CN102808414A - 灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法。通过制作、安放钢筋笼，钢导管端头逆止阀，现浇混凝土形成地下结构物，待其成型并到龄期后，下放预应力钢绞线至设计连接部位，经专用设备完成钢绞线张拉，端头锚固及放张、钢导管内灌浆完成预应力钢筋的保护及实现有粘结连接。本发明解决桩、地连墙受上浮力、水平力的问题。对于承受弯矩较大的地下连续墙，解决弯矩大一侧的墙体抗裂问题。本发明节省钢材、施工简便、不污染环境、不影响作业面，不影响工期，质量保证率高，浇筑混凝土短时间内插入预应力钢绞线。本发明实现的有粘结预应力施加方式还可以实现对预应力钢绞线的保护，对地下结构的耐久性起到保障作用。

Description

灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法

技术领域

本发明涉及一种地下灌注混凝土结构物新的结构构造及工法，是一种对地下灌注的混凝土结构物（混凝土桩、混凝土墙）后增加钢绞线张拉应力并将预应力绞线有粘结的与混凝土结构结合，形成一种带预压应力的混凝土结构物杆件或墙体。

背景技术

近年来，随着国民经济的日益发展，城市建设脚步的加快，高层及超高层建筑日益增多，基础埋置越来越深。同时，车库建筑的地下室或相对独立的地下结构物和地铁车站等地下空间结构的开发和利用越来越广泛。由于地下水对结构物上浮的作用，地下结构物随着使用深度和广度的增加，上浮力和水平压力越来越大，因此为提高它的锚固力和水平抗力，增加结构在地下的稳定性和耐久性要求，需用大量的钢材。当地下结构采用预应力钢筋结构能有效提高结构本身的抗裂性能、耐久性，同时还能节省大量钢材。

目前，地下结构采用预应力钢筋的施工方法主要是考虑到现场浇筑施工的工艺流程，采用后张预应力无粘结技术。在后张法预应力混凝土施工中，按照预应力筋与混凝土之间是否有粘结力，后张预应力施工工艺可分为有粘结和无粘结两种。目前采用的预应力施加技术主要问题在于地下结构物的下端锚固方式、锚固深度的不确定性。

预应力的施加中，下端锚固方式主要采用直接在混凝土中插入的方式，该方法的难点在于确定插入深度，由于混凝土的不均匀性，锚固效果无法得到保障。

发明内容

针对上述现有技术，为降低工程造价，减少钢材用量，降低环境污染，在满足设计地下结构的抗浮要求的前提下，减小钢筋混凝土灌注桩、钢筋混凝土地连墙，在承受抗浮拉应力、抗水平力对混凝土的裂缝问题，和对于承受弯矩较大的地下连续墙，解决地连墙弯矩大一侧的墙体抗裂问题，同时降低了地下钢筋混凝土结构物钢筋的锈蚀，并且在同等工程上减少了钢材用量，降低了工程造价。本发明提供一种灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法，可以保证预应力钢绞线的下端锚固效果，解决混凝土不均匀性对钢绞线锚固不良的限制，为地下结构预应力的施加提供了一种便捷、可靠、有效的技术措施。

为了解决上述技术问题，本发明灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法，包括以下步骤：

步骤一、钢筋混凝土结构物底端锚固逆止阀体系制作：

制作内径大于预应力钢绞线直径，其长度视预应力钢绞线直径而定，其壁厚4～8mm的钢质逆止阀；所述钢质止逆阀包括套筒式阀体，所述套筒式阀体的上端设有内螺纹，所述套筒式阀体内设有倒锥形的导向锥孔，所述套筒式阀体的所述套筒式阀体的底端通过密封胶粘接有一阀门垫；

