CN103195060B - 软土地基预应力锚杆加固结构及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软土地基预应力锚杆加固结构及其用途，它是在软土地基上铺设有一层厚10cm的钢筋混凝土板，钢筋混凝土板和钢筋混凝土板下面的地基上分别设有对应的锚杆孔，锚杆孔中安装有锚杆，在地基锚杆孔缝隙中灌注有水泥砂浆，水泥砂浆灌入深度至距离地表锚杆孔口3米处，在余下的地基锚杆孔上回填粘性土至地面，锚杆锚固端通过带圆孔钢垫板和螺母固定。本发明将锚杆、预制混凝土板、钢板灵活搭配而取代堆载材料，改变了传统加固方法需要大量堆载材料的加固方式，大大拓展了使用范围；只要调整螺母就可以实现对地基持续进行加载，相对于操作机具对堆载材料进行加载而言，大大缩短了工期，特别适合工期要求短而且周边无堆载材料的项目。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程，尤其是软土地基的处理技术。
背景技术
随着工程建设的飞速发展，软土地基的处理是工程建设中不可避免的工程问题。软土地基处理的成败直接影响着工程建设的质量。因此如何处理好软土地基是工程人员必须要解决的关键问题。
软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基。其承载能力很低，一般不超过50kN/m2。软土的成因一般是由于第四纪后期地表水所形成的沉淀物质，多分布在海滨，湖滨，河流沿岸等地势低洼地带，地表常年潮湿或积水。所以地表往往有大量喜水植物，由于这些植物的生长和死亡，使软土中含有较多的有机物。为了提高软土地基的稳定性和承载能力，必须对软土地基进行处理。根据软土的物理力学性质，埋藏深度以及周边的环境条件等，目前对软土地基的处理方法主要有换填、抛石挤淤、深层搅拌桩、高真空预压、堆载预压以及电化学等措施进行处理。与本发明有关的技术是堆载预压法。
所述的堆载预压法是在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造建筑物。为了加速堆载预压地基固结速度，常与砂井法或塑料排水带法等同时应用，使土体中的孔隙水沿排水通道排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高。堆载预压的主要加固机理：在软基上修筑上部结构，通过填土堆载预压，使地基土压密、沉降、固结，从而提高地基强度，减少上部结构建成后的沉降量。上述堆载预压法对各类软弱地基均有效，使用材料、机具简单，施工操作方便。但存在以下缺陷：一是由于堆载预压需要一定的时间，只适合工期要求不紧的项目；二是对于深厚的饱和软土，排水固结所需要的时间很长，同时需要大量的堆载材料，在使用上会受限。
发明内容
为了克服现有堆载预压法工期长、堆载材料需求量大、使用范围受限的技术缺陷，本发明提供一种软土地基预应力锚杆加固结构。
本发明同时提供利用这种加固结构对软土地基进行加固的方法。
为达到上述目的，本发明加固结构采取的技术方案是：
它是在软土地基上铺设有一层厚10cm的钢筋混凝土板，钢筋混凝土板和钢筋混凝土板下面的地基上分别设有对应的锚杆孔，锚杆孔中安装有锚杆，在地基锚杆孔缝隙中灌注有水泥砂浆，水泥砂浆灌入深度至距离地表锚杆孔口3米处，在余下的地基锚杆孔上回填一般粘性土至地面，锚杆锚固端通过带圆孔钢垫板和螺母固定；
上述钻孔深度L由实际所需的预压荷载确定，即：
单位m，
式中：
P为实际所需的预压荷载，单位kN；
D为钻孔直径，单位m；
frb为地层与水泥砂浆体粘结强度特征值，单位kPa，依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）中的表4.7.4来确定具体取值。
h为软体地基预计压缩沉降值，一般取3m。
上述钢筋混凝土板可以是一个整板，也可以是由多块拼接而成。
利用本发明预应力锚杆对软土地基加固的方法如下：
第一步：预制钢筋混凝土板，所述的钢筋混凝土板是用C30混凝土浇注而成的边长为1.0m、厚10cm的正方形板，钢筋混凝土板中心预留直径为130mm孔洞用以锚杆穿过；
第二步：将需要加固的软土地基进行整平处理。
第三步：将预制好的钢筋混凝土板平铺在整平的软体地基上，根据场地的实际情况，钢筋混凝土板的形状可以进行灵活的调整拼装。
第四步：钢筋混凝土板铺设完成后，通过板上预留的孔洞向钢筋混凝土板下面的地基钻孔，孔径为130mm，锚杆穿过钢筋混凝土板伸入地基钻孔中，然后以0.4-0.5MPa的注浆压力往地基钻孔中灌入水灰比为0.45的水泥浆液，灌入深度至距离地表锚杆孔口3米处，该3米钻孔回填一般粘性土至地面；当水泥浆液注浆结束7-10天后，在预制钢筋混凝土板上加设钢垫板和螺母固定锚杆。
第五步：调整螺丝帽给锚杆施加一定的预应力，要求对锚杆施加的预应力小于锚杆的拉拔力，利用锚杆预加应力的反力通过混凝土板反作用于地面，通过该反作用力作用于场地表面实现加载；在沉降过程中根据沉降情况不断调整螺丝帽，使预荷载得以持续，直至地基不再下沉，加载完成。
本发明的积极效果是：
