CN100535259C - 部分粘接预应力抗拔抗浮桩及其施工方法 - Google Patents

部分粘接预应力抗拔抗浮桩及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种部分粘接预应力抗拔抗浮桩，包括由混凝土和钢筋笼骨架构成的桩体，在所述的骨架内设有与桩体同方向设置的钢绞线，该钢绞线的下端与钢筋笼骨架的下端连接，或与钢筋笼骨架下部内的加强钢筋连接。上述抗拔抗浮桩的施工方法是采用中空式长螺旋钻具成孔，并向孔内泵送混凝土，然后将所述的钢筋-钢绞线笼插入混凝土；当地下室底板达到一定强度后，在所述的钢绞线上施加预应力锁定在底板预留位置。本发明不仅有混凝土、人机费及钢筋的节约，同时由于效率提高，施工文明，无泥浆运输费用等优势，仅材料的节约可占总成本约20%以上，经济效益、社会效益和环保效益明显。

Description

部分粘接预应力抗拔抗浮桩及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑地基基础桩及其施工方法，特别涉及一种部分粘接预应力抗拔浮桩及其成桩方法，能广泛适用于抗拔(浮)桩、基础桩、护坡桩。
背景技术
在电力、石油、通讯、交通设施及高层建筑中，往往采用桩基以承受较大的上拔荷载，典型的结构物有：
1、地下建筑物诸如地下车库、飞机库、地下室、船坞、泵房、船闸等，在这些构筑物下设置的桩，往往承受较大的浮托力。
2、承受巨大水平荷载的叉桩结构，如码头、桥台、挡土墙下的斜桩。
3、塔式结构物，包括电视塔、通讯塔、高层建筑物等高耸结构物桩基、高压输电线路杆塔基础、海洋平台桩基等。
4、特殊地区建筑物，如地震荷载作用下的桩基，膨胀土及冻胀土上的建筑物桩基。
对于承受拔力的桩基，应验算群桩基础及其基桩的抗拔承载力，并按现行《混凝土结构设计规范》(GB50010.2002)验算桩基材料的受拉承载力，当桩身有抗裂缝要求时，还需进行抗裂缝性能验算。
目前的抗拔桩设计大部分都是用钢筋混凝土灌注桩，少数采用了预应力抗拔锚杆，预应力抗拔桩还较为少用。目前用预应力抗拔桩的做法大都是在桩端设置反力盘(如北京电视台抗拔桩)。用锚具将全长无粘结钢绞线锁定在反力盘上，由此提供预应力反力，由此决定了桩成孔要采用正循环，冲击成孔或旋挖成孔等传统的泥浆护壁的方法，效率低，有泥浆污染，泥浆处理费用高，工期长，桩质量不易保证，拉拔锁定预应力有限，有时锁定装置不可靠，钢绞线位移偏大。
发明内容
本发明的目的就是提供一种部分粘接预应力抗拔抗浮桩及其施工方法，以解决现有技术存在的施工效率低，有泥浆污染，泥浆处理费用高，工期长，桩质量不易保证，拉拔锁定预应力有限，有时锁定装置不可靠，钢绞线位移偏大的问题。
本发明的技术方案是：
一种部分粘接预应力抗拔抗浮桩，其特征在于：以钢筋作为骨架，便于吊装施工，其受力主要为钢绞线，钢绞线可选无粘接钢绞线或普通钢绞线涂抹油脂后穿皮套形成无粘接钢绞线。
所述的钢绞线属于部分粘接，其粘结部分在下部，粘结长度为笼长的1/5～1/4，一般不少于2m。
在所述的混凝土桩上施加预应力，桩受力着力点是在桩的下端，桩工作时混凝土受压，而不是受拉，能满足一级抗裂缝设计要求，能用于重要建筑物抗拔(浮)桩，延长其上建筑物寿命。
所述的钢绞线穿过钢筋笼下端后用一个或多个U形卡锁住。
采用中空式长螺旋钻具成孔、管内泵送混凝土后插入钢筋-钢绞线笼成桩的方式形成该新型预应力桩，当底板达到一定强度后在钢绞线上施加预应力锁定在底板预留位置。
一种部分粘接预应力抗拔抗浮桩的施工方法，其特征在于：首先将所述的钢绞线穿入所述的筋笼骨架内，并将其下端相互连接制成钢筋-钢绞线笼；采用中空式长螺旋钻具成孔，并向孔内泵送混凝土，然后将所述的钢筋-钢绞线笼插入混凝土；当地下室底板达到一定强度后，在所述的钢绞线上施加预应力锁定在底板预留位置。
本发明的有益效果是：其预应力桩可广泛适用于抗拔(浮)桩、基础桩、护坡桩，适用范围广。显著特征有二：一是可以节省钢筋，钢绞线抗拉强度(1860MPa)远大于钢筋抗拉强度(310MPa)，节省成本；二是可以解决混凝土抗裂问题，在混凝土桩上施加预应力，桩受力着力点是在桩的下端，桩工作时混凝土受压，而不是受拉，能满足一级抗裂缝设计要求，能用于重要建筑物抗拔(浮)桩，延长其上建筑物寿命。提高了施工效率，现场无泥浆污染，降低了泥浆处理费用，缩短了工期。
