一种预制装配式挖孔桩支护结构

技术领域

本申请涉及桩基工程技术领域，具体涉及一种预制装配式挖孔桩支护结构。

背景技术

目前挖孔桩普遍使用人力或小型机械设备挖掘，井孔预开挖一定深度后，须及时施作井壁支护结构。在桩基开挖尤其是深桩基开挖时，容易因井壁垮塌而造成安全事故，因此在下部挖掘完成后应以最快速度形成稳固的支撑体系。

一般常见的桩基井壁支护方法包括现浇法与预制法。现浇法实施过程包括铺设钢筋笼，安装模板，浇筑混凝土，强度达到设计要求后拆除模板，而后方可继续向下挖掘，现浇法技术支撑体系成形比较慢，护壁施作周期长，成为桩基施工的控制工期。

预制法节省了混凝土浇筑及养护时间，理论上功效比较高。预制法一般采用多个预制弧形板在井下拼接成环形桶状护壁。根据弧形板材质分为钢结构与混凝土结构两大类，钢结构支护结构价格昂贵，拼装精度要求高。混凝土结构单个板件重量较大，而桩基工作井孔底部操作空间受限，无法采用机械操作，单个板件调整困难，环形拼装步骤复杂，因此效率不高，工程实用性较差。预制法在桩基工程施工中可操作性较差，应用较少。

因此有必要提出一种新的挖孔桩预制支护结构体系，解决常规预制法中存在的拼装困难，效率偏低的难题，充分发挥预制法施做体系效率高、拼装快速、使用安全等优点。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请施例中提供了一种预制装配式挖孔桩支护结构。

根据本申请实施例一个方面，提供了一种预制装配式挖孔桩支护结构，其特征在于，包括：用于支护孔壁的钢筋混凝土预制构件及用于固定预制构件的锚固件；所述预制构件包括井圈及呈中空结构的圆柱形护壁，所述圆柱形护壁由环形节段板与多个弧形节段板拼接而成，所述井圈的内口与所述环形节段板的顶部固定连接，所述预制构件与土层通过锚固件连接。

优选地，所述环形节段板的底部延伸出至少两个凸出部，相邻两个凸出部之间形成开口部；

弧形节段板包括：第一弧形节段板和第二弧形节段板，第一弧形节段板位于所述开口部内，第一弧形节段板的底端伸出所述开口部；第二弧形节段板位于凸出部的底部；第一弧形节段板和第二弧形节段板围成环状。

优选地，所述凸出部的数量为两个，两个凸出部对称布置。

优选地，所述凸出部与开口部的周向长度相等，第一弧形节段板和第二弧形节段板的周向长度相等。

优选地，第一弧形节段板和第二弧形节段板的高度相等。

第一弧形节段板和第二弧形节段板之间通过卯榫结构相连；第一弧形节段板与环形节段板之间通过卯榫结构相连。

优选地，弧形节段板还包括：末端弧形节段板，与第一弧形节段板的周向长度相等；

末端弧形节段板设置于第一弧形节段板的底部，末端弧形节段板的底部与第二弧形节段板的底部齐平。

优选地，末端弧形节段板和第二弧形节段板之间通过卯榫结构相连。

优选地，所述多个弧形节段板均为无盖弧形箱体结构，所述第一弧形节段板的上下面为对称设置第一扇形板与第二扇形板，所述第一扇形板与所述环形节段板的底部相接触，所述第二扇形板与所述末端弧形节段板的顶部相接触，所述第一扇形板的半径与所述环形节段板的接触面的半径相匹配，所述第一弧形节段板的两侧均为矩形板，所述矩形板上设有卯榫结构，所述第一弧形节段板的背面为弧形板。

优选地，所述第一扇形板与所述第二扇形板之间设有至少一个扇形肋板，所述扇形肋板均与所述第一扇形板与所述第二扇形板对称设置。

优选地，所述环形节段板的底部外延处和所述第二扇形板的外延处均设有凸起，所述第一扇形板的外延处设有与所述凸起相匹配的限位槽，当所述环形节段板、所述第一弧形节段板、所述第二弧形节段板及末端弧形节段板上下相互拼接时，所述凸起位于所述限位槽内，限制所述第一弧形节段板、第二弧形节段板及末端弧形节段板向外移动。

