一种U型混凝土板桩 【技术领域】
本发明涉及建筑领域中的一种挡土、护坡、围护结构，尤其涉及一种U型混凝土板桩。
背景技术
通常，由于高层建筑间隔距离小，基坑的开挖有时无法做到采取放坡开挖的办法，为了基坑的稳定和周围建筑的安全，需要对基坑进行挡土支护。另外，在河道整治、高等级公路建设、桥梁、铁路公路立交及涵洞的建设中，也需要建设挡土支护结构。
目前对于基坑支护的方法主要有钻孔灌注桩、地下连续墙等方法，这些方法造价高、工时长，主要用于土体挤压力大的深基坑围护；但对于两层地下室的浅基坑基础则经济成本较高。目前国内这类基坑基础也有些采用钢板桩作为基坑支护材料，虽然可以连续使用，但总体造价还是偏高。
地下连续墙，该结构适合于饱水软弱地层，如饱水沙层、饱和的淤泥土层等。在此类土层中地下连续墙可以有效地阻隔地下水，但是其造价非常高，适用于市政重点工程，而不适用于一般的高层建筑等工程。
钻孔灌注桩是采用排桩桩墙来挡土和防水，实现基坑的围护，其不适用于深层基坑工程，质量控制不稳定，且桩间缝隙易造成水土流失，特别是在高水位软粘土质地区，需根据工程条件采取适当施工措施以解决挡水问题，且桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体，因而相对整体性较差。
SMW(Soil Mixing Wall)工法桩是在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其它种类的劲性材料，来增强水泥土搅拌桩抗弯、抗剪能力。该种方法虽然比地下连续墙施工速度快，占地少，但是其工程造价相对围护桩偏高，用钢量大，施工复杂。
钢板桩是常用的一种地下围护结构桩，其虽然承载力高，但桩径限制小，不适用于深基层工程，且其工程量大，挡土承压性能没有地下连续墙优越，造价相对本发明的U形混凝土板桩来说也比较高。
基于此，本发明提供了一种U形混凝土基坑支护材料，采用预应力高强混凝土材料制成，其可用于城市建筑基坑开挖支护、河道护岸、城市地下管道、路基护坡挡土、桥梁涵洞的护坡挡土(对于小型桥梁同时可作为承重桥墩)等围护结构。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种U形混凝土板桩，以减少或避免前面现有技术所存在的问题。
具体来说，本发明提供了一种U形混凝土板桩，其具有良好的力学性能和止水挡土护坡作用，兼具优良的低成本优势。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种U型混凝土板桩，该板桩由混凝土制成并具有大体上呈U形的横截面，其中，所述U形横截面具有位于所述U形底部的弯折段，以及位于所述U形两侧的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和所述第二连接段分别具有形状相抵靠配合的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部形状相抵靠配合的配合面之间留有一个空隙，所述空隙中可灌注混凝土浆或者填充止水橡胶条或其他密封材料。
优选地，所述其他密封材料为中空的PVC管，所述PVC管中可灌注混凝土浆之类的填料，且灌注的混凝土浆类的填料可通过所述PVC管壁上分布的小孔填充所述空隙。
优选地，所述第一连接部中部具有一个凹槽，该凹槽两侧是对称突出的台肩，其中，所述第一连接部的所述台肩是平的，且位于同一平面上；对应于所述第一连接部，所述第二连接部中部具有一个与上述凹槽对应的凸起，该凸起两侧是对称下沉的台肩，其中，所述第二连接部的所述台肩是平的，且位于同一平面上，其中，所述第一连接部的所述台肩与所述第二连接部的所述台肩位置上相互对应。
优选地，所述第二连接部中部的所述突起相对于其台肩的高度小于所述第一连接部中部的所述凹槽相对于其台肩的深度。
优选地，所述第一连接段和所述第二连接段相对所述U形截面的开口向外敞开，形成所述U形截面的开口宽度大于所述U形截面的底部宽度。
优选地，所述第一连接部和所述第二连接部分别位于所述U形截面的开口末端。
优选地，所述第一连接部和所述第二连接部位于同一直线上，且分别沿所述U形截面的开口向两侧延伸。
