CN111139856A - 体外预应力筋结构、预应力混凝土环形基础及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种体外预应力筋结构、预应力混凝土环形基础及其施工方法,该体外预应力筋结构设有三层防护结构:套装在内芯外周的内层护套、位于内芯与内层护套之间的防水防腐填充层和套装在内层护套外周的外层套管,内层护套的两端对称预埋在混凝土环形基础的基础主体内,外层套管柔性连接在基础主体内侧,内芯对称锚固在基础主体的外周。本发明采用体外预应力筋结构对埋设在土壤中的混凝土环形基础进行预应力后张拉处理,大幅度减少基础尺寸和材料用量;外层套管起到防止土壤压力及土壤中的水分及腐蚀性成分易等对体外预应力筋及其内层护套产生破坏;采用分段施工、后张拉、最后填充浆料的施工方法,简化施工操作,保证施工质量。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域,具体涉及一种体外预应力筋结构、预应力混凝 土环形基础及其施工方法。
背景技术
埋设于土壤中的环形基础,主要由环形基础周围较大的基础表面和周围土体的侧摩阻力承担抗拔和抗压。其有效地利用了土壤自身的结构特性,由重力式基础孤 立地抵消环形基础上部的荷载形式变为基础加土壤自身的整体作用。现有的环形基 础为了满足基础上部传递到基础的巨大弯矩载荷,通常采用增大基础面积、体积或 埋深较深,或者增加钢筋用量,在一定程度上,增加了施工复杂性和施工成本。
预应力混凝土结构,是在结构承受荷载之前,预先对其施加压力,使其在外荷 载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力,用以抵消或减小外荷载产生的拉应力, 使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。体外和体内预应力结构, 在结构构造上的根本区别就是体外预应力结构的预应力筋位于混凝土结构的外部。 对于应用于埋设于土壤中混凝土基础来说,体外预应力筋暴露于土壤之中,在长期 使用过程中,土壤压力及土壤中的水分及腐蚀性成分易对预应力筋产生破坏,因此 需要对土壤中的体外预应力筋采取保护措施。对于埋设在土壤中的环形基础而言, 由于体外预应力筋的上述问题,目前体外预应力筋在土壤中的环形基础中的应用鲜 有报道。
发明内容
为了解决以上问题,本发明提供一种体外预应力筋结构,该预应力筋结构能够 减少土壤中水分及腐蚀性成分对其强度和耐用性的影响。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种体外预应力筋结构,为混凝土环形基础(2)中的径向后张拉应力筋,包 括:
作为预应力筋的内芯(11);
内层护套(12),套装在内芯(11)外周;
外层套管(13),套装在内层套管(12)的外周;
防水防腐填充层(14),设置在内芯与内层护套(12)之间;
所述内层护套(12)的两端对称预埋在混凝土环形基础(2)的基础主体(21) 内,所述外层套管(13)柔性连接在基础主体(21)内侧,所述内芯(11)对称锚 固在基础主体(21)的外周。
上述体外预应力筋结构中,所述内芯(11)为钢绞线,内层护套(12)为HDPE 管,外层套管(13)为无缝钢管,防水防腐填充层(14)为防水防腐水泥浆料。
上述体外预应力筋结构中,所述基础主体(21)预设的安装区域呈间距成对设 有多个预留护套(23),该预留护套(23)为用于穿设钢绞线的预埋HDPE管,基础 主体(21)内侧的每一预埋HDPE管四周呈间距埋设有多根预埋钢筋(22),预埋钢 筋(22)一端埋入基础主体(21)内,另一端伸出基础主体(21)内侧,用于焊接 无缝钢管。
上述体外预应力筋结构中,所述预埋钢筋(22)埋入基础主体的深度不少于800mm,预埋钢筋(22)伸出基础主体(21)的长度不少于450mm。
