三角形混凝土薄壁折板桩及其制备方法.pdf

三角形混凝土薄壁折板桩，将混凝土左板、混凝土中板及混凝土右板首尾相连，弯折形成三角筒形状，在三角筒的三个角处分别设有包覆住钢筋网部分钢筋的第一底角灌缝混凝土带、第二底角灌缝混凝土带及顶角灌缝混凝土带。制备方法：同时浇筑张开平卧的混凝土左板、混凝土中板、混凝土右板，形成三块钢筋网相连的混凝土平板，将混凝土左板和混凝土右板对称弯折，弯折成90°时，采用干硬性混凝土，浇筑底角灌缝混凝土带，继续对称弯折，使混凝土左板、混凝土中板及混凝土右板构成三角筒形状，焊接顶部连接短筋，浇筑顶角灌缝混凝土带，同时对底角灌缝混凝土带进行调整修补，待灌缝混凝土达到设计强度时，即形成三角形混凝土薄壁折板桩。

1.  一种三角形混凝土薄壁折板桩，包括：钢筋网(4)，其特征在于钢筋网(4)的首尾相连并形成三角筒形状，在三角筒的三个面上分别设有混凝土左板(1)、混凝土中板(2)及混凝土右板(3)，在三角筒的两个底角处分别设有第一底角灌缝混凝土带(5)及第二底角灌缝混凝土带(6)，且钢筋网(4)的两个底角部分的钢筋分别为第一底角灌缝混凝土带(5)及第二底角灌缝混凝土带(6)所包覆，在三角筒的顶角处设有顶角灌缝混凝土带(7)，且钢筋网(4)的顶角部分的钢筋被顶角灌缝混凝土带(7)所包覆。

2.  一种权利要求1所述三角形混凝土薄壁折板桩的制备方法，其特征在于：首先平整好场地，测量放样，涂刷隔离剂，设置保护层垫块，绑扎钢筋网(4)，安装施工模板，同时浇筑张开平卧的混凝土左板(1)、混凝土中板(2)、混凝土右板(3)，形成三块钢筋网(4)相连的混凝土平板，将混凝土左板(1)和混凝土右板(3)对称弯折，在混凝土中板(2)上，安装底角斜木模板(8)和底角对撑木条(9)，形成下部灌缝混凝土的模板。当弯折成90°时，采用干硬性混凝土，浇筑第一底角灌缝混凝土带(5)及第二底角灌缝混凝土带(6)，继续对称弯折，使混凝土左板(1)、混凝土中板(2)及混凝土右板(3)构成三角筒形状，使用焊接连接短筋(10)，将折板顶部钢筋焊接成整体，插入三角形顶角部纵向钢筋，形成上部钢筋骨架，在折板顶角部放置短钢筋及吊丝(12)，用吊丝将吊模木板(11)平整定位放置，采用干硬性混凝土，浇筑顶角灌缝混凝土带(7)；同时对第一底角灌缝混凝土带(5)、第二底角灌缝混凝土带(6)进行调整修补，充分湿润养护后，待灌缝混凝土达到设计强度时，即形成三角形混凝土薄壁折板桩。

三角形混凝土薄壁折板桩及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种土木工程结构的桩基技术，应用于建筑、桥梁等工程领域的地基处理和基坑支护，应用于港航工程领域的挡土支护，尤其涉及一种三角形混凝土薄壁折板桩及其制备方法。
背景技术
我国很多沿海城市的地基属软土地基，因此这些地区的建筑、桥梁、港航工程的基础和挡土支护结构很多采用桩结构。常见的桩有预制钢筋混凝土方桩、钻孔灌注桩、预应力离心混凝土管桩和钢管桩等等，其中预制钢筋混凝土方桩具有施工质量较易保证、承载力高等优点，但施工噪音和振动较大，沉桩过程中产生较大挤土效应，因而不宜用于城市人口稠密区。钻孔灌注桩施工噪音和振动小，造价低，但其施工质量偏差大，桩侧摩阻和桩端阻力较预制桩小，施工过程中产生的泥土、泥水处理较难。预应力离心混凝土管桩具有承载力高、耐打、自重轻、省材料等优点，但其需专业工厂生产。钢管桩重量轻，所需打桩机能量小，施工过程中产生挤土影响小，但其价格昂贵。
