CN113338267B - 一种用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于营造大面积高场坪的桩‑仓筒组合支承结构，包括有多个预制的筒体和多个混凝土预制的方桩，筒体沿竖直方向连接于基底上，且各筒体之间紧密相邻排布，部分筒体的顶部齐平至设定高度，形成支承结构中用于支承上覆荷载的支承部；另外的筒体挡设于支承部的至少一侧，从靠近支承部的一端至另一端呈顶部逐渐降低的阶梯状排列，形成支承结构中用于挡护支承部侧壁的挡护部；方桩的截面与筒体的中空部分截面适配，且上部嵌入设定筒体的中空部分内，下部对应埋入该筒体底部的基底内，相邻的两根方桩之间间隔设定个数的筒体。本发明的桩‑仓筒组合支承结构具有结构简单、使用方便、稳定性强、施工成本低和用地效率高等优点。

Description

一种用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构

技术领域

本发明涉及支承结构技术领域，尤其涉及一种用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构。

背景技术

中国是一个幅员辽阔的国家，地形复杂，其中占地最多的为山地，约占我国国土总面积的三分之一，关于山地的开发与利用，一直是我国国土资源开发的重点方向之一。且随着我国基础建设的完善与交通运输的发展，山岭重丘区成为待开发的璞玉。然而山岭重丘区地形复杂，平整场地较少，面对一些需要使用大面积平整场地的工程，如机场、高速公路服务区等，往往需要以人工的方式填方造地，营造大面积场坪。但是传统的填方工程具有填筑工程大、压实难、稳定性差、易于沉降等劣势，营造机场、高速公路服务区所需的大面积场坪较困难，且造价受场地面积影响大，支挡部分占地面积较大导致成本急剧增高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、稳定性强、施工成本低和用地效率高的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，包括有多个预制的筒体和多个混凝土预制的方桩，筒体沿竖直方向连接于基底上，且各筒体之间紧密相邻排布，部分筒体的顶部齐平至设定高度，形成支承结构中用于支承上覆荷载的支承部；另外的筒体挡设于支承部的至少一侧，从靠近支承部的一端至另一端呈顶部逐渐降低的阶梯状排列，形成支承结构中用于挡护支承部侧壁的挡护部；所述方桩的截面与筒体的中空部分截面适配，且上部嵌入设定筒体的中空部分内，下部对应埋入该筒体底部的基底内，相邻的两根方桩之间间隔设定个数的筒体。

作为上述技术方案的进一步改进：

用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构还包括钢制卡座，所述钢制卡座包括连接板和四面相互断开的侧板，四面所述侧板分别连接在连接板的四个边缘处，连接板的中部预制在方桩内，侧板和方桩之间设有两倍筒体壁厚的间隙；所述连接板的边缘于方桩嵌入筒体内时与筒体的底端接触，四面所述侧板分别卡入与该筒体相邻的各筒体内。

所述方桩和其嵌入的筒体之间的缝隙以及筒体和钢制卡座之间的缝隙内均灌注混凝土固结。

所述筒体的外形截面为方形，相邻的两个筒体之间通过相邻的侧面贴合，并在缝隙内灌注混凝土固结。

所述筒体于预制时在各侧壁上均预留有位置对应的通孔，相邻的两个筒体通过穿设于通孔中的连接装置连接；所述连接装置包括螺栓、螺母和垫片，所述螺栓穿设于相邻的两个筒体的侧壁上设置的通孔中，其端部通过螺母紧固，且螺母与筒体的内壁之间以及螺栓头部与筒体的内壁之间均垫设有垫片。

各所述筒体的中空部分内填充有压重填料，所述压重填料的填充高度为支承部中筒体的高度的0.5～1倍。

组成所述支承部的各筒体的顶部共同覆盖有钢筋混凝土板。

所述挡护部中每排筒体的顶部高度之差为筒体的截面宽度的1.0～1.5倍。

所述筒体的长度为10m～30m，所述筒体的截面宽度为0.8～1.2m，所述筒体的壁厚是筒体的截面宽度的0.10～0.13倍。

所述方桩的长度为15m～30m，所述方桩嵌入筒体的长度为筒体自身长度的0.5～0.8倍。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，包括有多个预制的筒体和多个混凝土预制的方桩。筒体沿竖直方向连接于基底上，且各筒体之间紧密相邻排布，部分筒体的顶部齐平至设定高度，形成支承结构中用于支承上覆荷载的支承部。即本发明采用筒体结构代替常用的填方结构，中空的筒体结构大大减轻了填方部分的自重，因此有效缓解了后期沉降情况；并且相比于传统的填土式填方结构来说，刚性的筒体顶撑能力强，且筒体之间的作用力简单，降低局部塌陷并造成裹带附近区域一同塌陷的可能性，支承部自身的稳定性更佳。