上述体外预应力筋结构中,所述预埋钢筋(22)焊接在无缝钢管的外表面,焊 接长度不少于150mm,无缝钢管的端部距离基础主体(21)的内周边缘距离为 50mm-200mm。
本发明还提供一种预应力混凝土环形基础,该预应力混凝土环形基础包括基础主体(21),其特征在于,所述基础主体(21)的径向呈间距设有多个权利要求2 至5任一项所述的体外预应力筋结构(1),该体外预应力筋结构(1)的钢绞线通 过锚固端(15)对称锚固在基础主体(21)的外周;混凝土环形基础(2)的基础 主体(21)靠近外周的区域埋设有环形预应力筋。
上述预应力混凝土环形基础中,所述基础主体(21)的预埋HDPE管的外周预 埋有管型锚筒(25),管型锚筒(25)外周套装有螺旋筋(26),预埋HDPE管的外 周与管型锚筒(25)的内侧壁嵌合连接,管型锚筒(25)的端面位于基础主体(21) 的外周,锚固端(15)固定在管型锚筒(25)上。
上述预应力混凝土环形基础中,所述管型锚筒(25)为从外向内直径逐渐变小 的喇叭形腔室,其与预埋HDPE管同轴设置,且喇叭形腔室内侧壁与预埋HDPE管嵌 合连接,预埋HDPE管的端部位于管型锚筒的喇叭口处;所述管型锚筒(25)的端 面设有灌浆口(251)、内部筒体上设有连通灌浆口(251)与管型锚筒内腔的通道 (252),灌浆口(251)暴露在基础主体(21)的外周。
上述预应力混凝土环形基础中,所述锚固端(15)包括工作锚板(151)、工作 夹片(152)和无收缩水泥砂浆封锚件(153),工作锚板(151)与管型锚筒(25) 紧密贴合并连接在一起,其上设有与钢绞线的钢丝数相对应的锥形孔,工作夹片 (152)为半开式锥形结构,钢绞线的钢丝穿过工作锚板(151)的锥形孔和工作夹 片(152),工作夹片(152)与工作锚板(151)的锥形孔配合,无收缩水泥砂浆封 锚件(153)将工作锚板(151)、工作夹片(152)和张拉后的钢绞线锚固在基础主 体(21)的外周。
上述预应力混凝土环形基础中,所述体外预应力筋结构(1)的无缝钢管的下 方和两侧部分区域填充有RDC混凝土。
本发明还提供一种预应力混凝土环形基础的施工方法,包括以下步骤:
步骤一,按照设计要求浇筑基础主体(21),同时预留的设计位置埋设预埋HDPE管、管型锚筒(25)和预埋钢筋(22);
步骤二,在基础主体(21)的一端安装预定长度的HDPE管和无缝钢管;
步骤三,在安装好的支护结构(3)的木模板中浇筑RDC混凝土并在安装无缝 钢管的区域进行基坑回填;
步骤四,在基础主体(21)的对侧重复进行步骤二至步骤三的操作;
步骤五,将对称两侧的HDPE管连接,并两个半圆钢管对接焊接之后再将两侧 的无缝钢管焊接在一起,并完成剩余部分的RDC混凝土浇筑和基坑回填;
步骤六,将钢绞线穿套在HDPE管内,并在基础主体(21)外周对称安装锚固 端(15),并对钢绞线张拉后对锚固端(15)进行封锚;
步骤七,将配置好的水泥浆料以0.6MPa的压力从一端管型锚管(25)设有的 灌浆口(251)注入灌浆区,水泥浆料进入HDPE管内,同时,HDPE管内的气体从另 一端的灌浆区、灌浆口排出,直到无法继续注入时停止;然后以同样的方法从另一 端的灌浆口进行灌浆;直到所有的体外预应力筋结构(1)均完成施工。
上述预应力混凝土环形基础的施工方法中,所述步骤二中,所述HDPE管的预 定长度为HDPE管总长度的一半,无缝钢管的预定长度比无缝钢管总长度的一半小 0.5m。
上述预应力混凝土环形基础的施工方法中,所述浇筑RDC混凝土步骤中,使用 的支护结构(3)包括沿无缝钢管安装位置的长度方向安装的木模板(31)和在木 模板(31)上呈间距设置的钢支架(32);浇筑时,在木模板中浇筑RDC混凝土, 当RDC混凝土达到预设强度后,移除木模板(31)。