步骤二、制备钢筋混凝土结构物钢筋笼：

按设计配筋率沿钢筋笼的周向配置多根设计钢筋和多根钢导管，多根钢导管沿钢筋笼的周向呈中心对称布置，上述设计钢筋和钢导管经绑扎、焊接制成钢筋笼；

若钢钢筋混凝土结构物的钢筋笼整体由几小节钢筋笼构成，相邻两小节钢筋笼的钢导管之间采用套接焊连接，相邻两节钢筋之间采用搭接焊连接，将几节钢筋笼焊接形成整体的钢筋笼骨架体系，其中，在钢筋笼设计规定的预应力施加长度位置处，该节钢筋笼的钢导管短一个预应力钢绞线的锚固长度，钢导管底端安装锚固逆止阀，；

步骤三、在位于设计规定的预应力施加长度处的钢筋笼的钢导管，横向设有一连通管，该连通管将相邻的两个钢导管或多个钢导管贯通的串联起来，该连通管安装距离所在钢导管底端逆止阀上部200mm左右位置；

步骤四、预制位于混凝土结构物上端处的钢导管顶部用管帽封堵，管的侧向连接注浆口，并用管帽封堵；

步骤五、在施工现场进行地下灌注钢筋混凝土结构物的成孔、成槽，形成地下孔道，成孔施工步骤参照钻孔灌注桩、地下连墙施工步骤；

步骤六、待形成的孔道确认满足施工要求后，按照设计工序将钢筋笼节沿轴向、逐节、顺次地下放到地下孔道内；

步骤七、若钢钢筋混凝土结构物筋笼整体由多节钢筋笼构成，相邻两节钢导管之间采用套接焊连接，相邻两节钢筋之间采用搭接焊连接，将多节钢筋笼焊接形成整体的钢筋笼骨架体系；

步骤八、在形成地下孔道内浇注混凝土以形成地下钢筋混凝土结构物，在浇筑混凝土短时间内，在钢导管内插入设计一定长度的预应力钢绞线，并使预应力钢绞线下端达穿过逆止阀到达混凝土结构物下端规定长度，通过混凝土与预应力钢绞线的握裹力实现预应力钢绞线的下端锚固，钢绞线穿入后钢导管上口封堵；

步骤九、待现浇钢筋混凝土结构物强度达到设计要求后，将地下钢筋混凝土结构物的上端部按设计标高进行清理、凿平露出钢管，根据工程进度情况，横向切开钢导管露出管内的钢绞线；放上张拉垫板及安装一上端锚具，按照设计的张拉限值张拉预应力钢绞线，实现预应力钢绞线的上端锚固；

步骤十、混凝土结构物上端部找平后，钢绞线穿放上张拉锚垫板并安放上端锚具，按照设计的张拉限值张拉预应力钢绞线，实现预应力钢绞线的上端锚固；

步骤十一、取下钢导管侧向注浆管的管帽封堵，通过注浆管向钢导管内注入水泥浆，水泥浆液充满钢导管和横向连通管，待水泥浆固化后，从而实现预应力钢绞线与混凝土结构的有粘结连接；

步骤十二、在预应力钢绞线上部设置与上部连接结构，可采用多种预应力钢绞线的锚固形式；

步骤十三、地下灌注混凝土结构物上部完成，进行下一步混凝土浇筑施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

节省钢材、施工简便、不污染环境、不影响作业面，不影响工期，质量保证率高，并且使预应力的施加时间不受施工时间的限制。同时，本发明实现的有粘结预应力施加方式还可以实现预应力钢绞线的保护，对地下结构的耐久性起到保障作用。

附图说明

图1-1是本发明灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法形成的预应力钢绞线的轴向结构示意图；

图1-2是图1-1中A-A位置断面图；

图1-3是图1-1中B-B位置断面图；

图1-4是图1-1中C-C位置断面图；

图1-5是图1-1中D-D位置断面图；

图2是本发明施工方法中钢质逆止阀的结构示意图；

图3是本发明施工方法形成的地下连续墙的带有横向连通管部位的断面图。

图中：

1-钢绞线        2-钢导管     7-注浆口

8-钢质逆止阀    9-钢筋       11-套筒式阀体

12-导向锥孔     13-密封胶    14-阀门垫

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1-1所示，本发明灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法，包括以下步骤：

