CN103195081A - 配有可回收钢铰线的预应力连续墙及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种配有可回收钢铰线的预应力连续墙及施工方法。预应力连续墙包括混凝土墙体、多根竖向螺纹钢筋、多根单列式预应力筋、多根分布筋、多根斜拉筋、多根斜向螺纹钢筋、多根固定筋、多个外锚具和多个内锚具。本发明具有如下有益效果：由于对预应力连续墙施加了预应力，所以预应力连续墙截面抗弯刚度大，因此有利于减少预应力连续墙向内的水平变形以及基坑外地面或建(构)筑物的沉降；待地下结构施工完毕后可回收钢铰线并重复利用，因此可以节省资源，降低工程造价；可以采用较大的配筋率，较大提高截面抗弯承载力，因此可减少预应力连续墙厚度，通过减少混凝土用量和连续墙成槽费用从而达到降低工程成本，绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于地下空间基坑围护工程技术领域，特别是涉及一种配有可回收钢铰线的预应力连续墙及施工方法。
背景技术
钢筋混凝土结构在弯矩的作用下，结构受拉侧混凝土会开裂，如果将裂缝宽度限制在容许的0.2-0.25mm以内，钢筋的拉应力也只能达到150-250MPa，这就使高强钢筋在钢筋混凝土结构中无法充分发挥作用，同样也不可能发挥高强混凝土的作用。而且，带裂缝工作的钢筋混凝土结构，受拉区混凝土材料不能充分发挥作用、结构刚度下降较大。高强钢筋和高强混凝土具有较高的性价比。
目前地下空间基坑围护工程一般采用多道支撑+竖向挡土结构或多道预应力锚杆(锚索)+竖向挡土结构。当场地地质较差、基坑周边环境保护要求较严时，竖向挡土结构通常采用连续墙。当连续墙采用螺纹钢筋作为配筋时，由于螺纹钢筋的抗拉强度低，因此钢筋用量大，而且钢筋不可回收。另外，在土体压力作用下，连续墙受拉侧混凝土会产生裂缝，带裂缝工作的连续墙抗弯刚度将会明显降低。因此，当场地地质较差、基坑周边环境保护要求较严时，通常需要采用截面尺寸较大且配筋较多的连续墙，以使连续墙具有足够的强度和刚度，以此来保证基坑开挖和地下结构施工过程安全和基坑周边地面沉降能控制在允许范围值内，这样无疑将会增加工程造价。
中国专利申请第201210245291.1号公开了一种竖向挡土结构上配有预应力筋的基坑围护结构及施工方法，由于该基坑围护结构中的预应力筋底部呈U字形，并且底部没有安装锚具，因此回收预应力筋需要较大的拉拔力，所以施工难度大。
中国专利申请第01253503.6、03113753.9、01126590.6和200410081456.1号中公开了多种预应力连续墙及施工方法，但共同的缺点也是其上的预应力筋不可回收。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种截面抗弯承载力和刚度较大、钢铰线可以回收利用、并且能够降低工程造价的配有可回收钢铰线的预应力连续墙及施工方法。
为了达到上述目的，本发明提供的配有可回收钢铰线的预应力连续墙包括混凝土墙体、多根竖向螺纹钢筋、多根单列式预应力筋、多根分布筋、多根斜拉筋、多根斜向螺纹钢筋、多个外锚具和多个内锚具；其中竖向螺纹钢筋相隔距离沿混凝土墙体两侧靠近边缘的部位垂直设置；多根预应力筋相隔距离沿混凝土墙体一侧或两侧竖向设置；分布筋水平设置，多根分布筋采用焊接或绑扎的方式设置在混凝土墙体上位于同一侧的竖向螺纹钢筋和/或预应力筋外侧；多根斜拉筋采用焊接或绑扎的方式相隔距离设置在位于同一侧的竖向螺纹钢筋内侧；若干根斜向螺纹钢筋采用焊接方式连接在位于两侧且位置相对应的两根竖向螺纹钢筋之间，由此与该竖向螺纹钢筋构成一个钢筋桁架，多个钢筋桁架沿混凝土墙体的长度方向相隔距离设置；固定筋焊接在位于两侧的2根分布筋或2个钢筋桁架上；预应力筋绑扎在分布筋或固定筋或钢筋桁架上；每根钢铰线的下端和上端分别安装有一个内锚具和外锚具。
