一种预应力混凝土板桩及其拼装的挡土结构的制作方法

1.本实用新型属于支挡、围护结构技术领域，涉及一种预应力混凝土板桩及其拼装的挡土结构。


背景技术：

2.预应力混凝土桩具有桩身承载力高、质量稳定、施工速度快、综合造价低、现场环保等优点，主要应用于建设工程中的基础，受竖向荷载的作用，近年来逐步被应用于水利、水运及基坑围护的支挡工程中，在涉水工程中应用时，无需截流围堰、挖填方和湿作业量小，相比传统挡土墙结构综合经济优势明显。目前，在支档中常用的预制桩包括工字桩、u型板桩、混合配筋管桩等，但在实际应用中也发现存在如下问题：
3.问题1：工字桩和u型板桩属异形截面桩，壁厚小，宽度大，截面刚度大，承载力高，但其笼筋难以实现机械化生产，且仅可采用浇筑方式成型，制作效率低、成本高，同时其特殊的截面使沉桩机械与其适配度低，配置的专用夹具也易造成桩头的损坏。
4.问题2：混合配筋管桩是一种增配非预应力钢筋6的高延性预应力管桩，其桩身结构合理，刚度大，承载力高，延性好，但其桩身无企口，沉桩后桩间存在一定的间隙，桩后需要设置防渗漏措施，且单桩的挡土宽度相比其他异形桩要小。
5.问题3：一种支护桩，由于其截面纵筋沿管桩桩身圆形布置，榫耳部和卯耳部无纵向配筋，遇稍硬土层沉桩过程中桩头容易破损；其次，其榫耳部和卯耳部的榫卯结构通长设置，沉桩一旦垂直度有误差，易造成沉桩困难和榫卯结构处桩身的损坏。