步骤一、混凝土结构物底端锚固逆止阀体系制作：

如图2所示，制作内径大于预应力钢绞线直径，其长度视钢绞线直径而定，其壁厚为4～8mm的钢质逆止阀；所述钢质止逆阀包括套筒式阀体11，所述套筒式阀体11的上端设有内螺纹，所述套筒式阀体11内设有倒锥形的导向锥孔12，所述套筒式阀体11的底端通过密封胶13粘接有一底端钢阀门垫14；导向锥孔12底端的直径比预应力钢绞线的直径大约2mm。

步骤二、制备钢筋混凝土结构物钢筋笼：

如图1-1和图1-3所示，按设计配筋率沿钢筋笼的周向配置多根设计钢筋9和多根钢导管2，多根钢导管2沿钢筋笼的周向呈中心对称布置，上述设计钢筋9和钢导管2经绑扎、焊接制成钢筋笼，如图1-1所示；结构物的钢筋笼由一节或几小节钢筋笼连接构成；若为多节钢筋笼连接，每小节钢筋笼的钢筋、钢管横截面位置轴向顺直安放，位于底部在达到设计规定的预应力施加长度处的一节钢筋笼，该节钢筋笼的钢导管短一个锚固长度；预应力钢绞线直径为φ15.2mm的锚固长度为1.5m，预应力钢绞线直径为φ17.8mm的锚固长度为1.7m，预应力钢绞线直径为φ21.6mm的锚固长度为2.0m。

步骤三、如图1-1和图1-4所示，在位于设计规定的预应力施加长度处，钢筋笼的钢导管下端，横向设有一连通管11，该连通管11将相邻的两个钢导管（若钢导管的根数多于3根）或多个钢导管（若钢导管为三根布置在一正三角形顶角处）贯通的串联起来，图1-4示出了为4根钢导管，分为两组相邻的钢导管，则如图设有两个连通管11，连通管11距离所在钢导管底端为100~200mm；图3示出了地下连续墙的带有横向连通管部位的断面图；

步骤四、如图1-2，预制位于钢筋混凝土结构物上端处的钢导管顶部的侧向注浆口10，并用管帽封堵；注浆口10的形成是：在钢导管2的顶部以下侧向设置一与钢导管相交且贯通的钢管，从而形成开口朝上的位于钢导管侧面的注浆口，上端管口用管帽封堵10，该注浆口与钢导管顶部平齐。

步骤五、施工现场使用专用机械设备，进行地下灌注钢筋混凝土结构物的成孔、成槽，形成地下孔道；

步骤六、待形成的孔道确认满足施工要求后，按照钢筋混凝土结构物设计图和施工工序将钢筋笼沿轴向、逐节、顺次地下放到地下孔道内；

步骤七、若钢筋笼有多小节钢筋笼构成，相邻两节钢导管之间采用套接焊连接，相邻两节钢筋之间采用搭接焊连接，从而将每小节钢筋笼焊接形成整体的钢筋笼骨架体系，其中，在达到设计规定的预应力施加长度处焊接有钢质逆止阀8，如图1-5所示；

步骤八、在形成的地下孔道内浇注混凝土以形成地下钢筋混凝土结构物，浇筑混凝土时在短时间内，打开钢导管上部的管帽，在钢导管内插入设计好的预应力钢绞线1，并使预应力钢绞线1达到混凝土结构物下端规定长度，然后将钢导管上部再次封好，通过浇筑的混凝土与预应力钢绞线1的后期握裹力实现预应力钢绞线的下端锚固，如图1-1所示；

步骤九、待地下混凝土结构物强度达到设计及施工条件满足时，混钢筋凝土结构物上端部混凝土找平后，钢绞线穿放上张拉锚垫板并安放上端锚具，按照设计的张拉限值张拉预应力钢绞线，实现预应力钢绞线的上端锚固；

