一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，包括用于止水的水泥土墙以及设置在水泥土墙内的用于挡土的刚度可调节工型预制桩；所述的刚度可调节工型预制桩顶端设置有混凝土冠梁；所述的刚度可调节工型预制桩的桩身短边与长边比值为0.55～0.6；所述的刚度可调节工型预制桩桩身混凝土强度等级为C55～C80。本实用新型专利技术中的水泥土墙适应地层广，离散性小，强度高，上下强度均匀，隔水性能好；该支护结构不仅操作简单，而且施工方便快速、可靠，同时充分发挥了刚度可调节工型预制桩混凝土强度等级高、预应力可根据现场调节的特点，达到了缩短工期、降低工程造价的目的，这样既可以减少混凝土和钢材的用量，又能满足安全要求。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构
本技术涉及土木工程领域，具体为一种适用于建筑工程、堤防工程、道路工程、地铁工程中的深基坑支护处理的水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构。
技术介绍
水泥土墙成墙施工是通过带有链锯式刀具箱的机械，将该刀具箱竖直插入地层中，然后作水平横向运动，同时由链条带动刀具作上下的回转运动，搅拌混合原状土并灌入水泥浆，形成等厚度的渠式水泥土搅拌墙。其主要特点是成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好，应用于各类地下工程的基础加固和防渗处理。基坑工程不仅面临防渗止水，而且面临开挖挡土，但作为临时结构的基坑支护结构，其利用周期短，成本高。因此，缩短基坑工期和降低支护结构成本，成为必须解决的问题。工程中常采用三轴水泥土搅拌桩中植入H型钢，形成复合挡土止水结构，即利用三轴水泥土搅拌桩先搅拌土体，然后在水泥土初凝前植入H型钢的方式。但该方法存在以下缺陷：（1）H钢用量大，其运输与租赁费用随着基坑规模的增加，不断增加，不经济，而且在地下室施工结束后，需要拔除H型钢，这势必导致H型钢弯曲、拉裂等损坏，当无法拔出时，又大大增加支护成本；（2）搅拌桩都具有一定的桩轴心间距，在植入H型钢时，其间距是一定的，不能够根据需要调整间距，因此，在不少情况下，该支护方法不满足设计对支护结构的抗弯、抗剪要求，且在较深基坑中桩长亦达不到设计对嵌固深度的要求。专利申请号为201110460244.4的中国专利申请公开了“现浇工字型钢筋混凝土和水泥土相间地下连续墙及其工法”，其特征是现浇工字型钢筋混凝土为横截面呈工字型的沉管灌注桩，相间的水泥土为水泥旋喷桩或水泥搅拌桩。这种工法虽然无泥浆污染，但具有以下缺点：（1）工字型桩现场浇筑混凝土养护时间过长，影响工程工期；（2）现浇混凝土等级较低，成桩后桩身刚度较低，抵抗变形能力太差；（3）沉管灌注成孔过程存在挤土现象，对场地周边具有变形敏感的管线、建筑会产生挤土位移和变形，影响较大。申请号为201310030440.7的中国申请专利公开了“现浇后张工字型桩在水泥土中的插入方法”，包括：测量放样，根据已知的坐标基点，定位桩体的位置；开沟挖槽，对应桩机的施工位置开沟挖槽，并清理多余土体；设置导向，在桩体的具体位置处设置型钢导向；桩机就位：将桩机架设在具体的施工位置上；搅拌成桩：利用水泥土形成工字型桩体；插入桩体：将工字型桩体插入土体内；移机：工字桩体施工完成后，移动桩机，进行下一次施工。该方法虽具有可规模制作的特点，同时能避免型钢拔出时造成周边建筑和环境沉降、开裂的情况，但该方法存在以下缺陷：（1）对于后张工字型桩的具体尺寸和预应力的施工方法并未提及，施工现场难以实现；（2）水泥土成桩方法不明确，尺寸不清楚，施工现场无法实施；（3）工字型桩的内插间距未明确，施工现场无法确定；（4）该工字型桩刚度无法根据现场需要进行调节，达不到刚度可增大减小位移的目的。因此，迫切需要一种能够形成一种既能充分利用水泥土桩的止水效果又可短形成挡土支护结构工期的基坑支护结构，同时可根据工程现场随时调节刚度有效地控制基坑变形，且具有成本和工期优势的支护结构及其施工方法。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本技术提供了一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，在传统SMW工法桩的思路以及传统水泥土搅拌桩内插工字型桩的基础上，改变原水泥土桩的成桩方法，形成连续、等厚度水泥土墙，同时改进原预制桩刚度不可调节，无法根据基坑变形及时调节支护桩刚度的问题。工程现场，在渠式水泥土搅拌墙初凝之前，将已施加初步预应力的工型预制桩通过吊机起吊插入水泥土墙内。工型预制桩间距，根据设计要求灵活设置，插桩完成后，其它施工工序与普通基坑支护工程一致，但在基坑施工过程可通过土体深层水平位移监测情况，对工型预制桩刚度进行调节，增大支护桩刚度，减小变形的进一步发展。这种渠式水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，既能解决传统止水桩长度不足的问题，又能解决支护刚度不足无法调节、基坑变形过大或者水泥土抗剪强度不能满足要求的问题，而且具有施工方便、造价低廉、成桩质量可靠、无挤土影响等优点。