CN108442357A - 一种预应力锚索联合排水板预压装置及地基处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及预应力锚索联合排水板预压装置，包括预应力锚索和反力架，所述预应力锚索包括抗拔锚固头、钢绞线和固定端头，所述抗拔锚固头刺入地基持力层，抗拔锚固头上端与钢绞线下端相连，所述钢绞线外侧套有塑料排水板，塑料排水板上方为沙垫层；钢绞线上端与固定端头相连，所述固定端头固定在反力架的中心预留孔上；所述反力架包括混凝土面板、反力架底座、横梁和千斤顶，所述混凝土面板位于沙垫层上方，所述反力架底座位于混凝土面板上方，所述千斤顶组成反力架的立柱，所述横梁底部与千斤顶相连。本发明的有益效果是：本发明通过千斤顶顶升反力架提供上拔力，减少了堆载过程，或者可以与堆载预压联合使用，大幅减少了设计所需堆载量。
Description
技术领域
本发明属于地基处理领域，具体涉及一种预应力锚索结构。
背景技术
目前地基处理技术中预压法在实际工程中的运用非常广泛，但仍存在一些实际应用的问题：堆载预压法所需工期相对较长、需要大量堆载土源、处理深度受堆载荷载大小及排水板长度控制、可能引起地基失稳；真空预压法对技术要求高、处理效果受限于真空水平、一般处理深度较浅；
而王奎华的地锚及反力加载预压软基处理方法通过手动旋紧螺母使弹簧受到压缩，利用弹簧对地锚杆施加上拔力的反作用力对地基上的钢板进行预压加载，不需要堆载土源，不会受现场条件限制，但当软土层较深时，锚杆不易抵达持力层；且通过手动施压，不能很好的控制预压荷载，且当需要加载的预压力较大时，需重新安装千斤顶顶升地锚的着力部件来达到预压力值，效率比较低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种预应力锚索联合排水板预压装置及地基处理方法。
这种预应力锚索联合排水板预压装置，包括预应力锚索和反力架，所述预应力锚索包括抗拔锚固头、钢绞线和固定端头，所述抗拔锚固头刺入地基持力层，抗拔锚固头上端与钢绞线下端相连，所述钢绞线外侧套有塑料排水板，塑料排水板上方为沙垫层；钢绞线上端与固定端头相连，所述固定端头固定在反力架的中心预留孔上；所述反力架包括混凝土面板、反力架底座、横梁和千斤顶，所述混凝土面板位于沙垫层上方，所述反力架底座位于混凝土面板上方，所述千斤顶组成反力架的立柱，所述横梁底部与千斤顶相连。
作为优选：所述抗拔锚固头位于持力层，抗拔锚固头外侧布有两排侧杆。
作为优选：所述混凝土面板上预制有预留孔洞，由多块拼装组成。
这种预应力锚索联合排水板预压装置的地基处理方法，包括以下步骤：
步骤1)：平整场地，铺设下层沙垫层；
步骤2)：打设塑料排水板；
步骤3)：铺设上层沙垫层，并将设有预留孔洞的混凝土面板放置在沙垫层上；
步骤4)：打设预应力锚索，将预应力锚索穿过混凝土面板的预留孔洞进行下钻，使锚索底部的抗拔锚固头穿过处理区软土层直至持力层；
步骤5)：安装反力架于混凝土面板上方，反力架直接放置于混凝土面板上，将反作用力均匀传导到混凝土面板、沙垫层及软土层；
步骤6)：张拉钢绞线，将固定端头固定在反力架的中心预留孔上。
步骤7)：操作千斤顶，反力架的横梁承受千斤顶顶升力和锚索通过固定端头提供的拉力，反力架底座承受千斤顶的向下反作用力，并将其传递至混凝土面板，混凝土面板将荷载均匀扩散至地基表面作为预压荷载；
步骤8)：孔隙水由塑料排水板向地面排出；
步骤9)：分级施加荷载的大小，通过设置液压泵油压，控制每一级的预压荷载保持稳定；通过测量千斤顶的顶升行程，监控地基沉降的发展；单位时间沉降值变化小于设定值时，表明该级加载沉降达到稳定，则进行下一级加载，直到预压荷载值达到最终要求，并且沉降达到稳定，则预压加载过程结束。
作为优选：当地基处理面积大时，步骤2)和步骤4)中适当增加塑料排水板及锚索数量以加快排水。
作为优选：步骤9)中，千斤顶的控制装置由分油阀、液压泵控制千斤顶的分级加压。