除支承部外的其余的筒体挡设于支承部的至少一侧，从靠近支承部的一端至另一端呈顶部逐渐降低的阶梯状排列，形成支承结构中用于挡护支承部侧壁的挡护部。该挡护结构能够有效削弱外侧筒体顶部与基底表面之间的高度差，有效降低了支承部侧壁处的筒体受到水平剪力的影响，提高了后期场坪结构的稳定性，并且挡护部和支承部采用同制式筒体，加强了结构整体性，优化了结构的受力性能。更重要的是，相比于传统填土需要采用较缓挡护，导致挡护部面积较大这一缺陷来说，由于采的用筒体结构稳定性和支撑力作用方式都远远高于土质挡护，因此即便挡护部的坡度较大其也能够实现更好的挡护性能，可以大大降低挡护部所需面积，不仅提高了用地效率，还降低了投入成本。

方桩的截面与筒体的中空部分截面适配，且上部嵌入设定筒体的中空部分内，下部对应埋入该筒体底部的基底内，相邻的两根方桩之间间隔设定个数的筒体。这种设置方式在各自分离的基底整体和支承部挡护部整体之间形成了有效连接，方桩嵌入筒体的部分作为基底整体的连接齿卡紧了支承部和挡护部，埋入基底的部分作为支承部挡护部的连接齿抓住了基底，使二者不再是各自分离的状态，大大提高了支承结构的整体性，保证上部支承的稳定性。由于方桩的存在，支承部和挡护部的稳定性进一步得到优化，因此支承部可以在原基础上建得更高，挡护部的面积也可以进一步缩小。

除此之外，筒体和方桩的结构均简便易制，预制的筒体和方桩能够有效缩短现场施工工期，相比于传统的填方结构来说其单体结构轻便，因此降低了对施工装置的需求，进一步降低了施工难度和施工成本。有效解决了在艰险山区边坡填方造地受限的条件下营造大面积场坪难、造价受场地面积影响大、支挡部分占地面积大等问题。

附图说明

图1是用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构的示意图；

图2是用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构中方桩的分布位置示意图；

图3是用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构中钢制卡座的安装位置示意图；

图4和图5是用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构中钢制卡座的结构示意图；

图6是用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构中筒体的连接示意图。

图例说明：1、筒体；11、通孔；12、连接装置；2、方桩；3、支承部；31、钢筋混凝土板；4、挡护部；5、钢制卡座；51、连接板；52、侧板；6、压重填料。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

实施例：

如图1和图2所示，本实施例的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，包括有多个预制的筒体1和多个混凝土预制的方桩2，筒体1沿竖直方向连接于基底上，且各筒体1之间紧密相邻排布，部分筒体1的顶部齐平至设定高度，形成支承结构中用于支承上覆荷载的支承部3。即采用筒体1结构代替常用的填方结构，中空的筒体1结构大大减轻了填方部分的自重，因此有效缓解了后期沉降情况；并且相比于传统的填土式填方结构来说，刚性的筒体1顶撑能力强，且筒体1之间的作用力简单，降低局部塌陷并造成裹带附近区域一同塌陷的可能性，支承部3自身的稳定性更佳。

除支承部3外的其余的筒体1挡设于支承部3的至少一侧，从靠近支承部3的一端至另一端呈顶部逐渐降低的阶梯状排列，形成支承结构中用于挡护支承部3侧壁的挡护部4。该挡护结构能够有效削弱外侧筒体1顶部与基底表面之间的高度差，有效降低了支承部3侧壁处的筒体1受到水平剪力的影响，提高了后期场坪结构的稳定性，并且挡护部4和支承部3采用同制式筒体1，加强了结构整体性，优化了结构的受力性能。更重要的是，相比于传统填土需要采用较缓挡护，导致挡护部4面积较大这一缺陷来说，由于采的用筒体1结构稳定性和支撑力作用方式都远远高于土质挡护，因此即便挡护部4的坡度较大其也能够实现更好的挡护性能，可以大大降低挡护部4所需面积，不仅提高了用地效率，还降低了投入成本。

方桩2的截面与筒体1的中空部分截面适配，且上部嵌入设定筒体1的中空部分内，下部对应埋入该筒体1底部的基底内，相邻的两根方桩2之间间隔设定个数的筒体1。这种设置方式在各自分离的基底整体和支承部3、挡护部4整体之间形成了有效连接，方桩2嵌入筒体1的部分作为基底整体的连接齿卡紧了支承部3和挡护部4，埋入基底的部分作为支承部3、挡护部4的连接齿抓住了基底，使二者不再是各自分离的状态，大大提高了支承结构的整体性，保证上部支承的稳定性。由于方桩2的存在，支承部3和挡护部4的稳定性进一步得到优化，因此支承部3可以在原基础上建得更高，挡护部4的面积也可以进一步缩小。