优选地，所述第一连接部和所述第二连接部为形成于所述U形截面的开口末端的直线段。
优选地，沿垂直于所述U形截面的U型混凝土板桩纵向分布有多根钢制主筋。
优选地，所述多根主筋相互之间通过箍筋
绑扎，所述箍筋可以是网状绑扎在主筋上或者直接缠绕绑扎在主筋上。
本发明所提出的U型混凝土板桩，其横截面形似英文字母U，结构受力上其具有高抗弯、高抗剪性能，还具有一定的承重功能。另外，两边的连接部相当于一个扣合板，接头拼接后中间可以留有空隙，这个中间的空隙可以填入一些浆体材料或者其他联结材料，保证止水效果和连接强度。
【附图说明】
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的一种U型混凝土板桩所构成的连续墙等围护结构的立体示意图；
图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的一种U型混凝土板桩的横截面示意图；
图3显示的是图2所示U型混凝土板桩的第一连接部和第二连接部的放大示意图；
图4显示的是图3所示第一连接部和第二连接部的形状相配合时的示意图；
图5显示的是根据本发明的另一个具体实施例的一种U型混凝土板桩的横截面示意图；
图6显示的是图5所示U型混凝土板桩的第一连接部和第二连接部的放大示意图；
图7显示的是图5所示第一连接部和第二连接部的形状相配合时的示意图；
图8-10分别显示的是根据本发明的其他具体实施例的各种U型混凝土板桩的横截面示意图；
图11显示的是两根U型混凝土板桩之间填充PVC管的截面示意图；
图12显示的是根据本发明的一个具体实施例的U型混凝土板桩中采用的PVC管的立体示意图；
图13-15分别显示的是根据本发明的另外具体实施例的各种U型混凝土板桩的配筋图断面。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，其中显示的是根据本发明的一个具体实施例的一种U型混凝土板桩A所构成的连续墙等围护结构的立体示意图，该板桩由混凝土制成并具有大体上为U形的横截面(横截面图可参见图2-13)，当然，如图2-13所示，该横截面形状也可描述为汉字的“几”形，所述符号仅为描述方便，具体结构将参照图2-13详细描述。
在本发明的一个具体实施例中，构成U型混凝土板桩A的材料可以是高性能混凝土、活性粉末混凝土或纤维混凝土。应当强调的是，本发明采用的是混凝土制成的板桩，而不能等同于钢制板桩，由于混凝土在机械强度和后期加工上与钢板具有相当大的区别，因而其所能采用的结构、形状正是本发明区别于现有钢制板桩的区别之一。举例来说，由于钢板强度、柔韧性均大大优于混凝土，因此，采用钢板制成的钢制板桩可以通过相互卡扣的方式加以连接，但是，采用钢板最大的缺点是成本太高，为降低成本，钢板只能做得越来越薄，但是这样一来钢制板桩的侧向抗弯强度会因此大大降低；而如果采用弯折的截面形状来提高侧向的抗弯强度，同样增加了钢材的用量，加工成本也会相对变高。
针对钢制板桩的上述缺陷，本发明提供了一种特定结构形式的混凝土板桩，其横截面可参见图2-13。
如图2所示，图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的一种U型混凝土板桩A的横截面示意图，其中，所述U形横截面具有位于所述U形底部的弯折段1，以及位于所述U形两侧的第一连接段2和第二连接段3，所述第一连接段2和所述第二连接段3分别具有形状相抵靠配合的第一连接部21和第二连接部31。进一步的，第一连接段2和第二连接段3相对所述U形截面的开口向外敞开，形成所述U形截面的开口宽度大于所述U形截面的底部宽度，这种进一步限定的结构乃是考虑到混凝土的成型的方便，例如，当采用模具成型之后便于脱模。
图3显示的是图2所示U型混凝土板桩的第一连接部21和第二连接部31的放大示意图，从图中可清楚看出，第一连接部21大体上为一凹槽状，第二连接部31大体上为一凸起状。当然，本领域技术人员应当理解，第一连接部21和第二连接部31也可以相互对调，即，第一连接部21大体上为凸起状，第二连接部31大体上为凹槽状。
