CN104294823B - 一种预应力管桩抗浮桩筏结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预应力管桩抗浮桩筏结构的施工方法，主要包括步骤：在工厂预制预应力管桩、中承板、底端板与顶端板；在PVC锚索孔中和桩芯处穿入锚索；在设计位置利用旋挖桩机进行钻孔至设计深度；向桩孔内灌注一部分水泥砂浆，然后将带有底端板与锚索的预应力管桩压入桩孔内；将锚索固定在中承板上，将上部的中承板设置在中承板嵌入槽中；向桩芯内灌注细石混凝土；在预应力管桩顶部安装顶端板，将预应力管桩插入顶端板上的桩顶插入槽中；用张拉设备对有粘结预应力锚索以及无粘结预应力锚索分级施加预应力；基础筏板的浇筑施工，顶端板嵌入在基础筏板中。本发明具有良好竖向承载性能和抗拔性能，且实现充分调动全桩身抗拔，具有良好的技术经济效益。

Description

一种预应力管桩抗浮桩筏结构的施工方法

技术领域

本发明涉及一种预应力管桩抗浮桩筏结构，属于地基工程领域，适用于地下水丰富的软土地区建筑地下室、地下车库、下沉式广场、地下商场等工程的抗浮桩筏施工。

背景技术

随着城市建设的高速发展，大量高层建筑物、地下车库、下沉式广场以及地铁、地下商场等建筑物对地下空间的利用提出了更高层次的要求。然而，在地下土层含水丰富土层性质为大厚度软土的的沿海城市如深圳、大连以及青岛等，由地下水水浮力所造成的建筑物、构筑物等上部结构发生倾斜、倒塌的事故屡屡出现，使得地下室抗浮问题显得日益突出。

传统的抗浮措施主要有抗浮锚杆与预应力抗浮桩。传统的抗浮锚杆工作原理是采用高压注浆工艺使浆液渗透到岩土体的孔隙之中，利用锚杆与注浆加工过的土体的相互作用产生的摩阻力来平衡上浮力的，锚杆的侧摩阻力较一般抗浮桩较大，可以提供更大的抗拉力，锚杆设置得比较密集，即使一两根锚杆失效仍能保证整体结构的抗浮性能。但是抗浮锚杆也存在许多不足，首先锚杆的长度越长锚杆的锚固效果就越好，但是在深厚的软土地区为了取得良好的锚固效果，锚杆的长度势必要增长，这显然增加了施工难度和成本；其次较长的锚杆必然会加大注浆的难度和质量，影响锚固效果；最后锚杆对基础竖向承载力的贡献非常有限，一般需要设置其他结构来承担竖向承载力。

目前的预应力抗浮桩中，预应力筋都集中设于桩体内的同一受力段，其长度基本相同，而桩体的轴力是沿桩长变化的，因此无法对桩体各受力段充分施加预应力，桩体的裂缝控制效果不佳，桩体的耐久性提升有限，也无法充分发挥材料的强度，其综合成本较高。

后张无粘结预应力混凝土抗浮桩（专利申请号：200820153113.5）将桩体沿轴线分成两段，同时预应力筋也分成两组，每组预应力筋下端锚固与所对应分段的桩体内。该桩体桩端承载力往往不足，沉降量较大，同时钢筋笼与预应力筋施工时会相互影响，施工不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够充分发挥桩体的抗拔性能，同时提高桩体的承载性能的抗浮桩筏结构。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种预应力管桩抗浮桩筏结构，其特征在于：主要包括扩大桩端、预应力管桩、桩周浆固体、PVC锚索孔、底端板、顶端板、中承板和基础筏板；扩大桩端位于预应力管桩底部；预应力管桩桩壁均匀设有PVC锚索孔以及无粘结预应力锚索，桩周浆固体设置于预应力管桩桩周；预应力管桩底端采用底端板封闭，底端板上设有固定无粘结预应力锚索的锚索固定端；预应力管桩顶部设置顶端板，顶端板嵌入基础筏板，顶端板下表面设置有预应力管桩桩顶插入槽，预应力管桩桩芯内设置有粘结预应力锚索；中承板上设有有粘结预应力锚索，并嵌入预应力管桩内壁的中承板嵌入槽内。

所述的扩大桩端采用水泥砂浆或水泥土。

所述底端板采用钢筋混凝土或钢板预制形成，尺寸比预应力管桩外径略大，底端板上表面设置预应力管桩插入凹槽，并设有锚索孔。

所述顶端板采用钢板结构，顶端板尺寸比预应力管桩外径略大，下表面设置的预应力管桩桩顶插入槽内设有橡胶垫片，顶端板上根据设计要求预留锚索贯穿孔。

所述预应力管桩内壁设置两个中承板嵌入槽，中承板由三块条形钢板、预留锚索贯穿孔的环形钢板、弹簧、筒状钢板组成，筒状钢板焊接在环形钢板上，直径与环形钢板的内径相同，条形钢板通过铰与筒状钢板链接，中承板嵌入预应力管桩内壁上的中承板嵌入槽。

