CN111364480A - 一种预应力斜桩支撑及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预应力斜桩支撑，包括斜桩支撑、围檩、抗拔装置、加载装置；斜桩支撑在基坑开挖之前打入土中；抗拔装置与斜桩支撑轴向方向活动连接；加载装置以抗拔装置作为着力点，对斜桩支撑施加轴向预应力；抗拔装置预先固定在围檩中，上端伸出围檩的部分安装加载装置。本发明开挖前施加预应力装置，快速发挥斜桩承载力；在既有斜桩支撑上增设了预应力施加装置，可通过传力设备向斜桩支撑提供反推力，让斜桩提前产生变形，从而快速发挥斜桩承载力；预应力加力装置可回收；斜桩预应力施加装置位于圈梁外侧，适用范围大，并可延伸至地面从而避免由于圈梁落底而遭受地下水影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于基坑内的斜撑装置，具体来说，是一种预应力斜桩支撑及其施工方法，属于基坑工程技术领域。
背景技术
斜向注浆钢管撑作为基坑工程临时支撑结构，不仅增加了坑内作业空间，也减小了支撑体系造价，具有良好的应用及推广价值。然而，实际实施过程中，只有当斜向注浆钢管顶部产生一定变形后，方可提供较为可靠的承载力，对基坑变形及保护周边环境不利。
公开日为2013年9月4日，公布号为CN103276739A的中国专利文献，公开了“一种带有斜桩支撑和预应力围檩的基坑支护结构”，其公开了采用在斜向钢支撑的底部设置加载装置，从而主动施加预应力的构思，但是，将加载装置设置在底板上，必须在土方完全开挖完成之后才可以实施，加载装置难以回收；而且由于加载装置设置在底板之上，加载装置距离坑边控制系统较远，加载装置与坑边控制装置的连接线影响坑边土方开挖和地下主体结构施工。
发明内容
本发明的目的是提供一种预应力斜桩支撑及其施工方法，相较于既有斜向注浆钢管支撑，本发明可在土方开挖前快速施加斜桩支撑预应力，使斜桩支撑提前进入受力状态，从而达到快速发挥斜桩承载力、降低基坑变形且有效保护周边环境的目的，另斜桩预应力施加装置位于圈梁外侧，具有适用范围大、可延伸至地面从而避免由于圈梁落底而遭受地下水影响、施加预应力装置可回收等优点。
本发明采取以下技术方案：
一种预应力斜桩支撑，包括斜桩支撑11、围檩8、抗拔装置1、加载装置4；所述斜桩支撑11在开挖之前打入土中；所述抗拔装置1与斜桩支撑11轴向方向活动连接；加载装置4以抗拔装置1作为着力点，对斜桩支撑11施加轴向预应力；抗拔装置1预埋固定在围檩8中，上端伸出围檩8的部分安装所述加载装置4。
优选的，所述抗拔装置1为套接在所述斜桩支撑11上的钢管，所述斜桩支撑11上端固定设置连接装置5，所述加载装置4的轴向力施加在所述连接装置5上。
进一步的，所述连接装置5是钢板，钢柱、钢管、砼板、砼柱、砼管中的一种或几种；所述连接装置5与斜桩支撑11的连接方式是焊接、螺栓、套接中的一种或几种。
更进一步的，连接装置5是钢板，并与所述斜桩支撑11上端焊接固定。
优选的，还包括反力装置2，所述反力装置2与所述抗拔装置1固定连接；加载装置4以所述反力装置2作为直接着力点。
优选的，所述斜桩支撑11是钢管、型钢、组合钢材、预制管桩、方桩及钢材与砼组合式细长轴向受力杆件中的一种或几种。
优选的，所述斜桩支撑11一端伸出围檩，另一端嵌入坑底土中。
优选的，所述斜桩支撑11设有限位装置9，用于抗拔装置的固定和定位。
优选的，所述围檩8为围护桩端部锚固和传力装置，材料是钢砼、型钢、组合型钢中的一种或几种；所述抗拔装置1为管状结构、组合结构中的一种或几种；所述抗拔装置1一端嵌固在围檩中，另一端露出围檩外。
优选的，所述抗拔装置1嵌固段设置有抗滑装置7。
