CN111364481A - 一种端部嵌入式预应力斜桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种端部嵌入式预应力斜桩，斜桩在开挖之前打入土中；抗拔装置与斜桩轴向方向活动连接；加载装置以抗拔装置作为着力点，对斜桩施加轴向预应力；抗拔装置预埋固定在围檩中，上端伸出围檩的部分安装加载装置；抗拔装置与加载装置之间采用可拆装的定位装置锁紧固定。本发明可在开挖前施加预应力，快速发挥斜桩承载力；可通过传力设备向斜桩支撑提供反推力，让斜桩提前产生变形，从而快速发挥斜桩承载力，控制基坑变形并保护周边环境；结构养护完成后，围檩以上的抗拔装置及预应力加力装置可拆除回收；斜桩预应力施加装置位于圈梁外侧，适用范围大，并可延伸至地面从而避免由于圈梁落底而遭受地下水影响。

Description

一种端部嵌入式预应力斜桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种用于基坑内的斜撑装置，具体来说，是一种端部嵌入式预应力斜桩及其施工方法，属于基坑工程技术领域。

背景技术

斜向注浆钢管撑作为基坑工程临时支撑结构，不仅增加了坑内作业空间，也减小了支撑体系造价，具有良好的应用及推广价值。然而，实际实施过程中，只有当斜向注浆钢管顶部产生一定变形后，方可提供较为可靠的承载力，对基坑变形及保护周边环境不利。

公开日为2013年9月4日，公布号为CN103276739A的中国专利文献，公开了“一种带有斜桩和预应力围檩的基坑支护结构”，其公开了采用在斜向钢支撑的底部设置加载装置，从而主动施加预应力的构思，但是，将加载装置设置在底板上，必须在土方完全开挖完成之后才可以实施，加载装置难以回收；而且由于加载装置设置在底板之上，加载装置距离坑边控制***较远，加载装置与坑边控制装置的连接线影响坑边土方开挖和地下主体结构施工。

发明内容

本发明的目的是提供一种端部嵌入式预应力斜桩及其施工方法，相较于既有斜向注浆钢管支撑，本发明可在土方开挖前快速施加斜桩预应力，使斜桩提前进入受力状态，从而达到快速发挥斜桩承载力、降低基坑变形且有效保护周边环境的目的，另斜桩预应力施加装置位于圈梁外侧，具有适用范围大、可延伸至地面从而避免由于圈梁落底而遭受地下水影响、施加预应力装置可回收等优点。

本发明采取以下技术方案：

一种端部嵌入式预应力斜桩，包括斜桩、围檩、抗拔装置、加载装置；所述斜桩在开挖之前打入土中；所述抗拔装置与斜桩轴向方向活动连接；加载装置以抗拔装置作为着力点，对斜桩施加轴向预应力；抗拔装置预埋固定在围檩中，上端伸出围檩的部分安装所述加载装置；抗拔装置与加载装置之间采用可拆装的定位装置锁紧固定。

优选的，所述抗拔装置4呈筒状，套接在所述斜桩10外部，加载装置1通过法兰与抗拔装置4上端固定连接。

优选的，所述抗拔装置4呈筒状，套接在所述斜桩10外部，加载装置1设于抗拔装置4内部；加载装置1、抗拔装置4侧壁上设有多个对应的定位孔，两者通过多个螺栓紧固定位。

优选的，所述斜桩10上端固定安装一封头板，加载装置1施加作用力于所述封头板之上。

优选的，所述斜桩是钢管、型钢、组合钢材、预制管桩、方桩及钢材与砼组合式细长轴向受力杆件中的一种或几种。

优选的，所述斜桩一端伸出围檩，一端嵌入坑底土中；所述斜桩设有限位装置，用于抗拔装置4的固定和定位。

优选的，所述围檩为围护桩端部锚固和传力构件，材料是钢砼、型钢、组合型钢中的一种或几种。

进一步的，所述抗拔装置是筒状结构，外套于斜桩上；抗拔装置一端嵌固在围檩中，另一端露出围檩外；抗拔装置嵌固围檩段设置有抗滑装置7；所述抗拔装置上部开口，用于放入加载装置。