附图说明
图1是本发明成桩的一个实施例的剖视结构示意图；
图2是本发明一组钢绞线的下端与筋笼骨架的下端锁定的实施例结构示意图；
图3是本发明两组钢绞线的下端分别穿过筋笼骨架下端并分别锁定的实施例结构示意图；
图4是本发明钢绞线的下端在筋笼骨架内部的下部锁定的实施例结构示意图；
图5是本发明钢绞线的下端分别在筋笼骨架下端的上方和下端锁定的实施例结构示意图；
图6是本发明钢绞线的下端分别与筋笼骨架下部的加强筋及下端斜筋锁定的实施例结构示意图；
图7是本发明钢绞线的下端与筋笼骨架下部的加强筋锁定的实施例结构示意图；
图8是本发明钢绞线的下端与筋笼骨架下部向上的斜筋锁定的实施例结构示意图；
具体实施方式
参见图1～图8，本发明部分粘接预应力抗拔抗浮桩包括由混凝土4和钢筋笼骨架1构成的桩体，在所述的骨架1内设有与桩体同方向设置的钢绞线2，该钢绞线2的下端通过U形卡3与筋笼骨架1的下端锁定连接，或与筋笼骨架下部内的加强钢筋连接，形成图2～图8所示的钢筋-钢绞线笼组件。其连接结构采用多种形式：
1、一组钢绞线2从筋笼骨架1内部纵向穿过，并在筋笼骨架1的下端用U形卡3锁定，如图1和图2所示。
2、两组(两根或三根)钢绞线2的下端分别穿过筋笼骨架1，并在下端分别通过U形卡3锁定，如图3所示。
3、钢绞线2的下端在钢筋笼骨架1内部的下部通过U形卡3锁定，如图4所示。
4、钢绞线2的下端分别在钢筋笼骨架1下端的上方和下端用U形卡3锁定，如图5所示。
5、几根钢绞线2的下端分别与钢筋笼骨架1下部的加强筋6(如图7所示)及下端斜筋7用U形卡3锁定(如图6所示)。
6、如图8所示，钢绞线2的下端与钢筋笼骨架1下部向上的斜筋8用U形卡3锁定。还可采用其他各种口内的连接形式。
①所述的钢绞线2采用无粘接钢绞线，或采用普通钢绞线涂抹油脂后穿皮套形成无粘接钢绞线，或采用部分粘接钢绞线，其粘结部分在下部，粘结长度为笼长的1/5～1/4，一般不少于2m，常用长度3～4m。
所述的钢绞线2的一般抗拉强度≥1860MPa。
本发明的成桩方法是，首先将所述的钢绞线2穿入所述的筋笼骨架1内，并将其下端用U形卡3相互连接制成钢筋-钢绞线笼；采用中空式长螺旋钻具成孔，并向孔内泵送混凝土4，然后将所述的钢筋-钢绞线笼插入混凝土4；当底板5达到一定强度后，在所述的钢绞线2上施加预应力锁定在底板预留位置。
本发明上述的成桩方法的特点是：效率高，不用泥浆护壁，无泥浆污染，节约钢筋，成本低，质量极易保证。该预应力抗拔(浮)桩与普通抗拔(浮)桩相比，一是可以节省钢筋，钢绞线抗拉强度远大于钢筋抗拉强度，节省成本，二是可以解决混凝土抗裂问题，在混凝土桩上施加预应力，桩受力着力点是在桩的下端，桩工作时混凝土受压，而不是受拉，能满足一级抗裂缝设计要求，能用于重要建筑物抗拔(浮)桩，延长其上建筑物寿命。
本发明的钢筋笼骨架1选择Φ12～Φ14的钢筋，钢绞线2选择1470级以上，无粘结或普通钢绞线穿保护套。钢筋-钢绞线笼输送装置为振动锤连接大刚度芯管。
实施例：北京果品仓储用房及配送中心抗拔桩工程：
1、工程概况：
拟建的北京市果品仓储用房及配送中心工程位于北京市海淀区四道口2号，南侧为学院南路，西侧为四道口路，东侧为轻轨。拟建建筑包括1号、2号楼(配送中心及其库房)2幢，均为地上3层，高17.90m，框架结构，地下2层。槽底深-10.35m。±0.00＝50.90m，室外地坪标高为50.60m，室内外高差为0.3m。本次工作内容为抗浮桩桩基工程，总桩数为553根。
2、工程水文地质条件：
(1)人工堆积层：
房渣土①层粘质粉土填土①1层，拟建场地人工堆积层揭露厚度为0.80～5.70m。
(2)第四纪沉积层：
②层粉质粘土-粘质粉土：褐黄色，湿-饱和，中～中下密，可塑。夹砂质粉土、粉砂②1的透镜体，②大层揭露厚度为1.10～5.70m。
③层细砂-粉砂：褐黄色，湿-饱和，中上～密实，含氧化铁。夹砂质粉土、粘质粉土③1层，褐黄色，饱和，密实，可塑～硬塑。③大层揭露厚度为0.8～5.70m。
④层粉质粘土-粘质粉土：黄灰色，饱和，中下～中密。含氧化铁，夹砂质粉土、粘质粉土④1层，黄灰～灰色，饱和，中上～密实，可塑～硬塑。④大层揭露厚度为1.2～5.30m。
⑤层细砂-粉砂：褐黄色，中上～密实，湿。⑤大层揭露厚度为2.80～5.80m。
