带翼缘的矩形桩的制作方法

本实用新型属于桩基结构技术领域，特别是带翼缘的矩形桩。

背景技术：

目前常规的桩板式挡墙，皆采用圆形的钢筋砼钻孔灌注桩，施工时待桩强度达到设计值后开挖桩间土，安装挡土板，回填挡土板后填土，压实。由于钻孔桩为圆形，与等面积的矩形桩相比水平抗弯刚度小30%左右。圆形桩钢筋采用均匀布置，比矩形桩钢筋用量多30%～40%。采用圆形桩的桩板式挡土墙需要开挖桩间土，安装挡土板，回填档土板后填土，造成挡土板后土体开挖后又回填，破坏了挡土板后土体原来的强度和受力性能，形成较大的安全和质量隐患，且挡土板与圆形桩的接触面只有一条线，受力极不合理。

现今最常见的采用圆形钻孔灌注桩的深基坑围护方式有两种：

①、钢筋砼钻孔灌注桩围护：先施工钢筋砼钻孔灌注桩，待桩强度达到设计强度后开挖基坑内土体和桩间土体，最后填充桩体间挡土板。目前，该围护方式普遍存在由于桩与桩的间距过密，导致土体的抗力大大降低的问题。

②、施工深基坑四周钢筋砼连续墙：先施工连续墙结构，待连续墙满足设计强度后采用内支撑，开挖墙内土体。该围护方式由于采用了内支撑，墙内土体不能使用大型机械施工，造成工期长、施工成本高等问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种刚度大、抗弯强度好、结构受力合理、工程造价低、施工周期缩短、质量安全可靠的带翼缘的矩形桩。

本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：

带翼缘的矩形桩，包括桩基本体，桩基本体截面为矩形，桩基本体伸出地面部分的两侧分别延伸出翼缘，两侧的翼缘等高度，所述翼缘为矩形；

所述桩基本体和翼缘内均分别设有钢筋笼，桩基本体和翼缘由混凝土一体化浇筑。

本实用新型的有益效果：

1、带翼缘的矩形桩的桩板是一次性施工成型的，桩板后的土体没被破坏，施工周期缩短，质量安全可靠，造价降低。

2、带翼缘的矩形桩提高了桩的抗弯刚度，减小了结构所需的钢筋和砼的用量，把基坑的围护结构物和建筑地下室基础融为一体，省去了连续墙的内支撑，为大型设备施工地下墙创造了条件，可大量缩短地下室施工周期，降低地下主体的工程造价，且质量和安全更有保证。

3、矩形桩和翼缘由挖槽机械完成，挖槽机械主要有挖斗式挖槽机、回转式挖槽机和冲击式挖槽机三种类型。挖槽深度可达到60米，适合于粘性土、砂性土、砾石卵石和较硬的岩石层，这种挖槽机械工艺和圆形桩的钻孔工艺比较，成本低。

4、带翼缘的矩形桩和圆形桩比较，刚度大，抗弯强度好：

(1) 等面积的钢筋混凝土桩, 带翼缘矩形桩的刚度是圆形桩的大约1.37倍；

(2) 等刚度的钢筋混凝土桩, 带翼缘矩形桩比圆形桩受力好强度高，可节省混凝土33%，钢筋34%-42%，总造价可以节省造价31%-35%。水平推力越大效果越明显。

5、翼缘作为挡土板，和圆形桩板式挡墙的挡土板搁置在圆形桩的侧面比较，结构受力更清晰合理。

本实用新型能用在抵抗水平推力的公路、市政挡土墙和深基坑围护结构。

附图说明

图1是本实用新型带翼缘的矩形桩的结构示意图。

图2是图1的B-B向的剖面图。

图3是图1的A-A向的剖面图。

图中：1、桩基本体，2、翼缘，3、钢筋笼，4、混凝土。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，但不构成对本实用新型权利要求保护范围的限制。

如图1至图3所示，带翼缘的矩形桩，包括桩基本体1，桩基本体1截面为矩形，桩基本体1伸出地面部分的两侧分别延伸出翼缘2，所述翼缘2为矩形。

所述桩基本体1和翼缘2内均分别设有钢筋笼3，桩基本体1和翼缘2由混凝土4一体化浇筑。

所述的矩形桩位于地下的部分使用挖槽机械施工和泥浆护壁，使用C25-C40水下混凝土浇筑；伸出地面部分采用立模现捣，使用C25-C40混凝土浇筑。

该带翼缘的矩形桩执行现行规范如下：

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008、《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ 311-2013）、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）。

本实用新型带翼缘的矩形桩的施工步骤：

第一、按施工平面图放线、定位，标明桩位、编号和施工顺序。

第二、挖槽机械挖槽，泥浆护壁成形后，对中心位置、尺寸、槽深、垂直度进行验收。

第三、吊装经过验收合格的钢筋笼3。最后浇筑混凝土4，混凝土4强度达到100%后每一根桩都需要做水平荷载和完整性的检测。

带翼缘的矩形桩使用的主要材料：

1、混凝土：因为地下部分桩基采用旋挖桩施工和泥浆护壁，所以使用C25-C40水下混凝土；地上部分桩采用立模现捣，使用C25-C40混凝土。

2、钢筋：钢筋笼采用普通钢筋HPB300，抗拉强度设计值fy=270N/mm2；普通钢筋 HRB400，抗拉强度设计值fy=360N/mm2；普通钢筋 HRB500，抗拉强度设计值fy=435N/mm2。

结构计算比较：

一、比较等面积的圆形桩和带翼缘的矩形桩的刚度EI。

1、假设圆截面直径D₁=1.5m时，利用面积相等，带翼缘的矩形桩中的翼缘对矩形桩是有利，忽略翼缘部分，按矩形桩计算。因二者截面等面积，求得矩形的截面尺寸a=1m，b=1.6m。

2、截面对中心线X轴的惯性矩：

圆形对X轴的惯性矩Ixo=πD₁⁴/64 =0.2485m⁴；

矩形截面对X轴的惯性矩Ix_口=ab³/12=0.3413 m⁴；

同材料的弹性模量E相同，刚度EI比较：EIx_口/EIxo=1.37；

3、结论：等面积的钢筋混凝土桩，矩形的刚度是圆形的1.37倍。

二、比较等刚度（EI），圆形桩的桩板式挡墙和带翼缘的矩形桩的工程造价。

1、桩基情况：

（1）带翼缘的矩形桩：矩形桩和翼缘由液压式抓斗挖槽机完成，悬空伸出部分为矩形桩带翼缘，埋地部分为矩形桩；

（2）圆形桩：圆形桩为钻孔灌注桩，悬空伸出部分和埋地部分均为圆形桩。

2、计算情况

（1）假设圆形截面的直径D₁=1.4m，惯性矩Ixo=πD₁⁴/64 =0.1885m⁴，求出矩形桩的截面为0.8x1.4m。

（2）假定二种型式的桩中心线相等、悬空伸出长度相等、桩的总长相等、土体的物理参数和环境相同。

（3）矩形桩的悬空伸出部分、由于翼缘对结构是有利的，因此，简化为矩形桩计算。

（4）分别计算桩长从20米（悬臂长8米）到25米（悬臂长10米）时，钢筋混凝土圆形桩和矩形桩的内力、配筋和位移。

3、计算结果

经过结构计算和造价分析，桩的位移值大约相等；矩形桩比圆形桩受力好强度高，可节省混凝土33%，钢筋34%-42%，总投资可以节省造价31%-35%。