采用以上设计,本发明采用体外预应力筋结构对埋设在土壤中的混凝土环形基础进行预应力后张拉处理,合理的利用了混凝土“受压不收拉”的特性,使基础混 凝土一直处于受压状态,同时省去大量用于防止混凝土受拉用的钢筋用量,使得基 础尺寸和材料用量大幅度减少。体外预应力筋结构从内向外设有防水防腐填充层、 HDPE管、外层套管(优选无缝钢管)三层防护结构,在回填过程中以及该混凝土环 形基础在使用过程中,外层套管还起到防止土壤压力等对体外预应力筋及其HDPE 管产生破坏。
附图说明
图1是本发明预应力混凝土环形基础的一个实施例的俯视图;
图2是图1中沿A-A线截取的示意图;
图3是图2中区域B的局部剖视图;
图4是本发明预应力混凝土环形基础的局部结构示意图;
图5为用于RDC混凝土回填的支护结构示意图。
附图标记表示为:
01-预应力混凝土环形基础;
1-体外预应力筋结构,11-内芯,12-内层护套;13-外层套管,14-防水防腐填 充层,15-锚固端,151-工作锚板,152-工作夹片,153-无收缩水泥砂浆封锚件;
2-混凝土环形基础,21-基础主体,22-预埋钢筋,23-预留护套,25-管型锚筒,251-灌浆口,252-通道;26-螺旋筋;
3-支护结构,31-木模板,32-钢支架;
4-基坑底面;5-RDC混凝土;6-地面;7-筒仓壁,71-仓门。
具体实施方式
现有的体外预应力筋,特别是应用于埋设于土壤中的混凝土基础中的体外预应力筋暴露在土壤中,易受土壤中的水分及腐蚀性成分的破坏,影响预应力筋的强度 和耐用性。为解决上述问题,本发明提供一种体外预应力筋结构、预应力混凝土环 形基础及其施工方法,该预应力筋结构设有三层防护结构:套装在内芯外周的内层 护套、位于内芯与内层护套之间的防水防腐填充层和套装在内层护套外周的外层套 管,在回填过程中以及该混凝土环形基础在使用过程中,外层套管还起到防止土壤 压力及土壤中的水分及腐蚀性成分易等对体外预应力筋及其内层护套产生破坏;采 用分段施工、后张拉、最后填充浆料的施工方法,简化施工操作,保证施工质量。
以下结合附图及实施例对本发明体外预应力筋结构、预应力混凝土环形基础及其施工方法进行详细说明。
本发明采用体外预应力筋结构对埋设在土壤中的混凝土环形基础进行预应力 后张拉处理,合理的利用了混凝土“受压不收拉”的特性,使基础混凝土一直处于 受压状态,消除了混凝土环形基础径向拉力作用,同时省去大量用于防止混凝土受 拉用的钢筋用量,使得基础尺寸和材料用量大幅度减少。
下面以筒仓的环形基础为例对本发明体外预应力筋结构及其施工工艺进行描述。
图1为设置有体外预应力筋的筒仓环形基础的俯视示意图。如图1所示,预应 力混凝土环形基础01包括混凝土环形基础2和径向布置在混凝土环形基础2上的 体外预应力筋结构1,其中:
参见图1和图3,混凝土环形基础2包括基础主体21,基础主体21的宽度和 体积由其承载的筒仓重量、筒仓容量、受力状况等因素决定,对于图1所示的筒仓 环形基础,筒仓壁7轴向支撑并安装基础主体21上,筒仓壁7上呈间距开设有多 个仓门71,筒仓内的物料自上而下装入,由仓门71处运出。该实施例中,未设仓 门71的筒仓壁7区域受筒仓内物料施加的径向拉应力较大,进而其传至对应的基 础主体21相应的区域的拉应力也较大,在对混凝土环形基础2受力分析的基础上, 针对该环形基础的体外预应力筋的布局进行预先设计。本发明中,未设仓门71的 筒仓壁7所对应的基础主体21的区域,呈间距成对设有多个预留护套23,用于套 装体外预应力筋结构1的内芯11;并在基础主体21内侧的预留护套23四周呈间距 埋设多根预埋钢筋22,预埋钢筋22一端埋入基础主体21中,另一端伸出基础主体21,用于焊接体外预应力筋结构1的外层套管13(例如,无缝钢管)。
一个实施例中,每一预留护套23的四周等间距埋设十二根预埋钢筋22,预埋 钢筋22埋入基础主体21的深度不少于800mm,预埋钢筋22伸出基础主体21的长 度不少于450mm。
