底端，用于阻隔水泥浆液进入管桩内腔，冠梁5为钢筋混凝土式冠梁或钢结构式冠梁，置于预应力混凝土管桩1桩顶，将支护桩连接为整体结构，在结构上实现共同受力，注浆体6为可降解化学浆液凝固后形成的浆体，填充于可降解PVC外套管外壁与孔壁间空隙，保证支护桩与土体之间的受力和变形能够有效传递，支护桩拔出后，可在地下土体中自行降解，不造成环境污染。
本发明一种预应力混凝土管桩竖向支护体系的施工方法，该施工方法主要包括以下步骤：
步骤一：支护结构构件制作及成品运输，在工厂预制满足基坑支护结构受力和变形要求的预应力混凝土管桩1，将购置的内径同管桩外径的可降解PVC外套管2嵌套在预应力混凝土管桩1外壁，注浆管3安装于预应力混凝土管桩1内腔侧壁处，封底钢板4安装于预应力混凝土管桩1内腔底端，形成组合成品，并运输至施工现场；
步骤二：支护桩桩位成孔，采用桩位成孔机械设备，在施工现场设计支护桩桩位，竖向形成孔径大于可降解PVC外套管2外径、深度至设计桩端的孔洞；
步骤三：支护结构入孔就位，将可降解PVC外套管2、内置注浆管3和封底钢板4的预应力混凝土管桩1吊装入已成孔洞，至设计桩底标高。
步骤四：注浆充填，通过注浆管3将可降解化学浆液注入桩底与孔底间隙，浆液从下向上填充入可降解PVC外套管2外壁与孔壁间的空隙内，凝固后形成注浆体6；
步骤五：冠梁5安装，将冠梁5设置于支护桩的桩顶位置；
步骤六：基坑开挖与回填，待注浆体6的强度达到设计强度的80％后，即可进行基坑土方的开挖，若坑内需有内支撑体系，待内支撑安装完成或混凝土强度达到设计强度的80％后方可进行支撑下土方开挖，按设计工况直至开挖到基坑底，进行坑内地下结构施工后，完成地下结构外侧与竖向支护结构间的回填压实；
步骤七：冠梁5拆除，钢筋混凝土式冠梁5破除，钢筋回收，钢结构式冠梁5拆除回收，存放待下次再利用；
步骤八：预应力混凝土管桩1起拔回收，采用拔桩机械将土中带注浆管3的预应力混凝土管桩1从原孔位中拔出回收，存放待下次再利用；
步骤九：桩孔回填，将桩位成孔挖出的土体回填入预应力混凝土管桩1拔出后的孔洞内，并分层压实。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种预应力混凝土管桩竖向支护体系，包括预应力混凝土管桩(1)、可降解PVC外套管(2)、注浆管(3)、封底钢板(4)、冠梁(5)和注浆体(6)，所述预应力混凝土管桩(1)由工厂预制，其抗弯、抗剪能力和变形控制可满足基坑支护受力要求，所述可降解PVC外套管(2)为内径等同于预应力混凝土管桩(1)外径的成品管材，包裹在预应力混凝土管桩(1)桩体的外壁，利于预应力混凝土管桩(1)的拔出回收，后期可在地下土体中自行降解，不造成环境污染，所述注浆管(3)置于预应力混凝土管桩(1)内腔侧壁，为可降解化学浆液的注入通道，所述封底钢板(4)置于预应力混凝土管桩(1)内腔底端，用于阻隔可降解化学浆液进入管桩内腔，所述冠梁(5)为钢筋混凝土式冠梁或钢结构式冠梁，置于预应力混凝土管桩(1)桩顶，将支护桩连接为整体结构，所述注浆体(6)为可降解化学浆液凝固后形成的浆体，填充于可降解PVC外套管(2)外壁与孔壁间空隙。
2.一种预应力混凝土管桩竖向支护体系的施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：
S1：支护结构构件制作及成品运输，在工厂预制满足基坑支护结构受力和变形要求的预应力混凝土管桩(1)，将购置的内径同管桩外径的可降解PVC外套管(2)嵌套在预应力混凝土管桩(1)外壁，注浆管(3)安装于预应力混凝土管桩(1)内腔侧壁处，封底钢板(4)安装于预应力混凝土管桩(1)内腔底端形成组合成品，并运输至施工现场；
S2：支护桩桩位成孔，采用桩位成孔机械设备，在施工现场设计支护桩桩位，竖向形成孔径大于可降解PVC外套管(2)外径、深度至设计桩端的孔洞；
S3：支护结构入孔就位，将可降解PVC外套管(2)、内置注浆管(3)和封底钢板(4)的预应力混凝土管桩(1)吊装入已成孔洞，至设计桩底标高；
S4：注浆充填，通过注浆管(3)将可降解化学浆液注入桩底与孔底间隙，浆液从下向上填充入可降解PVC外套管(2)外壁与孔壁间的空隙内，凝固后形成注浆体(6)；
S5：冠梁(5)安装，将冠梁(5)设置于支护桩的桩顶位置；
S6：基坑开挖与回填，待注浆体(6)的强度达到设计强度的80％后，即可进行基坑土方的开挖，若坑内需有内支撑体系，待内支撑安装完成或混凝土强度达到设计强度的80％后方可进行支撑下土方开挖，按设计工况直至开挖到基坑底，进行坑内地下结构施工后，完成地下结构外侧与竖向支护结构间的回填压实；
S7：冠梁(5)的拆除，钢筋混凝土式冠梁(5)破除，钢筋回收，钢结构式冠梁(5)拆除回收，存放待下次再利用；
S8：预应力混凝土管桩(1)起拔回收，采用拔桩机械将土中带注浆管(3)的预应力混凝土管桩(1)从原孔位中拔出回收，存放待下次再利用；
S9：桩孔回填，将桩位成孔挖出的土体回填入预应力混凝土管桩(1)拔出后的孔洞内，并分层压实。
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