1、本发明将锚杆、预制混凝土板、钢板灵活搭配而取代堆载材料，改变了传统加固方法需要大量堆载材料的加固方式，大大拓展了使用范围，尤其适合于深厚的饱和软土地基。
2、本发明只要调整螺母就可以实现对地基持续进行加载，相对于操作机具对堆载材料进行加载而言，大大缩短了工期，特别适合工期要求短而且周边无堆载材料的项目。
3、本发明中的混凝土板可重复利用，因此在处理造价上要比通常采用的处理方法更为经济。
附图说明
图1是本发明施工后的剖面示意图，图中仅示出了一块混凝土板单块混凝土板的俯视图；
图2是场地铺完混凝土板的俯视图。
图中：1-锚杆，2-螺母，3-钢垫板，4-钢筋混凝土板，5-软土地基，6-水泥砂浆，7-一般粘性土，8-硬土层，9-锚杆孔。
下面通过附图进一步说明本发明的技术方案
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明加固结构为：
它是在软土地基上铺设有一层厚10cm的钢筋混凝土板4（见图2），钢筋混凝土板4和钢筋混凝土板4下面的地基上分别设有对应的锚杆孔9，锚杆孔9中安装有锚杆1，在锚杆孔9缝隙中灌注有水泥砂浆6，水泥砂浆6灌入深度至距离地表锚杆孔口3米处，在余下的地基锚杆孔上回填一般粘性土7至地面，锚杆1锚固端通过钢垫板3和螺母2固定；
上述地基上的锚杆孔深度L由实际所需的预压荷载确定，即：
单位m，
式中：
P为实际所需的预压荷载，单位kN；
D为钻孔直径，单位m；
frb为地层与水泥砂浆体粘结强度特征值，单位kPa，依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）中的表4.7.4来确定具体取值。
利用本发明加固结构对软土地基进行加固的方法如下
第一步：用C30混凝土预制厚10cm的钢筋混凝土板4，钢筋混凝土板4是一边长为1.0m、厚10cm的正方形板，在钢筋混凝土板4中心预留有用以锚杆1穿过的孔洞直径130mm。
第二步：将需要加固的软土地基5进行整平处理。
第三步：将预制好的钢筋混凝土板4平铺在整平的软体地基5上，场地铺完钢筋混凝土板的俯视图见图2，根据场地的实际情况，钢筋混凝土板的形状可以进行灵活的调整拼装。
第四步：当钢筋混凝土板4铺设完成后，通过板上预留的孔洞向下面的地基钻直径为130mm的钻孔，钻孔深度L如图1所示，将锚杆1穿过钢筋混凝土板4的孔洞和锚杆孔深入硬土层8中，然后以0.4-0.5MPa的注浆压力往孔中灌入水灰比为0.45的水泥砂浆6，灌入深度至距离地表锚杆孔口3米处，然后回填一般粘性土7至地面。锚杆1锚固端通过钢垫板3和螺母2固定。
第五步：调整螺母2给锚杆1施加一定的预应力，要求对锚杆1施加的预应力小于锚杆1的拉拔力，利用锚杆1预加应力的反力通过钢筋混凝土板4反作用于地面，通过该反作用力作用于场地表面实现加载；在沉降过程中根据沉降情况不断调整螺母2，使预荷载得以持续，直至地基不再下沉，加载完成。
本发明实施例中的锚杆伸入硬土层中，并不意味着锚杆一定伸入硬土层中，锚杆孔的深度L应根据技术方案中的公式而定。
Claims (2)
1.一种软土地基预应力锚杆加固结构，其特征在于，它是在软土地基上铺设有一层厚10cm的钢筋混凝土板，钢筋混凝土板和钢筋混凝土板下面的地基上分别设有对应的锚杆孔，锚杆孔中安装有锚杆，在地基锚杆孔缝隙中灌注有水泥砂浆，水泥砂浆灌入深度至距离地表锚杆孔口3米处，在余下的地基锚杆孔内回填粘性土至地面，锚杆锚固端通过带圆孔钢垫板和螺母固定；
上述锚杆孔深度L由实际所需的预压荷载确定，即：
锚杆孔的深度单位m，
式中：
P为实际所需的预压荷载，单位kN；
D为锚杆孔直径，单位m；
frb为地层与水泥砂浆体粘结强度特征值，单位kPa，依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)具体取值；
h为软体地基预计压缩沉降值，取3m。
2.一种利用权利要求1所述的预应力锚杆加固结构对软土地基进行加固的方法，其特征在于，步骤如下：
第一步：预制钢筋混凝土板，所述的钢筋混凝土板是用C30混凝土浇注而成的边长为1.0m、厚10cm的正方形板，钢筋混凝土板中心预留直径为130mm孔洞用以锚杆穿过；
第二步：将需要加固的软土地基进行整平处理；
第三步：将预制好的钢筋混凝土板平铺在整平的软土地基上，根据场地的实际情况，钢筋混凝土板的形状灵活调整拼装；
第四步：钢筋混凝土板铺设完成后，通过钢筋混凝土板上预留的孔洞向钢筋混凝土板下面的地基钻孔，孔径为130mm，锚杆穿过钢筋混凝土板伸入地基锚杆孔中，然后以0.4-0.5MPa的注浆压力往地基锚杆孔中灌入水灰比为0.45的水泥浆液，灌入深度至距离地表锚杆孔口3米处，该3米锚杆孔回填粘性土至地面；当水泥浆液注浆结束7-10天后，在预制的钢筋混凝土板上加设钢垫板和螺母固定锚杆；
第五步：调整螺丝帽给锚杆施加一定的预应力，要求对锚杆施加的预应力小于锚杆的拉拔力，利用锚杆预加应力的反力通过混凝土板反作用于地面，通过该反作用力作用于场地表面实现加载；在沉降过程中根据沉降情况不断调整螺丝帽，使预荷载得以持续，直至地基不再下沉，加载完成。
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