作为优选：步骤9)结束后，千斤顶及其控制设备、反力架、混凝土面板和锚索皆进行回收，以循环利用。
本发明的有益效果是：
1.本发明通过千斤顶顶升反力架提供上拔力，减少了堆载过程，或者可以与堆载预压联合使用，大幅减少了设计所需堆载量；并结合排水板处理地基，加快工期。
2.千斤顶可实现较为快速精确的分级加载，预压荷载的大小及加载速度易控制，可以避免堆载过程中由于堆载速度过快而引发地基失稳问题。
3.本发明对设备要求不高，无需高强度高精密度昂贵仪器，经济性强。
4.千斤顶、反力架等加载设备可以重复利用，运输方便，经济效益较好。
5.锚索、千斤顶、反力架等加载设备现场布置灵活，可以有效处理多种工况，具有良好的工程适应性。
附图说明
图1为本发明的部分断面示意图；
图2为预应力锚索联合排水板预压装置的俯视图；
图3为反力架底座的俯视图；
图4为横梁的俯视图；
图5为混凝土面板的拼装示意图；
图6为千斤顶的控制装置图；
附图标记说明：抗拔锚固头1、钢绞线2、塑料排水板3、沙垫层4、混凝土面板5、反力架底座6、横梁7、千斤顶8、固定端头9、中心预留孔10、分油阀11、液压泵12。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
所述的预应力锚索联合排水板预压装置，对现有堆载预压法进行改进，用预应力锚索以及反力架对地基进行预压排水处理。所述预应力锚索联合排水板预压装置包括：预应力锚索和反力架，所述预应力锚索包括抗拔锚固头1、钢绞线2、固定端头9，所述抗拔锚固头1为增强型锚头，易于锚索打入持力层且拔出困难，其上端与钢绞线2下端相连，所述钢绞线2外侧套有塑料排水板3，塑料排水板3上方为沙垫层4，软土层中的水在预压力作用下可流入排水板并最终由沙垫层4排出。钢绞线2上端与固定端头9相连，所述固定端头9固定在反力架的中心预留孔10上，所述反力架包括混凝土面板5、反力架底座6、横梁7、千斤顶8。所述混凝土面板5位于沙垫层4上方，所述反力架底座6位于混凝土面板5上方，所述千斤顶8组成反力架的立柱，所述横梁7底部与千斤顶8相连。
所述抗拔锚固头1于持力层中，抗拔锚固头1外侧布有两排侧杆，能为锚索提供足够的抗拔力，并通过反力架结构将抗拔力的反作用力均匀传导至混凝土面板5上。
所述塑料排水板3材料有良好的强度、延展性和导水性，能适合地基变形能力而不影响排水性能。
所述混凝土面板5上预制有预留孔洞，可以多块拼装使用。
所述千斤顶8为电动同步液压千斤顶，能提供足够的顶升力与长时间负载工作，并且支持多台千斤顶同时顶升。所述千斤顶8的控制装置由分油阀11、液压泵12控制千斤顶8的分级加压。
所述反力架中，混凝土面板5、反力架底座6、横梁7及千斤顶8的自重可同时作为竖向荷载考虑。
先在软土层上铺沙垫层4并打设塑料排水板3后，再放置混凝土面板5，并在混凝土面板5的预留孔洞处打设预应力锚索至持力层。在地面上设置由千斤顶8替代立柱的反力架。使用千斤顶8顶升反力架的横梁7，预应力锚索被张拉，通过反力架结构向地基表面施加均匀可控的预压荷载。孔隙水由塑料排水板3排出，固结处理地基。
所述的预应力锚索联合排水板预压装置的地基处理方法，具体步骤如下：
步骤1：平整场地，铺设下层沙垫层4。
步骤2：打设塑料排水板3。
步骤3：铺设上层沙垫层4，并将设有预留孔洞的混凝土面板5放置在沙垫层4上。
步骤4：打设预应力锚索，将预应力锚索穿过混凝土面板5的预留孔洞进行下钻，使锚索底部的抗拔锚固头1穿过处理区软土层直至持力层。
步骤5：安装反力架于混凝土面板5上方，反力架直接放置于混凝土面板5上，便于将反作用力均匀传导到混凝土面板5、沙垫层4及软土层。
步骤6：张拉钢绞线2，将固定端头9固定在反力架的中心预留孔10上。
步骤7：操作千斤顶8，反力架的横梁7承受千斤顶8顶升力和锚索通过固定端头9提供的拉力，反力架底座6承受千斤顶8的向下反力，并将其传递至混凝土面板5，混凝土面板5将荷载均匀扩散至地基表面作为预压荷载。
步骤8：孔隙水由塑料排水板3向地面排出。
