CN209816864U - 一种预应力工字型支护桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预应力工字型支护桩。该预应力工字型支护桩包括预制工字型桩体、下连接板、多个张紧件以及多个预应力钢件，预应力钢件选自钢筋、钢绞线中的一种或两种，当多个预应力钢件包括钢筋时，钢筋穿设于预制工字型桩体的预留安装孔内，钢筋的下端与下连接板上的下通孔螺纹连接，钢筋的上端与张紧件可调节地连接，当多个预应力钢件包括钢绞线时，钢绞线弯曲为U形，每一钢绞线的两端分别穿过下连接板的两下通孔以及预制工字型桩体的两预留安装孔，延伸到预制工字型桩体的上端，钢绞线的两端分别与张紧件可调节地连接。当支护完成后，可拆下张紧件，旋转钢筋实现钢筋的回收，抽拉钢绞线实现钢绞线的回收。

Description

一种预应力工字型支护桩

技术领域

本实用新型涉及基坑支护技术领域，尤其涉及一种预应力支护桩。

背景技术

基坑工程广泛应用于城市建筑工程、地铁工程以及地下综合管廊工程等领域。目前，国内的基坑支护结构有钢板桩工法、钻孔灌注桩结构和SMW工法装等形式。

在申请号为201310030438.X的中国专利中，公开了一种基于现场浇筑后张法工字型支护桩，该支护桩刚度高、耐久性好、抗弯抗剪性能高，可大大降低基坑的变形量。但是，该专利提供的支护桩存在以下缺点：支护桩需要现场浇筑，导致工期延长；支护桩安装以后，无法实现钢材的回收，导致大量钢材被浪费。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种预应力工字型支护桩，支护桩无需现场浇筑，且支护桩内的钢材可回收。

根据本实用新型的一个方面，提供一种预应力工字型支护桩，包括：

预制工字型桩体，其具有多个预留安装孔，所述预留安装孔连通所述预制工字型桩体的上下两端；

下连接板，具有与各所述预留安装孔对应的多个下通孔；

多个张紧件；以及

多个预应力钢件，多个所述预应力钢件选自钢筋、钢绞线中的一种或两种，

当多个所述预应力钢件包括钢筋时，所述钢筋穿设于所述预制工字型桩体的一预留安装孔内，所述钢筋的下端与所述下连接板的一下通孔螺纹连接，所述钢筋的上端与一所述张紧件可调节地连接，

当多个所述预应力钢件包括钢绞线时，所述钢绞线弯曲为U形，所述钢绞线的两端分别穿过所述下连接板的两下通孔以及所述预制工字型桩体的两预留安装孔延伸到所述预制工字型桩体上方，所述钢绞线的两端分别与一所述张紧件可调节地连接。

进一步地，多个所述张紧件选自螺母、锚具中的一种或两种，当所述预应力钢件为钢筋时，相应的所述张紧件为螺母，所述张紧件与所述钢筋的上端螺纹连接，当所述预应力钢件为钢绞线时，相应的所述张紧件为锚具。

进一步地，多个所述预应力钢件包括钢绞线，所述钢绞线的两端分别穿过两个不相邻的所述预留安装孔。

进一步地，多个所述预应力钢件包括钢绞线，安装各所述钢绞线的多对所述预留安装孔以及所述下通孔交错地设置，以避免各所述钢绞线的弯曲部干涉。

进一步地，所述预应力工字型支护桩还包括上固定板，所述上固定板设置在所述预制工字型桩体的上端，所述上固定板具有与各所述预留安装孔对应的多个上通孔，所述预应力钢件的上端穿过各所述上通孔。

进一步地，所述预制工字型桩体为混凝土材质，所述下连接板以及所述上固定板为钢材质。

进一步地，各所述预留安装孔分布在所述预制工字型桩体的两侧，其中一侧的所述预留安装孔内的所述预应力钢件为钢绞线，另一侧的所述预留安装孔内的所述预应力钢件为钢筋。

进一步地，多个所述预应力钢件包括钢绞线，所述下连接板上具有各所述钢绞线对应的多个引导通道，所述引导通道呈弧形，每一所述引导通道的两端与两所述下通孔连通，所述钢绞线的弯曲部分位于所述引导通道内。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)工字型的支护桩在基坑支护中，以小的混凝土截面发挥更高的抗弯性能，可大大节省混凝土用量；