传统的混凝土桩基础工程的施工较好，但费用较高；深层搅拌桩、沙桩、碎石桩等工程费用低，但施工质量不易保证。工程领域亟需一种费用较低、施工质量较易保证的新桩型。建筑工程中混凝土折板技术已得到了广泛的应用，运用成熟的折板施工技术，发明三角形混凝土薄壁折板桩的新桩型。三角形折板桩具有平面构件和空间构件两方面的优点，在制作、堆放和运输过程中如同平板，沉桩前可在施工现场将平板弯折成三角形管桩。三角形混凝土薄壁折板桩造价低、重量轻、抗弯能力强、截面刚度大，属空间薄壁构件，起吊方便。
发明内容
技术问题：本发明提供一种便于堆放和运输、同时具有平面构件和空间构件优点的三角形混凝土薄壁折板桩及其制备方法。
技术方案：
本发明所述的一种三角形混凝土薄壁折板桩，包括：钢筋网，钢筋网的首尾相连并形成三角筒形状，在三角筒的三个面上分别设有混凝土左板、混凝土中板及混凝土右板，在三角筒的两个底角处分别设有第一底角灌缝混凝土带及第二底角灌缝混凝土带，且钢筋网的两个底角部分的钢筋分别为第一底角灌缝混凝土带及第二底角灌缝混凝土带所包覆，在三角筒的顶角处设有顶角灌缝混凝土带，且钢筋网的顶角部分的钢筋被顶角灌缝混凝土带所包覆。
本发明所述的三角形混凝土薄壁折板桩的制备方法：
首先平整好场地，测量放样，涂刷隔离剂，设置保护层垫块，绑扎钢筋网，安装施工模板，同时浇筑张开平卧的混凝土左板、混凝土中板、混凝土右板，形成三块钢筋网相连的混凝土平板，将混凝土左板和混凝土右板对称弯折，在混凝土中板上，安装底角斜木模板和底角对撑木条，形成下部灌缝混凝土的模板，当弯折成90°时，采用干硬性混凝土，即塌落度小于30mm的混凝土，浇筑第一底角灌缝混凝土带及第二底角灌缝混凝土带，继续对称弯折，使混凝土左板、混凝土中板及混凝土右板构成三角筒形状，使用焊接连接短筋，将折板顶部钢筋焊接成整体，插入三角形顶角部纵向钢筋，形成上部钢筋骨架，在折板顶角部放置短钢筋及吊丝，用吊丝将吊模木板平整定位放置，采用干硬性混凝土，浇筑顶角灌缝混凝土带；同时对底角灌缝混凝土带进行调整修补，充分湿润养护后，待灌缝混凝土达到设计强度时，即形成三角形混凝土薄壁折板桩。
本发明运用建筑工程中混凝土折板成熟施工工艺，发明三角形混凝土薄壁折板桩的新桩型。该桩型施工造价低，具有平面构件和空间构件两方面的优点，在制作、堆放和运输过程中如同平板，沉桩前可在施工现场将平板弯折成三角形管桩，可用于桩基础和深基坑挡土支护。该桩型工程性能类似预应力离心混凝土管桩，它承载力高、耐打、自重轻、省材料，沉桩所需打桩机能量小，沉桩过程中产生挤土效应小，施工质量较易保证，桩侧摩阻和桩端阻力较高。
三角形混凝土薄壁折板桩，具有平面构件和空间构件两方面的优点。在平整的场地上，采用张开平卧制作三块混凝土平板，待其达到一定强度后，起吊平板折成三角形管状，灌筑板缝混凝土，即可形成本发明的折板管桩。