步骤十、预应力钢绞线张拉完成后，要求预应力钢绞线比张拉处高50cm；

步骤十二、取下注浆口的管帽封堵，通过注浆管向钢导管内注浆，浆液充满钢导管2和横向的连通管11，从而实现预应力钢绞线1的有粘结连接；

步骤十三、在预应力钢绞线上部设置另一锚固头与上部结构锚固，采用挤压锚锚固预应力钢绞线的上端头；

步骤十四、底板混凝土浇筑，进行下一步结构混凝土施工。

实施例：

本发明灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法，是解决地下水浮力对地下建筑物的钢筋混凝土结构拉应力产生的裂缝，同时使张拉预应力钢绞线永久与混凝土粘结一起。它通过设计单位对地下工程钢筋混凝土结构物进行配筋率设计，确定钢筋和预应力钢绞线的配置及预应力施加长度设计。预应力施加的实现是通过地下结构物钢筋笼制作、将安放钢导管底端安放钢质逆止阀、钢筋笼连接、混凝土现浇、插入预应力钢绞线、筑成地下结构物、待混凝土结构成型及达到养护期后，打开上端钢导管封口、通过预应力专用张拉设备完成钢绞线张拉，端头锚固及放张、钢导管内后灌水泥浆完成预应力钢筋的保护及实现有粘结连接。

钢筋笼的制作：按照钢筋笼设计长度、钢筋和钢导管截面设计要求进行绑扎或焊接制成钢筋笼。钢导管上端管帽封堵，下端比钢筋笼短一定长度（约50cm），用来安装逆止阀。

与现有技术相比，在钢筋笼的制作过程中，按照钢绞线设计指标，用钢导管、钢绞线替换原部分钢筋，在满足同等设计条件下，减低配筋率，并且钢导管下端比钢筋笼短一个设计锚固长度，用来安装逆止阀。

钢导管布置完成后，采用焊接形式连接钢质逆止阀，使钢筋笼的钢导管短一个预应力钢绞线的锚固长度。

如果地下结构物钢筋笼长度较长分为两节或两节以上制作时，则上部钢筋笼中的钢导管与下部带逆止阀的钢导管截面位置对应连接，并按设计长度记录好长度尺寸。

待地下结构的钢筋笼预制完成后，现场进行工程地下灌注钢筋混凝土结构物的成孔、成槽施工，形成地下孔道，待形成的孔道确认满足设计施工要求后，将预先制作好的钢筋笼进行下放作业，按照工序将钢筋笼逐节、依次地下放到地下孔道内。上下两节钢导管接头处采用钢管套接焊接连接。钢筋搭接焊连接，待整体钢筋笼下放完成后，孔道内浇注混凝土、在混凝土浇筑短时间内打开钢导管的上部管帽，将满足设计长度预应力钢绞线迅速插入导管内穿过逆止阀至一定锚固深度，管顶再次封好，完成地下结构物成型。

混凝土龄期达到设计龄期后，再次打开钢导管封帽，将钢导管截止有效位置，然后在上端预应力钢绞线上穿入锚垫板和常规锚具，用专用设备对预应力钢绞线进行张拉作业施工，张拉过程直接完成对上端锚具的所定，完成地下钢筋混凝土结构物的预应力实施。预应力施加完成后，在结构物顶端钢导管处预留的注浆系统打开，直接向钢导管内缝隙注入水泥浆，通过钢导管下部连通管，将钢导管内充满水泥浆。逐个将钢导管水泥浆充满。待管内水泥浆硬化后，实现张拉预应力钢绞线与混凝土结构的有粘结连结。后张法孔道灌浆的目的是对预应力钢绞线提供永久的可靠保护，防止预应力筋锈蚀，同时提供预应力筋与结构混凝土间的粘结力。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、钢筋混凝土结构物底端锚固逆止阀体系制作：

制作内径大于预应力钢绞线直径，其长度视预应力钢绞线直径而定，其壁厚4～8mm的钢质逆止阀；所述钢质止逆阀包括套筒式阀体，所述套筒式阀体的上端设有内螺纹，所述套筒式阀体内设有倒锥形的导向锥孔，所述套筒式阀体的所述套筒式阀体的底端通过密封胶粘接有一阀门垫；

