一种施加横向预应力并集止水与支护为一体的预制桩板式支护结构体系及施工方法与流程

1.本发明涉及基坑预制桩支护技术领域，具体涉及一种施加横向预应力并集止水与支护为一体的预制桩板式支护结构体系及施工方法。


背景技术：

2.目前常见的排桩支护及止水体系为“现浇灌注桩+止水帷幕”，必要时要增设“预应力锚索”或“内支撑”，该支护体系包括冠梁及腰梁施工，施工工序多，工期较长，施工质量不易控制。
3.此外，目前常见的桩间土防护措施有连续防护和间隔防护两种形式，二者混凝土面层与排桩均通过在排桩内预留插筋或者植筋的方式进行连接，这两种方式施工较为繁琐，植筋易对桩体造成破坏，且在温差较大地区，桩间土喷锚砼开裂或脱落现象较为严重，并且容易出现局部土体渗水而引起少部分土体脱落的现象，给坑底施工人员及边坡安全造成一定的隐患。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种施加横向预应力并集止水与支护为一体的预制桩板式支护结构体系，通过桩身设置的横向预应力钢绞线来代替传统的冠梁及腰梁，提高支护体系的整体刚度，以达到集止水和支护为一体的目的。
5.为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种施加横向预应力并集止水与支护为一体的预制桩板式支护结构体系，包括：
6.方桩、翼缘板；所述方桩两侧均设置有预制桩板，各所述预制桩板两侧均设置有翼缘板，且多个所述预制桩板依次排列，两侧所述翼缘板端面分别设置有凹槽、凸榫，且相邻所述预制桩板上的所述凹槽、凸榫之间相互对接，所述预制桩板设置有预应力锚索预留孔、预应力钢绞线预留孔以及预应力钢绞线，所述预制桩板由起点预制桩板、标准段预制桩板、终点预制桩板组成，所述预应力钢绞线依次穿过所述起点预制桩板、标准段预制桩板、终点预制桩板上的所述预应力钢绞线预留孔，且所述预应力钢绞线两侧露出部分为自由端部。
7.本发明还提供了一种施加横向预应力并集止水与支护为一体的预制桩板式支护结构体系的施工方法，包括如下步骤：
8.s1.在工厂预制带有翼缘板的桩板构件；
9.s2.采用屏风法打入式施工方法，将预制桩板式支护构件沿基坑设计边线打入土体，并利用3d水平仪保证各预制桩板顶部标高相同，预制桩板之间采用凹槽和凸榫进行咬合连接，支护预制桩板围合形成基坑所在的空间；
10.s3.一段预制桩板打入后，穿索机械在起点预制桩板顶端的预应力钢绞线预留孔、标准段预制桩板的第一排的预应力钢绞线预留孔以及终点预制桩板顶端的预应力钢绞线预留孔设置第一道水平预应力钢绞线，张拉预应力；开挖土方至其他每一排预应力钢绞线
预留孔以下0.5m后，穿索机械在预应力钢绞线预留孔设置对应的水平预应力钢绞线并张拉预应力，如此可提高支护结构整体刚度；
11.s4.开挖土方，开挖至每一排预应力锚索预留孔以下0.5m后，钻孔埋设锚索，注浆后并施加预应力，直至完成整个支护结构的施工。
12.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
13.该体系结构设计合理，相邻构件通过半圆形凹糟和半圆形凸榫的咬合拼接，并利用预应力钢绞线穿过横向预应力钢绞线预留孔串联成整体，连接牢固可靠，现场组装便利，提高了支护结构整体刚度及止水效果，有效减少基坑止水帷幕实桩长度；与传统支护体系相比，该体系减少了止水帷幕施工、桩间土喷锚砼防护以及冠梁和腰梁施工这三道工序，有效避免传统的桩间土防护措施不力带来的安全隐患，且该体系构件由工厂集约化制作，质量易于保证，缩短工期，具有较好的经济环境效益。
附图说明
14.图1为本发明实施例提供的一种施加横向预应力并集止水与支护为一体的预制桩板式支护结构体系的结构示意图；
