专利名称：复合预应力挡土桩的制作方法
技术领域：
本实用新型属于岩土工程技术领域，涉及悬臂式排桩支护结构和支锚式排桩支护结构中的复合预应力挡土桩。
背景技术：
目前国内用于基坑围护的柱列式挡土桩主要为机械成孔或人工挖孔钢筋混凝土灌注桩，形状为圆形，直径为350 2000mm，桩身配筋是采用直径16mm以上受力纵筋和构造钢筋组成圆形钢筋笼，其直径小于桩径，外侧留有40 50mm作为保护层。截面配筋存在以下几种形式悬臂式，因单侧承受土压力，拉区仅在迎土侧存在，将大部分纵筋集中在受拉区范围内，而其他部分仅为构造配筋。支锚式，因为施加了锚杆或支形成坑内的弹性支座， 挡土桩两侧都会存在受拉区，故采用均勻配筋方式。优化的支锚式，将纵筋集中配置在受拉区内，中和轴附近不配筋或仅构造配筋。上述几种桩配筋形式都是沿桩的圆周在一定范围内均勻布置受力钢筋，钢筋的抗拉性能很好，但混凝土的抗拉性能较差。因此现有技术，存在因抗拉性能差异大造成钢筋的抗拉承载力未充分发挥时混凝土已发生受拉破坏，钢筋的抗拉承载力无法充分发挥，桩体抗变形能力差等缺点。
发明内容为了提高挡土桩的钢材利用率、提高挡土桩的抗弯能力、加强桩体抗变形能力，本实用新型设计了一种更加符合支护结构受力特点的复合预应力挡土桩。实现上述目的的技术改进方案如下复合预应力挡土桩包括素混凝土桩身、钢筋笼和骨架，且骨架与素混凝土桩身同轴，素混凝土桩身包裹着钢筋笼和骨架；所述素混凝土桩身直径为300 - 1200毫米；所述钢筋笼包括均布在圆周上的纵筋、环抱着纵筋的环形加强筋和螺旋抗剪箍筋；所述骨架包括一组骨架或两组骨架，每组骨架由三根以上的预应力钢绞线组成；所述骨架的预应力钢绞线与钢筋笼的纵筋位于同一圆周的受拉区内；所述每根预应力钢绞线的顶部连接着锚具；所述钢筋笼的底部连接着环板，环板上均布设有通孔，所述每根预应力钢绞线的下端位于环板的通孔内。所述一组骨架位于钢筋笼的一侧受拉区内，所述两组骨架对称位于钢筋笼的两侧受拉区内。所述预应力钢绞线上套设有套管，所述套管为波纹管。本实用新型的有益技术效果体现在以下方面1、本实用新型将受力纵筋和预应力钢绞线集中地配置在受拉区，相对于传统的钢筋混凝土挡土桩，配筋方式更加符合单向受弯的受力模式，有效提高了钢材利用率；2、本实用新型由于在钢筋混凝土中增加了预应力钢绞线，在浇筑桩身混凝土后对受拉区设置的全长无粘结预应力力钢绞线施加预应力，使受拉区的混凝土预先承受压力， 能显著提高混凝土的抗拉承载力，提高挡土桩的抗弯承载力和抗变形能力，避免钢筋的抗
3拉承载力还未充分发挥时混凝土就先发生受拉破坏，使钢材的受拉承载力更大程度的发挥，降低了桩身发生脆性破坏的几率，提高了挡土结构的安全性。
图1为本实用新型应用于悬臂式支护结构示意图。图2为本实用新型应用于排桩桩锚支护结构示意图。图3为本实用新型应用于排桩内支撑支护结构示意图。图4为图1的A-A剖视图。图5为图2的B-B剖视图。图6为图4的局部放大图。图7为图1的C-C剖视图。图8为图1的D-D剖视图。图9为图2的E-E剖视图。图10为图2的F-F剖视图。图11为钢绞线与锚具8连接处的局部放大图。上述图中钢绞线1、套管2、受力纵筋3、环形加强筋4、螺旋抗剪箍筋5、素混凝土桩身6、环板7、锚具8、冠梁9、腰梁10、预应力锚杆11、内支撑12、坡顶面13、坡底面14。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。