步骤9：预先计划好分级施加荷载的大小，通过设置液压泵12油压，控制每一级的预压荷载保持稳定。通过测量千斤顶8的顶升行程，监控地基沉降的发展。单位时间沉降值变化小于设定值时，表明该级加载沉降达到稳定，可进行下一级加载，直到预压荷载值达到最终要求，并且沉降达到稳定，则预压加载过程结束。
当地基处理面积大时，步骤2和步骤4中适当增加塑料排水板3及锚索数量以加快排水。
千斤顶8的控制装置由分油阀11、液压泵12控制千斤顶8的分级加压。
预压加载过程结束后，千斤顶8及其控制设备、反力架、混凝土面板3和锚索皆进行回收，以循环利用。
反力架为型钢制作的装配式结构，可根据实际工程要求设计千斤顶8和反力架的平面布置。
Claims (7)
1.一种预应力锚索联合排水板预压装置，其特征在于，包括预应力锚索和反力架，所述预应力锚索包括抗拔锚固头(1)、钢绞线(2)和固定端头(9)，所述抗拔锚固头(1)刺入地基持力层，抗拔锚固头(1)上端与钢绞线(2)下端相连，所述钢绞线(2)外侧套有塑料排水板(3)，塑料排水板(3)上方为沙垫层(4)；钢绞线(2)上端与固定端头(9)相连，所述固定端头(9)固定在反力架的中心预留孔(10)上；所述反力架包括混凝土面板(5)、反力架底座(6)、横梁(7)和千斤顶(8)，所述混凝土面板(5)位于沙垫层(4)上方，所述反力架底座(6)位于混凝土面板(5)上方，所述千斤顶(8)组成反力架的立柱，所述横梁(7)底部与千斤顶(8)相连。
2.根据权利要求1所述的预应力锚索联合排水板预压装置，其特征在于，所述抗拔锚固头(1)位于持力层，抗拔锚固头(1)外侧布有两排侧杆。
3.根据权利要求1所述的预应力锚索联合排水板预压装置，其特征在于，所述混凝土面板(5)上预制有预留孔洞，由多块拼装组成。
4.一种如权利要求1所述的预应力锚索联合排水板预压装置的地基处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：平整场地，铺设下层沙垫层(4)；
步骤2)：打设塑料排水板(3)；
步骤3)：铺设上层沙垫层(4)，并将设有预留孔洞的混凝土面板(5)放置在沙垫层(4)上；
步骤4)：打设预应力锚索，将预应力锚索穿过混凝土面板(5)的预留孔洞进行下钻，使锚索底部的抗拔锚固头(1)穿过处理区软土层直至持力层；
步骤5)：安装反力架于混凝土面板(5)上方，反力架直接放置于混凝土面板(5)上，将反作用力均匀传导到混凝土面板(5)、沙垫层(4)及软土层；
步骤6)：张拉钢绞线(2)，将固定端头(9)固定在反力架的中心预留孔(10)上。
步骤7)：操作千斤顶(8)，反力架的横梁(7)承受千斤顶(8)顶升力和锚索通过固定端头(9)提供的拉力，反力架底座(6)承受千斤顶(8)的向下反作用力，并将其传递至混凝土面板(5)，混凝土面板(5)将荷载均匀扩散至地基表面作为预压荷载；
步骤8)：孔隙水由塑料排水板(3)向地面排出；
步骤9)：分级施加荷载的大小，通过设置液压泵(12)油压，控制每一级的预压荷载保持稳定；通过测量千斤顶(8)的顶升行程，监控地基沉降的发展；单位时间沉降值变化小于设定值时，表明该级加载沉降达到稳定，则进行下一级加载，直到预压荷载值达到最终要求，并且沉降达到稳定，则预压加载过程结束。
5.根据权利要求4所述的预应力锚索联合排水板预压装置的地基处理方法，其特征在于，当地基处理面积大时，步骤2)和步骤4)中适当增加塑料排水板(3)及锚索数量以加快排水。
6.根据权利要求4所述的预应力锚索联合排水板预压装置的地基处理方法，其特征在于，步骤9)中，千斤顶(8)的控制装置由分油阀(11)、液压泵(12)控制千斤顶(8)的分级加压。
7.根据权利要求4所述的预应力锚索联合排水板预压装置的地基处理方法，其特征在于，步骤9)结束后，千斤顶(8)及其控制设备、反力架、混凝土面板(3)和锚索皆进行回收，以循环利用。
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