先张法预应力混凝土多孔空心生态桩及其施工方法与流程

技术领域：

本发明涉及土木工程，交通工程，水利工程等领域使用的混凝土制品，尤其涉及一种先张法预应力混凝土多孔空心生态桩及其工作方法。

背景技术：
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在土木工程领域，目前使用的建筑支护结构形式较多，常用的永久性挡土支护构筑物有：现浇法地下连续墙、重力式钢筋混凝土挡墙、现浇钻孔灌注桩、钢板桩和混凝土板桩等，还有传统的浆砌块石、干砌块石结构。传统的支护结构大多采用现场浇注的方法，施工工期长、工效低、工程造价高、施工工序复杂，而且浆砌块石、干砌块石结构耐久性较差，在气温变化后热胀冷缩的作用下，一般2-3年就会出现块石与混凝土粘结脱裂、垮塌现象，结构质量极不稳定。而传统板桩，两桩接合处渗水现象普遍存在，所以，在应用于对防渗功能要求高的支护工程中，u形板桩，方形护壁桩等预制板桩均无法真正彻底解决止水问题。

对比传统水利工程其他结构，板桩结构具有施工方便、耐久性强、性价比高、外形美观、节省用地等多种优势。目前广泛应用于大江大河防洪减灾、内河湖泊沿岸整治和加固、港口码头护岸、河堤工程等水利工程建设领域。板桩结构主要分为钢板桩和混凝土板桩。钢板桩抗弯抗压能力好，但其造价昂贵，且易腐蚀生锈。混凝土板桩则成本更低，施工周期短等优点。但传统混凝土板桩的抗弯受力性能受材料及结构的制约具有一定的局限性，并且在施工完成后，板桩构成密封的连续墙结构，严重阻碍了水的渗透，割断了坡面与河道水分、营养养分、能量的流动，不利于水生环境生态平衡。

技术实现要素：
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为此，本发明的目的在于提供一种先张法预应力混凝土多孔空心生态桩，该先张法预应力混凝土多孔空心生态桩结构简单、设计合理，有利于提高板桩的抗渗水性能和水生环境生态平衡。

本发明先张法预应力混凝土多孔空心生态桩，其特征在于：包括截面为矩形的桩体和对应设在桩体两短边侧面的连接榫头、卯槽，所述桩体上纵向贯通至少一个的空心孔，所述桩体长边侧面上设有与空心孔相通的生态通孔。

进一步的，上述桩体两短边侧面的连接榫头、卯槽纵向贯通整个桩体。

进一步的，上述榫头的截面结构为半圆形、梯形或三角形，所述卯槽的截面结构与榫头相适应。

进一步的，上述空心孔的截面形状为圆形、椭圆形、四边形或梅花形。

进一步的，上述生态通孔的截面形状为圆形、椭圆形、四边形或梅花形。

进一步的，上述桩体两短边侧面设有对应的凹槽道，以在两凹槽道拼合形成混凝土注浆槽道。

进一步的，上述桩体骨架为多根纵向预应力主筋和连接纵向预应力主筋的横向箍筋，纵向预应力主筋为钢绞线或pc钢棒，横向箍筋为热轧光圆钢筋或热轧带肋钢筋箍成，桩体的混凝土标号采用c60以上，在横向箍筋上靠近凹槽道设有凹形钢件，所述凹形钢件为一段钢筋条弯折成凹形的加固钢件，在每个横向箍筋的连接卯槽与注浆卯槽侧端部均焊接有凹形钢件。

进一步的，上述桩体长边侧面上还设有若干个吊环。

本发明先张法预应力混凝土多孔空心生态桩的施工方法，其特征在于：所述先张法预应力混凝土多孔空心生态桩包括截面为矩形的桩体和对应设在桩体两短边侧面的连接榫头、卯槽，所述桩体上纵向贯通至少一个的空心孔，所述桩体长边侧面上设有与空心孔相通的生态通孔；施工时，沉桩设备就位后，施工沉桩导向结构，吊车掉着桩体，将两个板桩吊起插入导向结构内土体，将一板桩的榫头靠近另一板桩的卯槽进行拼接，拼接后继续重复吊放插桩拼接，最终将板桩施打至预定标高；当地质较硬时，可通过射水孔辅助沉桩或者采用钢制桩尖，并在桩上端及桩顶加钢板套箍或增加钢筋并提高混凝土标号以提高板桩抗锤击。

进一步的，上述桩体两短边侧面设有对应的凹槽道，以在两凹槽道拼合形成混凝土注浆槽道，在需要加固桩体时，往凹槽道内灌注混凝土。

本发明的优点：本发明以合理的截面形式与受力方式实现了在支护工程中所需的优良抗弯性能，并且通过注浆凹槽道使得现场施工可操作性强、构件装配化程度高、作业效率高，能够保证结构的整体性和施工质量，降低工程造价，工程实施效果良好，有挡土和止水功能，可替代现有的围护桩墙结构。并且本发明申请保证了水体与岸边土体的水力连系，有利于营养，能量的流动，并且通过护岸构件起到挡坡，保持生态环境平衡的积极作用。