具体来说，第一连接部21和第二连接部31分别位于U形截面的开口4(参见图2)的末端，第一连接部21和第二连接部31为形成于U形截面的开口4末端的直线段，这种结构可以便于两根相邻的板桩在连接时的定位，由于第一连接部21和第二连接部31都是直线段，因此便于控制板桩两侧的第一连接部21和第二连接部31的位置。优选地，第一连接部21和第二连接部31位于同一直线上，且分别沿所述U形截面的开口4向两侧延伸。
第一连接部21中部具有一个凹槽211，凹槽211两侧是对称突出的台肩212，212′，其中，台肩212，212′是平的，且位于同一平面上。凹槽211底部可以为平面(如图3、4所示)，也可以为弧面(如图6、7所示)，但是，台肩212，212′必需确保是平的，下面将对此进一步说明。对应于第一连接部21，第二连接部31中部具有一个与上述凹槽211对应的凸起311，凸起311两侧是对称下沉的台肩312，312′，其中，台肩312，312′是平的，且位于同一平面上，其中，台肩312，312′与上述台肩212，212′位置上相互对应。凸起311顶部可以为平面(如图3、4所示)，也可以为弧面(如图6、7所示)，但是，台肩312，312′必需确保是平的，下面将对此进一步说明。
正如前面所述，由于本发明的板桩采用的是混凝土，因此，其结构不能采用与钢制板桩相同的形式。考虑到混凝土边角强度不大，边角容易破损，如果采用卡扣方式连接，在打桩的过程中，两根桩之间稍有磕碰或即便是摩擦力稍大都会使相互卡扣的连接部损坏，难以达到密封的效果的。因此，在本发明中，提出了一种特定的抵靠配合的连接方式，特别参见图4和图7，当两根桩相互连接构成基坑支护或围护结构时，其中一根桩(例如图示左侧)的第二连接部31与相邻的另一根桩(例如图示右侧)的第一连接部21相互抵靠配合，而非卡扣配合。
当第一连接部21与第二连接部31相互抵靠配合时，第二连接部31中部的凸起311抵靠在第一连接部21中部的凹槽211中，同时使第一连接部21两侧的台肩212，212′分别抵靠在第二连接部31两侧的台肩312，312′上，此时，由于台肩212，212′，312，312′都是平的，且位于同一平面上，因此可以通过抵靠配合的方式达到密封的效果。当然，考虑到混凝土结构很难达到很高的精度，仅靠上述平面的抵靠还是不够的，因此，本发明进一步提出了其他的密封形式。
同样参见图4、7，为了确保第一连接部21两侧的台肩212，212′能够抵靠在第二连接部31两侧的台肩312，312′上，第二连接部31中部的突起311相对第二连接部31的台肩312，312′的高度h必须等于或小于第一连接部21中部的凹槽211相对第一连接部21的台肩212，212′的深度H。同样由于制造精度的问题，确保第二连接部31中部的突起311的高度h小于第一连接部21中部的凹槽211的深度H是相对容易的事，因此，当当第一连接部21与第二连接部31相互抵靠配合时，第一连接部21和第二连接部31形状相抵靠配合的配合面之间将会形成一个空隙5，所述空隙5中可灌注混凝土浆或者填充止水橡胶条或其他密封材料。
在根据本发明的一个优选实施例中，所述其他密封材料可以为中空的PVC管(如图11、12所示)，所述PVC管6中可灌注混凝土浆之类的填料，包括水泥净浆、砂浆及其他高流动度防水密封材料等，且灌注的混凝土浆可通过所述PVC管壁上分布的小孔61填充所述空隙5。这种结构可以防止在打桩过程中，由于板桩边缘磕碰等原因导致空隙5有部分堵塞，如果没有采用PVC管，很有可能导致灌注混凝土浆的过程中形成空洞，无法达到密封的效果，例如，当采用本发明的混凝土板桩作为围护结构时，这些空洞很有可能导致渗水。
另外，在本发明的各图中，棱角部分可以是圆弧形状以便消除应力集中。其中间形状可以是圆拱形状(如图8，9，10所示)。
图13-15分别显示的是根据本发明的另外具体实施例的各种U型混凝土板桩的配筋图断面，如图所示，沿垂直于所述U形截面的U型混凝土板桩纵向分布有多根钢制主筋7。所述多根主筋7相互之间通过箍筋8绑扎，所述箍筋可以是网状绑扎在主筋7上或者直接缠绕绑扎在主筋7上。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。