所述的预应力筋由一根或多根表面涂敷有一层防腐润滑油脂的钢铰线和套在外部的波纹管或塑料管组成。
所述的预应力筋单根或多根并列在一起沿混凝土墙体的一侧或两侧设置。
所述的预应力筋以直线形、波浪线形或折线形设置在混凝土墙体内。
所述的预应力连续墙的厚度为600-2000mm，分布筋之间的间距为80-400mm，混凝土强度等级为C30-C80，预应力筋边缘与混凝土连续墙边缘的距离≥70mm。
本发明提供的配有可回收钢铰线的预应力连续墙的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)首先在拟建地下结构外缘的预设位置进行导墙施工和挖槽作业；
2)进行预应力筋制作，即在一根或多根钢铰线表面涂敷一层防腐润滑油脂，然后将波纹管或塑料管套在其外部，并在每根钢铰线的下端安装一个内锚具；
3)按照目前常采用的连续墙的钢筋笼骨制作方法将竖向螺纹钢筋、分布筋、斜拉筋和钢筋桁架采用焊接或绑扎的方式制作成钢筋笼骨，然后将预应力筋绑扎在钢筋笼骨的预设位置而形成钢筋笼；
4)将上述钢筋笼放入上述槽孔中，然后向槽孔中灌注混凝土，待混凝土凝结硬化后形成混凝土墙体；
5)待上述混凝土墙体养护到设计要求的强度后，在混凝土墙体的顶部进行钢筋混凝土圈梁的施作，在此过程中，应使竖向螺纹钢筋的上端伸入到钢筋混凝土圈梁内，预应力筋的上端伸出钢筋混凝土圈梁的顶面外；
6)待钢筋混凝土圈梁养护到设计要求的强度后，利用张拉工具对上述钢铰线进行张拉，然后采用外锚具将预应力筋的上端锚固在钢筋混凝土圈梁的顶面，从而完成对预应力连续墙施加预应力；
7)进行基坑土方工程和地下结构施作，待基坑内的地下结构施作完成后，利用张拉工具将钢铰线上端的外锚具去除，以去除预应力筋上的预拉力；
8)用小锤多次敲打钢铰线的上端，以使内锚具上的弹性夹片从钢铰线的下端剥离；
9)拉住钢铰线的上端并将其从预应力连续墙中抽出加以回收，即可完成所述的配有可回收钢铰线的预应力连续墙的施工过程。
本发明提供的配有可回收钢铰线的预应力连续墙及施工方法具有如下有益效果：
(1)由于对预应力连续墙施加了预应力，所以预应力连续墙截面抗弯刚度大，因此有利于减少预应力连续墙向内的水平变形以及基坑外地面或建(构)筑物的沉降；
(2)待地下结构施工完毕后可回收钢铰线并重复利用，因此可以节省资源，降低工程造价；
(3)可以采用较大的配筋率，较大提高截面抗弯承载力，因此可减少预应力连续墙厚度，通过减少混凝土用量和成槽费用从而达到降低工程成本，可以减少成槽作业产生的泥浆，绿色环保。
附图说明
图1为本发明提供的预应力连续墙与单道横撑联用时纵向结构剖视图；
图2为本发明提供的预应力连续墙采用悬臂方式设置时纵向结构剖视图；
图3为本发明提供的预应力连续墙与四道横撑联用时纵向结构剖视图；
图4为本发明提供的预应力连续墙中预应力筋折线布置时结构剖视图；
图5为本发明提供的预应力连续墙第一种结构横向截面剖视图；
图6为本发明提供的预应力连续墙第二种结构横向截面剖视图；
图7为本发明提供的预应力连续墙第三种结构横向截面剖视图；
图8为具有一根钢铰线的本发明提供的预应力连续墙中预应力筋横向截面剖视图；
图9为具有多根钢铰线的本发明提供的预应力连续墙中预应力筋横向截面剖视图；
图10为本发明提供的预应力连续墙中无斜拉筋部位立面示意图；
图11为本发明提供的预应力连续墙中有斜拉筋部位立面示意图；
图12为由竖向螺纹钢筋和斜向螺纹钢筋组成的钢筋桁架示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的配有可回收钢铰线的预应力连续墙及施工方法进行详细说明。