一个实施例中,为了抵消混凝土环形基础2整体所受的拉应力,基础主体21 靠近外周的区域设有环形预应力筋,该环形预应力筋属于体内预应力筋,是在环形 基础浇筑时预埋而成。由于该环形基础受力不均,未设仓门71的筒仓壁7所对应 的基础主体21的区域受力较大,为了增强该环形基础的可靠性和耐用性,增加使 用寿命,需要进一步补偿环形基础该区域的产生的径向拉应力,传统的通过增加其 厚度、体积、增加地梁、增加钢筋用量的做法,增加了用料、成本,结构比较笨重, 而采用本发明体外预应力筋结构1,在不增加用料和结构体积的情况下有效的解决 了环形基础径向受拉力较大的问题。
参见图3和图5,本发明应用于混凝土环形基础2上的体外预应力筋结构1从 内至外包括内芯11、内层护套12和外层套管13,其中,内芯11与内层护套12的 内壁之间以及内层护套12的外壁与外层套管13的内壁之间均有冗余空间,内芯11 与内层套管12之间由防水防腐填充层14填充。一个实施例中,内芯11为钢绞线, 内层护套12为HDPE管,外层套管13为无缝钢管,防水防腐填充层14为水泥灌浆 料,该水泥灌浆料可以是常用的防水防腐水泥灌浆料,优选的水泥灌浆料的配比为: 水泥100kG,水36-40L,SIKA添加剂400g(西卡水泥添加剂,即一种防腐剂)。
为示例说明,下面以内芯11为钢绞线,内层护套12为HDPE管,外层套管13 为无缝钢管为例介绍,显然本发明体外预应力筋结构1结构实现并不限于该实施例, 具有类似功能、性能的结构、材料均可用于该构思以实现本发明的目的。
该实施例中,体外预应力筋结构1伸出基础主体21的部分埋设在土壤中,为 减少土壤中水分及腐蚀性物质对预应力筋本身的破坏以及对其耐用性的影响,该体 外预应力筋结构1设有三层防护结构:套装在钢绞线外周的HDPE管、位于钢绞线 与HDPE管之间的防水防腐填充层14和套装在HDPE管外周的无缝钢管,在回填过 程中以及该混凝土环形基础在使用过程中,无缝钢管还起到防止土壤压力等钢绞线 及其HDPE管产生破坏。
优选的,外层套管13为无缝钢管(例如,圆400×6型无缝钢管),该无缝钢 管与混凝土环形基础2的连接采用焊接方式,即如图4所示,无缝钢管两端分别与 埋设在基础主体21的预留护套23四周的预埋钢筋22焊接,预埋钢筋12接触无缝 钢管的外表面并焊接,焊接长度不少于150mm,采用双面角焊缝,焊脚高度为6mm, 沿接触面满焊;无缝钢管的端部距离基础主体21的内周边缘距离为200mm。上述无 缝钢管与混凝土环形基础2的连接形式为柔性连接,为土壤等压力造成的无缝钢管 沉降留出余量,防止在沉降中产生过大应力,对无缝钢管或基础主体产生破坏。
无缝钢管(外层套管13)的下方及侧方填充有RDC混凝土(即一种低水泥含量 砂浆混凝土),用混凝土保证无缝钢管下部和两侧的压实度,来保护无缝钢管,防 止在基坑回填时回填设备压坏无缝钢管。如图5所示,RDC混凝土填充时,采用支 护结构3来保证无缝钢管的高度和水平度,首先将无缝钢管置于木模板31中,每 4m设置一道钢支架32支撑无缝钢管,然后再进行回填操作。
本发明体外预应力筋结构1的两端部通过锚固端15锚接在基础主体21的外周。 为了便于对体外预应力筋结构1的钢绞线(内芯11)和HDPE管(内层护套12)之 间进行灌浆形成防水防腐填充层14,以及对预应力筋端部进行锚固,混凝土环形基 础2的预留护套23的外周预先埋设有管型锚筒25,预留护套23为预埋HDPE管, 即预埋在基础主体21内的HDPE管,管型锚筒25外周套装有螺旋筋26,管型锚筒 25与锚固端15配合使用。其中:
