CN108951607A - 现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构及其施工方法，涉及建筑工程技术领域。该结构包括现浇制成的混凝土墙体，所述混凝土墙体内竖向布置后张预应力体系，后张预应力体系包括预应力筋、张拉端及固定端，张拉端位于混凝土墙体顶部，固定端位于混凝土墙体底部，混凝土墙体为空心截面结构，内部具有若干墙体空腔。其不仅能够提高地下连续墙的强度、刚度和抗裂性能，减少钢筋用量，而且由于钢筋笼变轻和钢筋间距扩大，有利于吊装施工作业和提高混凝土浇筑质量；且空心截面结构形式显著减少了混凝土用量，极大降低地下工程的成本。此外，在墙体空腔内灌注的掺加粘土固化剂的泥浆固化后将增加墙体侧向摩阻力，显著提高地下连续墙的竖向承载力。

Description

现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构及其施工方法。
背景技术
地下连续墙作为深基坑支护挡土墙常用形式之一，在高层建筑、市政工程等地下基坑围护结构中得到了广泛应用。但是随着基坑开挖越来越深，围护结构受到的水土压力越来越大，为了达到足够的强度和刚度，需加大地下连续墙的厚度和减少支撑的间距，这不仅增加了围护结构的费用，也提高了施工难度。预应力地下连续墙是将预应力技术应用于地下连续墙结构的设计与施工中，通过在钢筋笼中预埋预应力体系，然后水下浇筑混凝土墙体，待混凝土强度达到设计值后依次张拉预应力筋并锁定，使地下连续墙结构的强度和刚度满足设计要求。预应力技术应用于地下连续墙结构，不仅能够提高地下连续墙的强度、刚度和抗裂性能，减少钢筋用量，而且由于钢筋笼变轻和钢筋用量减少，也有利于吊装施工作业和提高水下混凝土的浇筑质量。
但目前的预应力地下连续墙专利多为预制式，且为实心截面。由于钢筋混凝土自重高达2.7t/m3，吊点设计和吊装能力成为预制预应力地下连续墙发展的瓶颈，特别是对于深基坑工程，目前尚未看到预制地下连续墙应用于实际工程的例子。虽然现浇预应力混凝土地下连续墙长度可不受限制，但深基坑预应力地下连续墙埋置很深，墙体混凝土用量巨大，而且墙体侧壁摩阻力较小，竖向承载力不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构及其施工方法，不仅能够提高地下连续墙结构的强度、刚度和抗裂性能，减少钢筋用量，而且由于钢筋笼变轻和钢筋间距扩大，有利于吊装施工作业和提高混凝土浇筑质量；且空心截面结构形式将显著减少地下连续墙结构的混凝土用量，极大降低地下工程的成本。此外，在墙体空腔内灌注的掺加粘土固化剂的泥浆固化后将增加墙体侧向摩阻力，显著提高地下连续墙的竖向承载力。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，包括现浇制成的混凝土墙体，所述混凝土墙体内竖向布置后张预应力体系，所述后张预应力体系包括预应力筋以及分别设置于所述预应力筋两端的张拉端及固定端，所述张拉端位于混凝土墙体顶部，所述固定端位于混凝土墙体底部，所述混凝土墙体为空心截面结构，内部具有若干墙体空腔。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述张拉端包括张拉端锚具、张拉端锚垫板以及张拉端螺旋筋，所述预应力筋的上端向上依次穿经所述张拉端螺旋筋、张拉端锚垫板后锚固于所述张拉端锚具上，所述张拉端锚具内设有用于夹持预应力筋的夹片组。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述固定端包括固定端锚具、固定端锚垫板以及固定端螺旋筋，所述预应力筋的下端向下依次穿经所述固定端螺旋筋、固定端锚垫板后锚固于所述固定端锚具上，所述固定端锚具采用挤压式锚具。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述预应力筋为无粘结预应力筋或缓粘结预应力筋。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述墙体空腔通过在混凝土墙体中预埋成孔管形成，所述成孔管预埋时沿着混凝土墙体纵向等间距布置，且所述成孔管的中心与混凝土墙体的中心线相吻合。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述墙体空腔内灌满掺加粘土固化剂的泥浆，粘土固化剂的掺量是泥浆重量的10％～20％。
本发明还公开了一种如上所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法，包括：