(2)采用预应力张拉的形式，依靠预拉钢筋或钢绞线可进一步增强桩体的抗弯性能，达到节省材料的目的；

(3)本实用新型提供的支护桩无需现场浇筑，可以在工厂完成预制后，直接在现场进行安装，可以大幅减少工期；

(4)在支护桩完成其支护功能后，可将支护桩内的预应力钢件回收，从而大幅降低了支护成本；

(5)由于预应力钢件回收操作简单，无需使用大型机器进行操作，回收成本低，可在不影响周围环境或建筑的前提下快速完成回收工作。

附图说明

图1为本实用新型的预应力工字型支护桩的第一个优选实施例的立体示意图；

图2为本实用新型的预应力工字型支护桩的第一个优选实施例的爆炸图，其中预应力钢件未示出；

图3为本实用新型的预应力工字型支护桩的第二个优选实施例的立体示意图；

图4为本实用新型的预应力工字型支护桩的第二个优选实施例的侧面透视图；

图5A显示了预制工字型桩体上预留安装孔的一个优选布置方式；

图5B显示了预制工字型桩体上预留安装孔的另一个优选布置方式；

图5C显示了预制工字型桩体上预留安装孔的另一个优选布置方式；

图5D显示了预制工字型桩体上预留安装孔的另一个优选布置方式；

图6为本实用新型的预应力工字型支护桩的第四个优选实施例的下连接板的示意图；

图7为本实用新型的预应力工字型支护桩的第四个优选实施例的部分示意图；

图中：1、预制工字型桩体；10、预留安装孔；2、下连接板；20、下通孔；21、引导通道；3、预应力钢件；31、钢筋；32、钢绞线；4、张紧件；5、上固定板；50、上通孔。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

如图1-4所示，本实用新型提供的预应力工字型支护桩，包括预制工字型桩体1、下连接板2、多个预应力钢件3以及多个张紧件4。

预制工字型桩体1适于插入土体中并对其一侧的土体进行支挡。预制工字型桩体1上具有多个预留安装孔10，预留安装孔10连通预制工字型桩体1的上下两端。

下连接板2设置在预制工字型桩体1的下端，下连接板2具有与各预留安装孔10一一对应的多个下通孔20。

预应力钢件3选自钢筋31、钢绞线32中的一种或两种。也即多个预应力钢件3可以均为钢筋31，或者均为钢绞线32，或者一部分为钢筋31、一部分为钢绞线32。

当预应力钢件3为钢筋31时，每一钢筋31穿设于一预留安装孔10内，钢筋31的下端与相应的下通孔20螺纹连接，钢筋31的上端与张紧件4可调节地连接，通过调节张紧件4使钢筋31被张紧。由于钢筋31的下端与下连接板2螺纹连接，从而当工字型支护桩完成支护任务后，通过旋转钢筋31可使其与下连接板2分离，然后将钢筋31从预留安装孔10中抽出，实现钢筋31的回收。

当预应力钢件3为钢绞线32时，钢绞线32弯曲为U形，每一钢绞线32的两端分别穿过两下通孔20以及两预留安装孔10延伸到预制工字型桩体1的上端，钢绞线32的两端分别与一张紧件4可调节地连接，通过调节张紧件4使得钢绞线32的两端被张紧，此外，当工字型支护桩完成支护任务后，将钢绞线32一端的张紧件4拆下，向外拉钢绞线32的另一端，即可将钢绞线32从两预留安装孔10中抽出，实现钢绞线32的回收。

考虑到钢绞线32需要在弹性形变的范围内进行弯曲，应尽可能增加钢绞线32弯曲部分的弧度。优选地，钢绞线32的两端分别穿过两个不相邻的预留安装孔10，如图4所示，通过增加钢绞线32两端之间的距离，实现钢绞线32弯曲部分弧度的扩大。

考虑到多根钢绞线32安装时，弯曲部分可能发生干涉，优选地，每一钢绞线32对应的一对预留安装孔10和一对下通孔20与另一钢绞线32对应的一对预留安装孔10和一对下通孔20交错地设置。图5A-5D显示了预留安装孔10交错设置的几种排列方式，相应的下通孔20的排列方式与预留安装孔10的排列方式相同，当然预留安装孔10的排列方式不限于图中示出的方式。形成多对交错设置的预留安装孔10，可以避免相邻的两钢绞线32的弯曲部发生干涉。