进一步的，抗拔装置侧边开设预留槽，预留槽口放入锁定装置2；所述锁定装置用于连接加载装置和斜桩，所用材料是型钢，锁定方式为焊接、螺栓、铆钉中的一种形式，且能够解除锁定、多次施加预应力。

优选的，所述加载装置通过伸缩对斜桩施加轴力；所述加载装置采用定位装置与抗拔装置对齐；所述加载装置与抗拔装置通过螺栓连接或采用焊接；所述加载装置采用千斤顶。

上述端部嵌入式预应力斜桩的施工方法，包括以下步骤：

S1、施工斜桩；S2、抗拔装置套入斜桩，抗拔装置底端固定至限位点；S3、施工圈梁；S4、养护；安装加载装置；S5、施加预应力，读取钢管位移和轴力。

优选的，步骤S1中，还包括施工围护桩；步骤S2中，所述抗拔装置完成了加载口、抗滑装置的加工；还包括步骤：S6、通过锁定装置锁定，完成预应力施加；S7、预应力损失或位移过大时，解除锁定，多次施加预应力；S8、支撑拆除后回收抗拔装置、加载装置。

本发明的有益效果在于：

1)开挖前施加预应力装置，快速发挥斜桩承载力。在既有斜桩支撑上增设了预应力施加装置，可通过传力设备向斜桩支撑提供反推力，让斜桩提前产生变形，从而快速发挥斜桩承载力，控制基坑变形并保护周边环境。

2)预应力加力装置可回收。结构养护完成后，围檩以上的抗拔装置及预应力加力装置可拆除，保证预应力装置可回收。

3)斜桩预应力施加装置位于圈梁外侧，适用范围大，并可延伸至地面从而避免由于圈梁落底而遭受地下水影响。

附图说明

图1是实施例一中，端部嵌入式预应力斜桩的侧视图。

图2是图1的局部放大图。

图3是实施例二中，端部嵌入式预应力斜桩的侧视图。

图4是图3的局部放大图。

图5是实施例一中，第一步，施工围护桩、斜撑钢管的示意图。

图6是实施例一中，第二步，斜撑钢管内填充石子、注浆，完成后焊接封头板的示意图。

图7是实施例一中，第三步，外套管套入，底端固定至限位点的示意图。

图8a是实施例一中，第四步，浇筑围护圈梁(围檩)的示意图。

图8b是图8a俯视方向的剖视图。

图9a是实施例一中，第五步，装载加载装置、螺栓开孔位置对其的示意图。

图9b是图9a俯视方向的剖视图。

图10a是实施例一中，第六步，螺栓固定加载装置与外套管的示意图。

图10b是图10a俯视方向的剖视图。

图11a是实施例一中，第七步，千斤顶加压，施加预应力，读取钢管位移与轴力的示意图。

图11b是图11a俯视方向的剖视图。

图12a是实施例一中，第八步，通过预留槽焊接锁定装置，锁定前撑注浆钢管与外套管的示意图。

图12b是图12a俯视方向的剖视图。

图13是实施例二中，第一步，施工围护桩，斜撑钢管的示意图。

图14是实施例二中，第二步，斜撑钢管内填充石子，注浆，完成后焊接封头板的示意图。

图15是实施例二中，步骤三，外套管套入，底端固定至限位点的示意图。

图16a是实施例二中，步骤四，浇筑围护圈梁(围檩)的示意图。

图16b是图16a俯视方向的剖视图。

图17a是实施例二中，步骤五，装载加载装置，螺栓孔位置对其的示意图。

图17b是图17a俯视方向的剖视图。

图18a是实施例二中，步骤六，螺栓固定加载装置与外套管，千斤顶可加载施加轴力的示意图。

图18b是图18a俯视方向的剖视图。

图中，1.加载装置，2.锁定装置，3.围护桩，4.抗拔装置，5a.定位装置(实施例一)，5b.定位装置(实施例二)，6.预留槽，7.抗滑装置，8.围檩，9.限位装置，10.斜桩，11.封头板，12.抗剪装置，10a.前撑钢管，4a.抗拔外套管、4b.预留槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一：