地连墙槽段开挖；
在钢筋笼平台上加工地连墙钢筋笼；
根据设计图纸进行预应力筋下料，制作固定端锚具，安装固定端锚垫板和固定端螺旋筋，然后在制作好的钢筋笼上进行预应力筋铺放穿束，安装张拉端锚垫板和张拉端螺旋筋，位置符合要求后，将预应力筋、张拉端锚垫板及固定端锚垫板分别与钢筋笼可靠固定；
使用吊车将钢筋笼吊放入制作好的槽段内；
用吊车将成孔管吊放入钢筋笼指定位置，吊放操作中应控制成孔管的中心与混凝土墙体的中心线相吻合，成孔管的上端高出地面500mm～1000mm；
下放浇筑导管，进行水下混凝土墙体浇筑；
成孔管在墙体混凝土初凝后开始提升，在混凝土终凝前全部拔出；
待墙体混凝土强度达到设计值的80％且龄期不少于7天后，对预应力筋进行张拉与锚固；
用细石混凝土将张拉端封闭保护。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法中，还包括待墙体预应力筋张拉锚固后，向墙体空腔内注满掺加粘土固化剂的泥浆。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法中，成孔管提升时，每30min提升一次，每次提升50mm～100mm。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法中，所述成孔管的底部至少插入槽底300mm，防止混凝土浇筑时出现倒灌。
由以上公开的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构及其施工方法，通过在混凝土墙体内竖向布置后张预应力体系，并对混凝土墙体施加预应力，不仅能够提高地下连续墙的强度、刚度和抗裂性能，减少钢筋用量，而且由于钢筋笼变轻和钢筋间距扩大，有利于吊装施工作业和提高混凝土浇筑质量。此外，本发明通过在所述混凝土墙体预埋用于形成墙体空腔的成孔管，形成空心截面结构，将显著减少地下连续墙的混凝土用量，极大降低地下工程的成本。本发明经济效益和社会效益巨大，应用前景广阔。
此外，本发明提供的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构及其施工方法，通过在墙体空腔内灌注掺加粘土固化剂的泥浆，泥浆固化将增加混凝土墙体的侧向摩阻力,并显著提高地下连续墙的竖向承载力。
附图说明
图1为本发明一实施例的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的立面示意图；
图2为图1的1-1剖视图；
图3为图2的2-2剖视图；
图4为图2的3-3剖视图；
图5为本发明一实施例中张拉端的结构示意图；
图6为本发明一实施例中固定端的结构示意图。
图中：1-墙体、2-预应力筋、3-张拉端锚具、4-张拉端锚垫板、5-张拉端螺旋筋、6-固定端锚具、7-固定端锚垫板、8-固定端螺旋筋、9-墙体空腔、10-竖向钢筋、11-水平钢筋、12-泥浆。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
请参阅图1至图6，本实施例公开了一种现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，包括现浇制成的混凝土墙体1，所述混凝土墙体1内竖向布置后张预应力体系，所述后张预应力体系包括预应力筋2以及分别设置于所述预应力筋2两端的张拉端(即张拉端结构)及固定端(即固定端结构)，所述张拉端位于混凝土墙体1顶部，所述固定端位于混凝土墙体1底部，所述混凝土墙体1为空心截面结构，内部具有若干墙体空腔9，即所述混凝土墙体1内部具有若干墙体空腔9，形成空心截面结构。所述墙体空腔9通过在混凝土墙体1内预埋成孔管，并在墙体1混凝土浇筑完成且初凝后将其拔出形成。
本实施例提供的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，通过在混凝土墙体1内竖向布置后张预应力体系，并对混凝土墙体1的预应力筋2施加预应力，不仅能够提高地下连续墙的强度、刚度和抗裂性能，减少钢筋用量，而且由于钢筋笼变轻和钢筋间距扩大，有利于吊装施工作业和提高混凝土浇筑质量。此外，本发明通过在所述混凝土墙体1预埋用于形成墙体空腔9的成孔管，形成空心截面结构，将显著减少地下连续墙的混凝土用量，极大降低地下工程的成本。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述张拉端包括张拉端锚具3、张拉端锚垫板4以及张拉端螺旋筋5，所述预应力筋2的上端向上依次穿经所述张拉端螺旋筋5、张拉端锚垫板4后锚固于所述张拉端锚具3上，所述张拉端锚具3内设有用于夹持预应力筋2的夹片组(未图示)。