[发明专利]后张预应力矩形空心基坑支护桩

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种建筑基坑加固用支护桩，具体地说是一种后张预应力矩形空心基坑支护桩。 

背景技术

随着城市用地的日趋紧张，地下空间的建设也是大势所趋，深基坑支护就成为地下空间开挖的一个重要环节。在建筑施工领域中广泛使用圆形或矩形普通钢筋混凝土灌注桩作为基坑支护结构。基坑中土石方的开挖时，基坑外侧土体向基坑内侧方向滑移，桩身在受力后会在靠近基坑外侧形成较大的弯矩，产生受拉变形，严重时会导致应支护桩变形过大甚至失稳，基坑失效，对建筑施工带来安全隐患。为了提高基坑支护结构体系的强度，现多采用增加钢筋用量、增大桩径、减小桩间距等措施，而这些措施无一例外的均增加了钢筋和混凝土的消耗量，不利于缩短工期和降低成本，且不能有效地约束支护结构和基坑变形。 

发明内容

为了解决现有建筑基坑支护桩存在的问题，本发明提供一种后张预应力矩形空心基坑支护桩，这种后张预应力矩形空心基坑支护桩不仅具有良好的围护作用，而且具有较强的抗变形能力，可以有效减少侧向变形，确保建筑基坑安全，降低建筑成本。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它是由混凝土、矩形钢筋骨架和矩形稳定环肋构成的混凝土桩，矩形钢筋骨架包含有钢筋和箍筋，钢筋由箍筋进行固定，矩形钢筋骨架靠近基坑内侧及其相邻的两侧为钢筋，靠近基坑外侧为设有钢绞线或高强钢筋的隔离管，并在钢绞线或高强钢筋的两端分别设有桩顶锁定锚具和桩底承压板，钢绞线或高强钢筋底端与桩底承压板固定连接，钢绞线或高强钢筋顶端通过桩顶锁定锚具进行锁定，在桩顶锁定锚具上设有灌浆孔和排气孔，施工步骤按以下顺序进行：①、将钢筋、隔离管、钢绞线或高强钢筋、桩底承压固定板安放至预设的矩形基坑支护桩孔中，然后逐次将钢筋和隔离管用箍筋进行绑扎形成矩形钢筋骨架，并将桩底承压固定板放置在隔离管下方，与从隔离管中穿过的钢绞线或高强钢筋进行固定连接，绑扎时将隔离管和钢绞线或高强钢筋的一侧面向基坑外侧设置；②、安装空心桩内侧模板，并在有效固定后进行混凝土浇筑，形成矩形空心基坑支护桩桩身；③、待矩形空心基坑支护桩桩身强度达到设计要求的75%时拆除内侧模板，安装桩顶带灌浆孔的锚具；④、浇筑矩形稳定环肋，并充分振捣使其内部填充密实；⑤、对钢绞线或高强钢筋施加预应力并用桩顶锁定锚具进行锁定，剪断多余的钢绞线或高强钢筋；⑥、从桩顶锁定锚具的灌浆孔向隔离管内灌注水泥砂浆，直至隔离管中填满水泥砂浆。对钢绞线或高强钢筋施加预应力，可使基坑支护桩先发生受压变形，以抵御基坑开挖过程中外侧土层的作用力，有效减小支护体系的受拉总变形量，在相同直径前提下，提高了基坑支护桩的强度及抗变形能力，减少了钢筋、混凝土的使用量。 

本发明的有益效果是：不仅能对基坑起到良好的围护作用，而且可以有效减少在使用过程中基坑支护桩产生的侧向变形，减少常规支护桩基坑周边地面变形及对环境的不利变形影响，确保建筑基坑安全，并在相同抗弯承载力设计条件下，可减少钢筋和混凝土的用量，有利于缩短工期和降低建筑成本，产品结构简单，成本低，施工方便，易推广使用。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。 

图1为本发明中桩体的横截面结构示意图。 

图2为本发明中桩体的剖面结构示意图。 

图3为本发明实施状态的剖面结构示意图。 

图4本发明中桩顶锁定锚具的立体结构示意图。 

图5为本发明中矩形稳定环肋的立体结构示意图。 

图中代码说明：1-混凝土；2-钢筋；3-箍筋；4-矩形稳定环肋；5-隔离管；6-钢绞线或高强钢筋；7-桩底承压板；8-桩顶锁定锚具；9-圆锥孔；10-灌浆孔；11-排气孔；12-基坑底；13-基坑外侧土层区；F-作用力。 

具体实施方式

如图1所示，采用本发明的后张预应力矩形基坑支护桩时，将钢筋骨架中靠近基坑内侧及其相邻两侧设置为钢筋（2），而将靠近基坑外侧设置为隔离管（5），并用箍筋（3）将钢筋和隔离管固定为矩形骨架结构。如图2、图3的所示，隔离管（5）中间为空心，可供钢绞线或高强钢筋（6）穿过，钢绞线或高强钢筋底端与桩底锁定锚具（7）固定连接，并在钢绞线或高强钢筋的另一端设置有锁定锚具（8），如图4所示，在桩顶锁定锚具（8）上设有灌浆孔（10）、排气孔（11）及可供钢绞线或高强钢筋穿过的圆锥孔（9）。在实际运用中可采用现场浇筑方式，将钢筋、隔离管、钢绞线或高强钢筋、桩底承压固定板安放至预设的矩形支护桩孔中，然后逐次将钢筋和隔离管用箍筋进行绑扎，并将桩底承压固定板放置在隔离管下方，将其与从隔离管中穿过的钢绞线或高强钢筋进行固定连接，绑扎时将隔离管和钢绞线或高强钢筋的一侧面向基坑外侧设置。根据设计要求安装空心内侧模板，然后进行混凝土浇筑。当桩身混凝土强度满足设计要求，且不低于设计强度等级的75%后，拆除内模，进行矩形稳定环肋的浇筑，同时要充分振捣，将其内部填充密实。然后对钢绞线或高强钢筋施加预应力，张拉结束后用锁定锚具（8）进行锁定，剪断多余的钢绞线或高强钢筋，纲绞线锚固后的外露长度不宜小于30mm，锚具应用封端混凝土保护。最后通过锁定锚具上的灌浆孔（10）向隔离管（5）内灌注水泥砂浆，灌浆前孔道应湿润、洁净，灌浆时应缓慢均匀地进行，不得中断，并应使排气孔的排气通顺，直至隔离管中填满水泥砂浆。采用本发明，可在相同的抗弯承载设计条件下节约大量钢筋、混凝土，节约了建筑成本。