步骤二、制备钢筋混凝土结构物钢筋笼：

按设计配筋率沿钢筋笼的周向配置多根设计钢筋和多根钢导管，多根钢导管沿钢筋笼的周向呈中心对称布置，上述设计钢筋和钢导管经绑扎、焊接制成钢筋笼；

若钢钢筋混凝土结构物的钢筋笼整体由几小节钢筋笼构成，相邻两小节钢筋笼的钢导管之间采用套接焊连接，相邻两节钢筋之间采用搭接焊连接，将几节钢筋笼焊接形成整体的钢筋笼骨架体系，其中，在钢筋笼设计规定的预应力施加长度位置处，该节钢筋笼的钢导管短一个预应力钢绞线的锚固长度，钢导管底端安装锚固逆止阀，；

步骤三、在位于设计规定的预应力施加长度处的钢筋笼的钢导管，横向设有一连通管，该连通管将相邻的两个钢导管或多个钢导管贯通的串联起来，该连通管安装距离所在钢导管底端逆止阀上部200mm左右位置；

步骤四、预制位于混凝土结构物上端处的钢导管顶部用管帽封堵，管的侧向连接注浆口，并用管帽封堵；

步骤五、在施工现场进行地下灌注钢筋混凝土结构物的成孔、成槽，形成地下孔道，成孔施工步骤参照钻孔灌注桩、地下连墙施工步骤；

步骤六、待形成的孔道确认满足施工要求后，按照设计工序将钢筋笼节沿轴向、逐节、顺次地下放到地下孔道内；

步骤七、若钢钢筋混凝土结构物筋笼整体由多节钢筋笼构成，相邻两节钢导管之间采用套接焊连接，相邻两节钢筋之间采用搭接焊连接，将多节钢筋笼焊接形成整体的钢筋笼骨架体系；

步骤八、在形成地下孔道内浇注混凝土以形成地下钢筋混凝土结构物，在浇筑混凝土短时间内，在钢导管内插入设计一定长度的预应力钢绞线，并使预应力钢绞线下端达穿过逆止阀到达混凝土结构物下端规定长度，通过混凝土与预应力钢绞线的握裹力实现预应力钢绞线的下端锚固，钢绞线穿入后钢导管上口封堵；

步骤九、待现浇钢筋混凝土结构物强度达到设计要求后，将地下钢筋混凝土结构物的上端部按设计标高进行清理、凿平露出钢管，根据工程进度情况，横向切开钢导管露出管内的钢绞线；放上张拉垫板及安装一上端锚具，按照设计的张拉限值张拉预应力钢绞线，实现预应力钢绞线的上端锚固；

步骤十、混凝土结构物上端部找平后，钢绞线穿放上张拉锚垫板并安放上端锚具，按照设计的张拉限值张拉预应力钢绞线，实现预应力钢绞线的上端锚固；

步骤十一、取下钢导管侧向注浆管的管帽封堵，通过注浆管向钢导管内注入水泥浆，水泥浆液充满钢导管和横向连通管，待水泥浆固化后，从而实现预应力钢绞线与混凝土结构的有粘结连接；

步骤十二、在预应力钢绞线上部设置与上部连接结构，可采用多种预应力钢绞线的锚固形式；

步骤十三、地下灌注混凝土结构物上部完成，进行下一步混凝土浇筑施工。

2.根据权利要求1所述灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法，其特征在于，步骤二中，预应力钢绞线直径为φ15.2mm的锚固长度为1.5m，预应力钢绞线直径为φ17.8mm的锚固长度为1.7m，预应力钢绞线直径为φ21.6mm的锚固长度为2.0m。

3.根据权利要求1所述灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法，其特征在于，所述钢质逆止阀中，导向锥孔底端的直径比预应力钢绞线的直径大2mm。

4.根据权利要求1所述灌注混凝土结构物有粘结后张预应力锚固施工方法，其特征在于，步骤四中，注浆口的形成是：在钢导管顶部以下50cm处设置一与钢导管相交且贯通的钢管，从而形成开口朝上的位于钢导管侧面的注浆口，该注浆口与钢导管顶部平齐。

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