参见图1-图2，一种端部嵌入式预应力斜桩，包括斜桩、围檩、抗拔装置、加载装置；所述斜桩在开挖之前打入土中；所述抗拔装置与斜桩轴向方向活动连接；加载装置以抗拔装置作为着力点，对斜桩施加轴向预应力；抗拔装置预埋固定在围檩中，上端伸出围檩的部分安装所述加载装置；抗拔装置与加载装置之间采用可拆装的定位装置锁紧固定。

在此实施例中，所述抗拔装置4呈筒状，套接在所述斜桩10外部，加载装置1设于抗拔装置4内部；加载装置1、抗拔装置4侧壁上设有多个对应的定位孔，两者通过多个螺栓紧固定位，如图1和图2所示。

在此实施例中，所述斜桩10上端固定安装一封头板11，加载装置1施加作用力于所述封头板之上，如图1和2所示。

所述斜桩是钢管、型钢、组合钢材、预制管桩、方桩及钢材与砼组合式细长轴向受力杆件等中的一种或几种。具体的，在此实施例中，斜桩采用注浆钢管。

在此实施例中，参见图1-2，所述斜桩一端伸出围檩，一端嵌入坑底土中；所述斜桩设有限位装置9，用于抗拔装置4的固定和定位。

在此实施例中，所述围檩为围护桩端部锚固和传力构件，材料是钢砼、型钢、组合型钢等中的一种。

在此实施例中，所述抗拔装置4是筒状结构，外套于斜桩上；抗拔装置一端嵌固在围檩中，另一端露出围檩外；抗拔装置嵌固围檩段设置有抗滑装置7；所述抗拔装置4上部开口，用于放入加载装置1。如图1和图2所示。

在此实施例中，抗拔装置4侧边开设预留槽，预留槽口放入锁定装置2(附图未详细展示，本领域技术人员可以理解)；所述锁定装置2用于连接加载装置1和斜桩10，所用材料是型钢，锁定方式为焊接、螺栓、铆钉中的一种形式，且能够解除锁定、多次施加预应力。

在此实施例中，所述加载装置1通过伸缩对斜桩施加轴力；所述加载装置1采用定位装置5a与抗拔装置4上的预留孔对齐；所述加载装置1与抗拔装置通过螺栓连接或采用焊接；所述加载装置1采用千斤顶。

上述端部嵌入式预应力斜桩的施工方法，如图5-图12b所示，包括以下步骤：

S1、施工斜桩、围护桩，如图5所示；

S2、抗拔装置完成了加载口、抗滑装置的加工后，套入斜桩，抗拔装置底端固定至限位点，如图6、7所示；

S3、施工圈梁，如图8a、8b所示；

S4、养护达到设计要求；安装加载装置；如图9a、9b所示；

S5、施加预应力，读取钢管位移和轴力。如图11a、11b所示。

S6、通过锁定装置锁定，完成预应力施加；如图12a、12b所示。

S7、预应力损失或位移过大时，解除锁定，多次施加预应力；

S8、支撑拆除后回收抗拔装置、加载装置。

实施例二：

参见图3-图4，本实施例与实施例一的区别之处在于：定位装置5b与实施例一不同，定位装置采用法兰，加载装置1通过法兰与抗拔装置4上端固定连接，同样能实现将加载装置与抗拔装置进行固定，抗拔装置同样能为加载装置提供着力点。