优选地，所述锚固件包括：精轧螺纹钢和连接件，所述连接件位于所述环形节段板上，且所述连接件上设有开孔，所述精轧螺纹钢通过开孔穿过所述环形节段板植入土层内。

优选地，所述环形节段板、第一弧形节段板、第二弧形节段板及末端弧形节段板均为标准节段板，两个所述开口的两侧、两个所述第一弧形节段板的两侧、两个所述第二弧形节段板的两侧及两个所述末端弧形节段板的两侧均设有相匹配的凸榫结构。

优选地，所述支护结构包括：环氧树脂AB，所述环氧树脂AB用于粘合预制构件护壁的拼接处。

优选地，所述支护结构包括：灌浆料，所述灌浆料用于填充预制构件与土层之间的空隙。

采用本申请实施例中提供的一种基预制装配式挖孔桩支护结构，环形节段板与弧形节段板采用“上下交错”与“左右相扣”的卯榫连接结构体系，上层既有安装支护结构作为下层支护结构的支撑和导向结构，在安装过程中配合小型吊机人工横向平推即可完成安装，操作简便；各板件之间采用“卯榫法”拼装，省去了固定螺栓的步骤，简化了施工步骤，节约了拼装用时；各弧形节段板交错布置，增大了搭接量，有利于支护结构整体受力；钢筋混凝土结构弧形板采用无盖弧形箱体结构，受力明确，大大减轻了板件重量，节约了工程成本；人工挖孔桩可以采用半断面开挖，安装护壁，减少了工程风险。

针对预制式护壁与井壁外侧土体分离效应明显，不能密贴的缺点，在预制护壁拼装完成后，对护壁外侧进行水泥浆浆液注浆处理，消除护壁与原状土体缝隙，减少四周土体变形，达到共同受力的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基预制装配式挖孔桩支护结构的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种预制装配式挖孔桩支护结构的平面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种预制装配式挖孔桩支护结构的环形节段板的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种预制装配式挖孔桩支护结构的第一弧形节段板的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种预制装配式挖孔桩支护结构的第二弧形节段板的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种预制装配式挖孔桩支护结构的末端弧形节段板的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种预制装配式挖孔桩支护结构的标准节段板的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的采用标准节段板拼装的支护结构的结构示意图。

图中：

10为预制构件，101为井圈，102为护壁，103为环形节段板，1031为开口，104为第一弧形节段板，1041为卯榫结构，1042为第一扇形板，1043为第二扇形板，1044为矩形板，1045为弧形板，1046为扇形肋板，105为第二弧形节段板，106为末端弧形节段板，107为凸起，108为限位槽；

20为锚固件，201为精轧螺纹钢，202为连接件，203为开孔；

30为标准节段板，301为凸榫结构。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在实现本申请的过程中，发明人发现：目前挖孔桩普遍使用人力或小型机械设备挖掘，井孔预开挖一定深度后，须及时施作井壁支护结构。在桩基开挖尤其是深桩基开挖时，容易因井壁垮塌而造成安全事故，因此在下部挖掘完成后应以最快速度形成稳固的支撑体系。

一般常见的桩基井壁支护方法包括现浇法与预制法。现浇法实施过程包括铺设钢筋笼，安装模板，浇筑混凝土，强度达到设计要求后拆除模板，而后方可继续向下挖掘，现浇法技术支撑体系成形比较慢，护壁施作周期长，成为桩基施工的控制工期。