实施例1基坑较浅时，可采用于悬臂式排桩支护结构，参见图1，由多根复合预应力挡土桩按一定间距排成一列组成柱列式排桩结构，桩与桩通过冠梁9连接，形成悬臂式排桩支护结构。复合预应力挡土桩包括素混凝土桩身6、钢筋笼和骨架，且骨架与素混凝土桩身6 同轴，素混凝土桩身6包裹着钢筋笼和骨架。素混凝土桩身6的直径为400 - 1200毫米。 钢筋笼包括均布在圆周上的受力纵筋3、环抱着受力纵筋的环形加强筋4和螺旋抗剪箍筋 5。骨架包括一组骨架，每组骨架由五根预应力钢绞线1组成，预应力钢绞线1上套装有套管2，套管2为波纹管或PVC管。一组骨架的五根预应力钢绞线1与钢筋笼的受力纵筋3位于同一圆周的一侧受拉区内，见图4。每根预应力钢绞线1的顶部连接着锚具8，见图7和图11。钢筋笼的底部连接着环板7，环板7上均布开设有通孔，每根预应力钢绞线1的下端位于环板7的通孔内，见图8。具体施工操作如下基坑开挖前，先从坡顶面13自然地面进行复合预应力挡土桩的定位和成孔施工，本例桩孔直径0. 8米，桩间距1. 8米，桩长13米，进入设计坡底面以下 7. 5米。成孔完毕后在桩孔内置入由预应力钢绞线1、套管2、受力纵筋3、环形加强筋4、螺旋抗剪箍筋5、环板7、锚具8组成的钢筋笼，受力纵筋3在迎土面即受拉区设置4Φ20和背土面设置6Φ20，受拉区设置5根预应力钢绞线，见图4，预应力钢绞线型号为Φ 15. 2(7ΧΦ 5)。 钢筋笼就位后，在桩孔内灌注C30混凝土，成桩完毕。挡土桩养护一段时间后，从桩顶对预应力钢绞线逐根施加预应力，单根预应力值为20吨，在桩顶施工钢筋混凝土冠梁9，冠梁高0. 5米，宽0. 9米，钢筋和预应力钢绞线均锚入冠梁内，通过冠梁将一根根桩连成整体，协同受力。待复合预应力挡土桩和冠梁的混凝土强度达到设计值的75%后，逐步将土方开挖至坡底面14。钢绞线1 ；型号根据计算弯矩调整，可选用各种型号的预应力钢绞线，包括国家标准GB52M-85预应力混凝土用由七根圆形断面钢丝捻成的作预应力混凝土配筋用的钢绞线，以及国外进口的各型号钢绞线。受力纵筋3 ；采用HRB335或HRB400级热轧螺纹钢筋，钢筋直径14mm 32mm。环形加强筋4 ；为加工、调运钢筋笼而设置的加强箍，为所有型钢和纵向受力钢筋提供横向连接，形成钢筋笼。采用HRB335或HRB400级热轧螺纹钢筋，钢筋直径12mm 20mmo 螺旋抗剪箍筋5 ；采用HPB235级热轧盘圆钢筋，沿整个桩身通长螺旋布置，相邻螺旋间的间距为IOOmm 200mm，钢筋直径6mm 10mm。素混凝土桩身6 ；强度为C15 C30，根据桩的受力大小和桩径也可选用不同材料， 桩径300mm 400mm时可采用水泥净浆或砂浆掺入碎石；桩径400mm以上时，采用混凝土 ； 桩身直径为300mm 1200mm。实施例2基坑较深时，可采用支锚式排桩支护结构中的桩锚结构，参见图2，复合预应力挡土桩按一定间距形成排桩结构，桩与桩通过冠梁9连接，形成悬臂式排桩支护结构；在基坑内自上而下设置2层内支撑12，水平支撑架设在相对的两列排桩之间，水平支撑与复合预应力挡土桩通过腰梁10连接和传力，形成支锚式排桩支护结构；基坑深度9. 0米。两组骨架的五根预应力钢绞线1对称位于钢筋笼的两侧受拉区内，见图5 ；两组骨架的每根预应力钢绞线1的顶部连接着锚具8，见图9，两组骨架的每根预应力钢绞线1的下端位于环板7的通孔内，见图10。如图2所示，本例桩孔直径0. 8米，桩间距2米，桩长12米，进入设计坡底面以下 3. 