在一些实施例中，为了避免各钢绞线32的弯曲部分相互干涉，优选地，下连接板2上具有多个引导通道21，如图6、7所示，引导通道呈弧形，每一引导通道21的两端与两下通孔20连通，各钢绞线32的弯曲部分即位于各引导通道21内。引导通道21可以是完全封闭的，也可以是半封闭的。引导通道21一方面使得钢绞线32的安装更加方便，另一方面还可以在回收钢绞线32时，避免因局部弯折过度导致钢绞线32抽出困难。

当预应力钢件3为钢筋31时，在一些实施例中，张紧件4为螺母，具有内螺纹，钢筋31的上端具有外螺纹，张紧件4与钢筋31的上端螺纹连接，张紧件4与钢筋31连接时，其下端抵于预制工字型桩体1的上端，通过旋转张紧件4实现对钢筋31张力的调节。

当预应力钢件3为钢绞线32时，在一些实施例中，张紧件4为锚具，锚具包括锚板以及锁片(图中未示出)，锚板上具有多个锚孔，钢绞线32的各钢丝适于穿过锚板上的各锚孔，锁片适于插入钢丝与锚孔之间的间隙，以将钢丝锁紧在锚孔内，张紧件4与钢绞线32连接时，锚板的下端抵于预制工字型桩体1的上端。

在一些实施例中，预应力工字型支护桩还包括上固定板5，上固定板5设置在预制工字型桩体1的上端，上固定板5具有与各预留安装孔10一一对应的多个上通孔50，各预应力钢件3的上端穿过相应的上通孔50向上延伸，各张紧件4与预应力钢件3连接时，张紧件4抵于上固定板5，上固定板5使各张紧件4的作用力均匀地分布在预制工字型桩体1的顶面。

在一些实施例中，各预留安装孔10分布在预制工字型桩体1紧靠支挡土体的一侧，该侧作为受力面，通过设置预应力钢件3，可以大幅提高抗弯抗剪能力，预应力钢件3可以是钢筋31和/或钢绞线32。

在另一些实施例中，各预留安装孔10分布在预制工字型桩体1紧靠支挡土体的一侧和远离支挡土体的另一侧，通过在预制工字型桩体1的两侧均设置预应力钢件3，可以进一步提升工字型支护桩的抗弯抗剪能力。当预制工字型桩体1的两侧均设置预应力钢件3时，优选地，紧靠支挡土体一侧的预留安装孔10内的预应力钢件3为钢绞线32，远离支挡土体一侧的预留安装孔10内的预应力钢件3为钢筋31，钢绞线32主要承受拉力，钢筋31主要承受挤压力，从而大幅提高了支护桩的抗弯抗剪能力。

在另外的一些实施例中，各预留安装孔10除了分布在预制工字型桩体1紧靠支挡土体的一侧和远离支挡土体的另一侧，还分布在预制工字型桩体1的中部，预应力钢件3对工字型支护桩的中部也进行加强，以进一步提高支护桩的抗弯抗剪性能。

本实用新型的预应力工字型支护桩可以在工厂内完成预制，运输至现场后可直接进行支护桩的安装，可以大大缩短施工时间。此外，支护任务完成后，可以将张紧件4、预应力钢件3、上固定板5回收，也即大部分的钢材均可回收再利用，大幅降低力支护桩的成本；此外，预应力钢件3的回收步骤简单，不需要大型机器辅助，回收成本低，可在不影响周围环境或建筑的前提下快速完成回收工作。

本实用新型还提供一种基坑支护方法，包括以下步骤：

提供本实用新型的上述预应力工字型支护桩，通过调节张紧件4，使预应力钢件3处于张紧状态；

将上述预应力支护桩安装在支挡土体的一侧；

支护完成后，拆下张紧件4，回收预应力钢件3，当预应力钢件3为钢筋31时，旋转钢筋31实现回收，当预应力钢件3为钢绞线32时，向外抽拉钢绞线32的一端实现回收。

预应力工字型支护桩的各预留安装孔10分布在预制工字型桩体1的两侧，其中一侧的预留安装孔10内的预应力钢件3为钢绞线32，另一侧的预留安装孔10内的预应力钢件3为钢筋31，将预应力支护桩安装在基坑内时，使设置钢绞线32的一侧紧靠支挡土体。

【实施例1】

如图1、2所示，预应力工字型支护桩包括预制工字型桩体1、下连接板2、多个钢筋31、多个张紧件4、上固定板5。

预制工字型桩体1的两侧分别设有多个预留安装孔10。上固定板5和下连接板2分别设置在预制工字型桩体1的上、下两端面。下连接板2上具有与各预留安装孔10一一对应地下通孔20，下通孔20具有内螺纹。上固定板5上具有与各预留安装孔10一一对应的上通孔50。钢筋31的上下两端具有外螺纹。张紧件4具有内螺纹。

