[发明专利]内置预应力钢筋混凝土矩形桩的支护墙及其施工方法

说明书

技术领域：

本发明涉及土木建筑领域中的建筑基坑的支护结构及其施工方法。

背景技术：

现有的深基坑支护技术中排桩支护结构是最为常用的支护形式，普遍应用的施工方法是采用钻孔灌注桩形成挡土结构，再在外侧施工单独的止水结构，止水结构通常采用深层搅拌桩施工，阻水材料通常采用水泥、膨润土、粉煤灰与泥土混合并搅拌而成。这种方式形成的排桩支护结构造价一般较高，施工工期长，环境污染重，难以适应建筑工程对绿色环保的要求。

发明内容：

本发明目的在于提供一种环境污染小、制造成本低、水平承载性能好、支护刚度大、施工周期短且方便的内置预应力钢筋混凝土矩形桩的支护墙及其施工方法。

技术方案：内置预应力钢筋混凝土矩形桩的支护墙，含有常规阻水材料制成的阻水体，预应力钢筋混凝土矩形桩插在阻水体内，且与阻水体凝固为一体。预应力钢筋混凝土矩形桩主要起到承载基坑侧面墙体的作用力的作用，由于预应力钢筋混凝土矩形桩具有截面刚度大、水平承载力高、抗变形能力强、支护变形小的特性，使得其承受侧向作用力的抗弯性能明显优于采用现场钻孔灌注桩形成的挡土结构。

在阻水体中，预应力钢筋混凝土矩形桩的排放结构为在每个阻水体桩孔中均插一根预应力钢筋混凝土矩形桩的连续式排放结构，或为在每隔一个阻水体桩孔插一根预应力钢筋混凝土矩形桩的间隙式排放结构。

预应力钢筋混凝土矩形桩为预应力钢筋混凝土长方体支护桩，含有钢筋笼、混凝土，桩体呈长方体，长方体桩体两端设有与钢筋笼连接的长方形金属端板，桩体中央为圆形通孔，钢筋笼的箍筋呈螺旋状焊接在经过预应力处理的预应力纵筋上。采用预应力钢筋混凝土长方体支护桩，提高了桩体强度，桩体的短边承受基坑侧边和侧向作用力，桩体的长边使得桩体的侧向抗弯力矩增加，抗弯性能更好，侧向承载能力更大。增加了钢筋混凝土空心长方体桩的抗弯性能，在承受同样抗弯力的情况下，减少了桩体内的预应力纵筋的数量，加之采用的是空心桩，既节约了钢材又节省了混凝土。

桩体的短边与长边的比为0.55-0.8。桩体的短边与长边的比要综合考虑基坑的深浅、桩的安放密度、土层的结构情况对桩体的影响，通过具体计算后确定，最佳值选择为0.6-0.7。

根据支护桩的受力特点，对支护桩中预应力纵筋的排布进行了优化，减少了预应力纵筋的使用数量。因为，支护桩短边与基坑侧边接触的一侧承受的是抗拉力，另一侧的短边则承受的是抗压力，而作为长边的两侧边承受的力相对较小，长边的边长越长，支护桩的抗弯性能越好，所以，长方体桩体内的钢筋笼的预应力纵筋的设置为：两短边的预应力纵筋对称设置，也可将两短边的预应力纵筋设置为：与基坑侧边接触的一侧短边预应力纵筋多，承受土体开挖引起的水平荷载，另一短边纵筋少，将两长边的预应力纵筋更少或取消。预应力钢筋的抗拉承载力得到充分发挥，使钢筋笼的预应力纵筋使用量大大减少，节约了钢材，降低了生产成本，避免了不必要的浪费。

内置预应力钢筋混凝土矩形桩的支护墙的施工方法，含有以下步骤：

1、预制预应力钢筋混凝土矩形桩；或预制预应力混凝土长方体桩，长方体桩的长边与建筑基坑的侧边垂直，可充分发挥其水平承载力高的特点。

2、采用单轴、双轴或三轴深层搅拌机对土体进行钻孔、搅拌，将作为阻水材料的水泥、膨润土、粉煤灰与泥土进行混合并搅拌，形成阻水体。

3、在阻水体硬结前，按在每个阻水体桩孔中均插一根预制预应力混凝土矩形桩的连续式排放结构，或在每隔一个阻水体桩孔插一根预制预应力混凝土矩形桩的间隙式排放结构的方法，将预制预应力混凝土矩形桩插入经搅拌的阻水材料中；

4、预制预应力混凝土矩形桩周围及桩体中央的圆形通孔中均被阻水材料充填，形成预应力钢筋混凝土矩形桩与阻水体凝固为一体的支护墙。

采用本发明，很好地解决了传统支护墙和支护方法存在的问题，充分发挥了带预应力混凝土矩形桩的支护墙的挡土、阻水合二为一的优势，占用施工场地小，经济合理。预应力混凝土矩形桩是直接由工厂生产预制，与传统的钻孔灌注桩相比，具有如下优点：(1)规格统一、规范，质量可靠，与现浇桩相比，桩身质量更加可靠。(2)施工速度快。预应力混凝土桩施工速度快。(3)经济安全。由于预应力混凝土桩采用高强钢筋，高等级混凝土，同等条件下即节约材料成本，同时提高抗弯性能。(4)无噪音、无污染，施工绿色环保。与现浇桩相比，预应力混凝土桩施工无噪音、不产生泥浆，对周边环境污染小。

附图说明：

图1为本发明按在每个阻水体桩孔中均插一根预制预应力混凝土长方体支护桩的连续式排放结构示意图；

图2为图1的A向视图；