一种预应力高强混凝土空心支护桩及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种预应力高强混凝土空心支护粧及其制作方法。
【背景技术】
[0002]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、现浇钻孔灌注粧、预制波形板粧或U形板粧、预制平板粧等，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。
[0003]近几年在国内外支护工程上出现了一种预制波形板粧，或称U形板粧，因为具有挡土面积大、粧身抗弯性好、施工组织简易等优点，在中小河流整治、航道治理、海塗围垦、市政排水、道路路基支护及城市基坑等工程中得到了一些应用。这种预制波形板粧存在以下缺陷:采用台座法生产工艺，机械化、自动化程度低;劳动力密集、产量小、工效低下;工程应用造价高昂；目前市场上采用的波形板粧或预制平板粧均是在粧身企口接合处采用了预埋橡胶止水条，由于施工过程中的挤压摩擦，会导致橡胶止水条的扭曲变形、搓断、挤裂、脱槽等问题，因此施工完成后，两粧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，波形板粧或预制平板粧均均无法真正彻底解决止水问题，且造价高昂，在工程造价预算较低的中小河流治理工程应用上也受到限制。
[0004]国内主要应用于建筑粧基工程的预应力管粧，由于主要考虑的是承受竖向抗压荷载，其截面形状设计为圆环形，预应力主筋也呈环形布置，这种主筋分布形式获得的粧身抗弯弯矩极小，无法应用于需要抵抗较大水平荷载的挡土支护工程;而预应力空心方粧与实心方粧，由于没有设计接驳企口，且施工时产生的挤土效应较大，使得粧与粧之粧无法接合紧密，用于挡土支护工程时，两粧间的间隙较大，难以固土止水，无法满足工程质量要求。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供一种预应力高强混凝土空心支护粧及其制作方法，所述预应力高强混凝土空心支护粧结构稳固、固土止水效果好、施工简便、工程造价低，采用机械化、自动化生产加工程序、施工工期短、效率高。
[0006]为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案:
[0007]—种预应力高强混凝土空心支护粧，包括钢筋笼骨架与混凝土粧身，所述混凝土粧身浇筑包裹在钢筋笼骨架上并与之一体成型;所述预应力高强混凝土空心支护粧的横截面呈多边形中空管状，包括粧身上翼缘板、粧身下翼缘板、粧身左侧支腿、粧身右侧支腿、粧身榫头和粧身卯槽;所述粧身上翼缘板与粧身下翼缘板对称设置，均采用2根以上纵向预应力主筋与2根以上环箍筋交叉焊接而成;所述粧身上翼缘板与粧身下翼缘板之间环抱均布环箍筋;所述粧身左侧支腿和粧身右侧支腿位于粧身上翼缘板与粧身下翼缘板之间且呈对称设置;所述粧身榫头和粧身卯槽分别位于粧身左侧支腿一侧和粧身右侧支腿一侧，且粧身榫头和粧身卯槽啮合适配;所述粧身榫头和粧身卯槽中间对称设有注浆预留孔槽。
[0008]优选的，所述粧身榫头和粧身卯槽内部设有榫卯加固钢筋。
[0009]优选的，所述混凝土粧身上端部设有粧尖斜面。
[0010]优选的，所述注浆预留孔槽呈半月形、三角形、四边形或多边形。
[0011 ]优选的，所述混凝土粧身采用强度等级不低于C60的高强混凝土。