技术实现要素：

6.针对上述技术问题，本实用新型提供一种预应力混凝土板桩及其拼装的挡土结构，预应力混凝土板桩的桩身两侧设有对称布置的翼边，两侧翼边均设有企口，翼边的两侧为弧形，桩身和翼边的连接处圆弧相切处理。所述桩身和翼边内均设有预应力钢筋，通过箍筋环绕形成钢筋骨架结构，能有效增强两侧翼边，保证在沉桩过程中两侧不易损坏；翼边设置企口，可辅助沉桩定位，提高预制桩挡土结构的装配精度，保证节点可靠连接；两侧翼边的企口可非通长设置，沉桩一旦垂直度有误差，不易造成沉桩困难和企口处的损坏。本实用新型结构合理、刚度大、生产制作高效、施工可靠。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种预应力混凝土板桩，包括桩身、翼边和钢筋笼；所述桩身为圆柱形，桩身的两侧设有对称布置的翼边，两侧翼边均设有企口，翼边的两侧为弧形，桩身和翼边的连接处圆弧相切处理，所述钢筋笼包括预应力刚筋和环绕在预应力钢筋上的箍筋，所述预应力钢筋设置在所述桩身和翼边内。
9.上述方案中，所述箍筋沿预应力钢筋环绕形成八边形钢筋笼。
10.上述方案中，所述箍筋分为第一箍筋和第二箍筋；所述第一箍筋围绕桩身内的预应力钢筋形成钢筋笼，所述第二箍筋环绕翼边内的预应力钢筋并与桩身内的预应力钢筋连
接。
11.上述方案中，所述翼边的弧线半径与桩身的圆弧半径比值为1：1.0～1：2.0。
12.上述方案中，所述桩身还设有非预应力钢筋，所述非预应力钢筋和预应力钢筋交错设置。
13.上述方案中，所述翼边一侧的企口设有贯穿桩身长度的阴榫，另一侧的企口设有贯穿桩身的阳榫。
14.上述方案中，所述述翼边一侧的企口设有通长的阴榫，另一侧企口靠近桩端部分设有短阳榫，其余部分为阴榫。
15.上述方案中，所述翼边两侧的企口为反对称布置的s型阴阳榫。
16.上述方案中，所述翼边两侧的企口均为弧形凸榫。
17.一种拼装的挡土结构，包括多个所述的预应力混凝土板桩，相邻的预应力混凝土板桩通过两侧翼边的企口配合连接形成板桩式挡土结构。
18.上述方案中，当所述一侧翼边设有通长的阴榫，另一侧翼边的桩端部分设有阳榫，其余部分阴榫，两个相邻的混凝土板桩的阴榫形成的空腔内浇筑混凝土。
19.一种拼装的挡土结构，包括多个所述的预应力混凝土板桩，相邻的预应力混凝土板桩之间设有预制板，预制板的两侧分别设有内凹的圆弧凹槽，圆弧凹槽与预应力混凝土板桩的翼边企口配合连接形成桩板式挡土结构。
20.上述方案中，所述预制板的高度不小于混凝土板桩的顶部至桩板式挡土结构前沿泥面。
21.本实用新型所述预应力混凝土板桩，采用离心工艺生产制作，预应力混凝土板桩挡土结构的实施路径：1.垂直打入地基，密排布置形成连续的挡土结构，对于梯形阴阳榫，一侧凸榫可作为定位导向，沉桩到位后，相邻桩上部凹槽内灌入微膨胀水泥砂浆或细石砼，形成防渗漏措施；弧形阴阳榫和“s”型阴阳榫通过企口咬合，相邻桩连接形成板桩式挡土结构。2.垂直打入地基，间隔布置，相邻桩间插入预制板，形成桩板式挡土结构，预制板桩采用弧形凸榫，预制板两侧端面设置内凹的圆弧凹槽，与预制板桩凸榫咬合后形成一种可转向的桩板式挡土结构。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
23.本实用新型桩身两侧设有对称布置的翼边，两侧翼边均设有企口，翼边的两侧为弧形，桩身和翼边的连接处圆弧相切处理，过渡平滑，减少应力集中；所述桩身和翼边内均设有预应力钢筋，通过箍筋环绕形成钢筋骨架结构，能有效增强两侧翼边，保证在沉桩过程中两侧不易损坏；采用预应力与非预应力钢筋混合配置，既可提升桩身的承载力，又可提高桩身位移延性，增强其抗震性能；翼边设置企口，可辅助沉桩定位，提高预制桩挡土结构的装配精度，保证节点可靠连接；两侧翼边的企口可非通长设置，沉桩一旦垂直度有误差，不易造成沉桩困难和企口处的损坏。本实用新型结构合理、刚度大、外立面美观、生产制作高效、施工可靠。
附图说明
24.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1为实施例一预应力混凝土板桩的结构示意图；
26.图2为图1中a-a处剖面；
27.图3为图1中b-b处剖面；
28.图4为实施例一配筋形式一示意图；
29.图5为实施例一配筋形式二示意图；
30.图6为实施例一配筋形式三示意图；
31.图7为实施例一配筋形式四示意图；
32.图8为实施例一企口拼接大样图；
33.图9为实施例一拼接示意图；
34.图10为实施例二预应力混凝土板桩的剖面示意图；
35.图11为实施例二企口拼接大样图；
36.图12为实施例二拼接示意图；
37.图13为实施例三预应力混凝土板桩的剖面示意图；
38.图14为实施例三企口拼接大样图；
39.图15为实施例三拼接示意图；
40.图16为实施例四预应力混凝土板桩的剖面示意图；
41.图17为实施例四企口拼接大样图；
42.图18为实施例四拼接示意图。
43.图中，1.桩身；2.翼边；4.箍筋；4-1.第一箍筋；4-2.第二箍筋；5.预应力钢筋；6.非预应力钢筋；7.弯钩；8.梯形凹槽；9.梯形凸榫；10.内凹圆弧；11.外凸圆弧；12.内凹的圆弧；13.外凸的圆弧；14.圆弧凸榫；15.预制板。
具体实施方式
44.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