5米。因增加了水平支点，开挖后在迎土面和背土面都会产生弯矩，都会成为受拉区，所以受力纵筋在迎土面和背土面各设置4Φ20，同时在迎土面和背土面各设置5根预应力钢绞线，见图5，预应力钢绞线型号为Φ15.2 (7ΧΦ5)。桩孔内灌注C30混凝土。冠梁高0. 5 米，宽0. 9米。两层锚杆的长度均为15米，倾斜角度15度，孔径150毫米，第一层锚杆标高在坡顶面13以下2. 5米，第二层锚杆标高在坡顶面13以下5. 5米，锚杆筋材采用2Φ18。 锚杆头部设置通长钢筋混凝土腰梁，腰梁截面尺寸为400x300。实施例3参见图3和图5，基坑较深且周围土质无法提供足够锚固力时，可采用支锚式排桩支护结构中的内支撑结构。由多根复合预应力挡土桩按一定间距排成一列组成柱列式排桩结构，桩与桩通过冠梁9连接，形成悬臂式排桩支护结构；在相邻复合预应力挡土桩之间设置斜向预应力锚杆11，预应力锚杆锚入桩背后的稳定土体中，预应力锚杆与桩通过腰梁10 连接和传力，形成支锚式排桩支护结构，基坑深度10. 0米。如图3所示，本例桩孔直径0. 9米，桩间距1. 7米，桩长16米，进入设计坡底面以下6. 5米。受力纵筋在迎土面和背土面各设置4Φ20，同时在迎土面和背土面各设置5根预应力钢绞线，见图5，预应力钢绞线型号为Φ15.2(7ΧΦ5)。桩孔内灌注C30混凝土。冠梁高0.5米，宽0.9米。两层水平支撑均采用Φ 609x10钢管，第一层支撑标高在坡顶面13以下0. 5米，第二层锚杆标高在坡顶面13以下5. 5米。
权利要求1.复合预应力挡土桩，包括素混凝土桩身、钢筋笼和骨架，且骨架与素混凝土桩身同轴，素混凝土桩身包裹着钢筋笼和骨架；所述素混凝土桩身直径为300 - 1200毫米；所述钢筋笼包括均布在圆周上的纵筋、环抱着纵筋的环形加强筋和螺旋抗剪箍筋，其特征在于 所述骨架包括一组骨架或两组骨架，每组骨架由三根以上的预应力钢绞线组成；所述骨架的预应力钢绞线与钢筋笼的纵筋位于同一圆周的受拉区内；所述每根预应力钢绞线的顶部连接着锚具；所述钢筋笼的底部连接着环板，环板上均布设有通孔，所述每根预应力钢绞线的下端位于环板的通孔内。
2.根据权利要求1所述复合预应力挡土桩，其特征在于所述一组骨架位于钢筋笼的一侧受拉区内，所述两组骨架对称位于钢筋笼的两侧受拉区内。
3.根据权利要求1所述复合预应力挡土桩，其特征在于所述预应力钢绞线上套设有套管，所述套管为波纹管。
专利摘要本实用新型涉及复合预应力挡土桩。包括素混凝土桩身、钢筋笼和骨架，所述骨架包括一组骨架或两组骨架，每组骨架由三根以上的预应力钢绞线组成；所述骨架的预应力钢绞线与钢筋笼的纵筋位于同一圆周的受拉区内；所述每根预应力钢绞线的顶部连接着锚具；所述钢筋笼的底部连接着环板，环板上均布设有通孔，所述每根预应力钢绞线的下端位于环板的通孔内。本实用新型将受力纵筋和预应力钢绞线集中地配置在受拉区，有效提高了钢材利用率；本实用新型使受拉区的混凝土预先承受压力，能显著提高混凝土的抗拉承载力，提高挡土桩的抗弯承载力和抗变形能力，使钢材的受拉承载力更大程度的发挥，降低了桩身发生脆性破坏的几率，提高了挡土结构的安全性。
文档编号E02D5/58GK202194129SQ201120223988
公开日2012年4月18日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者付春友, 单灿灿, 李彪, 束冬青, 蔡敏 申请人:安徽省建设工程勘察设计院