專利名稱：復合預應力擋土樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu)和支錨式排樁支護結(jié)構(gòu)中的復合預應力擋土樁。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)用于基坑圍護的柱列式擋土樁主要為機械成孔或人工挖孔鋼筋混凝土灌注樁，形狀為圓形，直徑為350 2000mm，樁身配筋是采用直徑16mm以上受力縱筋和構(gòu)造鋼筋組成圓形鋼筋籠，其直徑小于樁徑，外側(cè)留有40 50mm作為保護層。截面配筋存在以下幾種形式懸臂式，因單側(cè)承受土壓力，拉區(qū)僅在迎土側(cè)存在，將大 部分縱筋集中在受拉區(qū)范圍內(nèi)，而其他部分僅為構(gòu)造配筋。支錨式，因為施加了錨桿或支形成坑內(nèi)的彈性支座， 擋土樁兩側(cè)都會存在受拉區(qū)，故采用均勻配筋方式。優(yōu)化的支錨式，將縱筋集中配置在受拉區(qū)內(nèi)，中和軸附近不配筋或僅構(gòu)造配筋。上述幾種樁配筋形式都是沿樁的圓周在一定范圍內(nèi)均勻布置受力鋼筋，鋼筋的抗拉性能很好，但混凝土的抗拉性能較差。因此現(xiàn)有技術(shù)，存在因抗拉性能差異大造成鋼筋的抗拉承載力未充分發(fā)揮時混凝土已發(fā)生受拉破壞，鋼筋的抗拉承載力無法充分發(fā)揮，樁體抗變形能力差等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高擋土樁的鋼材利用率、提高擋土樁的抗彎能力、加強樁體抗變形能力，本發(fā)明設(shè)計了一種更加符合支護結(jié)構(gòu)受力特點的復合預應力擋土樁。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)改進方案如下
復合預應力擋土樁包括素混凝土樁身、鋼筋籠和骨架，且骨架與素混凝土樁身同軸，素混凝土樁身包裹著鋼筋籠和骨架；所述素混凝土樁身直徑為300 - 1200毫米；所述鋼筋籠包括均布在圓周上的縱筋、環(huán)抱著縱筋的環(huán)形加強筋和螺旋抗剪箍筋；所述骨架包括一組骨架或兩組骨架，每組骨架由三根以上的預應力鋼絞線組成；所述骨架的預應力鋼絞線與鋼筋籠的縱筋位于同一圓周的受拉區(qū)內(nèi)；所述每根預應力鋼絞線的頂部連接著錨具；所述鋼筋籠的底部連接著環(huán)板，環(huán)板上均布設(shè)有通孔，所述每根預應力鋼絞線的下端位于環(huán)板的通孔內(nèi)。所述一組骨架位于鋼筋籠的一側(cè)受拉區(qū)內(nèi)，所述兩組骨架對稱位于鋼筋籠的兩側(cè)受拉區(qū)內(nèi)。所述預應力鋼絞線上套設(shè)有套管，所述套管為波紋管。本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面
1、本發(fā)明將受力縱筋和預應力鋼絞線集中地配置在受拉區(qū)，相對于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土擋土樁，配筋方式更加符合單向受彎的受力模式，有效提高了鋼材利用率；
2、本發(fā)明由于在鋼筋混凝土中增加了預應力鋼絞線，在澆筑樁身混凝土后對受拉區(qū)設(shè)置的全長無粘結(jié)預應力力鋼絞線施加預應力，使受拉區(qū)的混凝土預先承受壓力，能顯著提高混凝土的抗拉承載力，提高擋土樁的抗彎承載力和抗變形能力，避免鋼筋的抗拉承載力還未充分發(fā)揮時混凝土就先發(fā)生受拉破壞，使鋼材的受拉承載力更大程度的發(fā)揮，降低了樁身發(fā)生脆性破壞的幾率，提高了擋土結(jié)構(gòu)的安全性。


圖1為本發(fā)明應用于懸臂式支護結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明應用于排樁樁錨支護結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明應用于排樁內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖1的A-A剖視圖。圖5為圖2的B-B剖視圖。圖6為圖4的局部放大圖。圖7為圖1的C-C剖視圖。圖8為圖1的D-D剖視圖。圖9為圖2的E-E剖視圖。圖10為圖2的F-F剖視圖。圖11為鋼絞線與錨具8連接處的局部放大圖。上述圖中鋼絞線1、套管2、受力縱筋3、環(huán)形加強筋4、螺旋抗剪箍筋5、素混凝土樁身6、環(huán)板7、錨具8、冠梁9、腰梁10、預應力錨桿11、內(nèi)支撐12、坡頂面13、坡底面14。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步地描述。實施例1