然而，现有的预制法节省了混凝土浇筑及养护时间，理论上功效比较高。预制法一般采用多个预制弧形板在井下拼接成环形桶状护壁。根据弧形板材质分为钢结构与混凝土结构两大类，钢结构支护结构价格昂贵，拼装精度要求高。混凝土结构单个板件重量较大，而桩基工作井孔底部操作空间受限，无法采用机械操作，单个板件调整困难，环形拼装步骤复杂，因此效率不高，工程实用性较差。预制法在桩基工程施工中可操作性较差，应用较少。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种预制装配式挖孔桩支护结构，该支护结构基于卯榫法原理，环形节段板与弧形节段板采用“上下交错”与“左右相扣”的卯榫连接结构体系，上层既有安装支护结构作为下层支护结构的支撑和导向结构，在安装过程中配合小型吊机人工横向平推即可完成安装，操作简便；各板件之间采用“卯榫法”拼装，省去了固定螺栓的步骤，简化了施工步骤，节约了拼装用时；各弧形节段板交错布置，增大了搭接量，有利于支护结构整体受力，减少了工程风险。

实施例一

如图1所示，一种预制装配式挖孔桩支护结构，包括：用于支护孔壁的钢筋混凝土预制构件10及用于固定预制构件的锚固件20；所述预制构件包括井圈101及呈中空结构的圆柱形护壁102，所述圆柱形护壁102由环形节段板103与多个弧形节段板拼接而成，所述井圈101的内口与所述环形节段板103的顶部固定连接，所述预制构件101与土层通过锚固件20连接。

本申请中，井圈101、环形节段板103及多个弧形节段板均为预制件，并且井圈101与环形节段板103为一体；在使用时，先向土层下挖掘，满足环形节段板103的安装深度要求后，吊装与井圈101一体的环形节段板103，井圈101位于井口外锁住井口，再通过锚固件20固定环形节段板103，然后继续往土层下挖掘，挖到一定的深度后，开始吊装弧形节段板，弧形节段板均从井圈101中心穿过，向下移动到位后开始拼接，弧形节段板的数量根据挖掘的深度而定整体护壁完成后，整体浇筑内部混凝土桩基；本申请在安装过程中配合小型吊机人工横向平推即可完成安装，操作简便，节约了拼装用时及成本。

如图2、图3、图4和图5所示，一种预制装配式挖孔桩支护结构，环形节段板103的底部延伸出至少两个凸出部，相邻两个凸出部之间形成开口部。

弧形节段板包括：第一弧形节段板104和第二弧形节段板105，第一弧形节段板104位于开口部内，第一弧形节段板104的底端伸出开口部。第二弧形节段板105位于凸出部的底部，第一弧形节段板104和第二弧形节段板105围成环状。

一种具体方案为：凸出部的数量为两个，两个凸出部对称布置，则开口部的数量也为两个，两个开口部对称布置。

一种具体方案为：凸出部与开口部的周向长度相等，第一弧形节段板104和第二弧形节段板105的周向长度相等。则第一弧形节段板104和第二弧形节段板105可以采用相同的结构，采用相同的模具即可制成，简化设计及生产的难度。

一种具体方案为：第一弧形节段板104和第二弧形节段板105沿环形节段板轴向方向的高度相等。则第一弧形节段板104和第二弧形节段板105分别装入开口部和凸出部之后，二者相互错开。第一弧形节段板104的部分与环形节段板相连，另一部分与第二弧形节段板105相连。

进一步的，第一弧形节段板(104)和第二弧形节段板(105)之间通过卯榫结构1041相连；第一弧形节段板(104)与环形节段板(103)之间通过卯榫结构1041相连。

作为一个优选方案，因为第一弧形节段板104和第二弧形节段板105高度一致，环形节段板103的底部设置两个对称的开口部1031，可使得第一弧形节段板104和第二弧形节段板105上下交错拼接，拼接处均为相匹配的卯榫结构1041；形成了上下交错、左右相扣的卯榫连接结构体系，在安装过程中配合小型吊机人工横向平推即可完成安装，操作简便；本申请基本取消了螺栓连接与钢管支护操作，极大简化了施工步骤，节约了拼装用时；支护结构整体性强，受力效果好。

作为一个优选方案，人工挖孔桩时，可采用半断面开挖，在安装任一弧形节段板支护后再挖另一断面，减少工程风险。

如图6所示，一种预制装配式挖孔桩支护结构，弧形节段板还包括：末端弧形节段板106，与第一弧形节段板104的周向长度相等；末端弧形节段板106设置于第一弧形节段板104的底部，末端弧形节段板106的底部与第二弧形节段板105的底部齐平；

