一种预制混凝土桩及挡水挡土建筑结构的制作方法

本实用新型涉及土木工程领域，特别是涉及一种挡水挡土建筑结构，以及挡水挡土用建筑结构所使用的预制混凝土桩。

背景技术：

挡水挡土用建筑结构在建筑上具有广泛用途，例如堤坝、基坑支护结构、坡面土石防护结构以及路基支护结构等，均属于挡水挡土用建筑结构。以基坑支护结构为例，基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。

常见的基坑支护形式主要有：排桩支护、地下连续墙支护、水泥挡土墙支护、钢混凝土桩(型钢桩横挡板支护，钢混凝土桩支护)、土钉墙(喷锚支护)和钢筋混凝土排桩等。

传统的钢筋混凝土排桩基坑支护所使用的桩体主要是截面为矩形的混凝土桩或圆柱桩。混凝土桩具有质量轻、支护面积大等优点，圆柱桩具有结构强度高，抗压能力强等优点，但混凝土桩的结构强度较弱，抗压能力差，不适用于深基坑支护使用，而圆柱桩的质量重，且单根的有效支护面积小，相同的支护面积需要更多的桩数。可见，现有的混凝土桩无法兼具高结构强度和轻质量的特点，因此有必要对现有的混凝土桩进行改进。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，提供一种质量轻、结构强度高的混凝土桩，用于解决现有的混凝土桩无法同时满足高结构强度和轻质量的要求。

本实用新型是这样实现的：

一种预制混凝土桩，包括混凝土主体和混凝土主体内的钢筋骨架，所述钢筋骨架包括沿混凝土桩长度方向设置的主筋和围绕主筋设置的箍筋；所述混凝土主体的横截面为H字形，包括腹板和设置于腹板两侧的翼板；

所述预制混凝土桩上下两端至少一端设置有横截面为矩形的端头，所述端 头的端面设置有与端面相适配的金属端板；

所述截面为矩形的端头与截面为H字形的混凝土主体之间设置有截面积渐变的连接段。

进一步的，所述翼板左右两侧的侧面设置有与其他预制混凝土桩侧面相卡合的连接结构。

进一步的，各端头的金属端板的个数为1～4个，所述金属端板沿桩体长度方向层叠设置。

进一步的，所述钢筋骨架在截面积渐变的连接段处还设置有相互交叉的倾斜走向钢筋。

进一步的，所述预制混凝土桩两端的侧面设置有桩套箍，所述桩套箍为矩形套箍或H字形套箍。

进一步的，所述预制混凝土桩上设置有吊环。

进一步的，所述腹板与翼板的连接处采用圆弧曲面连接。

进一步的，所述预制混凝土桩上下两端内的箍筋密度大于预制混凝土桩中段内的箍筋密度。

进一步的，所述翼板左右两侧的侧面的连接结构为沿桩体上下方向延伸的凸出或凹陷的榫状结构，或所述翼板左右两侧的侧面的连接结构为沿桩体上下方向延伸的台阶。

为解决上述技术问题，申请人还提供了另一技术方案：

一种挡水挡土建筑结构，所述挡水挡土用建筑结构包括沿防护线分布，深入地下的预制混凝土桩，所述预制混凝土桩为上述技术方案中的预制混凝土桩，预制混凝土桩的数量为2个以上，预制混凝土桩之间沿桩体左右两端的方向首尾相连。

进一步的，所述挡水挡土用建筑结构为：基坑支护、基坑支护结构、坡面土石防护结构或路基支护结构。

本实用新型具有如下优点：区别于现有技术，混凝土桩的形状主要为圆柱形的柱桩或矩形的混凝土桩，无法兼具轻质与高强度的要求；在上述技术方案中的预制混凝土桩，以及这些预制混凝土桩形成的建筑结构中，H字形的桩体结构一方向可减轻桩体的质量，另一方面，H字形的特殊结构又保证了桩体的 结构强度，使其具有良好的抗剪性能，从而达到质量轻、结构强度高和抗剪能力强的优点。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式预制混凝土桩的立体结构示意图；