[0012]优选的，所述纵向预应力主筋为PC钢棒，环箍筋为热乳光圆钢筋或热乳带肋钢筋。
[0013]优选的，所述纵向预应力主筋为PC钢棒和热乳带肋钢筋，环箍筋为热乳光圆钢筋或热乳带肋钢筋。
[0014]优选的，所述粧身上翼缘板与粧身下翼缘板中的纵向预应力主筋采用直线型排列。
[0015]优选的，一种预应力高强混凝土空心支护粧的制作方法，包括如下步骤:
[0016]a、钢筋笼骨架加工:纵向预应力主筋选用PC钢棒或选用PC钢棒和热乳带肋钢筋，将圆盘状PC钢棒置于旋转料盘中，使用自动定切镦头一体机根据设定长度自动定长切断、自动牵引镦头，PC钢棒镦头完成后，用自动滚焊成笼机将热乳盘圆钢筋或热乳带肋钢筋环绕焊固于PC钢棒上，制成钢筋笼骨架；
[0017]b、笼筋装配:将制备好的钢筋笼骨架放置于特制钢模中，使用锚具分别将钢筋笼骨架两端的纵向预应力主筋固定于模具尾端的固定板与张拉头端的牵引板上，完成装配带笼钢t吴待用；
[0018]C、混凝土配料:按设计强度要求及配合比将所需的原材料采用闭环式自动控制系统进行搅拌配置，其中原材料包括细骨料、粗骨料、水泥、矿料或粉煤灰、早强型外加剂，制得强度等级不低于C60的高强混凝土；
[0019]d、布料入模:采用自动定量布料车将制备的混凝土料均勾布入装配好的带笼钢模内，清理好模边企口处多余的混凝土料渣，并合上盖模，用自行走多头气动扳手锁紧钢模的企口螺母；
[0020]e、预应力张拉:将合上盖模的带笼钢模吊上张拉台座，使用全自动张拉机牵引模具张拉端的张拉螺杆，对预应力主筋按设定控制值进行预应力张拉；
[0021]f、离心成型:完成预应力张拉后，将带笼钢模移吊于离心机上，采用全自动变频调速离心工艺，分别按照低速、低中速、中速、高速四个阶段完成混凝土粧体的成型，拨出带笼钢模尾端胶塞，倒出离心后产生的混凝土余浆，移吊于封闭性良好的地坑式蒸汽养护池中；
[0022]g、蒸汽养护:采用饱合水蒸汽对养护池内的带模粧体通过热介质定向循环工艺进行养护，养护工作温度不低于90°C，时间3-5小时；
[0023]h、放张拆模:采用液压扳手或自动张拉机复拉放张，使用自行走多头气动扳手松开钢模两侧企口紧模螺母，打开盖模，即可取出成品粧。
[0024]相较于现有技术，本发明具有如下有益效果:
[0025]1、本发明的截面形状呈“多边形中空管状”，由粧身上翼缘板、粧身下翼缘板、粧身左侧支腿及粧身右侧支腿组成。在左、右两侧分别设置有粧身榫头与粧身卯槽，榫头与卯槽形状相匹配。施工拼接后，右侧支腿的卯槽与相邻支护粧的左侧支腿榫头相嵌，两粧间企口处拼接吻合度良好，能有效保证施工后所形成排粧墙的整体稳定性，达到良好的挡土效果，同时使成型后的排粧墙外立面接缝顺直美观。
[0026]2、本发明粧身榫头部位与粧身卯槽部位均设置有半月形、三角形、四边形或多边形的注浆预留孔槽，施工拼接后，粧身榫头部位的注浆预留孔右槽与相邻支护粧粧身卯槽部位的注浆预留孔左槽共同形成一个圆形腔体或多边形腔体，该腔体作为注浆通道，在槽形粧施打完毕后使用高压注浆法灌入细石微膨胀混凝土，压注的混凝土凝固后能够充分填充该空腔，使槽形板粧间的接缝处完全止渗，不但可以达到理想的止水效果，并且可进一步提高排粧挡土结构的整体稳定性。
[0027]3、本发明采用机组流水法工艺生产，从混凝土配料、钢筋笼加工开始，进而进行笼筋装配、混凝土布料、预应力张拉、变频离心、模具平移、蒸汽养护，到最后放张拆模取出成品，均可实现机械自动化，大大节省了人力；自动程序化的工厂生产模式，有力保证了产品质量；日翻模批次最高可达