45.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语
在本实用新型中的具体含义。
47.实施例1
48.如图1、2、3所示，一种预应力混凝土板桩，包括桩身1、翼边2和钢筋笼；所述桩身1为圆柱形，桩身1的两侧设有对称布置的翼边2，两侧翼边2均设有企口，翼边2的两侧为弧形，桩身1和翼边2的连接处圆弧相切处理，减少应力集中。所述钢筋笼包括预应力钢筋5和环绕在预应力钢筋5上的箍筋4，所述预应力钢筋5设置在所述桩身1和翼边2内，能有效增强两侧翼边，保证在沉桩过程中两侧不易损坏。桩身1截面高度大、刚度高，挡土高度大，再增设弧形翼边2后，单桩的挡土宽度较同直径管桩有较大提升，综合经济性高。翼边2设置企口，可辅助沉桩定位，提高预制桩挡土结构的装配精度，保证节点可靠连接。
49.如图4和5所示，所述钢筋笼的布置形式可以为：所述箍筋4沿预应力钢筋5环绕形成八边形钢筋笼，对于八边形钢筋笼可实现机械滚焊，生产效率高。
50.如图6和7所示，所述钢筋笼的布置形式也可以为：所述箍筋4分为第一箍筋4-1和第二箍筋4-2；所述第一箍筋4-1围绕桩身1内的预应力钢筋5形成钢筋笼，所述第二箍筋4-2环绕翼边2内的预应力钢筋5并与桩身内的预应力钢筋5连接。优选的，所述桩身1内布置预应力钢筋5，并通过第一箍筋4-1沿主筋环绕形成圆形钢筋笼，两侧翼边2内均布置两根主筋，翼边2的主筋设有第二箍筋4-2，第二箍筋4-2与圆形钢筋笼的主筋连接。所述翼边2的第二箍筋4-2设有勾住圆形钢筋笼主筋的弯钩7。优选的，所述第二箍筋4-2为梯形钢筋。所述翼边2设置有预应力钢筋5，能有效增强两侧翼边，保证在沉桩过程中两侧不易损坏。
51.所述桩身1的圆弧半径与翼边2的弧线半径比值为1：1.0～1：2.0。所述翼边2采用圆弧与桩身1主体圆弧相切处理，减少应力集中，翼边2的圆弧半径与桩身圆弧半径之比优选为1:1.5，综合混凝土用量、桩身刚度以及拼装形成的挡土墙视觉效果等方面可到达最优。
52.如图4-7所示，所述桩身1的纵向主筋采用预应力钢筋5，或采用预应力钢筋5与非预应力钢筋6组合配置的方式。采用预应力钢筋5与非预应力钢筋6混合配置，既可提升桩身的承载力，又可提高桩身位移延性，增强其抗震性能。如图2和3所示，所述翼边2两侧的企口为梯形阴阳榫。所述梯形阴阳榫可以为一侧翼边2设有梯形凹槽8，另一侧翼边2设有梯形凸榫9，梯形凹槽8和梯形凸榫9均为通长布置。所述梯形阴阳榫也可以为一侧翼边2设有通长的梯形凹槽8，另一侧翼边2靠近桩端部分设有短的梯形凸榫9，梯形凸榫9的长度不到桩端底部，两边的端板结构相同，生产成本低，生产效率更高。如图1所示，优选的，梯形凸榫9的长度为桩身1的1～3m，其余部分为梯形凹槽8。两侧翼边2的企口的非通长设置，沉桩一旦垂直度有误差，不易造成沉桩困难和企口处的损坏。
53.实施例2
54.如图10所示，本实施例2与实施例1的区别在于，所述翼边2两侧的企口为弧形阴阳榫。所述弧形阴阳榫可以为一侧翼边2设有内凹圆弧10，另一侧翼边2设有外凸圆弧11，内凹圆弧10和外凸圆弧11均为通长布置。所述弧形阴阳榫也可以为一侧所述翼边2设有通长的内凹圆弧10，另一侧翼边2的桩端部分设有外凸圆弧11，其余部分为内凹圆弧10。
55.实施例3
56.如图13所示，本实施例3与实施例1的区别在于，所述翼边2两侧的企口为反对称布置的s型阴阳榫。所述s型阴阳榫为一侧翼边2的前部设有内凹的圆弧12，后部设有外凸的圆
弧13，内凹的圆弧12与外凸的圆弧13平滑过渡，形成近似s型的曲线，另一侧翼边2的前部设有外凸的圆弧13，后部设有内凹的圆弧12，外凸的圆弧13与内凹的圆弧12平滑过渡，形成近似s型的曲线。所述内凹的圆弧12与翼边弧线交点处圆弧过渡，所述外凸的圆弧13与翼边弧线交点处圆弧过渡。所述s型阴阳榫为通长布置。
57.实施例4
58.如图16所示，本实施例4与实施例1的区别在于，所述翼边2两侧的企口均为弧形凸榫。所述弧形凸榫可以为两侧翼边2均为外凸的圆弧凸榫14；两侧圆弧凸榫14均为通长布置。所述弧形凸榫14也可以为一侧翼边2设有通长的圆弧凸榫14，另一侧翼边2的桩端部分设有圆弧凸榫14，其余部分为内凹圆弧。
59.实施例5
60.如图8、9、11、12、14、15所示，一种拼装的挡土结构，包括多个实施例1-3所述的预应力混凝土板桩，相邻的预应力混凝土板桩通过两侧翼边2的企口配合连接形成板桩式挡土结构。当所述一侧翼边2设有通长的阴榫，另一侧翼边2的桩端部分设有阳榫，其余部分阴榫，两个相邻的混凝土板桩的阴榫形成的空腔内灌入微膨胀水泥砂浆或细石砼。
61.实施例6
62.如图17和18所示，一种拼装的挡土结构，包括多个实施例4所述的预应力混凝土板桩，相邻的预应力混凝土板桩之间设有预制板15，预制板15的两侧分别设有内凹的圆弧凹槽，圆弧凹槽与预应力混凝土板桩的翼边2企口配合连接形成桩板式挡土结构。优选的，所述预制板15的高度不小于混凝土板桩的顶部至桩板式挡土结构前沿泥面。
63.实施例5和6拼装形成的挡土结构外立面为弧形面，如波浪般起伏，桩身为波峰，翼边拼接形成波谷，线条柔和顺畅，立体效果美观。其中，实施例2弧形阴阳榫和实施例4的弧形凸榫两种翼边的企口形式，可实现板桩式挡土结构和桩板式挡土结构沿岸线的弧度变化，可适应最大45
°
的转角变化。
64.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。