优选的，所述抗拔装置1露出段有侧向开口，所述侧向开口作为加载装置4的进出口；所述侧向开口作为锁定口6；预应力施加完成后，通过锁定口6将斜桩支撑11与抗拔装置1锁定，使其不能产生相对滑动，锁定方式是焊接、螺栓、铆钉中的一种或几种；所述锁定口6能够解除锁定，多次施加预应力。
优选的，所述加载装置4通过伸缩对斜桩支撑11施加轴力；加载装置4采用螺栓、焊接、法兰连接中的一种或几种连接方式与连接装置5、反力装置2或抗拔装置1连接。
进一步的，所述反力装置2与抗拔装置1连接方式是搭接、焊接、螺栓、套接中的一种或几种；反力装置2材质是型钢、组合钢材、钢砼中的一种或几种。
上述预应力斜桩支撑的施工方法，包括以下步骤：
S1、施工斜桩支撑；
S2、在斜桩支撑上设置连接装置；
S3、抗拔装置加工完成后套入斜桩支撑，抗拔装置底端固定至限位点；
S4、施工圈梁，并将抗拔装置固定于圈梁中；
S5、养护；装载加载装置；
S6、施加预应力，读取斜桩支撑位移和轴力；
S7、通过锁定口锁定，完成预应力施加；
S8、斜桩支撑拆除后回收抗拔装置、加载装置。
优选的，步骤S1中，还包括施工围护桩；步骤S2中，还包括截断多余支撑；步骤S3中，抗拔装置上设有加载口；横向抗滑装置一并套入所述斜桩支撑；步骤S5中，还装载反力装置；步骤S7中，预应力损失或位移过大时，解除锁定，多次施加预应力。
本发明的有益效果在于：
1)开挖前施加预应力装置，快速发挥斜桩承载力。在既有斜桩支撑上增设了预应力施加装置，可通过传力设备向斜桩支撑提供反推力，让斜桩提前产生变形，从而快速发挥斜桩承载力，控制基坑变形并保护周边环境。
2)预应力加力装置可回收；结构养护完成后，围檩以上的抗拔装置及预应力加力装置可拆除，保证预应力装置可回收。
3)斜桩预应力施加装置位于圈梁外侧，适用范围大，并可延伸至地面从而避免由于圈梁落底而遭受地下水影响。
附图说明
图1是本发明应力斜桩支撑的侧视图。
图2是本发明应力斜桩支撑的俯视图。
图3是实施例第一步，施工围护桩、斜撑钢管的示意图。
图4是实施例第二步，截断多余钢管，斜撑钢管内填充石子、完成后焊接抗剪装置、封头板的示意图。
图5是实施例第三步，外套管上的加载口、横向抗滑装置等加工好后套入前撑钢管、底端固定至限位点的示意图。
图6a是实施例第四步，养浇筑围护圈梁(围檩)的示意图。
图6b是图6a的俯视方向的剖视图。
图7a是实施例第五步，斜钢管注浆并养护的示意图。
图7b是图7a中的俯视方向的剖视图。
图8a是实施例第六步，养护达到设计要求后，装载加载千斤顶和返力型钢的示意图。
图8b是图8a的俯视方向的剖视图。
图9a是实施例第七步，千斤顶加载，施加预应力，读取钢管位移和轴力的示意图。
图9b是图9a的俯视方向的剖视图。
图10a是实施例第八步，通过焊接槽焊接锁定前撑注浆钢管与外套管的示意图。
图10b是图10a的俯视方向的剖视图。
图中，1.抗拔装置，2.反力装置，3.加载口，4.加载装置，5.连接装置，6.锁定口，7.抗滑装置，8.围檩，9.限位装置，10.围护桩，11.斜桩支撑；12.抗剪装置，13.加强肋，14.封头钢板，15.反力型钢，1a.抗拔外套管，11a.前撑钢管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1-图2，一种预应力斜桩支撑，包括斜桩支撑11、围檩8、抗拔装置1、加载装置4；所述斜桩支撑11在开挖之前打入土中；围护桩10对围檩8进行支撑；所述抗拔装置1与斜桩支撑11轴向方向活动连接；加载装置4以抗拔装置1作为着力点，对斜桩支撑11施加轴向预应力；抗拔装置1预埋固定在围檩8中，上端伸出围檩8的部分安装所述加载装置4。需要说明的是，斜桩预应力施加装置位于圈梁外侧，适用范围大，并可延伸至地面从而避免由于圈梁落底而遭受地下水影响。
作为优选的实施例，所述抗拔装置1为套接在所述斜桩支撑11上的钢管，所述斜桩支撑11上端固定设置连接装置5，所述加载装置4的轴向力施加在所述连接装置5上。