预制工字型桩体1采用先素砼浇筑蒸汽养护，预留孔洞，当其达到一定强度后，可进行钢筋31的安装；安装钢筋31时，先将上固定板5以及下连接板2设置在预制工字型桩体1的上、下两端，然后将钢筋31通过上固定板5的上通孔50插入预留安装孔10，然后旋转钢筋31使其下端与下连接板2的下通孔20螺纹连接；然后将张紧件4旋紧在钢筋31的上端，并使得张紧件4抵于上固定板5，从而使得钢筋31处于预应力状态。

下连接板2与上固定板5均为钢材质，以保证有足够的强度。

支护完成后，可回收钢筋31。首先将张紧件4从钢筋31的上端旋下，然后旋转钢筋31，使钢筋31与下连接板2分离，然后抽出钢筋31，实现钢筋31的回收。

【实施例2】

如图3、4所示，预应力工字型支护桩包括预制工字型桩体1、下连接板2、多个钢筋31、多根钢绞线32、多个张紧件4、上固定板5。

预制工字型桩体1的两侧分别设有多个预留安装孔10。上固定板5和下连接板2分别设置在预制工字型桩体1的上、下两端面。下连接板2上具有与各预留安装孔10一一对应地下通孔20，上固定板5上具有与各预留安装孔10一一对应的上通孔50。

各钢筋31设置在预制工字型桩体1一侧的预留安装孔10内，钢筋31的上下两端具有外螺纹，与钢筋31相对于的各下通孔20具有内螺纹，钢筋31的下端设于相应的下通孔20内，与各钢筋31对应的张紧件4具有内螺纹，钢筋31的上端与张紧件4螺纹连接，张紧件4抵于上固定板5。

各钢绞线32设置在预制工字型桩体1另一侧的预留安装孔10内，每一钢绞线32弯曲为U形，钢绞线32的两端从下连接板2的下方分别穿过两下通孔20、两预留安装孔10以及两上通孔50延伸到上固定板5的上方，钢绞线32的两个上端分别与一张紧件4可调节地连接，张紧件4抵于上固定板5的上端。与钢绞线32对应的张紧件4为锚具，锚具包括锚板以及锁片(图中未示出)，锚板上具有多个锚孔，钢绞线32的各钢丝适于穿过锚板上的各锚孔，锁片适于插入钢丝与锚孔之间的间隙，以将钢丝锁紧在锚孔内。

预制工字型桩体1采用先素砼浇筑蒸汽养护，预留孔洞，当其达到一定强度后，可进行钢筋31以及钢绞线32的安装。安装钢筋31时，先将上固定板5以及下连接板2设置在预制工字型桩体1的上、下两端，然后将钢筋31从上固定板5的上通孔50插入预留安装孔10，然后旋转钢筋31使其下端与下连接板2的下通孔20螺纹连接，然后将张紧件4旋紧在钢筋31的上端，并使得张紧件4抵于上固定板5，从而使得钢筋31处于预应力状态。安装钢绞线32时，先将上固定板5以及下连接板2设置在预制工字型桩体1的上、下两端，将钢绞线32弯曲为U形，从下连接板2的下方使钢绞线32的两端分别穿过两下通孔20、两预留安装孔10以及两上通孔50延伸到上固定板5上方，然后将张紧件4安装在钢绞线32的两端，并使得张紧件4抵于上固定板5，从而使得钢绞线32处于预应力状态。

支护完成后，可回收钢筋31与钢绞线32。将张紧件4从钢筋31以及钢绞线32上拆下；通过旋转钢筋31，使钢筋31与下连接板2分离，实现回收；通过向外抽拉钢绞线32的一端，使钢绞线32的另一端依次穿过两预留安装孔10，最终整个钢绞线32被抽出，实现回收。

【实施例3】

预应力工字型支护桩包括预制工字型桩体1、下连接板2、多根钢绞线32、多个张紧件4、上固定板5。

预制工字型桩体1的两侧分别设有多个预留安装孔10。上固定板5和下连接板2分别设置在预制工字型桩体1的上、下两端面。如图6所示，下连接板2上具有与各预留安装孔10一一对应地下通孔20，上固定板5上具有与各预留安装孔10一一对应的上通孔50。下连接板2还具有与各钢绞线32对应的多个引导通道21，引导通道21呈弧形，每一引导通道21的两端与两下通孔20连通，引导通道21为半开放的槽形。