三角形混凝土折板管桩，在制作、堆放和运输过程中如同平板，沉桩前可在施工现场将平板弯折成三角形管桩。该桩型工程性能类似预应力离心混凝土管桩，它承载力高、耐打、自重轻、省材料，沉桩所需打桩机能量小，沉桩过程中产生挤土效应小，施工质量较易保证，桩侧摩阻和桩端阻力较高。
为了减少沉桩时的挤土效应和提高沉桩贯人能力，三角形薄壁折板管桩桩端宜制成敞口式。某些地层沉桩过程中会产生较大的空隙水压力时，可在折板桩侧开些小孔，以方便沉桩。当桩长较短和桩开口较大时，桩端部闭塞效应可能不够好，对于这个问题，可采用在桩底处钻孔压力灌浆同时也可提高桩端阻力，待浆液固结后，可在桩端形成端帽，从而提高桩端部闭塞效果或者采用与旋喷桩或深层搅拌桩组合使用，形成组合桩。
三角形混凝土薄壁折板桩通常可采用平铺迭层生产，施工工艺流程为：清理地坪——放样、铺隔离层——边模安装——钢筋配置——混凝土浇筑——养护——第二层折板……——脱模与运输吊装——三角形折板桩拼装——灌缝浇筑——沉桩施工。在现场预制折板桩作业中，必须注意抓紧抓细各环节，具体生产工艺要点如下：
(1)场地底模
底模宜尽量利用现场平整的混凝土地坪，也可用原土夯实，垫砂，铺一层砖，上抹一厘米厚水泥混合砂浆。场地台面平整度必须严格要求，高低误差不大于一毫米，以便控制板材厚度。场地平面布置尽量方便起吊拼装，减少运输、堆放等环节。
(2)叠层隔离层
隔离层的好坏是减少薄壁折板桩起吊损耗的关键之一，隔离层配剂可用滑石粉加肥皂废液制作，涂刷隔离剂应保证均匀一致，宜用大刷子或排笔进行，防止漏刷，也可再加铺一层塑料薄膜作为隔离层。板层之间洒滑石粉并加塑料薄膜做隔离层，起吊中一般不会发生粘连现象。
(3)模板、钢筋制作
板边模板宜采用专门制作带梳形齿的钢模板，可多次重复利用。
主钢筋应严格位于板截面中心线上，要求砂浆垫块厚度准确，吊环钢筋与钢筋网绑扎牢固。
(4)浇筑混凝土
折板是一种薄壁结构，浇筑混凝土时，特别注意钢筋保护层厚度的控制。严格控制水灰比，降低水灰比可提高混凝土的标号，而且能提高混凝土中期强度，并可以减少混凝土的收缩和徐变对提高薄壁结构的质量有利。建议钢筋混凝土折板桩采用C20、C25制作，水灰比应严格地控制在0.36～0.42之间。
折板构件薄、板面大、钢筋间距小，浇注时要依次上料，采用平板反复震捣，直至没有蜂窝麻面光洁密实为止。在震捣后为了进一步提高混凝土密实性，建议用滚筒滚压2～3次，在滚压完成混凝土初凝过程中用铁抹子压抹3次，最终达到板面平整光洁。为了提高板面灌缝混凝土的粘结，在第三遍抹压时，应在板纵向方向的边缘用粗糙的木抹子拉毛宽10厘米。
(5)养护混凝土
为了使新浇筑的混凝土有良好的硬化条件，促进强度不断增长，所以混凝土的养护十分重要。由于板面积大，水分蒸发快，稍有疏忽会造成整板干透，使混凝土产生收缩裂缝，只有使混凝土处在湿润条件下才能使强度正常增长。通常，在第一层折板混凝土浇筑完成后，应充分养护三昼夜，待强度达到50％以上时，可进行第二层生产。
要在压光后2小时左右，即需多次、少量用喷壶湿润板面。按气温条件，及时复盖草袋浇水养护。夏季作业，应注意防止暴晒。冬季应有抗冻措施，尤应注意防止大风，及时采取措施。
(6)脱模与运输吊装
混凝土强度达到70～80％设计强度时才能允许脱模。如果发生板层粘连现象，应采用专用工具进行处理。折板起吊一般采用汽车吊或专用龙门吊，折板起吊运输过程是从生产时平卧的三块平板变成侧立的过程，又是施工过程中第一次折叠，应严格按照起吊吊装规程进行施工。