15.图2为本发明实施例中的起点预制桩板结构示意图；
16.图3为本发明实施例中的标准段预制桩板结构示意图；
17.图4为本发明实施例中的终点预制桩板结构示意图；
18.图5为本发明实施例中的承压板第一视角结构示意图；
19.图6为本发明实施例中的承压板第二视角结构示意图；
20.图7为本发明实施例中预应力钢绞线的使用状态示意图；
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周围”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“串联”、“拼接”、应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个构件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.请参阅图1-图7，本实施例提供了一种施加横向预应力并集止水与支护为一体的预制桩板式支护结构体系，包括：方桩、翼缘板2；
25.所述方桩两侧均设置有预制桩板1，各所述预制桩板1两侧均设置有翼缘板2，所述翼缘板2能够加固所述预制桩板1，充分发挥所述预制桩板1支护效果，且多个所述预制桩板
1依次排列，两侧所述翼缘板2端面分别设置有凹槽21、凸榫22，且相邻所述预制桩板1上的所述凹槽21、凸榫22之间相互对接，这里需要解释的，优选的，连接方式可以为相互贴合且咬合拼接，所述凹槽21形状为内凹半圆弧形、凸榫22形状为外凸半圆弧形，所述凹槽21与所述凸榫22相对应设置，大小相符合，正好所述凹槽21紧贴所述凸榫22内部，且贴合部位涂有遇水膨胀止水胶，增强止水与连接作用，所述预制桩板1设置有预应力锚索预留孔11、预应力钢绞线预留孔12以及预应力钢绞线13，所述预制桩板1由起点预制桩板14、标准段预制桩板15、终点预制桩板16组成，所述预应力钢绞线13依次穿过所述起点预制桩板14、标准段预制桩板15、终点预制桩板16上的所述预应力钢绞线预留孔12，且所述预应力钢绞线13两侧露出部分为自由端部131。所述自由端部131固定有混凝土台座132，所述混凝土台座132固定在所述预应力钢绞线预留孔12外侧，且所述混凝土台座132外端倾斜向内设置，便于后期张拉横向预应力；所述预应力钢绞线13整体呈对称向内弯钩形状，且所述自由端部131穿过所述混凝土台座132延伸向外；安装过程中利用3d水平仪控制各所述预制桩板1顶部标高相同，减少定位误差，防止相邻所述预应力钢绞线预留孔12错位，所述预制桩板1上端部还设置有螺纹承插孔17、第一方位钢管18、第二方位钢管19，为了方便读者理解，这里需要解释的是，第一方位钢管18、第二方位钢管19分别为垂直方向3设置的钢管和水平方向4设置的钢管，所述螺纹承插孔17方向倾斜向上，且内部设置有螺纹圈，所述第一方位钢管18下部也设置有螺纹圈，所述钢管螺纹圈与所述螺纹承插孔17相适应，所述第一方位钢管18下部拧入所述螺纹承插孔17固定，所述第一方位钢管18与所述第二方位钢管19固定连接，且相互垂直，所述第二方位钢管19连接组成防护栏杆；装配时将底部带有螺纹的所述第一方位钢管18拧入预制桩板1顶部预留的所述螺纹承插孔17，使其固定，然后使用所述第二方位钢管19，也就是横向钢管，连接组成防护栏杆，保证行人安全。