图2为本实用新型具体一实施方式预制混凝土桩的立体结构示意图；

图3为本实用新型具体一实施方式预制混凝土桩的立体结构示意图；

图4为本实用新型具体一实施方式预制混凝土桩的配筋示意图；

图5为图1中A-A向的剖面图；

图6为本实用新型具体一实施方式预制混凝土桩的配筋示意图；

图7为本实用新型具体一实施方式预制混凝土桩左右连接方式的示意图；

图8为本实用新型具体一实施方式预制混凝土桩的配筋示意图；

图9为本实用新型具体一实施方式预制混凝土桩的配筋示意图；

图10为本实用新型具体实施方式所述预制混凝土桩首尾相连形成的基坑支护截面示意图；

图11为本实用新型具体实施方式中两根以上预制混凝土桩所组成的承压桩的结构示意图。

标号说明：

1、混凝土桩；4、吊环；11、主桩体；12、H字形端头；13、矩形端头；14、连接段；21、主筋；22、箍筋；23、金属网片；110、H形桩套箍；120、H形桩套箍；121、H字形金属端板；131、矩形金属端板；111、翼板；100、腹板；210、倾斜走向钢筋；1101、圆弧曲面；1110、阳榫；1111、阴榫；1112、台阶；1113、台阶。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1至图9，下列实施方式提供了一种预制混凝土桩1，所述预制混 凝土桩属于预制桩。预制桩，是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩(如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等)，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。建筑施工领域采用较多的预制桩主要是混凝土预制桩和钢桩两大类。

请参阅图1、图4和图5，本实施方式所述的预制混凝土桩1包括了混凝土主体，以及设置于混凝土主体内的钢筋骨架。所述钢筋骨架包括沿混凝土桩长度方向设置的主筋21和围绕主筋设置的箍筋22。

所述混凝土主体包括了设置于中部的腹板100以及分别设置于腹板100两侧的翼板111，其中，翼板与腹板相互垂直，因此该预制混凝土桩其横截图为H字形。本混凝土桩的两端的横截面为H字形端头，在所述翼板左右两侧的侧面设置有与其他预制混凝土桩侧面相卡合的连接结构，此桩型特别适用于支护。

在此，我们对实施例中所使用的上下，前后，左右等方向性用语进行界定。所述上下即预制混凝土桩在施工或形成支护墙后的上下方向，所述左右为预制混凝土桩与其他预制混凝土桩连接的方向，所述前后为预制混凝土桩形成的支持墙面对基坑及背对基坑的两个方向。

在本实施方式中，请参阅图4，所述预制混凝土桩在中段以及两端等不同位置的横截面均为H字形。请参阅图2至图3，在不同的实施例中，该预制混凝土桩还可以是以下两种结构，一种结构为图2所示，预制混凝土桩上下两端中一端设置有横截面为矩形的端头，另一端为横截面为H字形端头；另一种结构为图3所示，预制混凝土桩上下两端都设置有横截面为矩形的端头。

其中，矩形端头是为便于将多根混凝土桩上下串联使用，串联使用时，各桩体通过焊接串联在一起，除最底下一根桩以外，剩余的混凝土桩的两端都是横截面为矩形端头(图3所示桩体)，矩形端头增大了桩体串联面积，提高了连接强度。

上述混凝土主体的两端还分别设置有金属端板。图1所示的混凝土桩两端的金属端板为H字形金属端板；图2所示的混凝土桩一端的金属端板为H字形金属端板121，另一端为矩形金属端板；图3所示的混凝土桩两端的金属端板为矩形金属端板131。在上述实施方式中，所述预制混凝土桩两端的侧面设置有桩套箍，桩套箍的形状与混凝土桩端头的横截面相适配。图1所示桩体的两端为 头的横截面为H字形，则所述桩套箍为H字形桩套箍110；图2所示的桩体的一端为H字形，另一端为矩形端头，因此其一端的桩套箍为H字形桩套箍120，另一端为矩形桩套箍；图3所示的桩体的两端都是矩形端头，则其两端的桩套箍也是为矩形桩套箍。桩套箍可提高混凝土桩端头侧面的结构强度。

图2和图3所示的混凝土桩的翼板的两侧并没有设置图1中所示的连接结构，该桩型特别适用于承压使用。作为承压抗拔桩型，在天然地基不足以承载建筑结构上部荷载以及地下水位较高造成部分上部结构浮起，引起建筑结构不均匀沉降及变形，相对于同等截面的传统管桩及方桩，在同等地质情况下，H型桩外表面面积大，提供较大摩擦阻力，从而提高整体抗拔能力。在抗拔桩运用中具有较强优势。