所述连接装置5是钢板，钢柱、钢管、砼板、砼柱、砼管等中的一种或几种；所述连接装置5与斜桩支撑11的连接方式是焊接、螺栓、套接等中的一种或几种，具体而言在本实施例中，如图1所示，连接装置5是钢板，并与所述斜桩支撑11上端焊接固定。
作为优选的实施例，如图1-2所示，还包括反力装置2，所述反力装置2与所述抗拔装置1固定连接；加载装置4以所述反力装置2作为直接着力点。
作为优选的实施例，所述斜桩支撑11是钢管、型钢、组合钢材、预制管桩、方桩及钢材与砼组合式细长轴向受力杆件等中的一种或几种。
作为优选的实施例，参见图1，所述斜桩支撑11一端伸出围檩，另一端嵌入坑底土中。
作为优选的实施例，参见图1-2，所述斜桩支撑11设有限位装置9，用于抗拔装置的固定和定位。
作为优选的实施例，参见图1-2，所述围檩8为围护桩端部锚固和传力装置，材料是钢砼、型钢、组合型钢等中的一种或几种；所述抗拔装置1为管状结构、组合结构等中的一种或几种；所述抗拔装置1一端嵌固在围檩中，另一端露出围檩外。
作为优选的实施例，参见图1-2，所述抗拔装置1嵌固段设置有抗滑装置7。
作为优选的实施例，所述抗拔装置1露出段有侧向开口，所述侧向开口作为加载装置4的进出口(附图未显著展示)；所述侧向开口作为锁定口6；预应力施加完成后，通过锁定口6将斜桩支撑11与抗拔装置1锁定，使其不能产生相对滑动，锁定方式是焊接、螺栓、铆钉等中的一种或几种；所述锁定口6能够解除锁定，多次施加预应力。
作为优选的实施例，所述加载装置4通过伸缩对斜桩支撑11施加轴力；加载装置4采用螺栓、焊接、法兰连接等中的一种或几种连接方式与连接装置5、反力装置2或抗拔装置1连接。
作为优选的实施例，所述反力装置2与抗拔装置1连接方式是搭接、焊接、螺栓、套接等中的一种或几种；反力装置2材质是型钢、组合钢材、钢砼等中的一种或几种。
具体进行施工时，参见3-图10b，按照以下步骤进行：
S1、施工围护桩，斜桩支撑，如图3所示；
S2、截断多余支撑，设置连接装置，如图4所示；
S3、抗拔装置加工完成后(加载口、横向抗滑装置)套入斜向支撑，抗拔装置底端固定至限位点；如图5所示；
S4、施工圈梁(围檩)，并将抗拔装置固定于圈梁中；如图6a、6b所示；
S5、养护达到设计要求后，装载加载装置和反力装置；
S6、施加预应力，读取斜桩支撑位移和轴力；如图7a-8b所示；
S7、通过锁定口锁定，完成预应力施加；如图9a、9b所示；
S8、预应力损失或位移过大时，可解除锁定，多次施加预应力；如图10a、10b所示；
S9、支撑拆除后回收抗拔装置、加载装置。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (15)
1.一种预应力斜桩支撑，其特征在于：
包括斜桩支撑(11)、围檩(8)、抗拔装置(1)、加载装置(4)；
所述斜桩支撑(11)在开挖之前打入土中；
所述抗拔装置(1)与斜桩支撑(11)轴向方向活动连接；
加载装置(4)以抗拔装置(1)作为着力点，对斜桩支撑(11)施加轴向预应力；
抗拔装置(1)预先固定在围檩(8)中，上端伸出围檩(8)的部分安装所述加载装置(4)。
2.如权利要求1所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述抗拔装置(1)为套接在所述斜桩支撑(11)上的钢管，所述斜桩支撑(11)上端固定设置连接装置(5)，所述加载装置(4)的轴向力施加在所述连接装置(5)上。
3.如权利要求2所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述连接装置(5)是钢板，钢柱、钢管、砼板、砼柱、砼管中的一种或几种；所述连接装置(5)与斜桩支撑(11)的连接方式是焊接、螺栓、套接中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：连接装置(5)是钢板，并与所述斜桩支撑(11)上端焊接固定。