⑥层卵石：杂色，湿～饱和，中密。⑥大层揭露厚度为0.30～3.10m。
⑦层粉质粘土-粘质粉土：褐黄色，饱和，中密～密实，可塑～硬塑。粘质粉土、砂质粉土⑦1层，褐黄，密实，湿-饱和，可塑～硬塑。⑦大层揭露厚度为0.20～4.20m。
3、设计概述：
抗浮桩桩径为
Figure C20071006536800071
600m的钢筋-钢铰线混凝土桩，桩身混凝土为C30，桩长为15.0m，桩顶标高为-10.350m，单桩抗拔承载力特征值为670KN。
抗浮桩钢筋-钢铰线笼直径为
Figure C20071006536800072
500mm，主筋6Φ14长15.15m，加强筋
Figure C20071006536800073
12@2000，螺旋箍(箍筋)
Figure C20071006536800074
6.5@250，在钢筋笼中加6S15.2的钢铰线fptk＝1860，张拉控制应力0.75fptk。
4、施工概述：
在2005年10月进场施工，2005年11月全部施工完毕后，一台钻机28天完成553根桩的施工。
5、检测情况：
试验采用中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 1062003)规定的方法进行试验测试，按甲方及设计人对工程桩的要求抗拔力取最大加载值为670KN。检测采用慢加速维持荷载加压法，静载试验采用JK-II静载荷测试仪，试验加载装置采用油压千斤顶，试验的反力装置采用天然地基提供，反作用力不宜超过地基承载力的特征值的1.5倍。加载等级分10级，其中第一级与第二级合并。
5.1试验数据采集：
本次试验用DH3818静态应变测试分析系统和TC-31K手持式数据采集仪采集桩身内钢筋应力计应力变化数据，用4个百分表量测桩身的上拔位移量，百分表用磁性表座固定在基准梁上。
5.2静载荷试验结果对比：
通过静载荷试验结果的对比(如表1所示)可以看到达到最大加载值时，3根预应力抗拔桩的上拔量远小于4根普通的抗拔桩，且远小于1mm，桩的抗拔能力远没有得到充分发挥。
表1静载荷试验结果对比
  桩号 抗浮桩类型   最大加荷(KN)   最大上拔量(mm)   最大回弹量(mm) 回弹率(％)
386   普通(未施预应力) 670 0.73 0.46 63.01
407   普通(未施预应力) 670 0.93 0.67 72.04
467   普通(未施预应力) 670 1.21 0.89 73.55
464   普通(未施预应力) (1050) 0.87(1.40) (0.95) (67.86)
  平均值   0.94   0.67   69.53
  9   预应力抗浮桩   720   0.37   0.18   48.65
  27   预应力抗浮桩   670   0.21   0.11   52.38
  87   预应力抗浮桩   720   0.19   0.07   36.84
  平均值   0.26   0.12   45.96
6、经济社会环保效益分析：
本发明不仅有混凝土及人机费的节约，同时由于效率提高，施工文明，无泥浆运输费用等优势，仅材料的节约可占总成本约20％以上。经济效益显著。社会效明显，环保效益明显。

Claims (3)

1、一种部分粘接预应力抗拔抗浮桩，包括由混凝土和钢筋笼骨架构成的桩体，其特征在于：由混凝土和钢筋笼骨架构成的桩体，其所述的钢筋笼骨架内设有与桩体同方向设置的钢绞线，该钢绞线的下端与钢筋笼骨架的下端连接，或与钢筋笼骨架下部内的加强钢筋连接；所述的钢绞线属于部分粘接，其粘结部分在下部，其粘结长度为笼长的1/5～1/4；在所述的钢绞线上施加预应力。
2、根据权利要求1所述的部分粘接预应力抗拔抗浮桩，其特征在于：所述的钢绞线的下端用一个或多个U形卡与所述的钢筋笼骨架锁住。
3、一种权利要求1或2所述的部分粘接预应力抗拔抗浮桩的施工方法，其特征在于：首先将所述的钢绞线穿入所述的钢筋笼骨架内，并将该钢绞线和钢筋笼骨架的下端相互连接制成钢筋-钢绞线笼；采用中空式长螺旋钻具成孔，并向孔内泵送混凝土，然后将所述的钢筋-钢绞线笼插入混凝土；当地下室底板达到一定强度后，在所述的钢绞线上施加预应力锁定在底板预留位置。
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