参见图5,管型锚筒25为从外向内直径逐渐变小的喇叭形腔室,其与预留护套 23(预埋HDPE管,即预埋在基础主体21内的HDPE管)同轴设置,且喇叭形腔室 内侧壁与预埋HDPE管嵌合连接,预留护套23(预埋HDPE管)的端部位于管型锚筒 25的喇叭口处,管型锚筒25与预埋HDPE管端口连接处在基础主体21浇筑前均用 密封胶密封;螺旋筋26套装在管型锚筒25的外周,从而增加基础主体21的局部 受压能力,防止在预应力张拉时对基础主体21造成破坏。管型锚筒25的端面设有 灌浆口251、内部筒体上设有连通灌浆口251与管型锚筒内腔的通道252,灌浆口 251暴露在基础主体21的外周。体外预应力筋机构1的锚固端15与混凝土环形基 础2的管型锚筒25内壁、预埋HDPE管端口处形成相对密封的灌浆区,灌浆区与预 埋HDPE管相连通。
锚固端15用于固定张拉后后的预应力筋,同时封锚体外预应力筋的端部,使 之免受土壤中水分或腐蚀性成分的破坏,并防止灌浆过程中浆液外流。锚固端15 包括工作锚板151、工作夹片152和无收缩水泥砂浆封锚件153,工作锚板151与 管型锚筒25紧贴并连接在一起,其上设有与钢绞线(内芯11)的钢丝数相对应的 锥形孔,工作夹片152为半开式锥形结构,钢绞线的钢丝穿过工作锚板151的锥形 孔和工作夹片152,工作夹片152与工作锚板151的锥形孔配合,无收缩水泥砂浆 封锚件153将工作锚板151、工作夹片152和张拉后的钢绞线锚固在基础主体21的 外周。
锚固端15完成封锚后,进行灌浆操作,即通过管型锚筒25的灌浆口251、通 道252向灌浆区内灌注0.6MPa左右的料浆,且料浆通过通孔231进入HDPE管,直 到无法继续注入时为止。
上述预应力混凝土环形基础01的施工方法,包括如下步骤:
步骤一,按照设计要求浇筑基础主体21,同时预留的设计位置埋设HDPE管、 管型锚筒25和预埋钢筋22。
具体包括:(1)按照设计要求在预定位置绑扎钢筋及体内环形预应力筋,并预 留的设计位置的内侧绑扎预埋钢筋22,将预设长度的HDPE管穿设在管型锚筒25内 (要求HDPE管与管型锚筒25内侧壁嵌合且与管型锚筒25内腔连通,管型锚筒25 筒壁端面开设有灌浆口251,其筒壁上开设有连通内腔与灌浆口251的通道252), 再将管型锚筒25内壁与预埋HDPE管连接处用密封胶密封(防止浇筑基础主体21 时混凝土进入HDPE管),再将其绑扎至预留位置,并使管型锚筒25位于基础主体 21的外侧;(2)浇筑基础主体21,并养护混凝土达到设计强度,混凝土拆模。
步骤二,在基础主体21的一端安装预定长度的HDPE管和无缝钢管。
具体包括:(1)在指定位置安装支护结构3(沿无缝钢管长度方向安装木模板 31,并在木模板31上呈间距设置钢支架32),再将预定长度的无缝钢管吊装至指定 位置,并将预定长度的HDPE管穿套在无缝钢管内部,优选的,HDPE管的预定长度 为HDPE管总长度的一半,无缝钢管的预定长度小于无缝钢管总长度的一半,优选 的,无缝钢管预定长度比无缝钢管总长度的一半小0.5m左右;将HDPE管与位于基 础主体21内的预埋HDPE管密封连接(例如通过热熔焊接),将无缝钢管支撑在支 护结构3上,调整无缝钢管的高度和位置满足设计要求(即使得无缝钢管与基础主 体21成对的预留护套23(预埋HDPE管)同轴对齐),然后将该无缝钢管与基础主 体21中埋设的预埋钢筋22焊接;
步骤三,在木模板中浇筑RDC混凝土(即低水泥含量砂浆混凝土)并在安装无 缝钢管的区域进行基坑回填。
具体包括:(1)在木模板中浇筑RDC混凝土(即低水泥含量砂浆混凝土),当 RDC混凝土达到预设强度后,移除木模板31;(2)在安装无缝钢管的区域进行基坑 回填,HDPE管和无缝钢管端部预留一定长度不回填,以便进行后续的焊接操作。
步骤四,在基础主体21的对侧重复进行步骤二至步骤三的操作。
步骤五,将对称两侧的HDPE管连接,并两个半圆钢管对接焊接之后再将两侧 的无缝钢管焊接在一起,并完成剩余部分的RDC混凝土浇筑和基坑回填。
步骤六,将钢绞线穿套在HDPE管内,并在基础主体21外周对称安装锚固端15, 并对钢绞线张拉后对锚固端15进行锚固。