本发明可应用于河道航道整治工程、市政排水工程、交通路基支护工程，边坡治理工程中，采取特殊止水措施后，也可作为临时性支挡结构应用于基坑工程以及永久性地下连续墙和地下管廊外墙等。本发明结构简单、施工便捷、经济节约、生态环保。

本发明解决的其中一个技术问题是：传统混凝土板桩的抗弯受力性能受材料及结构的制约具有一定的局限性，在防渗要求高的支护工程中，两桩接合处渗水现象普遍存在，无法真正彻底解决止水问题。且钢板桩其造价昂贵，且易腐蚀生锈。本发明解决了上述问题。

本发明要解决的第二个技术问题是：土木工程领域采用现场浇注的方法，施工工期长、工效低、工程造价高、施工工序复杂。另外现有水利工程中板桩构成密封的连续墙结构，严重阻碍了水的渗透，割断了坡面与河道水分、营养养分、能量的流动，不利于水生环境生态平衡。本发明也解决了上述问题。

附图说明：

图1是本发明的立体构造示意图；

图2是图1的断面图；

图3是桩体背水面的构造示意图；

图4是桩体邻水面的构造示意图；

图5是拼合状态的构造示意图。

具体实施方式：

本发明先张法预应力混凝土多孔空心生态桩包括截面为矩形的桩体1和对应设在桩体1两短边侧面的连接榫头2、卯槽3，所述桩体1上纵向贯通至少一个的空心孔4，所述桩体长边侧面上设有与空心孔相通的生态通孔5，在桩体长边两侧面（邻水面和背水面）上的生态通孔5为错位设置。

进一步的，为了设计合理，连接上述桩体两短边侧面的连接榫头、卯槽纵向贯通整个桩体。

进一步的，为了根据需要，上述榫头的截面结构为半圆形、梯形或三角形等，所述卯槽的截面结构与榫头相适应；上述空心孔的截面形状为圆形、椭圆形、四边形或梅花形等；上述生态通孔的截面形状为圆形、椭圆形、四边形或梅花形等。

进一步的，为了提高在接合部提高抗渗水性能，上述桩体两短边侧面设有对应的凹槽道6，以在两凹槽道拼合形成混凝土注浆槽道。

进一步的，为了设计合理，上述桩体的骨架7为多根纵向预应力主筋8和连接纵向预应力主筋的横向箍筋9，纵向预应力主筋为钢绞线或pc钢棒，横向箍筋为热轧光圆钢筋或热轧带肋钢筋箍成，桩体的混凝土标号采用c60以上，在横向箍筋上靠近凹槽道设有凹形钢件10，所述凹形钢件为一段钢筋条弯折成凹形的加固钢件，在每个横向箍筋的连接卯槽与注浆卯槽侧端部均焊接有凹形钢件。

进一步的，为了便于起吊，上述桩体长边侧面上还设有若干个吊环11，该吊环11可以设置若干个，其靠近端部。

其中一种实施例，榫头的截面结构为半圆形，在半圆形外端设有凹槽12，该凹槽12与半圆形卯槽3配合也可以注浆槽道。

本发明先张法预应力混凝土多孔空心生态桩的施工方法，所述先张法预应力混凝土多孔空心生态桩包括截面为矩形的桩体和对应设在桩体两短边侧面的连接榫头、卯槽，所述桩体上纵向贯通至少一个的空心孔，所述桩体长边侧面上设有与空心孔相通的生态通孔；施工时，沉桩设备就位后，施工沉桩导向结构，吊车掉着桩体，将两个板桩吊起插入导向结构内土体，将一板桩的榫头靠近另一板桩的卯槽进行拼接，拼接后继续重复吊放插桩拼接，最终将板桩施打至预定标高；当地质较硬时，可通过射水孔辅助沉桩或者采用钢制桩尖，并在桩上端及桩顶加钢板套箍或增加钢筋并提高混凝土标号以提高板桩抗锤击。

进一步的，上述桩体两短边侧面设有对应的凹槽道，以在两凹槽道拼合形成混凝土注浆槽道，在需要加固桩体时，往凹槽道内灌注混凝土。

本发明板桩可采用静压插入、打桩机或振动锤插入等多种方式打入。在桩体1上位于空心孔4旁侧可以设有辅助沉桩射水孔（也即是纵向贯通桩体1的孔），可用于连接高压注水设备进行冲高压水，使沉桩更容易，其数量根据截面尺寸布设。

本发明的优点：本发明以合理的截面形式与受力方式实现了在支护工程中所需的优良抗弯性能，并且通过注浆凹槽道使得现场施工可操作性强、构件装配化程度高、作业效率高，能够保证结构的整体性和施工质量，降低工程造价，工程实施效果良好，有挡土和止水功能，可替代现有的围护桩墙结构。并且本发明申请保证了水体与岸边土体的水力连系，有利于营养，能量的流动，并且通过护岸构件起到挡坡，保持生态环境平衡的积极作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。