除此之外，筒体1和方桩2的结构均简便易制，预制的筒体1和方桩2能够有效缩短现场施工工期，相比于传统的填方结构来说其单体结构轻便，因此降低了对施工装置的需求，进一步降低了施工难度和施工成本。有效解决了在艰险山区边坡填方造地受限的条件下营造大面积场坪难、造价受场地面积影响大、支挡部分占地面积大等问题。

本实施例中，方桩2的桩间距取决于方桩2的截面宽度，为方桩2截面宽度的3～5倍，计算出的值取筒体1截面宽度的整数倍，以方便嵌入。对土质较好的场地，同等条件下，方桩2的承载能力也相对更高，因此可考虑取较大的桩间距，对土质较差的场地，方桩2的承载能力相对更差，因此可考虑取较小的桩间距。施工中先按照设计距离将方桩2施工完毕后再安装筒体1。

本实施例中，如图3至图5所示，用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构还包括钢制卡座5，钢制卡座5包括连接板51和四面相互断开的侧板52，四面侧板52分别连接在连接板51的四个边缘处，连接板51的中部预制在方桩2内，侧板52和方桩2之间设有两倍筒体1壁厚的间隙；连接板51的边缘于方桩2嵌入筒体1内时与筒体1的底端接触，四面侧板52分别卡入与该筒体1相邻的各筒体1内。

钢制卡座5与方桩2整体预制，在使用时与方桩2一同和筒体1配合，相比于只采用方桩2配合的方式来说，不仅使方桩2和筒体1之间受到水平方向的限位，还使二者在竖直方向上也存在位置限制，提高了筒体1的位置精度，为筒体1安装提供了位置基础。同时使方桩2和筒体1之间的接触面不仅限于筒体1的内侧面，还延伸到了筒体1的端面，加强了二者的连接强度。更重要的是，有方桩2加持的筒体强度会更高，稳定性更好，会与相邻的筒体之间存在受力方面的差异，而钢制卡座5通过侧板52卡进相邻筒体1内部的方式，将二者的受力方式进行平衡，削弱了这种差异，因此使场坪的整体性能更好。

钢制卡座5的连接板51上设有多个孔，方桩在与其进行预制时可以将内部钢筋穿入孔中，之后浇筑混凝土进行制备。

本实施例中，方桩2和其嵌入的筒体1之间的缝隙以及筒体1和钢制卡座5之间的缝隙内均灌注混凝土固结，以保证支承结构的一体性，提高受力性能。

本实施例中，筒体1的外形截面为方形，方形结构能够使相邻的两个筒体1之间通过相邻的侧面贴合，提高结构整体的内部致密性，优化受力性能。贴合之后在缝隙内灌注混凝土固结，实现各个筒体1的稳定连接。筒体1的内孔和方桩2也为方形，且方桩2与筒体1的内孔紧密贴合。

本实施例中，如图6所示，筒体1于预制时在各侧壁上均预留有位置对应的通孔11，相邻的两个筒体1通过穿设于通孔11中的连接装置12连接；连接装置12包括螺栓、螺母和垫片，螺栓穿设于相邻的两个筒体1的侧壁上设置的通孔11中，其端部通过螺母紧固。这种连接方式使连接装置12完全位于筒体1的内部，避免占用外部空间，导致筒体1间距增大等问题。且螺母与筒体1的内壁之间以及螺栓头部与筒体1的内壁之间均垫设有垫片，保护筒体1的结构不受破坏。

本实施例中，各筒体1的中空部分内填充有压重填料6。压重填料6不仅增加了筒体1的结构自重，提高结构的抗滑抗倾覆能力，还使中空部分充实，优化了筒体1的受力变形特性和稳定性，提高了长度较长的筒体1的抗剪能力，使其承载力特性能够满足工程实际的需求，可用于多维受限条件下大面积场坪的修建。压重填料6可以按需选择碎石、泥土、轻质泡沫土等材料，实际中也可选择挖方的岩土作为压重填料6填充在筒体1中。本实施例中，压重填料6的填充高度为支承部3中筒体1的高度的0.5～1倍。具体取值取决于结构所受边坡下滑推力大小和基础承载力大小。下滑推力较大的情况下可选用较大的填充高度以增强结构的抗剪能力，下滑推力小的情况下可以选用较小的填充高度，这样的话可以减小对地基承载力的要求，也可以减小工程量。