(7)三角形折板桩拼装
三角形薄壁折板桩的拼装应采用专用的辅助三角钢架和临时垫块精确定位，折板桩拼装是折板施工过程中主要的一环，必须认真对待。折板上下缝要求平直，缝宽均匀，严禁上缝出现“入”字缝。不合要求时，应稍稍吊起再就位张开，不得用撬棍矫正，以免局部受力过大，损伤薄壁折板。三角形折板就位、校正后，应及时焊接上缝处的钢筋，使其形成三角形整体。
(8)灌缝浇筑
灌缝是使预制折板形成空间整体结构的最后工序，应予以充分注意。三块平卧板弯折成槽形时，即可浇灌下缝混凝土，在折板外侧，设置下缝混凝土挡板设施，以防下缝混凝土漏浆；待折板弯折成三角形时，上缝横向钢筋应做弯钩或采用短筋焊接连接，然后灌注上缝混凝土。
折板灌缝部位，用钢丝刷除去上面的水泥薄膜和污垢，并用水清洗干净，刷纯水泥沙浆一道，然后边刷水泥浆边灌混凝土，灌缝混凝土与折板混凝土同标号的干硬性混凝土，要震捣密实。每条缝应一次性完成，下缝完成后将两端临时封闭，进行蓄水养护，上缝可盖草袋并经常浇水养护，板缝养护期一般不少于五天。
(9)沉桩施工
三角形薄壁折板桩桩端可制成敞口式或加设桩尖式，沉桩可采用锤击沉桩或静力压桩沉桩方式。当桩的长度较大时，为了减少沉桩时的挤土效应和提高沉桩贯人能力，三角形薄壁折板管桩桩端宜制成敞口式。当桩长较短和桩开口较大时，桩端部闭塞效应可能不够好，可采用在桩底处钻孔压力灌浆，待浆液固结后，可在桩端形成端帽，从而提高桩端部闭塞效果，同时也可提高桩端阻力。如果采用与旋喷桩或深层搅拌桩组合使用，形成组合桩，即可进一步提高本发明桩的工作受力性能。
有益效果：本发明的三角形混凝土薄壁折板桩，应用于桩基础和深基坑挡土支护中，可代替预制钢筋混凝土方桩、钻孔灌注桩、预应力离心混凝土管桩和钢管桩等等。三角形折板桩具有平面构件和空间构件两方面的优点，折板桩施工方便、造价低、重量轻、抗弯能力强、截面刚度大，属空间薄壁构件，起吊方便。三角形薄壁折板桩结构稳定性较好，可在施工现场预置制作，节省了运输费用，桩身质量较易保证。三角形折板桩系空心薄壁管桩，与实心桩相比，可有效地减少混凝土和钢筋用量，材料用量仅为实心桩的30％～50％，因而本发明桩重量较轻，而且价格便宜。三角形混凝土薄壁折板桩特别适用于沿海城市建筑、桥梁以及港口工程的软土地基处理，可用于高速公路的软土路基加固，集装箱堆放场地的地基加固，港口码头的护岸护坡工程，软土地基建筑物的基坑支护，大型桥梁桥台后路基填土的地基处理，江河边取水口的大型水池软土地基加固等。工厂制作时，建议采用预应力先张法制作工艺批量生产，桩身中预应力筋的配置，可进一步提高桩身的抗水平荷载能力。三角形薄壁折板桩与旋喷桩或深层搅拌桩组合使用，形成组合桩，可进一步提高本发明桩的工作受力性能。
附图说明
图1是本发明三角形混凝土薄壁折板桩剖面图；
图2是折板配筋剖面图；
图3是底角灌缝混凝土带浇筑过程示意图；
图4是临时安装定位支架示意图；
图5是底角灌缝混凝土带示意图；
图6是顶角灌缝混凝土带示意图。
