增强预应力管桩刚度的复合支护结构的制作方法

本发明涉及基坑支护的技术领域，尤其是涉及一种增强预应力管桩刚度的复合支护结构。

背景技术：

拟开挖基坑为保证临边建（构）筑物、管、线、缆的安全、在基坑开挖过程中及基坑的使用期间，维持临空的土体稳定，以保证施工的安全。通常需进行基坑支护，对基坑采用临时性支挡、加固、保护与地下水控制措施。

目前，在基坑支护工程领域对于中、小型基坑在有放坡条件下，均采用预应力圆管桩作为支护桩进行基坑支护。

但是，对于深、大型基坑采用的传统预应力圆管桩，由于其悬臂高度有限（一般小于等于3米）、且其为空心桩抗弯抗剪强度较低，在土质较差时易被推断。因此，实际工程中对于深、大型基坑通常采用灌注桩代替传统预应力圆管桩。这样导致由于现场浇注灌注桩需要大量混凝土且需在施工现场开挖泥浆池。因而该法相对采用传统管桩而言成本大幅度增加，不经济；且现场排泥浆会造成较大污染，不环保；同时现场浇筑灌注桩对成孔质量、沉渣厚度、混凝土的及时供应都提出了较高要求，相对于传统预应力圆管桩而言较大影响了施工进度。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种增强预应力管桩刚度的复合支护结构，具有混凝土浇筑量较小，能满足深、大型基坑对预应力圆管桩的强度要求的优点。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种增强预应力管桩刚度的复合支护结构，包括基坑本体和安装于基坑本体中部的第一支护机构，所述第一支护机构包括多个间隔布置的预应力圆管桩，所述第一支护机构上设有套装在所述预应力圆管桩的端头板上的矩形钢筋笼，矩形钢筋笼两侧均连接有挡板，两个挡板之间设有灌注于所述矩形钢筋笼上的砼支护块，所述基坑本体的两端侧壁上还安装有多个间隔布置且根部插入至基坑本体的土层内的竖向支撑杆，每个竖向支撑杆和挡板之间还连接有横向支撑板，所述预应力圆管桩的桩身侧壁内上还设有与所述桩身侧壁抵触的圆形钢筋笼，和位于所述圆形钢筋笼内的混凝土浇筑浆，所述预应力圆管桩由上预应力桩和下预应力桩构成，上预应力桩和下预应力桩之间通过法兰盘连接。

通过采用上述技术方案，砼支护块和套装在预应力圆管桩矩形钢筋笼能够增加第一支护机构的结构强度，位于预应力圆管桩内的圆形钢筋笼和混凝土浇筑浆能够进一步增加预应力圆管桩的结构强度，在挡板、竖向支撑杆和横向支撑板的共同作用下，本发明还能进一步在地上部分起到支撑作用，这样，在多重支护结构的共同作用下，本发明能够很好的完成基坑支护功能，能满足深、大型基坑对预应力圆管桩的强度要求；同时，由于本发明在现场施工时，人们只需要向预应力圆管桩内部以及两个挡板之间浇筑混凝土，其混凝土浇筑量相对较小。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述矩形钢筋笼包括位于预应力圆管桩两侧的矩形钢筋框，以及连接所述矩形钢筋框的矩形钢筋箍。

通过采用上述技术方案，本发明实现了矩形钢筋笼的布置，在矩形钢筋箍的作用下，矩形钢筋框能够抵紧在预应力圆管桩的两侧，这样，人们在向两个挡板之间设有灌注混凝土时，矩形钢筋框就不会轻易发生位移。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述圆形钢筋笼包括多个间隔布置在预应力圆管桩的桩身侧壁上且整体上呈圆柱状结构的圆形钢筋框，以及安装在所述圆形钢筋框的外壁上且将所述圆形钢筋框连接成一个整体的圆形钢筋箍。

通过采用上述技术方案，本发明实现了圆形钢筋笼的布置，圆形钢筋箍能够将圆形钢筋框连接成一个整体，从而方便后期人们向预应力圆管桩进行浇筑。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述挡板、横向支撑板和竖向支撑杆均由木质材料制成。

通过采用上述技术方案，采用木质材料制作挡板、横向支撑板和竖向支撑杆，不仅能够降低本发明的施工成本，而且能够降低工作人员的劳动强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述挡板在背离预应力圆管桩的一侧底部还连接有阻拦杆。

通过采用上述技术方案，阻拦杆能够对挡板底部进行抵紧，防止挡板在使用过程中发生偏离，从而增加本发明的结构刚度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述法兰盘包括上法兰盘和下法兰盘，所述上预应力桩的桩身顶部设有多个间隔布置的上定位钢筋，上法兰盘通过上定位钢筋安装在上预应力桩上，下预应力桩的桩身底部设有多个间隔布置的下定位钢筋，下法兰盘通过下定位钢筋安装在下预应力桩上，上法兰盘和下法兰盘之间通过螺栓连接。