具体包括:(1)将钢绞线穿套在HDPE管,两端伸出基础主体21;(2)将钢绞 线的钢丝依次穿过工作锚板151的锥形孔和工作夹片152,将工作锚板151与管型 锚筒25的断面紧密贴合;(3)采用千斤顶对钢绞线张拉,张拉完成后,切断多余 的钢绞线(钢绞线外露量约30mm)。随后用无收缩水泥砂浆进行封锚,封锚时必须 将工作锚板151及工作夹片152、外露钢绞线全部包裹,覆盖层厚度大于15mm,砂 浆封锚完成24小时后,进行HDPE管道灌浆。
步骤七,将配置好的水泥浆料以0.6MPa的压力从一端管型锚管25设有的灌浆 口251注入灌浆区,水泥浆料进入HDPE管内,同时,HDPE管内的气体从另一端的 灌浆区、灌浆口排出,直到无法继续注入时停止;然后以同样的方法从另一端的灌 浆口进行灌浆。灌浆完成后,灌浆口中的水泥浆料凝固将灌浆口251密封。直到所 有的体外预应力筋结构1均完成施工。
为了加快施工进度,优选的,每个体外预应力筋结构1可以同时进行施工操作。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)本发明采用体外预应力筋结构1对埋设在土壤中的混凝土环形基础2进 行预应力后张拉处理,合理的利用了混凝土“受压不收拉”的特性,使基础混凝土 一直处于受压状态,同时省去大量用于防止混凝土受拉用的钢筋用量,使得基础尺 寸和材料用量大幅度减少。
(2)本发明体外预应力筋结构1设有三层防护结构:套装在内芯11外周的HDPE 管、位于内芯11与HDPE管之间的防水防腐填充层14和套装在HDPE管外周的外层 套管13,在回填过程中以及该混凝土环形基础在使用过程中,外层套管13还起到 防止土壤压力等对体外预应力筋及其HDPE管产生破坏。
(3)外层套管13(优选无缝钢管)与混凝土环形基础2的连接形式为柔性连 接,为土壤等压力造成的无缝钢管沉降留出余量,防止在沉降中产生过大应力,对 无缝钢管或基础主体产生破坏。
(4)外层套管13(优选无缝钢管)的下方及侧方填充有RDC混凝土,用混凝 土保证无缝钢管下部和两侧的压实度,来保护无缝钢管,防止在基坑回填时回填设 备压坏无缝钢管。
本领域技术人员应当理解,这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围,对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。
Claims (13)
1.一种体外预应力筋结构,为混凝土环形基础(2)中的径向后张拉应力筋,其特征在于,包括:
作为预应力筋的内芯(11);
内层护套(12),套装在内芯(11)外周;
外层套管(13),套装在内层套管(12)的外周;
防水防腐填充层(14),设置在内芯与内层护套(12)之间;
所述内层护套(12)的两端对称预埋在混凝土环形基础(2)的基础主体(21)内,所述外层套管(13)柔性连接在基础主体(21)内侧,所述内芯(11)对称锚固在基础主体(21)的外周。
2.根据权利要求1所述的体外预应力筋结构,其特征在于,所述内芯(11)为钢绞线,内层护套(12)为HDPE管,外层套管(13)为无缝钢管,防水防腐填充层(14)为防水防腐水泥浆料。
3.根据权利要求2所述的体外预应力筋结构,其特征在于,所述基础主体(21)预设的安装区域呈间距成对设有多个预留护套(23),该预留护套(23)为用于穿设钢绞线的预埋HDPE管,基础主体(21)内侧的每一预埋HDPE管四周呈间距埋设有多根预埋钢筋(22),预埋钢筋(22)一端埋入基础主体(21)内,另一端伸出基础主体(21)内侧,用于焊接无缝钢管。
4.根据权利要求3所述的体外预应力筋结构,其特征在于,所述预埋钢筋(22)埋入基础主体的深度不少于800mm,预埋钢筋(22)伸出基础主体(21)的长度不少于450mm。
5.根据权利要求3或4所述的体外预应力筋结构,其特征在于,所述预埋钢筋(22)焊接在无缝钢管的外表面,焊接长度不少于150mm,无缝钢管的端部距离基础主体(21)的内周边缘距离为50mm-200mm。