图中有：混凝土左板1；混凝土中板2；混凝土右板3；钢筋网4；第一底角灌缝混凝土带5；第二底角灌缝混凝土带6；顶角灌缝混凝土带7；底角斜木模板8；底角对撑木条9；焊接连接短筋10；顶角吊模木板11；短钢筋及吊丝12；混凝土安装垫块13；塑料楔形定位块14；临时安装型钢定位支架15。
具体实施方式
实施例1
一种三角形混凝土薄壁折板桩，包括：钢筋网4，钢筋网4的首尾相连并形成三角筒形状，在三角筒的三个面上分别设有混凝土左板1、混凝土中板2及混凝土右板3，在三角筒的两个底角处分别设有第一底角灌缝混凝土带5及第二底角灌缝混凝土带6，且钢筋网4的两个底角部分的钢筋分别为第一底角灌缝混凝土带5及第二底角灌缝混凝土带6所包覆，在三角筒的顶角处设有顶角灌缝混凝土带7，且钢筋网4的顶角部分的钢筋被顶角灌缝混凝土带7所包覆。
实施例2
本发明的三角形混凝土薄壁折板桩，包括混凝土左板1、混凝土中板2、混凝土右板3、钢筋网4、第一底角灌缝混凝土带5、第二底角灌缝混凝土带6、顶角灌缝混凝土带7、底角斜木模板8、底角对撑木条9、焊接连接短筋10、顶角吊模木板11、短钢筋及吊丝12、混凝土安装垫块13、塑料楔形定位块14、临时安装型钢定位支架15。
首先平整好场地，测量放样，涂刷隔离剂，设置保护层垫块，绑扎钢筋网4。安装侧向模板，同时浇筑张开平卧的混凝土左板1、混凝土中板2、混凝土右板3，形成三块钢筋相连的混凝土平板(图2)。在混凝土震捣后，为了进一步提高混凝土密实性，用滚筒滚压2～3次，在滚压完成混凝土初凝过程中用铁抹子压抹3次，最终达到板面平整光洁。为了提高板面灌缝处混凝土的粘结，板边应设置三角齿槽，间距400～600mm，齿深8～12mm，在第三遍抹压后，应在板纵向方向的边缘用粗糙的木抹子拉毛宽10厘米。由于板面积大，水分蒸发快，稍有疏忽会造成整板干透，就会使混凝土产生收缩裂缝，混凝土应在湿润条件下养护。等待混凝土达到70～80％设计强度时，才能允许脱模，方可进行平板弯折。
在起吊设备配合下，将混凝土左板1和混凝土右板3对称弯折，按图3，在混凝土中板2上，安装底角斜木模板8和底角对撑木条9，形成下部灌缝混凝土的模板。底角对撑木条9可采用方木料材制作，间距一般为1.5m～2.5m。采用起吊设备，现场弯折左右钢筋混凝土平板。当弯折成90°时，采用干硬性混凝土，浇筑第一底角灌缝混凝土带5及第二底角灌缝混凝土带6，继续对称弯折，使混凝土左板1、混凝土中板2及混凝土右板3构成三角筒形状。
按图4，在折板桩底部放置混凝土安装垫块13和塑料楔形定位块14，以便精确定位折板底部位置，垫块间距一般为1.5m～2m。在折板两端，放置临时安装型钢定位支架15，保证折板弯折成正三角形。折板缝要求平直，缝宽均匀，严禁上缝出现“入”字缝。使用焊接连接短筋10，将折板顶部钢筋焊接成整体，插入三角形顶角部纵向钢筋，形成上部钢筋骨架。
按图6，在折板顶角部放置短钢筋及吊丝12，短钢筋间距一般为1.5m～2m，用吊丝将吊模木板11平整定位放置。采用干硬性混凝土，浇筑折板桩顶角灌缝混凝土带7；同时对第一底角灌缝混凝土带5、第二底角灌缝混凝土带6进行调整修补。下缝完成后将两端临时封闭，进行蓄水养护，上缝可盖草袋并经常浇水养护。充分湿润养护后，待灌缝混凝土达到设计强度时，即形成三角形混凝土薄壁折板桩(图1)。三角形薄壁折板桩桩端可制成敞口式或加设桩尖式，沉桩可采用锤击沉桩或静力压桩沉桩方式。