通过采用上述技术方案，本发明实现了法兰盘的布置，上定位钢筋和下定位钢筋不仅能加强预应力圆管桩在连接处的结构强度，而且能够起到导向的作用，使工作人员能够更好的装配上预应力桩和下预应力桩。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述预应力圆管桩的中部还连接有钢护筒。

通过采用上述技术方案，位于单个预应力圆管桩中部的钢护筒能够增加预应力圆管桩的抗剪能力，防止预应力圆管桩被推断。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述斜向支撑杆上还连接有吊绳，吊绳底部连接有配重块。

通过采用上述技术方案，配重块在重力的作用下能够通过吊绳向下拉紧斜向支撑杆，从而使斜向支撑杆能够更加牢固的将挡板抵紧，从而增加了本发明的结构强度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本发明的砼支护块和套装在预应力圆管桩矩形钢筋笼能够增加第一支护机构的结构强度，位于预应力圆管桩内的圆形钢筋笼和混凝土浇筑浆能够进一步增加预应力圆管桩的结构强度，在挡板、竖向支撑杆和横向支撑板的共同作用下，本发明还能进一步在地上部分起到支撑作用，这样，在多重支护结构的共同作用下，本发明能够很好的完成基坑支护功能，能满足深、大型基坑对预应力圆管桩的强度要求。

2.由于本发明在现场施工时，人们只需要向预应力圆管桩内部以及两个挡板之间浇筑混凝土，其混凝土浇筑量相对较小。

3.本发明可以解决对于深、大型基坑而言：采用传统预应力管桩不能满足支护要求，而采用灌注桩代替传统管桩，造成现场浇注灌注桩需要大量混凝土且需要在施工现场开挖泥浆池，而造成工程成本大幅度增加，不经济、且现场排泥浆会造成较大污染，不环保等问题。

4.同时本发明可有效解决传统预应力管桩受悬臂高度限制（一般小于等于3米）、且传统预应力管桩为空心桩在土质较差情况下易推断，而使传统预应力管桩仅限于运用在中、小型基坑（浅小基坑）内的问题。

5.采用本发明应用于深、大型基坑支护取代灌注桩，避免了因现场浇筑灌注桩对成孔质量、沉渣厚度、混凝土的及时供应等因素影响施工进度的问题。

附图说明

图1是本发明所述增强预应力管桩刚度的复合支护结构的结构示意图。

图2是图1沿主视方向时的结构示意图。

图3是圆形钢筋框、预应力圆管桩和混凝土浇筑浆的连接结构示意图。

附图标记：1、基坑本体；2、第一支护机构；21、预应力圆管桩；211、上预应力桩；212、下预应力桩；22、矩形钢筋笼；221、矩形钢筋框；222、矩形钢筋箍；3、挡板；4、竖向支撑杆；5、横向支撑板；6、圆形钢筋笼；61、圆形钢筋框；7、混凝土浇筑浆；8、法兰盘；81、上法兰盘；82、下法兰盘；91、阻拦杆；92、钢护筒；93、吊绳；94、配重块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供一种增强预应力管桩刚度的复合支护结构，包括基坑本体1和安装于基坑本体1中部的第一支护机构2，第一支护机构2包括多个间隔布置的预应力圆管桩21。

实际工作时，上述第一支护机构2为现有技术，预应力圆管桩21由端头板、桩身和钢套箍构成三个部分构成，预应力圆管桩21的桩身为中空的管状结构，因此，目前，预应力圆管桩21在实际应用时大部分都是应用于中、小型基坑，但是对于大型基坑，由于现有的预应力圆管桩21在容易折断，因此，预应力圆管桩21在大型基坑上应用较少。本发明主要是在现有的预应力圆管桩21上，增加预应力圆管桩21的结构强度，从而使预应力圆管桩21满足大型基坑的使用要求。

如图1所示，第一支护机构2上设有套装在预应力圆管桩21的端头板上的矩形钢筋笼22，矩形钢筋笼22两侧均连接有挡板3，两个挡板3之间设有灌注于矩形钢筋笼22上的砼支护块，砼支护块和套装在预应力圆管桩21矩形钢筋笼22能够增加第一支护机构2的结构强度。矩形钢筋笼22包括位于预应力圆管桩21两侧的矩形钢筋框221，以及连接矩形钢筋框221的矩形钢筋箍222。实际工作时，矩形钢筋框221可以由两排拼装成矩形结构的钢筋组构成，每排钢筋组均由4-8个成上下布置的圆形钢筋构成，作为优选方案，两排钢筋组上还可以绑扎钢制线圈。

基坑本体1的两端侧壁上还安装有多个间隔布置且根部插入至基坑本体1的土层内的竖向支撑杆4，每个竖向支撑杆4和挡板3之间还连接有横向支撑板5，在挡板3、竖向支撑杆4和横向支撑板5的共同作用下，本发明还能进一步在地上部分起到支撑作用。