末端弧形节段板106和第二弧形节段板105之间通过卯榫结构1041相连；

作为一个优选方案，在达到挖掘深度要求后，由于第一弧形节段板104和第二弧形节段板105是上下交错拼接，所以第二弧形节段板105之间还留有间隙，这时候需要在底部拼装末端弧形节段板106，由于末端弧形节段板106的高度和第一弧形节段板104的底端与第二弧形节段板105的底端之间的距离相匹配，通过末端弧形节段板106配合，形成完整支护结构。

如图3、图4、图5和图6所示，一种预制装配式挖孔桩支护结构，多个弧形节段板均为无盖弧形箱体结构，第一弧形节段板104的上下面为对称设置第一扇形板1042与第二扇形板1043，第一扇形板1042与环形节段板103的底部相接触，第二扇形板1043与末端弧形节段板106的顶部相接触，第一扇形板1042的半径与环形节段板103的接触面的半径相匹配，第一弧形节段板104的两侧均为矩形板1044，矩形板1044上设有卯榫结构1041，第一弧形节段板104的背面为弧形板1045。

第一扇形板1042与所述第二扇形板1043之间设有至少一个扇形肋板1046，扇形肋板1046均与所述第一扇形板1042与所述第二扇形板1043对称设置。

作为一个优选方案，弧形节段板整体为无盖弧形箱体结构，上下面均为扇形板，在弧形节段板相互拼接后可形成等腰梯形状加强肋板，具有加强结构受力作用，也可在第一扇形板1042与第二扇形板1043直接加入扇形肋板1046，增强结构受力，扇形肋板1046的数量可不限制。

如图3、图4和图5所示，环形节段板103的底部外延处和第二扇形板1043的外延处均设有凸起107，第一扇形板1042的外延处设有与所述凸起107相匹配的限位槽108，当环形节段板103、第一弧形节段板104、第二弧形节段板105及末端弧形节段板106上下相互拼接时，凸起107位于所述限位槽108内，限制第一弧形节段板104、第二弧形节段105板及末端弧形节段板106向外移动。

作为一个优选方案，在安装过程中配合小型吊机人工横向平推弧形节段板时，由于弧形节段板顶部有限位槽108，环形节段板103底部与弧形节段板底部均有凸起107，当弧形节段板向外移动，凸起107位于限位槽108内时，弧形节段板停止向外移动，安装到位。

如图1和图3所示，一种预制装配式挖孔桩支护结构，锚固件20包括：精轧螺纹钢201和连接件202，连接件202位于环形节段板103上，且连接件202上设有开孔203，精轧螺纹钢201通过开孔203穿过所述环形节段板103植入土层内。

作为一个优选方案，连接件202可与环形节段板103一体形成，连接件202上设置开孔203，精轧螺纹钢201穿过连接件上202的开孔扎入土层固定环形节段板103；也可略去连接件202，直接在环形节段板103上预留开孔203，精轧螺纹钢201直接穿过开孔203扎入土层固定环形节段板103。

如图7和图8所示，一种预制装配式挖孔桩支护结构，包括：环形节段板103、第一弧形节段板104、第二弧形节段板105及末端弧形节段板106均为标准节段板30，两个开口1031的两侧、两个第一弧形节段板104的两侧、两个第二弧形节段板105的两侧及两个末端弧形节段板106的两侧均设有相匹配的凸榫结构301。

作为一个优选方案，环形节段板103、第一弧形节段板104、第二弧形节段板105及末端弧形节段板106均为标准节段板30，标准节段板30之间的拼接处均为相匹配的凸榫结构301，标准节段板30结构简单，更易于生产及装配。

作为一个优选方案，在环形节段板(103)与多个弧形节段板的拼接处均涂抹环氧树脂AB，增大支护结构的强度。

作为一个优选方案，每层环向结构拼装完成后，采用注浆方式在弧形板与原状土体之间的空隙灌入灌浆料，消除护壁与原状土体缝隙，减少四周土体变形，达到共同受力的效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“拼接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。