6.一种预应力混凝土环形基础,包括基础主体(21),其特征在于,所述基础主体(21)的径向呈间距设有多个权利要求2至5任一项所述的体外预应力筋结构(1),该体外预应力筋结构(1)的钢绞线通过锚固端(15)对称锚固在基础主体(21)的外周;混凝土环形基础(2)的基础主体(21)靠近外周的区域埋设有环形预应力筋。
7.根据权利要求6所述的预应力混凝土环形基础,其特征在于,所述基础主体(21)的预埋HDPE管的外周预埋有管型锚筒(25),管型锚筒(25)外周套装有螺旋筋(26),预埋HDPE管的外周与管型锚筒(25)的内侧壁嵌合连接,管型锚筒(25)的端面位于基础主体(21)的外周,锚固端(15)固定在管型锚筒(25)上。
8.根据权利要求7所述的预应力混凝土环形基础,其特征在于,所述管型锚筒(25)为从外向内直径逐渐变小的喇叭形腔室,其与预埋HDPE管同轴设置,且喇叭形腔室内侧壁与预埋HDPE管嵌合连接,预埋HDPE管的端部位于管型锚筒的喇叭口处;所述管型锚筒(25)的端面设有灌浆口(251)、内部筒体上设有连通灌浆口(251)与管型锚筒内腔的通道(252),灌浆口(251)暴露在基础主体(21)的外周。
9.根据权利要求7或8所述的预应力混凝土环形基础,其特征在于,所述锚固端(15)包括工作锚板(151)、工作夹片(152)和无收缩水泥砂浆封锚件(153),工作锚板(151)与管型锚筒(25)紧密贴合并连接在一起,其上设有与钢绞线的钢丝数相对应的锥形孔,工作夹片(152)为半开式锥形结构,钢绞线的钢丝穿过工作锚板(151)的锥形孔和工作夹片(152),工作夹片(152)与工作锚板(151)的锥形孔配合,无收缩水泥砂浆封锚件(153)将工作锚板(151)、工作夹片(152)和张拉后的钢绞线锚固在基础主体(21)的外周。
10.根据权利要求6至9任一项所述的预应力混凝土环形基础,其特征在于,所述体外预应力筋结构(1)的无缝钢管的下方和两侧部分区域填充有RDC混凝土。
11.一种权利要求6至10任一项所述的预应力混凝土环形基础的施工方法,包括以下步骤:
步骤一,按照设计要求浇筑基础主体(21),同时预留的设计位置埋设预埋HDPE管、管型锚筒(25)和预埋钢筋(22);
步骤二,在基础主体(21)的一端安装预定长度的HDPE管和无缝钢管;
步骤三,在安装好的支护结构(3)的木模板中浇筑RDC混凝土并在安装无缝钢管的区域进行基坑回填;
步骤四,在基础主体(21)的对侧重复进行步骤二至步骤三的操作;
步骤五,将对称两侧的HDPE管连接,并两个半圆钢管对接焊接之后再将两侧的无缝钢管焊接在一起,并完成剩余部分的RDC混凝土浇筑和基坑回填;
步骤六,将钢绞线穿套在HDPE管内,并在基础主体(21)外周对称安装锚固端(15),并对钢绞线张拉后对锚固端(15)进行封锚;
步骤七,将配置好的水泥浆料以0.6MPa的压力从一端管型锚管(25)设有的灌浆口(251)注入灌浆区,水泥浆料进入HDPE管内,同时,HDPE管内的气体从另一端的灌浆区、灌浆口排出,直到无法继续注入时停止;然后以同样的方法从另一端的灌浆口进行灌浆;直到所有的体外预应力筋结构(1)均完成施工。
12.根据权利要求11所述的预应力混凝土环形基础的施工方法,其特征在于,所述步骤二中,所述HDPE管的预定长度为HDPE管总长度的一半,无缝钢管的预定长度比无缝钢管总长度的一半小0.5m。
13.根据权利要求11或12所述的预应力混凝土环形基础的施工方法,其特征在于,所述浇筑RDC混凝土步骤中,使用的支护结构(3)包括沿无缝钢管安装位置的长度方向安装的木模板(31)和在木模板(31)上呈间距设置的钢支架(32);浇筑时,在木模板中浇筑RDC混凝土,当RDC混凝土达到预设强度后,移除木模板(31)。
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