优选的，挡板3、横向支撑板5和竖向支撑杆4均由木质材料制成。这样，本发明不仅能够降低本发明的施工成本，而且能够降低工作人员的劳动强度。优选的，挡板3在背离预应力圆管桩21的一侧底部还连接有阻拦杆91。阻拦杆91能够对挡板3底部进行抵紧，防止挡板3在使用过程中发生偏离，从而增加本发明的结构刚度。进一步的，斜向支撑杆上还连接有吊绳93，吊绳93底部连接有配重块94。配重块94在重力的作用下能够通过吊绳93向下拉紧斜向支撑杆，从而使斜向支撑杆能够更加牢固的将挡板3抵紧，从而增加了本发明的结构强度。

预应力圆管桩21的桩身侧壁内上还设有与桩身侧壁抵触的圆形钢筋笼6，和位于圆形钢筋笼6内的混凝土浇筑浆7，预应力圆管桩21由上预应力桩211和下预应力桩212构成，上预应力桩211和下预应力桩212之间通过法兰盘8连接。位于预应力圆管桩21内的圆形钢筋笼6和混凝土浇筑浆7能够进一步增加预应力圆管桩21的结构强度，从而使本发明能够很好的完成基坑支护功能，能满足深、大型基坑对预应力圆管桩21的强度要求；同时，由于本发明在现场施工时，人们只需要向预应力圆管桩21内部以及两个挡板3之间浇筑混凝土，其混凝土浇筑量相对较小。

圆形钢筋笼6包括多个间隔布置在预应力圆管桩21的桩身侧壁上且整体上呈圆柱状结构的圆形钢筋框61，以及安装在圆形钢筋框61的外壁上且将圆形钢筋框61连接成一个整体的圆形钢筋箍。圆形钢筋箍能够将圆形钢筋框61连接成一个整体，从而方便后期人们向预应力圆管桩21进行浇筑。

实际工作时，法兰盘8包括上法兰盘81和下法兰盘82，上预应力桩211的桩身顶部设有多个间隔布置的上定位钢筋，上法兰盘81通过上定位钢筋安装在上预应力桩211上，下预应力桩212的桩身底部设有多个间隔布置的下定位钢筋，下法兰盘82通过下定位钢筋安装在下预应力桩212上，上法兰盘81和下法兰盘82之间通过螺栓连接。上定位钢筋和下定位钢筋不仅能加强预应力圆管桩21在连接处的结构强度，而且能够起到导向的作用，使工作人员能够更好的装配上预应力桩211和下预应力桩212。

优选的，预应力圆管桩21的中部还连接有钢护筒92。进一步的，相邻预应力圆管桩21的连接处也有钢护筒92。钢护筒92能够对预应力圆管桩21的侧边进行支撑，从而增强本发明的侧向支撑力。

实际工作时，本本发明主要是在传统预应力管桩内加钢筋笼，再灌注混凝土，使传统预应力管桩由空心桩成为实心桩而增加其抗弯、抗剪强度，具体施工步骤如下：

（1）本发明预应力管桩外观（尺寸）设计：与传统预应力管桩相同，可据工程实际需要在传统预应力管桩基础上加长、加粗预应力管桩尺寸；

（3）钻孔：根据施工图纸，先钻与传统预应力管桩深度相匹配的管桩深度，接着在与钢护筒92匹配的位置，钻放置钢护筒92的孔，最后放入钢护筒92和预应力管桩；

（2）钢筋笼制作：根据实际需要选择钢筋型号和数量（如图3所示）；

（3）将制作好的钢筋笼套入传统预应力管桩；

（3）混凝土浇灌：根据工程实际需要选择合适标号混凝土填充钢筋笼；

（4）实心桩形成：经过一段时间标准养护，形成满足强度要求的实心桩。

（5）布置支护结构：在实心桩成型后，先布置矩形钢筋笼22，接着布置挡板3、横向支撑板5和竖向支撑杆4，最后布置配重块94。

实际工作时，本发明的预应力管桩（发明）的选型、施工工艺及方法等均与传统预应力管桩相同，采用本发明的预应力管桩代替灌注桩应用于深、大型基坑，避免了现场浇注灌注桩需要大量混凝土且需在施工现场开挖泥浆池等问题，因而采用此设计方案预应力管桩经济、环保；同时，在传统预应力管桩内植入钢筋笼并采用混凝土填充，从而增加管桩抗弯、抗剪强度，可有效解决传统预应力管桩受悬臂高度的限制（一般小于等于3米）、且传统预应力管桩为空心桩在土质较差情况下易推断，而使传统预应力管桩仅限于运用在中、小型基坑（浅小基坑）内的问题；最后，将本设计技术应用于深、大型基坑取代灌注桩，避免了因现场浇筑灌注桩对成孔质量、沉渣厚度、混凝土的及时供应等因素影响施工进度的问题。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

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