[发明专利]预制钢筋砼空腹抗侧向力桩及其植桩方法

说明书

技术领域

本发明涉及深基坑围护工程、护坡工程、港口河堤工程、围海工程中的围护技术领域，尤其涉及一种预制钢筋砼空腹抗侧向力桩及其植桩方法。

背景技术

在土木工程各领域开挖施工的围护工程、护坡工程以及河海支护工程中，钻孔灌注排桩墙是最常用的围护做法，但是此种方法存在着施工麻烦、进度慢、造价高、需泥浆外运污染环境等缺点。随着开挖工程深度的不断增加，这种钻孔排桩的受力强度和刚度也显不足，因而发展了地下连续墙技术。地下连续墙围护同样存在着施工麻烦、进度慢、需泥浆外运污染环境等缺点，并且造价昂贵。

因此在基坑围护工程和边坡支护工程中，如何降低造价，减少施工麻烦，提高功效以及提高围护墙的抗弯抗压能力一直是土木工程的发展方向。因而开发一种适用于大深度开挖，具有强度与刚度大，施工简单，施工速度快，无需泥浆外运污染环境，而且造价便宜的围护桩必将产生很大的经济和社会效益。

发明内容

本发明提供了一种刚度大、抗弯剪能力强、施工简单、施工速度快、质量可靠、造价低廉的预制钢筋砼空腹抗侧向力桩，解决了在大深度基坑围护工程中传统围护桩抗弯能力小和刚度不足的问题，同时大幅降低了造价。

一种预制钢筋砼空腹抗侧向力桩，包括横截面外形为矩形的桩体，桩体具有钢筋笼，所述的桩体沿桩体纵轴方向设置有贯穿整个桩体的空腹区；所述的钢筋笼包括多个预应力主筋、腹筋和箍筋；

桩体矩形截面长边的两头为加厚区，在其内配置有预应力主筋。由于主要受力筋位于桩体矩形截面的两头，截面抗弯有效高度可大幅提高，因而大幅增加了桩体的抗弯强度和刚度。所述的主筋一般采用高强度的预应力钢棒，也可以采用普通非预应力钢筋。

所述的预制钢筋砼空腹抗侧向力桩有多个空腹区，各空腹区一般沿矩形截面长边单列整齐排列，若围护工程受力需要增大矩形长边，也可以将更多空腹区沿矩形长边双排或更多排排列。

空腹区与桩外侧面砼及空腹区之间拥有一定厚度的混凝土实心区，所述的箍筋沿着桩体矩形截面轮廓，纵横穿过各个混凝土实心区，相互焊接形成封闭。桩体截面实心区砼和箍筋共同抵抗水土侧向力产生的剪力，确保了桩体的抗剪强度要求。

所形成封闭整体箍筋的各个交叉点设有沿桩身分布的腹筋。所述的箍筋、腹筋与截面两头的主筋共同形成了完整的配筋骨架，与整浇的砼形成整体，满足了围护工程对抗侧向力桩的抗弯剪强度要求，同时也确保了桩体在制作、吊装、运输、植入过程中的强度和抗裂要求。

所述预制钢筋砼空腹抗侧向力桩矩形截面的一头加厚区可根据工程需要设有翼缘，如此横截面形状为T字型。

所述桩体矩形截面中的两头加厚区各自连接有翼缘，翼缘与桩体的横截面形状为工字型。所述的两个翼缘长度可以相同，也可以不同。

所述的空腹区为矩形、方形、圆形、椭圆形，也可以为其他形状，如多边形、三角形等。

围护桩墙施工时，将预制钢筋砼空腹抗侧向力桩与围护桩墙轴线垂直布置且相互间隔排列，桩体矩形截面长边与水土侧压力方向一致，充分发挥空腹抗侧向力桩截面的长边方向具有巨大抗弯强度与刚度的优点，使形成的围护桩墙的抗弯强度和刚度大大高于传统围护桩墙。

预制钢筋砼空腹抗侧向力桩的植桩方法共有两种，第一种是桩端松动土直接植桩法，第二种是预成孔植桩法。第一种又可以分为多轴旋喷松动土法和多轴振冲松动土法；第二种可以分为冲抓成孔植桩法和旋挖成孔植桩法。

1、多轴旋喷松动土法的施工步骤如下：

1)、植桩机定位后，将植桩机上的多轴带旋喷头钻杆插入并穿过桩体空腹区；

2)、开动植桩机，旋喷头喷出高压浆液切割桩端土，使桩端土体破坏，同时钻杆边转动边旋进；在桩体的重力作用下，使桩体逐渐下沉到预定标高，必要情况下借助植桩机的振动和向下静压系统；

3)、提升多轴旋喷钻杆，完成植桩。

利用该方法进行植桩时，喷射的浆液前期可以是水，待达到一定深度再改喷一定浓度的水泥浆。桩到位后水泥土浆体和植入的预制钢筋砼空腹抗侧向力桩凝结成整体。喷射水泥浆水泥掺合比15％～25％，水灰比0.5～2.0。在砂浆土层植入桩时，水泥浆掺入2％～15％的膨润土以降低植桩的难度。植桩机的钻杆数目可与桩体空腹区的数量一致或减少。

2、多轴振冲松动土法的施工步骤如下：

1)、植桩机定位后，将植桩机上的多轴带振冲头钻杆插入并穿过桩体空腹区；

2)、开动植桩机，钻杆边转动边振冲，振冲头冲水并振动使桩端土体松软破坏，在桩体的重力作用下，使桩体逐渐下沉，必要情况下可借助植桩机的振动和向下静压系统；