所述桩芯中的有粘结预应力锚索分三级设置，每个中承板上设一级，底端板上设一级。

预应力管桩抗浮桩筏结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在工厂预制预应力管桩、中承板、底端板与顶端板；

2）在PVC锚索孔中和桩芯处穿入锚索，锚索底端通过锚索固定端固定在底端板上，顶端临时固定预应力管桩的桩顶；

3）在设计位置利用旋挖桩机进行钻孔至设计深度，桩孔的直径与底端板的尺寸相同；

4）向桩孔内灌注一部分水泥砂浆，然后将带有底端板与锚索的预应力管桩压入桩孔内，从而在底端板底部形成扩大桩端，预应力管桩四周形成桩周浆固体；

5）将锚索穿入中承板的锚索孔，通过锚索固定端将锚索固定在中承板上，再将中承板压入桩芯，直到中承板卡在桩芯中底部的中承板嵌入槽中；按照同样的方式将上部的中承板设置在中承板嵌入槽中；

6）通过中承板的筒状钢板向桩芯内灌注细石混凝土至设计标高，并用振动棒振动密实；

7）在预应力管桩顶部安装顶端板，将预应力管桩插入顶端板上的桩顶插入槽中，插入槽中放置橡胶垫片，其中预应力管桩顶部的锚索分别插入顶端板上相应的贯穿孔中；

8）用张拉设备对有粘结预应力锚索以及无粘结预应力锚索分级施加预应力，并在顶端板上部设置锚固钢板；

9）进行基础筏板的浇筑施工，顶端板嵌入在基础筏板中。

本发明具有以下的特点和有益效果：

1、预应力锚索采用有粘结与无粘结结合使用，其中管桩桩壁中使用无粘结预应力锚索，桩芯中采用有粘结预应力锚索，预应力锚索的使用可以大大提高桩体抗浮力。

2、预应力管桩内壁上预留两个中承板嵌入槽，每个中承板上设置3根预应力锚索，实现了桩体分级布设预应力锚索，对实现桩体全身抗拔具有较好的效果。

3、在顶端板中的预应力管桩插入槽中安装橡胶垫片，可以起到缓冲的作用，防止顶端板与预应力管桩连接处发生破坏。

4、管桩周围的桩周浆固体可以增加桩体的侧摩阻力，有利于提高桩体的承载性能，减小沉降。

5、扩大桩端的设置可以有效改善桩端的承载性能，对减小工后沉降具有较好的技术经济效益。

附图说明

图1是本发明预应力管桩抗浮桩筏结构示意图；

图2是本发明中承板结构示意图；

图3是本发明施工流程图。

附图标记说明：1—扩大桩端、2—预应力管桩、3—桩周浆固体、4—底端板、5—顶端板、6—基础筏板、7—PVC锚索孔、8—无粘结预应力锚索、9—有粘结预应力锚索、10—中承板嵌入槽、11—中承板、12—锚固钢板、13—锚索固定端、14—橡胶垫片、15—环形钢板、16—条形钢板、17—弹簧、18—锚索贯穿孔、19—筒状钢板、20—细石混凝土。

具体实施方式

本实施方式中预应力管桩的预制、运输、堆放等技术要求等本实施例中不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

图1是本发明预应力管桩抗浮桩筏结构示意图；图2是本发明中承板结构示意图，图3是本发明施工流程图。

参照图1所示的预应力管桩抗浮桩筏结构，主要由扩大桩端1、预应力管桩2、桩周浆固体3、底端版4、顶端板5、无粘结锚索8、有粘结锚索9、中承板11、组成。

扩大桩端1位于预应力管桩2底部；预应力管桩2桩壁均匀设有PVC锚索孔7以及无粘结预应力锚索8，桩周浆固体3设置于预应力管桩2桩周；预应力管桩2底部采用底端板4封闭，底端板4上设有固定无粘结预应力锚索8的锚索固定端13；预应力管桩2顶部设置顶端板5，顶端板5嵌入基础筏板6，顶端板5下表面设置有预应力管桩桩顶插入槽，预应力管桩2桩芯内设置有粘结预应力锚索9；中承板11上设有有粘结预应力锚索9，并嵌入预应力管桩2内壁的中承板嵌入槽内10。