本实施例中，组成支承部3的各筒体1的顶部共同覆盖有钢筋混凝土板31，在钢筋混凝土板31形成的场坪上可修筑铁路场站、高速公路服务区、市政造地场坪以及机场场坪等结构设施。

本实施例中，挡护部4中每排筒体1的顶部高度之差为筒体1的截面宽度的1.0～1.5倍。具体取决于支承结构的高度、支承部3上覆荷载大小以及挡护部4的可用空间大小。在支承部3结构的高度较小、支承部3上覆荷载较小、挡护部4的可用空间较小的情况下可以选用该范围内较大的高度差值，这样设置可以在保证整体结构稳定的情况下节省建筑材料、缩小建筑用地面积、缩短工期。

本实施例中，筒体1的壁厚是筒体1的截面宽度的0.10～0.13倍，该厚度在保证筒体1结构强度的前提下有效减轻筒体1自重。筒体1的长度根据需要可选用为10m～30m，筒体1的截面宽度为0.8～1.2m。

本实施例中，方桩2的截面宽度与筒体1的内孔适配，因此其宽度为筒体1截面宽度的0.77倍～0.8倍。方桩2的长度为15m～30m，具体长度取决于当地土质条件，原则上是希望桩尖尽可能落在承载力较高的土层以提高桩的承载能力。

本实施例中，方桩2嵌入筒体1的长度为筒体1自身长度的0.5～0.8倍，以保证连接部分起到有效的稳固作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：包括有多个预制的筒体（1）和多个混凝土预制的方桩（2），筒体（1）沿竖直方向连接于基底上，且各筒体（1）之间紧密相邻排布，部分筒体（1）的顶部齐平至设定高度，形成支承结构中用于支承上覆荷载的支承部（3）；另外的筒体（1）挡设于支承部（3）的至少一侧，从靠近支承部（3）的一端至另一端呈顶部逐渐降低的阶梯状排列，形成支承结构中用于挡护支承部（3）侧壁的挡护部（4）；所述方桩（2）的截面与筒体（1）的中空部分截面适配，且上部嵌入设定筒体（1）的中空部分内，下部对应埋入该筒体（1）底部的基底内，相邻的两根方桩（2）之间间隔设定个数的筒体（1），所述筒体（1）于预制时在各侧壁上均预留有位置对应的通孔（11），相邻的两个筒体（1）通过穿设于通孔（11）中的连接装置（12）连接；所述连接装置（12）包括螺栓、螺母和垫片，所述螺栓穿设于相邻的两个筒体（1）的侧壁上设置的通孔（11）中，其端部通过螺母紧固，且螺母与筒体（1）的内壁之间以及螺栓头部与筒体（1）的内壁之间均垫设有垫片。

2.根据权利要求1所述的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：还包括钢制卡座（5），所述钢制卡座（5）包括连接板（51）和四面相互断开的侧板（52），四面所述侧板（52）分别连接在连接板（51）的四个边缘处，连接板（51）的中部预制在方桩（2）内，侧板（52）和方桩（2）之间设有两倍筒体（1）壁厚的间隙；所述连接板（51）的边缘于方桩（2）嵌入筒体（1）内时与筒体（1）的底端接触，四面所述侧板（52）分别卡入与该筒体（1）相邻的各筒体（1）内。

3.根据权利要求2所述的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：所述方桩（2）和其嵌入的筒体（1）之间的缝隙以及筒体（1）和钢制卡座（5）之间的缝隙内均灌注混凝土固结。

4.根据权利要求1所述的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：所述筒体（1）的外形截面为方形，相邻的两个筒体（1）之间通过相邻的侧面贴合，并在缝隙内灌注混凝土固结。

5.根据权利要求1所述的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：各所述筒体（1）的中空部分内填充有压重填料（6），所述压重填料（6）的填充高度为支承部（3）中筒体（1）的高度的0.5~1倍。

6.根据权利要求1所述的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：组成所述支承部（3）的各筒体（1）的顶部共同覆盖有钢筋混凝土板（31）。

7.根据权利要求1所述的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：所述挡护部（4）中每排筒体（1）的顶部高度之差为筒体（1）的截面宽度的1.0~1.5倍。

8.根据权利要求1所述的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：所述筒体（1）的长度为10m~30m，所述筒体（1）的截面宽度为0.8~1.2m，所述筒体（1）的壁厚是筒体（1）的截面宽度的0.10~0.13倍。

9.根据权利要求1所述的用于营造大面积高场坪的桩-仓筒组合支承结构，其特征在于：所述方桩（2）的长度为15m~30m，所述方桩（2）嵌入筒体（1）的长度为筒体（1）自身长度的0.5~0.8倍。

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