CN112281834A - 预应力锚杆抗浮结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力锚杆抗浮结构，包括预应力锚杆和地下室底板，预应力锚杆包括锚杆体和位于锚杆体内的筋体，筋体的下端固定于锚杆体下部，锚杆体的顶端设置有预应力传递装置，预应力传递装置包括第一板部件、第二板部件以及连接第一板部件和第二板部件的连接件，第二板部件位于第一板部件的上方；第二板部件上方设置有锚具，筋体贯穿第一板部件和第二板部件，筋体的顶端与锚具固定连接；预应力传递装置、锚具以及筋体的顶端均容纳于地下室底板的内部。本发明具有施工简便、经济性好的特点，不需要在地下室底板上开设张拉孔洞，有利于提高施工进度，防止地下室底板渗漏的发生。

Description

预应力锚杆抗浮结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及预应力锚杆抗浮结构及其施工方法，属于建筑地下结构抗浮结构技术领域。

背景技术

大多数地下室都存在抗浮问题。当前通常采用的解决方案是采用HRB400级螺纹钢筋，其抗拉强度设计值较低。根据《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019的规定：抗浮设计等级为甲级的工程，按不出现裂缝进行设计，在荷载效应标准组合下锚固浆体中不应产生拉应力；抗浮设计等级为乙级的工程，按裂缝控制进行设计，在荷载效应标准组合下锚固浆体中拉应力不应大于锚固浆体轴心受拉强度。通常的设计方法采用HRB400级螺纹钢筋，难以解决上述问题。

在工程界，抗浮锚杆和抗浮桩是两种不同的抗浮结构。

抗浮锚杆，指的是锚固在地基中与地下结构底板共同承担地下水浮力的抗拔构件。它具有以下特征：

1、抗浮锚杆只能受拉，不能受压，因此它是单纯的抗拔构件，针对性非常强，适用于抗拉构件；

2、抗浮锚杆包括锚杆浆体(锚杆体2)和锚杆筋体3，且锚杆的筋体3布置在锚杆浆体的中心位置，不再配置其它钢筋(如图1所示)；

3、抗浮锚杆的直径较小，常用的直径为150mm-200mm；

4、锚杆施工机械是钻机，设备轻巧，施工便捷，成本低；

抗浮锚桩，指的是设置在地基中与地下结构底板共同承担地下水浮力或上部结构荷载的抗拔构件。它的特征如下：

抗浮锚桩，既可以承担水浮力，又可以承担上部结构的压力。即受拉又受压；

沿周边需要配置纵向钢筋和箍筋，且纵向钢筋的最小配筋率不得小于0.2％-0.65％。如果该桩要配置预应力钢筋抗拔，需在桩中心位置另外配置预应力抗拔钢筋(如图2所示)；

桩的直径较大。受设备或施工影响，长螺旋压灌桩直径不小于400mm、旋挖桩直径不小于600mm、人工挖孔桩直径不小于800mm；抗浮锚桩的施工机械，一般采用长螺旋钻机、旋挖钻机，设备较大、成本高。

相比之下，抗浮锚杆在降低成本方面具有较大的优势。但是若采用通常的后张预应力抗浮锚杆工艺，在地下室底板施工完成以后，以地下室底板为张拉端，将产生以下问题：

1、需要等地下室底板施工完成且达到相应强度以后，才可以进行张拉，大幅延缓了施工进度；

2、后张预应力钢筋，需要在底板上预留张拉通道，导致每一根抗浮锚杆在结构底板的相应位置均会产生一个张拉孔洞。张拉完成后，需要对张拉孔洞进行高压灌浆，增加一道施工工序和造价；

3、在地下水的压力作用下，这些张拉孔洞极易引起渗漏，影响地下室的正常使用；

4、张拉锚固端节点复杂；节点的高度对地下室的面层厚度有影响，将增加地下室底板的面层厚度。

由于存在以上问题，后张预应力抗浮锚杆在实际工程中较少运用。

发明内容

为了克服现有抗浮锚杆应用中存在的问题，本发明提供一种预应力锚杆抗浮结构及其施工方法，具体技术方案如下。

一种预应力锚杆抗浮结构，包括预应力锚杆和地下室底板，所述预应力锚杆包括锚杆体和位于所述锚杆体内的筋体，筋体的下端固定于所述锚杆体下部，其特征在于：

所述锚杆体的顶端设置有预应力传递装置，所述预应力传递装置包括第一板部件、第二板部件以及连接所述第一板部件和第二板部件的连接件，所述第二板部件位于所述第一板部件的上方，所述第一板部件抵接于所述锚杆体的顶面；所述第二板部件上方设置有锚具，所述筋体贯穿所述第一板部件和第二板部件，所述筋体的顶端与所述锚具固定连接；所述预应力传递装置、锚具以及筋体的顶端均容纳于所述地下室底板的内部。