如图1-图12所示，本发明提供的配有可回收钢铰线的预应力连续墙包括混凝土墙体1、多根竖向螺纹钢筋4、多根单列式预应力筋5、多根分布筋8、多根斜拉筋13、多根斜向螺纹钢筋17、多个外锚具9和多个内锚具10；其中竖向螺纹钢筋4相隔距离沿混凝土墙体1两侧靠近边缘的部位垂直设置；多根预应力筋5相隔距离沿混凝土墙体1一侧或两侧竖向设置；分布筋8水平设置，多根分布筋8采用焊接或绑扎的方式设置在混凝土墙体1上位于同一侧的竖向螺纹钢筋4和/或预应力筋5外侧；多根斜拉筋13采用焊接或绑扎的方式相隔距离设置在位于同一侧的竖向螺纹钢筋4内侧；若干根斜向螺纹钢筋17采用焊接方式连接在位于两侧且位置相对应的两根竖向螺纹钢筋4之间，由此与该竖向螺纹钢筋4构成一个钢筋桁架14，多个钢筋桁架14沿混凝土墙体1的长度方向相隔距离设置；固定筋焊接在位于两侧的2根分布筋8或2个钢筋桁架14上；预应力筋5绑扎在分布筋8或固定筋或钢筋桁架14上；每根钢铰线7的下端和上端分别安装有一个内锚具10和外锚具9。内锚具10的具体结构可参见中国专利申请第200710117673.5号中公开的内容。
所述的预应力筋5由一根或多根表面涂敷有一层防腐润滑油脂的钢铰线7和套在其外部的波纹管或塑料管11组成。
所述的预应力筋5以直线形、波浪线形或折线形设置在混凝土墙体1内。
实施例1：
某基坑深度6-10m，基坑采用如图2所示的悬臂预应力连续墙作为围护结构，预应力连续墙分段施作，每段宽3000-6000mm，预应力连续墙厚度600-800mm，预应力连续墙长度为12-24m。钢筋混凝土圈梁3高为600-800mm，宽度为1000mm。由于这种结构的预应力连续墙外侧(与土体接触一侧)混凝土受拉，因此预应力筋5和竖向螺纹钢筋4以交替的方式设置在混凝土墙体1的外侧，混凝土墙体1的内侧只设置竖向螺纹钢筋4，竖向螺纹钢筋4和预应力筋5的混凝土保护层厚度为70mm。预应力连续墙外侧(与土体接触侧)配筋：预应力筋5单根布置，钢铰线7的直径为15.2mm，抗拉强度1860MPa，预应力筋5的间距为200-300mm；竖向螺纹钢筋4采用HRB335，间距200-300mm，直径22-28mm，抗拉强度设计值300MPa；预应力连续墙内侧(靠基坑一侧)配筋：竖向螺纹钢筋4采用HRB335，间距100-150mm，直径22-28mm，抗拉强度300MPa。分布筋8的直径为14-22mm，间距为100-200mm。斜拉筋13采用HRB335，直径为18-22mm。每段预应力连续墙内设有3-4个钢筋桁架14。钢筋桁架14由两根竖向螺纹钢筋4和多根斜向螺纹钢筋17焊接而成，斜向螺纹钢筋17的直径为16-20mm。钢筋桁架14和斜拉筋13的结构见图10和图11。混凝土强度等级为C35-C40，相隔两段预应力连续墙之间采用工字钢作为槽端接头。
实施例2：
某基坑深度10-16m，基坑采用单道横撑+预应力连续墙作为围护结构，预应力连续墙分段施作，每段宽3000-6000mm，预应力连续墙厚度600-800mm，预应力连续墙长度为18-27m。钢筋混凝土圈梁3的高度为600-800mm，宽度为1000mm。由于这种结构的预应力连续墙内侧(靠基坑一侧)混凝土受拉，因此预应力筋5和竖向螺纹钢筋4以交替的方式设置在混凝土墙体1的内侧，混凝土墙体1的外侧只设置竖向螺纹钢筋4，竖向螺纹钢筋4和预应力筋5的混凝土保护层厚度为70mm。预应力连续墙内侧配筋：预应力筋5单根布置，预应力筋5与混凝土边缘的距离≥70mm，钢铰线7的直径15.2mm，抗拉强度1860MPa，预应力筋5的间距为200-300mm；竖向螺纹钢筋4采用HRB335，间距200-300mm，直径22-28mm，抗拉强度设计值300MPa；预应力连续墙外侧布筋：竖向螺纹钢筋4采用HRB335，间距100-150mm，直径25-32mm，抗拉强度设计值300MPa。分布筋8的直径为14-22mm，间距为100-200mm。斜拉筋13采用HRB335，直径为16-22mm。每段预应力连续墙内设有3-4个钢筋桁架14。钢筋桁架14由两根竖向螺纹钢筋4和多根斜向螺纹钢筋17焊接而成，斜向螺纹钢筋17的直径为16-20mm。钢筋桁架14和斜拉筋13的结构见图10和图11。混凝土强度等级为C35-C40，相隔两段预应力连续墙之间采用工字钢作为槽端接头。