5.如权利要求1或2所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：还包括反力装置(2)，所述反力装置(2)与所述抗拔装置(1)固定连接；加载装置(4)以所述反力装置(2)作为直接着力点。
6.如权利要求1或2所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述斜桩支撑(11)是钢管、型钢、组合钢材、预制管桩、方桩及钢材与砼组合式细长轴向受力杆件中的一种或几种。
7.如权利要求1或2所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述斜桩支撑(11)一端伸出围檩，另一端嵌入坑底土中。
8.如权利要求1或2所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述斜桩支撑(11)设有限位装置(9)，用于抗拔装置的固定和定位。
9.如权利要求1所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述围檩(8)为围护桩端部锚固和传力装置，材料是钢砼、型钢、组合型钢中的一种或几种；所述抗拔装置(1)为管状结构、组合结构中的一种或几种；所述抗拔装置(1)一端嵌固在围檩中，另一端露出围檩外。
10.如权利要求1或2所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述抗拔装置(1)嵌固段设置有抗滑装置(7)。
11.如权利要求1或2所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述抗拔装置(1)露出段有侧向开口，所述侧向开口作为加载装置(4)的进出口；所述侧向开口作为锁定口(6)；预应力施加完成后，通过锁定口(6)将斜桩支撑(11)与抗拔装置(1)锁定，使其不能产生相对滑动，锁定方式是焊接、螺栓、铆钉中的一种或几种；所述锁定口(6)能够解除锁定，多次施加预应力。
12.如权利要求1或2所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述加载装置(4)通过伸缩对斜桩支撑(11)施加轴力；加载装置(4)采用螺栓、焊接、法兰连接中的一种或几种连接方式与连接装置(5)、反力装置(2)或抗拔装置(1)连接。
13.如权利要求5所述的预应力斜桩支撑，其特征在于：所述反力装置(2)与抗拔装置(1)连接方式是搭接、焊接、螺栓、套接中的一种或几种；反力装置(2)材质是型钢、组合钢材、钢砼中的一种或几种。
14.一种如权利要求1-13中任意一项所述的预应力斜桩支撑的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、施工斜桩支撑；
S2、在斜桩支撑上设置连接装置；
S3、抗拔装置加工完成后套入斜桩支撑，抗拔装置底端固定至限位点；
S4、施工圈梁,并将抗拔装置固定于圈梁中；
S5、养护；装载加载装置；
S6、施加预应力，读取斜桩支撑位移和轴力；
S7、通过锁定口锁定，完成预应力施加；
S8、斜桩支撑拆除后回收抗拔装置、加载装置。
15.如权利要求14所述的施工方法，其特征在于：
步骤S1中，还包括施工围护桩；
步骤S2中，还包括截断多余支撑；
步骤S3中，抗拔装置上设有加载口；横向抗滑装置一并套入所述斜桩支撑；
步骤S5中，还装载反力装置；
步骤S7中，预应力损失或位移过大时，解除锁定，多次施加预应力。
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