桩孔尺寸与底端板4尺寸相同，直径取600mm，预应力管桩2外径为500mm。

扩大桩端1与桩周浆固体3采用水泥砂浆，水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥。

底端板4采用预制钢筋混凝土结构，厚度为150mm，其中预应力管桩2桩壁上均匀预留3个PVC锚索孔7，直径为30mm，底端板2在相应位置预留锚索孔与锚索固定端13，无粘结预应力锚索8采用φ15.24mm型号的高强度低松弛预应力钢绞线，锚索固定端13采用20mm厚的Q345型号的钢板。

细石混凝土20的水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥，砂采用粗砂，含泥量不大于5%，石子粒径不应大于15mm。

预应力管桩2桩芯内设置两个中承板11，每个中承板11上设置3根有粘结预应力锚索9，有粘结预应力锚索9采用φ15.24mm型号的高强度低松弛预应力钢绞线，中承板11上的环形钢板内径为100mm。

中承板11主要由环形钢板15、条形钢板16、弹簧17、筒状钢板19组成，条形钢板16通过铰固定在筒状钢板19上，筒状钢板19焊接在环形钢板15上，尺寸与环形钢板15的内径相同。其中环形钢板15、条形钢板16、筒状钢板19的采用50mm厚的Q345型号的钢板。

图3是本发明预应力管桩抗浮桩筏的施工流程示意图，参照图3，预应力管桩抗浮桩筏施工过程主要包括：

1）在工厂预制预应力管桩2、中承板11、底端板4与顶端板5；

2）在PVC锚索孔7中和桩芯处穿入锚索，锚索底端通过锚索固定端13固定在底端板4上，顶端临时固定预应力管桩2的桩顶。

3）在设计位置利用旋挖桩机进行钻孔至设计深度，桩孔的直径与底端板4的尺寸相同；

4）向桩孔内灌注一部分水泥砂浆，然后将带有底端板4与锚索的预应力管桩2压入桩孔内，从而在底端板4底部形成扩大桩端1，预应力管桩2四周形成桩周浆固体3，其中水泥砂浆的灌注量应根据计算所得，防止水泥砂浆溢出，水泥砂浆不够时应进行补灌；

5）将有粘结预应力9锚索穿入中承板11的锚索贯穿孔18，然后通过锚索固定端13将有粘结预应力锚索9固定在中承板11上，然后将中承板11压入桩芯，直到中承板11卡在桩芯中底部的中承板嵌入槽10中。然后按照同样的方式将上部的中承板11设置在中承板嵌入槽10中；

6）通过中承板11中间的筒状钢板19向桩芯内灌注细石混凝土20至设计标高，并用振动棒振动密实；

7）在预应力管桩2顶部安装顶端板5，将预应力管桩2插入顶端板5上的管桩插入槽中，插入槽中放置橡胶垫片14，其中预应力管桩2顶部的锚索分别插入顶端板5上相应的贯穿孔中；

8）用张拉设备对有粘结预应力锚索9以及无粘结预应力锚索8分级施加预应力，并在顶端板上部设置锚固钢板；

9）进行基础筏板6的浇筑施工，顶端板5嵌入在基础筏板6中。

Claims (1)

1.预应力管桩抗浮桩筏结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在工厂预制预应力管桩、中承板、底端板与顶端板；

2）在PVC锚索孔中和桩芯处穿入锚索，锚索底端通过锚索固定端固定在底端板上，顶端临时固定于预应力管桩的桩顶；

3）在设计位置利用旋挖桩机进行钻孔至设计深度，桩孔的直径与底端板的尺寸相同；

4）向桩孔内灌注一部分水泥砂浆，然后将带有底端板与锚索的预应力管桩压入桩孔内，从而在底端板底部形成扩大桩端，预应力管桩四周形成桩周浆固体；

5）将锚索穿入中承板的锚索孔，通过锚索固定端将锚索固定在中承板上，再将中承板压入桩芯中，直到中承板卡在桩芯中底部的中承板嵌入槽中；按照同样的方式将上部的中承板设置在中承板嵌入槽中；

6）通过中承板上的筒状钢板向桩芯内灌注细石混凝土至设计标高，并用振动棒振动密实；

7）在预应力管桩顶部安装顶端板，将预应力管桩插入顶端板上的桩顶插入槽中，插入槽中放置橡胶垫片，其中预应力管桩顶部的锚索插入顶端板上相应的贯穿孔中；

8）用张拉设备对有粘结预应力锚索以及无粘结预应力锚索分级施加预应力，并在顶端板上部设置锚固钢板；

9）进行基础筏板的浇筑施工，顶端板嵌入在基础筏板中。