实施例3：
某基坑深度＞16m，基坑采用如图3所示的多道横撑+预应力连续墙作为围护结构，预应力连续墙分段施作，每段宽3000-6000mm，预应力连续墙厚度≥800mm，预应力连续墙长度为＞20m。钢筋混凝土圈梁3的高度为≥800mm，宽度≥1000mm。由于这种结构的预应力连续墙上位于两道横撑之间的中间部位截面承受正弯矩(预应力连续墙内侧混凝土受拉)，而预应力连续墙上位于横撑部位截面承受负弯矩(预应力连续墙外侧混凝土受拉)，而且正弯矩一般比负弯矩的绝对值大，所以预应力筋5应沿混凝土墙体1的两侧以交替的方式布置，预应力筋5与混凝土边缘的距离≥70mm。预应力连续墙内侧配筋：预应力筋5单根或多根布置，间距为200-300mm；竖向螺纹钢筋4的间距为200-300mm，直径25-32mm，抗拉强度设计值300MPa；预应力连续墙外侧配筋：预应力筋5单根或多根并列布置，间距为200-300mm；竖向螺纹钢筋4的间距为200-300mm，直径25-32mm，抗拉强度设计值300MPa。分布筋8的直径为14-22mm，间距为100-200mm。斜拉筋13采用HRB335，直径为16-22mm。每段预应力连续墙内设有3-4个钢筋桁架14。钢筋桁架14由两根竖向螺纹钢筋4和多根斜向螺纹钢筋17焊接而成，斜向螺纹钢筋17的直径为16-20mm。钢筋桁架14和斜拉筋13的结构见图10和图11。混凝土强度等级为C35-C50，相隔两段预应力连续墙之间采用工字钢作为槽端接头。
总之，竖向螺纹钢筋4的配置、预应力筋5的配置和混凝土强度等级等需要预应力连续墙围护结构受力分析后确定。
本发明提供的配有可回收钢铰线的预应力连续墙的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)首先在拟建地下结构外缘的预设位置进行导墙施工和挖槽作业；
2)进行预应力筋5制作，即在钢铰线7表面涂敷一层防腐润滑油脂，然后将波纹管或塑料管11套在其外部，并在每根钢铰线7的下端安装一个内锚具10；
3)按照目前常采用的连续墙的钢筋笼骨制作方法将竖向螺纹钢筋4、分布筋8、斜拉筋13和钢筋桁架14采用焊接或绑扎的方式制作成钢筋笼骨，然后将预应力筋5绑扎在钢筋笼骨的预设位置而形成钢筋笼；
4)将上述钢筋笼放入上述槽孔中，然后向槽孔中灌注混凝土，待混凝土凝结硬化后形成混凝土墙体1；
5)待上述混凝土墙体1养护到设计要求的强度后，在混凝土墙体1的顶部进行钢筋混凝土圈梁3的施作，在此过程中，应使竖向螺纹钢筋4的上端伸入到钢筋混凝土圈梁3内，预应力筋5的上端伸出钢筋混凝土圈梁3的顶面外；
6)待钢筋混凝土圈梁3养护到设计要求的强度后，利用张拉工具对上述预钢铰线7进行张拉，然后采用外锚具9将预钢铰线7的上端锚固在钢筋混凝土圈梁3的顶面，从而完成对预应力连续墙施加预应力；
7)进行基坑土方工程和地下结构施作，待基坑内的地下结构施作完成后，利用张拉工具将钢铰线7上端的外锚具9去除，以去除预应力筋5上的预拉力；
8)用小锤多次敲打钢铰线7的上端，以使内锚具(10)上的弹性夹片从钢铰线7的下端剥离；
9)拉住钢铰线7的上端并将其从预应力连续墙中抽出加以回收，即可完成所述的配有可回收钢铰线的预应力连续墙的施工过程。
Claims (6)