本专利技术的目的是这样实现的：一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，包括用于止水的水泥土墙1以及设置在水泥土墙1内的用于挡土的刚度可调节工型预制桩2；所述的刚度可调节工型预制桩2顶端设置有混凝土冠梁3；所述的刚度可调节工型预制桩2的桩身短边与长边比值为0.55～0.6；所述的刚度可调节工型预制桩桩身混凝土强度等级为C55～C80；所述的刚度可调节工型预制桩2的桩身两端分别设置有2块多边形钢端板9和一块矩形钢端板10，且桩底和桩顶腹板两侧预埋2块腹板两侧预埋钢板8；所述的刚度可调节工型预制桩2的桩身内埋设有多根可张拉预应力钢绞线5及桩身纵向钢筋7；所有预应力钢绞线5在桩身底端通过锚具固定在工型预制桩桩底端板上，其中75%的钢绞线在桩身顶端通过钢绞线锚具6锚固在桩头端板上，预留25%的钢绞线，后期根据工程现场基坑深层土体水平位移情况，张拉预留钢绞线，补偿预应力损失，进一步增大或调节工型预制桩刚度；所述的刚度可调节工型预制桩的桩身上设置4个预应力钢绞线穿插钢套管4，施工前根据设计计算要求将预留的钢绞线穿入预应力钢绞线套管4内；所述的刚度可调节工型预制桩2间隔地插入在水泥土墙1内；所述的刚度可调节工型预制桩2的净间距为20～35cm；所述的刚度可调节工型预制桩的桩身短边与水泥土墙平行，桩身长边为水泥土墙厚度的0.7～0.8倍；所述的刚度可调节工型预制桩插入水泥土墙的垂直度应与水泥土墙施工垂直度保持一致，且不大于1/300；水泥土墙1的墙位偏差不大于+20mm～–50mm（向坑内偏差为正），墙深偏差小于50mm，成墙厚度应不小于设计墙厚，偏差控制在0～–20mm（控制切割箱刀头尺寸偏差）；水泥土墙的28d浆液试块无侧限抗压强度标准值不小于1.0MPa，28d钻孔取芯无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa，墙体渗透系数不大于10-7cm/s；水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩的支护结构中，水泥土墙的墙端应比刚度可调节工型预制桩端深1.5m～2.5m；水泥土墙1的厚度取450mm～850mm；当墙厚不大于550mm时，最大施工深度不宜大于25m；当墙厚不大于700m时，最大施工深度不宜大于40m；当墙厚不大于850mm时，最大施工深度不宜大于55m；工型预制桩现场施工成桩后，桩顶设置混凝土冠梁3，且混凝土冠梁3高度小于桩身上端设置的4个预应力钢绞线套管5cm；桩顶设置混凝土冠梁施工完成达到设计强度后，根据现场基坑开挖过程土体深层水平位移变化情况，逐孔、逐根张拉预留钢绞线，增加或调节工型预制桩刚度。一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构的施工方法，具体步骤如下：步骤1：平整施工场地，进行水泥土墙切割搅拌成墙施工；步骤2：刚度可调节工型预制桩选型，工厂制作，以及初步施加预应力，通过端板钢绞线锚具6，固定一部分预应力钢绞线5；步骤3：设置刚度可调节工型预制桩插入导向架和起吊起重机就位；步骤4：在水泥土尚未初凝前将刚度可调节工型预制桩插入水泥土墙2内，同时按照设计要求采用经纬仪进行垂直度校正；步骤5：刚度可调节工型预制桩施工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，其特征在于：包括用于止水的水泥土墙（1）以及设置在水泥土墙（1）内的用于挡土的刚度可调节工型预制桩（2）；所述的刚度可调节工型预制桩（2）顶端设置有混凝土冠梁（3）。

【技术特征摘要】
1.一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，其特征在于：包括用于止水的水泥土墙（1）以及设置在水泥土墙（1）内的用于挡土的刚度可调节工型预制桩（2）；所述的刚度可调节工型预制桩（2）顶端设置有混凝土冠梁（3）。2.根据权利要求1所述的一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，其特征在于：所述的刚度可调节工型预制桩（2）的桩身短边与长边比值为0.55～0.6；所述的刚度可调节工型预制桩桩身混凝土强度等级为C55～C80。3.根据权利要求1所述的一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，其特征在于：所述的刚度可调节工型预制桩（2）的桩身两端分别设置有2块多边形钢端板（9）和一块矩形钢端板（10），且桩底和桩顶腹板两侧预埋2块腹板两侧预埋钢板（8）。4.根据权利要求1所述的一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，其特征在于：所述的刚度可调节工型预制桩（2）的桩身内埋设有多根可张拉预应力钢绞线（5）及桩身纵向钢筋（7）；所有预应力钢绞线（5）在桩身底端通过锚具固定在工型预制桩桩底端板上，其中75%的钢绞线在桩身顶端通过钢绞线锚具（6）锚固在桩头端板上，预留25%的钢绞线，后期根据工程现场基坑深层土体水平位移情况，张拉预留钢绞线，补偿预应力损失，进一步增大或调节工型预制桩刚度。5.根据权利要求4所述的一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，其特征在于：所述的刚度可调节工型预制桩的桩身上设置4个预应力钢绞线穿插钢绞线套管（4），施工前根据设计计算要求将预留的钢绞线穿入预应力钢绞线套管（4）内。6.根据权利要求1所述的一种水泥土墙内插刚度可调节工型预制桩支护结构，其特征在于：所述的刚度可调节工型预制...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵升峰，熊穗，蔡云，章新，陈祉阳，
申请(专利权)人：南京市测绘勘察研究院股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32