上述方案中，预应力锚杆的筋体的顶端通过锚具固定于预应力传递装置，预应力锚杆的施工以及预应力张拉都与地下室底板无关，可以在预应力张拉结束后统一整体对地下室底板进行施工，预应力传递装置锚固于地下室底板内。通过预应力传递装置，将筋体的张拉端延伸至第二板部件，使筋体全长范围内均受拉；预应力筋体所受的拉力，由锚杆体而不是地下室底板承担。当地下室底板受到浮力时，该浮力通过预应力传递装置转递至预应力锚杆，从而达到地下室底板抗浮的效果。采用上述方案，可以避免在地下室底板上开设张拉孔洞，不仅提升了地下室底板的防水性能，而且较大程度地缩短了施工工期，同时张拉操作在预应力传递装置的第二板部件上进行，有利于张拉操作。

进一步地，所述连接件为圆筒或锥筒，所述筋体从所述圆筒或锥筒内穿过，所述第二板部件的外径大于所述圆筒的直径或锥筒的最大直径。圆筒或锥筒可以较好地承受预应力，使第一板部件或第二板部件受力均匀；第二板部件能够较好地锚固与地下室底板中，将地下室底板受到的浮力传递给预应力锚杆。优选地，所述圆筒或锥筒的侧壁上开设有通孔，所述圆筒或锥筒内填充有混凝土或灌浆料。圆筒或锥筒内填充的混凝土或灌浆料可以较好地防止沿着筋体渗入的地下水渗透至地面，起到阻水的作用。

进一步地，所述锚杆体的直径在100-300mm范围内。抗浮锚杆的直径较小，采用钻机即可进行施工，设备轻巧，施工便捷，成本低。

进一步地，所述锚杆体的上部具有沿着所述锚杆体轴线延伸的中空腔体；所述筋体贯穿所述中空腔体，所述中空腔体和所述筋体之间具有间隙。筋体位于中空腔体内一端为自由段，便于筋体的张拉。

进一步地，所述中空腔体通过在所述锚杆体内放置套筒形成。通过设置套筒，在锚杆体的上部形成中空腔体，位于中空腔体中的筋体为筋体的自由段，为筋体的预应力张拉提供可变形空间。

进一步地，所述筋体采用钢绞线。钢绞线作为预应力筋体成本低，张拉简单，易于操作，成本低。

进一步地，所述筋体采用预应力螺纹钢筋。预应力螺纹钢筋具有较高的强度和较好的抗拉性能，有利于节省材料和造价。

基于同一发明构思，本发明还涉及上述预应力锚杆抗浮结构的施工方法，主要包括以下步骤：

1)、对预应力锚杆的锚杆体和筋体进行施工，在锚杆体的上部设置套筒，筋体从套筒中穿出；

2)、在锚杆体的顶部安装预应力传递装置，筋体贯穿所述预应力传递装置的第一板部件和第二板部件；

3)、对筋体进行预应力张拉，并用锚具将筋体的预应力进行锁定；

4)、对地下室底板进行施工，将所述预应力传递装置、锚具以及筋体的顶端浇筑在所述地下室底板的内部。

进一步地，所述步骤3)之后还包括向所述预应力传递装置的圆筒或锥筒内填充混凝土或灌浆料的步骤。

本发明具有施工简便、质量可靠、经济性好的特点。相比于现有技术具有以下有益效果：

1、在预应力传递装置的第二板部件上进行预应力张拉，张拉操作十分简单成熟，可采用高强预应力钢绞线，充分利用预应力钢绞线的抗拉性能，节省材料和造价；

2、施工完成后，锚杆杆体内的预压应力，能有效的抑制锚杆体裂缝的产生；

3、预应力锚杆的施工和张拉在地下室底板之前施工，减少了工序交叉，提高了施工进度；

4、可以避免在底板上预留张拉通道(孔洞)，减少了对张拉孔洞高压灌浆这一施工工序；

5、地下室底板可以做为一个整体进行浇筑，避免了张拉孔洞产生的渗漏，极大地提升了防水性能，降低了后期维护费用；

6、整个预应力传递装置设置在地下室底板内部，对地下室的面层厚度无影响。

附图说明

图1是抗浮锚杆的截面示意图；

图2是抗浮锚桩的截面示意图；

图3是本发明的预应力锚杆抗浮结构的示意图；

图4是预应力传递装置的示意图。

图中：地下室底板1、锚杆体2、筋体3、第一板部件4、第二板部件5、圆筒6、锚具7、通孔8、套筒9、垫层10、中空腔体11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

参见图3-4，预应力锚杆抗浮结构，包括预应力锚杆和地下室底板1，预应力锚杆1包括锚杆体2和位于锚杆体2内的筋体3，筋体3的下端固定于锚杆体2下部，筋体3采用钢绞线；锚杆体2的顶端设置有预应力传递装置，预应力传递装置包括第一板部件4、第二板部件5以及连接第一板部件4和第二板部件5的圆筒6(连接件示例)，第二板部件5位于第一板部件4的上方，第一板部件4抵接于锚杆体2的顶面；第二板部件5上方设置有锚具7，筋体3贯穿第一板部件4和第二板部件5，筋体3的顶端与锚具7固定连接；预应力传递装置、锚具7以及筋体3的顶端均容纳于地下室底板1的内部。