通过设置张拉端螺旋筋5，可以提高张拉端锚后混凝土的抗压强度，防止锚后混凝土在张拉力作用下发生局部破坏。通过设置如上结构的张拉端可以实现预应力筋2的张拉。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述固定端包括固定端锚具6、固定端锚垫板7以及固定端螺旋筋8，所述预应力筋2的下端向下依次穿经所述固定端螺旋筋8、固定端锚垫板7后锚固于所述固定端锚具6上，所述固定端锚具6采用挤压式锚具。挤压式锚具是由套设于预应力筋端部的套筒，通过专用挤压机具挤压，使得挤压套筒产生塑性变形后握紧预应力筋，预应力筋的拉力通过挤压套筒由固定端锚垫板7传至混凝土墙体1。本实施例中，通过设置固定端螺旋筋8，可以提高固定端锚后混凝土的抗压强度，防止锚后混凝土在张拉力作用下发生局部破坏。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述预应力筋2为无粘结预应力筋2或缓粘结预应力筋2。
本实施例中，墙体截面还配有竖向钢筋10和水平钢筋11，竖向钢筋10和水平钢筋11与预应力筋2共同承受地下连续墙的外荷载。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述墙体空腔9通过在混凝土墙体1中预埋成孔管形成，所述成孔管预埋时沿着混凝土墙体1纵向等间距布置，且所述成孔管的中心与混凝土墙体1的中心线(即混凝土墙体1的竖向中心线)相吻合，以使得混凝土墙体1截面对称，避免应力集中。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构中，所述墙体空腔9内灌注掺加粘土固化剂的泥浆12，粘土固化剂的掺量是泥浆重量的10％～20％。墙体空腔9内灌注掺加粘土固化剂的泥浆12固化后可以增加混凝土墙体1侧向摩阻力，并显著提高地下连续墙的竖向承载力。
请继续参阅图1至图6，本实施例还公开了一种如上所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法，包括：
地连墙成槽开挖：进行地连墙槽段开挖，开挖过程采取泥浆护壁措施以防止槽壁坍塌；
钢筋笼制作：在钢筋笼平台上加工地连墙钢筋笼；
预应力筋2制作、穿束及安装：根据设计图纸进行预应力筋2下料，制作固定端锚具6即在预应力筋2端部套上挤压套筒，通过专用挤压机具使挤压套筒产生塑性变形后握紧预应力筋2形成固定端锚具6，接着，安装固定端锚垫板7和固定端螺旋筋8，然后在制作好的钢筋笼上进行预应力筋2铺放穿束，安装张拉端锚垫板4和张拉端螺旋筋5，位置符合要求后，将预应力筋2、张拉端锚垫板4及固定端锚垫板7分别与钢筋笼可靠固定；
钢筋笼吊装就位：使用吊车将钢筋笼吊放入制作好的槽段内；
成孔管安放及定位：用吊车将成孔管吊放入钢筋笼指定位置，吊放操作中应控制成孔管的中心与混凝土墙体1的中心线相吻合，成孔管的上端高出地面500mm～1000mm；
水下混凝土浇筑：下放浇筑导管，进行水下混凝土墙体1浇筑；
成孔管拔出：成孔管在墙体1混凝土初凝后开始提升，在混凝土终凝前全部拔出；
预应力张拉与锚固：待墙体混凝土强度达到设计值的80％且龄期不少于7天后，对预应力筋2进行张拉并锚固；
封锚：用细石混凝土将张拉端封闭保护。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法中，还包括待墙体预应力筋张拉锚固后，向墙体空腔9内注满掺加固化剂的泥浆12。
本实施例提供的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法，通过在制作好的钢筋笼上进行预应力筋2铺放穿束，待墙体1混凝土强度达到设计值的80％且龄期不少于7天后，对预应力筋2进行张拉与锚固，不仅能够提高地下连续墙的强度、刚度和抗裂性能，减少钢筋用量，而且由于钢筋笼变轻和钢筋间距扩大，有利于吊装施工作业和提高混凝土浇筑质量。此外，本发明通过用吊车将成孔管吊放入钢筋笼指定位置，吊放操作中应控制成孔管的中心与混凝土墙体1的中心线相吻合，成孔管在墙体1混凝土初凝后开始提升，在混凝土终凝前全部拔出，从而在混凝土墙体1形成墙体空腔9，可以显著减少地下连续墙混凝土用量，极大降低地下工程的成本，具有良好的经济效益和社会效益。
此外，成孔管的上端高出地面500mm～1000mm，从而有利于成孔管的抓握和拔取。