本实施例中的施工方法，如图13-图18b所示，包括以下步骤：

S1、施工围护桩，斜桩；如图13-14所示；

S2、接装置加工完成后(加载口、横向抗滑装置)套入斜桩，连接装置底端固定至限位点；如图15所示；

S3、施工圈梁，如图16a、16b所示；

S4、养护达到设计要求后，安装加载装置；如图17a、17b所示；

S5、施加预应力，读取钢管位移和轴力；如图18a、18b所示；

S6、通过锁定装置锁定，完成预应力施加；此步骤非必要；

S7、预应力损失或位移过大时，可解除锁定，多次施加预应力；此步骤非必要；

S8、支撑拆除后回收连接装置、加载装置。

实施例二的方案可以缩短抗拔装置伸出围檩的距离，当围檩上方空间要求较高时，采用实施例二的方案较为合适，而且成本也有所降低。

相较于既有斜向钢管围护结构，本发明可通过在桩顶施加反推力向斜桩施加预应力，使斜桩提前进入受力状态，从而达到快速发挥斜桩承载力、有效保护周边环境的目的。

以上两项实施例均是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：

包括斜桩(10)、围檩(8)、抗拔装置(4)、加载装置(1)；

所述斜桩(10)在开挖之前打入土中；

所述抗拔装置(4)与斜桩(10)轴向方向活动连接；

加载装置(1)以抗拔装置(4)作为着力点，对斜桩(10)施加轴向预应力；

抗拔装置(4)预埋固定在围檩(8)中，上端伸出围檩(8)的部分安装所述加载装置(1)；

抗拔装置(4)与加载装置(1)之间采用可拆装的定位装置锁紧固定。

2.如权利要求1所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：所述抗拔装置(4)呈筒状，套接在所述斜桩(10)外部，加载装置(1)通过法兰与抗拔装置(4)上端固定连接。

3.如权利要求1所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：所述抗拔装置(4)呈筒状，套接在所述斜桩(10)外部，加载装置(1)设于抗拔装置(4)内部；加载装置(1)、抗拔装置(4)侧壁上设有多个对应的定位孔，两者通过多个螺栓紧固定位。

4.如权利要求1所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：所述斜桩(10)上端固定安装一封头板，加载装置(1)施加作用力于所述封头板之上。

5.如权利要求1所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：所述斜桩是钢管、型钢、组合钢材、预制管桩、方桩及钢材与砼组合式细长轴向受力杆件中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：所述斜桩一端伸出围檩，一端嵌入坑底土中；所述斜桩设有限位装置，用于抗拔装置(4)的固定和定位。

7.如权利要求1所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：所述围檩为围护桩端部锚固和传力构件，材料是钢砼、型钢、组合型钢中的一种或几种。

8.如权利要求3所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：所述抗拔装置是筒状结构，外套于斜桩上；抗拔装置一端嵌固在围檩中，另一端露出围檩外；抗拔装置嵌固围檩段设置有抗滑装置(7)；所述抗拔装置上部开口，用于放入加载装置。

9.如权利要求8所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：抗拔装置侧边开设预留槽，预留槽口放入锁定装置(2)；所述锁定装置用于连接加载装置和斜桩，所用材料是型钢，锁定方式为焊接、螺栓、铆钉中的一种形式，且能够解除锁定、多次施加预应力。

10.如权利要求1所述的端部嵌入式预应力斜桩，其特征在于：所述加载装置通过伸缩对斜桩施加轴力；所述加载装置采用定位装置与抗拔装置对齐；所述加载装置与抗拔装置通过螺栓连接或采用焊接；所述加载装置采用千斤顶。

11.一种权利要求1-10中任意一项端部嵌入式预应力斜桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、施工斜桩；

S2、抗拔装置套入斜桩，抗拔装置底端固定至限位点；

S3、施工圈梁；

S4、养护；安装加载装置；

S5、施加预应力，读取钢管位移和轴力。

12.如权利要求11所述的施工方法，其特征在于：

步骤S1中，还包括施工围护桩；步骤S2中，所述抗拔装置完成了加载口、抗滑装置的加工；

还包括步骤：

S6、通过锁定装置锁定，完成预应力施加；

S7、预应力损失或位移过大时，解除锁定，多次施加预应力；

S8、支撑拆除后回收抗拔装置、加载装置。

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