基坑較淺時，可采用于懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu)，參見圖1，由多根復合預應力擋土樁按一定間距排成一列組成柱列式排樁結(jié)構(gòu)，樁與樁通過冠梁9連接，形成懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu)。復合預應力擋土樁包括素混凝土樁身6、鋼筋籠和骨架，且骨架與素混凝土樁身6 同軸，素混凝土樁身6包裹著鋼筋籠和骨架。素混凝土樁身6的直徑為400 - 1200毫米。 鋼筋籠包括均布在圓周上的受力縱筋3、環(huán)抱著受力縱筋的環(huán)形加強筋4和螺旋抗剪箍筋 5。骨架包括一組骨架，每組骨架由五根預應力鋼絞線1組成，預應力鋼絞線1上套裝有套管2，套管2為波紋管或PVC管。一組骨架的五根預應力鋼絞線1與鋼筋籠的受力縱筋3位于同一圓周的一側(cè)受拉區(qū)內(nèi)，見圖4。每根預應力鋼絞線1的頂部連接著錨具8，見圖7和圖11。鋼筋籠的底部連接著環(huán)板7，環(huán)板7上均布開設(shè)有通孔，每根預應力鋼絞線1的下端位于環(huán)板7的通孔內(nèi)，見圖8。具體施工操作如下基坑開挖前，先從坡頂面13自然地面進行復合預應力擋土樁的定位和成孔施工，本例樁孔直徑0. 8米，樁間距1. 8米，樁長13米，進入設(shè)計坡底面以下 7. 5米。成孔完畢后在樁孔內(nèi)置入由預應力鋼絞線1、套管2、受力縱筋3、環(huán)形加強筋4、螺旋抗剪箍筋5、環(huán)板7、錨具8組成的鋼筋籠，受力縱筋3在迎土面即受拉區(qū)設(shè)置4Φ20和背土面設(shè)置6Φ20，受拉區(qū)設(shè)置5根預應力鋼絞線，見圖4，預應力鋼絞線型號為Φ 15. 2(7ΧΦ 5)。 鋼筋籠就位后，在樁孔內(nèi)灌注C30混凝土，成樁完畢。擋土樁養(yǎng)護一段時間后，從樁頂對預應力鋼絞線逐根施加預應力，單根預應力值為20噸，在樁頂施工鋼筋混凝土冠梁9，冠梁高 0. 5米，寬0. 9米，鋼筋和預應力鋼絞線均錨入冠梁內(nèi)，通過冠梁將一根根樁連成整體，協(xié)同受力。待復合預應力擋土樁和冠梁的混凝土強度達到設(shè)計值的75%后，逐步將土方開挖至坡底面14。鋼絞線1 ；型號根據(jù)計算彎矩調(diào)整，可選用各種型號的預應力鋼絞線，包括國家標準GB5224-85預應力混凝土用由七根圓形斷面鋼絲捻成的作預應力混凝土配筋用的鋼絞線，以及國外進口的各型號鋼絞線。受力縱筋3 ；采用HRB335或HRB400級熱軋螺紋鋼筋，鋼筋直徑14mm 32mm。環(huán)形加強筋4 ；為加工、調(diào)運鋼筋籠而設(shè)置的加強箍，為所有型鋼和縱向受力鋼筋提供橫向連接，形成鋼筋籠。采用HRB335或HRB400級熱軋螺紋鋼筋，鋼筋直徑12mm 20mmo螺旋抗剪箍筋5 ；采用HPB235級熱軋盤圓鋼筋，沿整個樁身通長螺旋布置，相鄰螺旋間的間距為IOOmm 200mm，鋼筋直徑6mm 10mm。素混凝土樁身6 ；強度為C15 C30，根據(jù)樁的受力大小和樁徑也可選用不同材料， 樁徑300mm 400mm時可采用水泥凈漿或砂漿摻入碎石；樁徑400mm以上時，采用混凝土 ； 樁身直徑為300mm 1200mm。實施例2
基坑較深時，可采用支錨式排樁支護結(jié)構(gòu)中的樁錨結(jié)構(gòu)，參見圖2，復合預應力擋土樁按一定間距形成排樁結(jié)構(gòu)，樁與樁通過冠梁9連接，形成懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu)；在基坑內(nèi)自上而下設(shè)置2層內(nèi)支撐12，水平支撐架設(shè)在相對的兩列排樁之間，水平支撐與復合預應力擋土樁通過腰梁10連接和傳力，形成支錨式排樁支護結(jié)構(gòu)；基坑深度9. 0米。兩組骨架的五根預應力鋼絞線1對稱位于鋼筋籠的兩側(cè)受拉區(qū)內(nèi)，見圖5 ；兩組骨架的每根預應力鋼絞線1的頂部連接著錨具8，見圖9，兩組骨架的每根預應力鋼絞線1的下端位于環(huán)板7的通孔內(nèi)，見圖10。