每一钢绞线32弯曲为U形，钢绞线32的两端从下连接板2的下方分别穿过两下通孔20、两预留安装孔10以及两上通孔50延伸到上固定板5的上方，各钢绞线32的弯曲部分保持在各引导通道21内，如图7所示，钢绞线32的两个上端分别与一张紧件4可调节地连接，张紧件4抵于上固定板5的上端。与钢绞线32对应的张紧件4为锚具，锚具包括锚板以及锁片(图中未示出)，锚板上具有多个锚孔，钢绞线32的各钢丝适于穿过锚板上的各锚孔，锁片适于插入钢丝与锚孔之间的间隙，以将钢丝锁紧在锚孔内。

预制工字型桩体1采用先素砼浇筑蒸汽养护，预留孔洞，当其达到一定强度后，可进行钢绞线32的安装。安装钢绞线32时，先将上固定板5以及下连接板2设置在预制工字型桩体1的上、下两端，将钢绞线32弯曲为U形，从下连接板2的下方使钢绞线32的两端分别穿过两下通孔20、两预留安装孔10以及两上通孔50延伸到上固定板5上方，使钢绞线32的弯曲部分保持在相应的引导通道21内，然后将张紧件4安装在钢绞线32的两端，并使得张紧件4抵于上固定板5，从而使得钢绞线32处于预应力状态。

支护完成后，可回收钢绞线32。将张紧件4从钢绞线32上拆下；通过向外抽拉钢绞线32的一端，使钢绞线32的另一端依次穿过两预留安装孔10，最终整个钢绞线32被抽出，实现回收。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种预应力工字型支护桩，其特征在于，包括：

预制工字型桩体，其具有多个预留安装孔，所述预留安装孔连通所述预制工字型桩体的上下两端；

下连接板，具有与各所述预留安装孔对应的多个下通孔；

多个张紧件；以及

多个预应力钢件，多个所述预应力钢件选自钢筋、钢绞线中的一种或两种，

当多个所述预应力钢件包括钢筋时，所述钢筋穿设于所述预制工字型桩体的一预留安装孔内，所述钢筋的下端与所述下连接板的一下通孔螺纹连接，所述钢筋的上端与一所述张紧件可调节地连接，

当多个所述预应力钢件包括钢绞线时，所述钢绞线弯曲为U形，所述钢绞线的两端分别穿过所述下连接板的两下通孔以及所述预制工字型桩体的两预留安装孔延伸到所述预制工字型桩体上方，所述钢绞线的两端分别与一所述张紧件可调节地连接。

2.根据权利要求1所述的预应力工字型支护桩，其特征在于，多个所述张紧件选自螺母、锚具中的一种或两种，当所述预应力钢件为钢筋时，相应的所述张紧件为螺母，所述张紧件与所述钢筋的上端螺纹连接，当所述预应力钢件为钢绞线时，相应的所述张紧件为锚具。

3.根据权利要求1所述的预应力工字型支护桩，其特征在于，多个所述预应力钢件包括钢绞线，所述钢绞线的两端分别穿过两个不相邻的所述预留安装孔。

4.根据权利要求1所述的预应力工字型支护桩，其特征在于，多个所述预应力钢件包括钢绞线，安装各所述钢绞线的多对所述预留安装孔以及所述下通孔交错地设置，以避免各所述钢绞线的弯曲部干涉。

5.根据权利要求1-4任一所述的预应力工字型支护桩，其特征在于，还包括上固定板，所述上固定板设置在所述预制工字型桩体的上端面，所述上固定板具有与各所述预留安装孔对应的多个上通孔，所述预应力钢件的上端穿过各所述上通孔。

6.根据权利要求5所述的预应力工字型支护桩，其特征在于，所述预制工字型桩体为混凝土材质，所述下连接板以及所述上固定板为钢材质。

7.根据权利要求1-4任一所述的预应力工字型支护桩，其特征在于，各所述预留安装孔分布在所述预制工字型桩体的两侧，其中一侧的所述预留安装孔内的所述预应力钢件为钢绞线，另一侧的所述预留安装孔内的所述预应力钢件为钢筋。

8.根据权利要求1-4任一所述的预应力工字型支护桩，其特征在于，多个所述预应力钢件包括钢绞线，所述下连接板上具有各所述钢绞线对应的多个引导通道，所述引导通道呈弧形，每一所述引导通道的两端与两所述下通孔连通，所述钢绞线的弯曲部分位于所述引导通道内。