[发明专利]分段配筋的预应力混凝土桩及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于地下空间基坑围护的混凝土桩。特别是涉及一种要考虑盾构机掘进通过的基坑挡土结构用的分段配筋的预应力混凝土桩及施工方法。

背景技术

盾构法隧道采用盾构机掘进土体，盾构机进、出吊装井或车站端头井时,都必须穿过盾构机吊装井或车站端头井施工时构筑的挡土结构。通常吊装井或端头井挡土结构采用钢筋混凝土结构。盾构机无法直接掘进通过钢筋混凝土结构(钢筋混凝土桩或地下连续墙)，需要人工将挡土结构拆除后方可通过。在井壁拆除到盾构通过这段时间内，井壁拆除后的外侧土体直接暴露,容易出现涌水和坍方，进而造成周围地层沉降。目前国内普遍采用注浆，搅拌桩等工艺对挡土结构外土体进行加固，工程造价较高。

盾构机下穿既有线地铁车站时,盾构机同样需要掘进先期施作的挡土结构(即先期建造地铁车站时的基坑围护结构)，由于无法采用人工拆除挡土结构，目前需要把盾构机要穿过的挡土结构上的相应部位的钢筋用玻璃纤维筋代替。挡土结构上用玻璃纤维筋替代钢筋，盾构机的刀具就可以直接切削，挡土结构不需人工拆除。但是，与普通钢筋比较，玻璃纤维筋的弹性模量较低，玻璃纤维筋塑性差，延性率低，玻璃纤维筋的价格明显比钢筋的高；配玻璃纤维筋的混凝土构件弯曲破坏前，变形较小，配纤维筋混凝土构件受弯具有脆性破坏特性，工程结构原则上不应采用脆性破坏的受力构件。与钢筋混凝土挡土结构比较，配玻璃纤维筋混凝土桩的工程费用较高。

竹材作为工程结构材料在某些领域应用已有几百年的历史。顺纹抗拉强度平均值在113MPa～330MPa之间，顺纹抗拉弹性模量的平均值在8.5GPa～32.5GPa之间。综合国内外研究，应用于混凝土结构单元中的竹筋的力学性能：容许弯曲压应力为65MPa，容许拉应力为400MPa，容许剪应力为4.5MPa，容许粘结应力为0.3MPa。竹材是可再生资源。

专利200920319316.1提供一种下方进行盾构穿越施工的基坑围护结构，该基坑围护结构通过将地下连续墙的墙趾设于盾构顶上方不少于0.5m处以使盾构机可以从其下方穿过，并在基坑两侧的每对地下墙之间设置横向的地下墙短墙支撑，以约束基坑开挖期间地下墙向坑内方向的水平位移，超短地下连续墙的外侧还设有连续排列的型钢水泥土搅拌桩，盾构机穿越段基坑底部具有采用全断面旋喷加固构成的加固土体。该实用新型专利只适用于沿海软土地区，采用的措施多，工期长，工程费用较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种截面抗弯刚度和承载力较大，可回收钢绞线，并使盾构机能顺利掘进通过的分段配筋的预应力混凝土桩及施工方法。

本发明所采用的技术方案是：一种分段配筋的预应力混凝土桩，预应力混凝土桩按上段和下段分别配筋，预应力混凝土桩上段配置：多根竖向螺纹钢筋、多根竖向预应力筋和螺旋钢筋，其中，所述的竖向螺纹钢筋和竖向预应力筋沿混凝土桩体周边以交替的方式且相隔60mm-300mm距离设置，所述的螺旋钢筋通过绑扎或焊接固定在竖向螺纹钢筋和竖向预应力筋的外侧；预应力混凝土桩下段配置：由预应力混凝土桩上段延伸下来的多根竖向预应力筋和多个圆形非金属箍筋，其中竖向预应力筋沿混凝土桩体周边相隔60mm-300mm距离设置，多个圆形非金属箍筋通过绑扎上下间隔60mm-300mm距离固定在竖向预应力筋的外侧；沿混凝土桩体竖向通长设置的多根竖向预应力筋的下端和上端分别安装有一个内锚具和外锚具。

所述的预应力混凝土桩下段还配置有多根竖向非金属筋，当配置多根竖向非金属筋时，所述的竖向预应力筋和竖向非金属筋沿混凝土桩体周边以交替的方式且相隔60mm-300mm距离设置，多个圆形非金属箍筋通过绑扎竖向间隔60mm-300mm距离固定在竖向预应力筋和竖向非金属筋的外侧，所述的竖向非金属筋的上端伸入到预应力混凝土桩上段中，并采用铁丝与位于预应力混凝土桩上段内对应位置的竖向螺纹钢筋绑扎，所述的竖向非金属筋采用天然竹材制作或玻璃纤维筋，所述的竖向非金属筋的宽度或直径为15mm～40mm。

所述的预应力混凝土桩上段底部至盾构机顶边缘的距离大于等于0.1m，预应力混凝土桩上段配置的竖向螺纹钢筋的底部和螺旋钢筋的底部至盾构机顶部边缘大于等于0.1m；

所述的竖向预应力筋是由表面涂敷有一层防腐润滑油脂的钢绞线和套在该钢绞线外部的套管构成，所述的套管是波纹管或塑料管，所述的内锚具和外锚具分别对应设置在钢绞线的下端和上端。

所述的竖向预应力筋是以单根或两根以上并列在一起的方式沿预应力混凝土桩周边设置。

所述的圆形箍筋采用天然竹材制作或玻璃纤维筋。