优选地，圆筒6的侧壁上开设有通孔8，圆筒6内可以通过该通孔8填充有混凝土或灌浆料。圆筒6内填充的混凝土或灌浆料可以较好地防止沿着筋体渗入的地下水渗透至地面，起到阻水的作用。

其中，预应力传递装置的第一板部件4置于锚杆体2的顶面，将张拉力传递给锚杆体，是锚杆体承担反力作用的重要环节，预应力传递装置的第二板部件5一方面作为锚具的支撑面，另一方面起到了和地下室底板1固定在一起并传递抗浮力的作用。预应力传递装置的连接件用来传递第一板部件和第二板部件之间的压力，连接件除了上述的圆筒，也可以是方筒、锥筒、或者是若干个连接钢筋或连接钢板。为了保证第二板部件5与地下室底板的可靠锚固，优选第二板部件在水平面上的投影能够完全覆盖住连接件，这样当地下室底板受到地下水的浮力时，能够可靠地将浮力通过第二板部件5向预应力锚杆传递。预应力传递装置的第一板部件4、第二板部件5和连接件可以是焊接固定在一起的整体，第一板部件4和第二板部件5上开设有供筋体3穿过的圆孔(未图示)。

需要说明的是：筋体3也可以采用其他材料，比如预应力螺纹钢筋、纤维增强材料等；锚具7的结构形式与具体的筋体3类型相适应。地下室底板1下方还铺设有垫层10。

优选地，锚杆体2的直径在100-300mm范围内。抗浮锚杆的直径较小，采用钻机即可进行施工，设备轻巧，施工便捷，成本低。

优选地，锚杆体2的上部具有沿着锚杆体轴线延伸的中空腔体11；筋体3贯穿中空腔体11，中空腔体11和筋体3之间具有间隙。优选地，中空腔体6通过在锚杆体2内放置套筒9形成。通过设置套筒9，在锚杆体的上部形成中空腔体，位于中空腔体中的筋体为筋体的自由段，为筋体的预应力张拉提供可变形空间。

上述的预应力锚杆抗浮结构的施工方法，主要包括以下步骤：

1)、对预应力锚杆的锚杆体2和筋体3进行施工，在锚杆体2的上部设置套筒，筋体3从套筒9中穿出；

2)、在锚杆体2的顶部安装预应力传递装置，筋体3贯穿预应力传递装置的第一板部件4和第二板部件5；

3)、对筋体3进行预应力张拉，并用锚具7将筋体3的预应力进行锁定；

4)、对地下室底板1进行施工，将预应力传递装置、锚具7以及筋体3的顶端浇筑在地下室底板1的内部。

其中，所述步骤3)之后还包括向预应力传递装置的圆筒9内填充混凝土或灌浆料的步骤。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.预应力锚杆抗浮结构，包括预应力锚杆和地下室底板，所述预应力锚杆包括锚杆体和位于所述锚杆体内的筋体，筋体的下端固定于所述锚杆体下部，其特征在于：

所述锚杆体的顶端设置有预应力传递装置，所述预应力传递装置包括第一板部件、第二板部件以及连接所述第一板部件和第二板部件的连接件，所述第二板部件位于所述第一板部件的上方，所述第一板部件抵接于所述锚杆体的顶面；所述第二板部件上方设置有锚具，所述筋体贯穿所述第一板部件和第二板部件，所述筋体的顶端与所述锚具固定连接；所述预应力传递装置、锚具以及筋体的顶端均容纳于所述地下室底板的内部。

2.根据权利要求1所述的预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述连接件为圆筒或锥筒，所述筋体从所述圆筒或锥筒内穿过，所述第二板部件的外径大于所述圆筒的直径或锥筒的最大直径。

3.根据权利要求2所述的预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述圆筒或锥筒的侧壁上开设有通孔，所述圆筒或锥筒内填充有混凝土或灌浆料。

4.根据权利要求1所述的预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述锚杆体的直径在100-300mm范围内。

5.根据权利要求1所述的预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述锚杆体的上部具有沿着所述锚杆体轴线延伸的中空腔体；所述筋体贯穿所述中空腔体，所述中空腔体和所述筋体之间具有间隙。

6.根据权利要求5所述的预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述中空腔体通过在所述锚杆体内放置套筒形成。

7.根据权利要求1所述的预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述筋体采用钢绞线。

8.根据权利要求1所述的预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述筋体采用预应力螺纹钢筋。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述的预应力锚杆抗浮结构的施工方法，主要包括以下步骤：

1)、对预应力锚杆的锚杆体和筋体进行施工，在锚杆体的上部设置套筒，筋体从套筒中穿出；

2)、在锚杆体的顶部安装预应力传递装置，筋体贯穿所述预应力传递装置的第一板部件和第二板部件；

3)、对筋体进行预应力张拉，并用锚具将筋体的预应力进行锁定；

4)、对地下室底板进行施工，将所述预应力传递装置、锚具以及筋体的顶端浇筑在所述地下室底板的内部。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所述步骤3)之后还包括向所述预应力传递装置的圆筒或锥筒内填充混凝土或灌浆料的步骤。

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