1.一种配有可回收钢铰线的预应力连续墙，其特征在于：所述的预应力连续墙包括混凝土墙体(1)、多根竖向螺纹钢筋(4)、多根单列式预应力筋(5)、多根分布筋(8)、多根斜拉筋(13)、多根斜向螺纹钢筋(17)、多根固定筋、多个外锚具(9)和多个内锚具(10)；其中竖向螺纹钢筋(4)相隔距离沿混凝土墙体(1)两侧靠近边缘的部位垂直设置；多根预应力筋(5)相隔距离沿混凝土墙体(1)一侧或两侧竖向设置；分布筋(8)水平设置，多根分布筋(8)采用焊接或绑扎的方式设置在混凝土墙体(1)上位于同一侧的竖向螺纹钢筋(4)和/或预应力筋(5)外侧；多根斜拉筋(13)采用焊接或绑扎的方式相隔距离设置在位于同一侧的竖向螺纹钢筋(4)内侧；若干根斜向螺纹钢筋(17)采用焊接方式连接在位于两侧且位置相对应的两根竖向螺纹钢筋(4)之间，由此与该竖向螺纹钢筋(4)构成一个钢筋桁架(14)，多个钢筋桁架(14)沿混凝土墙体(1)的长度方向相隔距离设置；固定筋焊接在位于两侧的2根分布筋(8)或2个钢筋桁架(14)上；预应力筋(5)绑扎在分布筋(8)或固定筋或钢筋桁架(14)上；每根钢铰线(7)的下端和上端分别安装有一个内锚具(10)和外锚具(9)。
2.根据权利要求1所述的配有可回收钢铰线的预应力连续墙，其特征在于：所述的预应力筋(5)由一根或多根表面涂敷有一层防腐润滑油脂的钢铰线(7)和套在外部的波纹管或塑料管(11)组成。
3.根据权利要求1所述的配有可回收钢铰线的预应力连续墙，其特征在于：所述的预应力筋(5)单根或多根并列在一起沿混凝土墙体(1)的一侧或两侧设置。
4.根据权利要求1所述的配有可回收钢铰线的预应力连续墙，其特征在于：所述的预应力筋(5)以直线形、波浪线形或折线形设置在混凝土墙体(1)内。
5.根据权利要求1所述的配有可回收钢铰线的预应力连续墙，其特征在于：所述的预应力连续墙的厚度为600-2000mm，分布筋(8)之间的间距为80-400mm，混凝土强度等级为C30-C80，预应力筋(5)边缘与混凝土连续墙边缘的距离≥70mm。
6.一种如权利要求1所述的配有可回收钢铰线的预应力连续墙的施工方法，其特征在于：所述的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)首先在拟建地下结构外缘的预设位置进行导墙施工和挖槽作业；
2)进行预应力筋(5)制作，即在一根或多根钢铰线(7)表面涂敷一层防腐润滑油脂，然后将波纹管或塑料管(11)套在其外部，并在每根钢铰线(7)的下端安装一个内锚具(10)；
3)按照目前常采用的连续墙的钢筋笼骨制作方法将竖向螺纹钢筋(4)、分布筋(8)、斜拉筋(13)和钢筋桁架(14)采用焊接或绑扎的方式制作成钢筋笼骨，然后将预应力筋(5)绑扎在钢筋笼骨的预设位置而形成钢筋笼；
4)将上述钢筋笼放入上述槽孔中，然后向槽孔中灌注混凝土，待混凝土凝结硬化后形成混凝土墙体(1)；
5)待上述混凝土墙体(1)养护到设计要求的强度后，在混凝土墙体(1)的顶部进行钢筋混凝土圈梁(3)的施作，在此过程中，应使竖向螺纹钢筋(4)的上端伸入到钢筋混凝土圈梁(3)内，预应力筋(5)的上端伸出钢筋混凝土圈梁(3)的顶面外；
6)待钢筋混凝土圈梁(3)养护到设计要求的强度后，利用张拉工具对上述钢铰线(7)进行张拉，然后采用外锚具(9)将预应力筋(5)的上端锚固在钢筋混凝土圈梁(3)的顶面，从而完成对预应力连续墙施加预应力；
7)进行基坑土方工程和地下结构施作，待基坑内的地下结构施作完成后，利用张拉工具将钢铰线(7)上端的外锚具(9)去除，以去除预应力筋(5)上的预拉力；
8)用小锤多次敲打钢铰线(7)的上端，以使内锚具(10)上的弹性夹片从钢铰线(7)的下端剥离；
9)拉住钢铰线(7)的上端并将其从预应力连续墙中抽出加以回收，即可完成所述的配有可回收钢铰线的预应力连续墙的施工过程。
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