为了实现成孔管的稳步提升，避免破坏墙体空腔9的形状，优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法中，成孔管提升时，每30min提升一次，每次提升50mm～100mm。
优选的，在上述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法中，所述成孔管的底部至少插入槽底300mm，防止混凝土浇筑时出现倒灌。
综上所述，本发明基于地下连续墙主要为受弯构件的特点，提出混凝土墙体采用空心截面结构型式并沿墙体竖向布置预应力筋，这样在取得预应力技术优势基础上，还能大大减少墙体的混凝土用量。此外，待施加预应力完成后，在墙体空腔内灌入掺加粘土固化剂的泥浆，还可增大墙体侧向摩阻力并提高其竖向承载力，经济效益和社会效益巨大。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，其特征在于，包括现浇制成的混凝土墙体，所述混凝土墙体内竖向布置后张预应力体系，所述后张预应力体系包括预应力筋以及分别设置于所述预应力筋两端的张拉端及固定端，所述张拉端位于混凝土墙体顶部，所述固定端位于混凝土墙体底部，所述混凝土墙体为空心截面结构，内部具有若干墙体空腔。
2.如权利要求1所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，其特征在于，所述张拉端包括张拉端锚具、张拉端锚垫板以及张拉端螺旋筋，所述预应力筋的上端向上依次穿经所述张拉端螺旋筋、张拉端锚垫板后锚固于所述张拉端锚具上，所述张拉端锚具内设有用于夹持预应力筋的夹片组。
3.如权利要求1所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，其特征在于，所述固定端包括固定端锚具、固定端锚垫板以及固定端螺旋筋，所述预应力筋的下端向下依次穿经所述固定端螺旋筋、固定端锚垫板后锚固于所述固定端锚具上，所述固定端锚具采用挤压式锚具。
4.如权利要求1所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，其特征在于，所述预应力筋为无粘结预应力筋或缓粘结预应力筋。
5.如权利要求1所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，其特征在于，所述墙体空腔通过在混凝土墙体中预埋成孔管形成，所述成孔管预埋时沿着混凝土墙体纵向等间距布置，且所述成孔管的中心与混凝土墙体的中心线相吻合。
6.如权利要求1所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构，其特征在于，所述墙体空腔内灌注掺加粘土固化剂的泥浆，粘土固化剂的掺量是泥浆重量的10％～20％。
7.一种如权利要求1～6中任意一项所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法，其特征在于，包括：
地连墙槽段开挖；
在钢筋笼平台上加工地连墙钢筋笼；
根据设计图纸进行预应力筋下料，制作固定端锚具，安装固定端锚垫板和固定端螺旋筋，然后在制作好的钢筋笼上进行预应力筋铺放穿束，安装张拉端锚垫板和张拉端螺旋筋，位置符合要求后，将预应力筋、张拉端锚垫板及固定端锚垫板分别与钢筋笼可靠固定；
使用吊车将钢筋笼吊放入制作好的槽段内；
用吊车将成孔管吊放入钢筋笼指定位置，吊放操作中应控制成孔管的中心与混凝土墙体的中心线相吻合，成孔管的上端高出地面500mm～1000mm；
下放浇筑导管，进行水下混凝土墙体浇筑；
成孔管在墙体混凝土初凝后开始提升，在混凝土终凝前全部拔出；
待墙体混凝土强度达到设计值的80％且龄期不少于7天后，对预应力筋进行张拉并锚固；
用细石混凝土将张拉端封闭保护。
8.如权利要求7所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法，其特征在于，待墙体预应力筋张拉锚固后，向墙体空腔内注满掺加粘土固化剂的泥浆，粘土固化剂的掺量是泥浆重量的10％～20％。
9.如权利要求7所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法，其特征在于，成孔管提升时，每30min提升一次，每次提升50mm～100mm。
10.如权利要求7所述的现浇后张预应力混凝土空心地下连续墙结构的施工方法，其特征在于，所述成孔管的底部至少插入槽底300mm，防止混凝土浇筑时出现倒灌。
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