如圖2所示，本例樁孔直徑0. 8米，樁間距2米，樁長12米，進入設(shè)計坡底面以下 3. 5米。因增加了水平支點，開挖后在迎土面和背土面都會產(chǎn)生彎矩，都會成為受拉區(qū)，所以受力縱筋在迎土面和背土面各設(shè)置4Φ20，同時在迎土面和背土面各設(shè)置5根預應力鋼絞線，見圖5，預應力鋼絞線型號為Φ15.2 (7ΧΦ5)。樁孔內(nèi)灌注C30混凝土。冠梁高0. 5 米，寬0. 9米。兩層錨桿的長度均為15米，傾斜角度15度，孔徑150毫米，第一層錨桿標高在坡頂面13以下2. 5米，第二層錨桿標高在坡頂面13以下5. 5米，錨桿筋材采用2Φ18。 錨桿頭部設(shè)置通長鋼筋混凝土腰梁，腰梁截面尺寸為400x300。實施例3
參見圖3和圖5，基坑較深且周圍土質(zhì)無法提供足夠錨固力時，可采用支錨式排樁支護結(jié)構(gòu)中的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)。由多根復合預應力擋土樁按一定間距排成一列組成柱列式排樁結(jié)構(gòu)，樁與樁通過冠梁9連接，形成懸臂式排樁支護結(jié)構(gòu)；在相鄰復合預應力擋土樁之間設(shè)置斜向預應力錨桿11，預應力錨桿錨入樁背后的穩(wěn)定土體中，預應力錨桿與樁通過腰梁10連接和傳力，形成支錨式排樁支護結(jié)構(gòu)，基坑深度10. 0米。如圖3所示，本例樁孔直徑0. 9米，樁間距1. 7米，樁長16米，進入設(shè)計坡底面以下6. 5米。受力縱筋在迎土面和背土面各設(shè)置4Φ20，同時在迎土面和背土面各設(shè)置5根預應力鋼絞線，見圖5，預應力鋼絞線型號為Φ1 5.2(7ΧΦ5)。樁孔內(nèi)灌注C30混凝土。冠梁高0.5米，寬0.9米。兩層水平支撐均采用Φ 609x10鋼管，第一層支撐標高在坡頂面13以下0. 5米，第二層錨桿標高在坡頂面13以 下5. 5米。
權(quán)利要求
1.復合預應力擋土樁，包括素混凝土樁身、鋼筋籠和骨架，且骨架與素混凝土樁身同軸，素混凝土樁身包裹著鋼筋籠和骨架；所述素混凝土樁身直徑為300 - 1200毫米；所述鋼筋籠包括均布在圓周上的縱筋、環(huán)抱著縱筋的環(huán)形加強筋和螺旋抗剪箍筋，其特征在于 所述骨架包括一組骨架或兩組骨架，每組骨架由三根以上的預應力鋼絞線組成；所述骨架的預應力鋼絞線與鋼筋籠的縱筋位于同一圓周的受拉區(qū)內(nèi)；所述每根預應力鋼絞線的頂部連接著錨具；所述鋼筋籠的底部連接著環(huán)板，環(huán)板上均布設(shè)有通孔，所述每根預應力鋼絞線的下端位于環(huán)板的通孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復合預應力擋土樁，其特征在于所述一組骨架位于鋼筋籠的一側(cè)受拉區(qū)內(nèi)，所述兩組骨架對稱位于鋼筋籠的兩側(cè)受拉區(qū)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述復合預應力擋土樁，其特征在于所述預應力鋼絞線上套設(shè)有套管，所述套管為波紋管。
全文摘要
本發(fā)明涉及復合預應力擋土樁。包括素混凝土樁身、鋼筋籠和骨架，所述骨架包括一組骨架或兩組骨架，每組骨架由三根以上的預應力鋼絞線組成；所述骨架的預應力鋼絞線與鋼筋籠的縱筋位于同一圓周的受拉區(qū)內(nèi)；所述每根預應力鋼絞線的頂部連接著錨具；所述鋼筋籠的底部連接著環(huán)板，環(huán)板上均布設(shè)有通孔，所述每根預應力鋼絞線的下端位于環(huán)板的通孔內(nèi)。本發(fā)明將受力縱筋和預應力鋼絞線集中地配置在受拉區(qū)，有效提高了鋼材利用率；本發(fā)明使受拉區(qū)的混凝土預先承受壓力，能顯著提高混凝土的抗拉承載力，提高擋土樁的抗彎承載力和抗變形能力，使鋼材的受拉承載力更大程度的發(fā)揮，降低了樁身發(fā)生脆性破壞的幾率，提高了擋土結(jié)構(gòu)的安全性。
文檔編號E02D5/58GK102322060SQ201110178190
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者付春友, 單燦燦, 李彪, 束冬青, 蔡敏 申請人:安徽省建設(shè)工程勘察設(shè)計院