在不同的实施例中，所述翼板左右两侧的连接结构可以用不同的结构加以实现；

例如图5和图6所示，连接结构为沿桩体上下方向延伸的凸出或凹陷的榫状结构，其中，在翼板左侧设置了凸出的阳榫1110，在翼板的右侧设置了与阳榫1110相适配的阴榫1111。

例如图7桩体横截面所示，连接结构为沿桩体上下方向延伸的台阶，其中，翼板左侧的台阶1112与右侧的台阶1113相适配，桩体左右连接时，通过左侧的台阶1112与右侧的台阶1113相卡合连接在一起。

请参阅图2和图3，预制混凝土桩在横截面为矩形的端头与横截面为H字形的主桩体11之间设置了横截面由矩形向H字形渐变的连接段14。请一并参阅图8，在某些实施例中，所述钢筋骨架除了图4中的主筋21和箍筋22，在截面积渐变的连接段14处还设置了相互交叉的倾斜走向钢筋210。相对于矩形端头与H字形主桩体11直接连接，该连接段14使端头的轴向冲击力均匀的传递至H字形主桩体上，可提高打桩时桩体的轴向抗冲击能力，避免桩体在打桩时破损。

请参阅图8和图9，在某些实施例中，所述预制混凝土桩上下两端内的箍筋22的密度大于预制混凝土桩中段内的箍筋密度。

如图4至图6所示，在本实施方式中，混凝土桩中所述腹板100与翼板111的连接处优选采用圆弧曲面1101连接，所述圆弧曲面1101为圆弧的内侧曲面， 圆弧曲面的圆心在所述腹板与翼板之外。采用圆弧曲面1101连接腹板100与翼板111，可增大腹板100与翼板111的连接面积，有利于提高腹板与翼板的连接结构强度。

为了便于吊装混凝土桩，所述预制混凝土桩上还设置有吊环，如图9所示，所述吊环4的个数为两个，吊环设置于桩体中部偏端头处。在其他实施方式中，所述吊环个数与安装位置依据起吊方式决定，吊环个数可以是1个，设置于桩体的中部；或者为三个以上，均匀的设置于桩体长度方向上。

上述各实施例所述预制混凝土桩可以应用于挡水挡土用建筑结构，例如：

1、基坑支护；

2、基坑支护结构，所述基坑支护为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施；

3、路基支护结构，用于对高于地面的路基进行支护，避免路基崩塌。

预制混凝土H型桩可以用于建筑结构基础中预制桩基础的一种，例如：

4、竖向承压桩，用于建筑桩基础；

5、竖向抗拔桩，也叫做抗浮桩，当建筑工程地下结构如果有在低于周边土壤水位的部分时，用于抵消土壤中水对结构产生的上浮力而打的桩。

所述挡水挡土用建筑结构包括沿防护线分布，深入地下的预制混凝土桩，所述预制混凝土桩为上述各实施例所述的预制混凝土桩，预制混凝土桩的数量为2个以上，预制混凝土桩之间沿混凝土桩左右两端的方向首尾相连，预制混凝土桩之间的连接处通过预制混凝土桩左右两端的侧面连接结构与其他预制混凝土桩侧面相卡合。

在不同的挡水挡土用建筑结构中，防护线可以是河岸、海岸、江岸、湖岸、山坡边缘、土坡边缘、路基边缘等。

发明人以基坑支护为例，说明挡水挡土用建筑结构的具体结构与效果。

在下列实施例中，提供一种基坑支护结构，如图10所示在这些基坑支护结构中，使用了上述各实施例的预制混凝土桩，所述基坑支护结构包括沿基坑周边分布，深入地下的预制混凝土桩，

在这些基坑支护结构中，预制混凝土桩的下端植入到地面之下，上端露出 地面，地表之上的部分用于挡水档土。

在基坑支护结构中，预制混凝土桩的数量为2个以上，预制混凝土桩之间沿混凝土桩左右两端的方向首尾相连，预制混凝土桩之间的连接处通过预制混凝土桩左右两端的侧面连接结构与其他预制混凝土桩侧面相卡合。具体卡合的方式，可以详见本说明书关于预制混凝土桩结构部分中对预制混凝土桩之间连接方式的描述与相关附图。

请参阅图11，作为竖向抗拔桩或承压桩用时，由多种上述H字形混凝土桩1组成，H字形混凝土桩1上下桩首尾矩形桩头相连，连接形式采用焊接或机械接头连接，H型桩翼缘板侧面平整无凹凸榫，必要时可在桩头处连接金属桩尖。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。