26.本实施例中，所述标准段预制桩板15上的所述预应力钢绞线预留孔12位于与所述凹槽21、凸榫22半圆弧形圆心相交的水平线上，需要解释的是，这里所说的，水平线也就是水平方向4设置，所述起点预制桩板14、终点预制桩板16上的所述预应力钢绞线预留孔12分别与所述水平线位于同一水平面上，所述预应力钢绞线预留孔12包括第一方向孔洞121，第二方向孔洞122，且所述预应力钢绞线13穿过所述第一方向孔洞121，第二方向孔洞122将所述起点预制桩板14、标准段预制桩板15、终点预制桩板16串联排列成为一个整体支护体；支护过程中，利用所述预应力钢绞线13穿过横向所述预应力钢绞线预留孔12串联成整体进行二次固定，需要解释的是，这里所述的横向是指沿着水平方向4设置的，所述预应力钢绞线预留孔12方向与所述预应力钢绞线13布置方向一致，代替传统的冠梁和腰梁对桩的连接作用，连接牢固可靠，提高支护结构整体刚度及止水效果。
27.优选的，所述预应力钢绞线预留孔12分别与所述起点预制桩板14、终点预制桩板16所成角度小于45
°
，所述第一方向孔洞121设置在所述预制桩板1顶部，且洞口方向向上，所述第二方向孔洞122位于所述预制桩板1一平面上，且孔洞朝向所述方桩内侧。也就是说在安装中，沿所述预制桩板1横向布置的所述预应力钢绞线预留孔12，在支护体系的所述起点预制桩板14、终点预制桩板16以及标准段预制桩板15不尽相同，所述标准段预制桩板15的所述预应力钢绞线预留孔12位于与半圆形圆心相交的水平线上；所述起点预制桩板14顶部的所述预应力钢绞线预留孔12和所述终点预制桩板16顶部的所述预应力钢绞线预留孔12的圆心与该水平线位于同一竖直面上，孔洞与该水平线成小于45
°
的角度，且洞口朝向
上，需要解释的是，同一竖直面指的是同一垂直的截面上；所述起点预制桩1板顶部以下的所述预应力钢绞线预留孔14和所述终点预制桩板16顶部以下的所述预应力钢绞线预留孔12的圆心与该水平线位于同一水平面上，孔洞与该水平线成小于45
°
的角度，且洞口朝向坑内，达到与后期张拉应力方向一致。
28.优选的，所述预应力锚索预留孔11沿所述预制桩板1竖向设置，所述预应力锚索预留孔11外侧设置有承压板111，缓解对所述预制桩板1的挤压作用。所述承压板111形状为矩形，中心部位设置有固定孔112，周围还设置有装配孔113，所述固定孔112对应内侧所述预应力锚索预留孔11位置，锚索穿过所述固定孔112与所述方桩、土体固定连接，通过锚具施加预应力与桩身、土体连接成整体；锚筋114穿过所述装配孔113进入所述方桩内部固定桩身，所述锚筋114数量根据现场施工要求需要设置，满足支护强度要求。
29.本实施例还提供了一种施加横向预应力并集止水与支护为一体的预制桩板式支护结构体系的施工方法，包括如下步骤：
30.s1.在工厂预制带有翼缘板2的桩板构件；
31.s2.采用屏风法打入式施工方法，将预制桩板1式支护构件沿基坑设计边线打入土体，并利用3d水平仪保证各预制桩板1顶部标高相同，预制桩板1之间采用凹槽21和凸榫22进行咬合连接，支护桩板围合形成基坑所在的空间；
32.s3.一段预制桩板1打入后，穿索机械在起点预制桩板1顶端的预应力钢绞线预留孔12、标准段预制桩板15的第一排的预应力钢绞线预留孔12以及终点预制桩板15顶端的预应力钢绞线预留孔12设置第一道水平预应力钢绞线13，张拉预应力；开挖土方至其他每一排预应力钢绞线预留孔12以下0.5m后，穿索机械在预应力钢绞线预留孔12设置对应的水平预应力钢绞线13并张拉预应力，如此可提高支护结构整体刚度；
33.s4.开挖土方，开挖至每一排预应力锚索预留孔11以下0.5m后，钻孔埋设锚索，注浆后并施加预应力，直至完成整个支护结构的施工。
34.优选的，在所述s2和s3中间加入人员防护支护，先进行s2支护，再将s3分成两部分，然后进行s31，将底部带有螺纹的第一方向钢管18拧入桩体顶部预留的螺纹承插孔17，使其固定，然后使用第二方向钢管19连接组成防护栏杆，保证行人安全；然后进行s32，进行预制桩板1打桩，对基坑进行整体支护，最后进行s4，完成整体施工。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。