CN112376627A - 一种预应力锚杆抗浮结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预应力锚杆抗浮结构，其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中心的筋体，锚杆体的顶端设置有张拉结构；所述筋体的下端固定于所述锚杆体下部，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；所述筋体的上部从所述中空腔体穿出，并与张拉结构固定连接，所述中空腔体和所述筋体之间具有间隙；所述张拉结构的上方还具有锚固结构，所述锚固结构位于所述地下室底板内，所述筋体的顶部与所述锚固结构固定连接。本发明还涉及上述预应力锚杆抗浮结构的施工方法。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
技术领域
本发明涉及一种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，其特征在于：
所述预应力锚杆包括锚杆体和位于所述锚杆体中心的筋体，所述锚杆体的顶端设置有张拉结构；所述筋体的下端固定于所述锚杆体下部，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；所述筋体的上部从所述中空腔体穿出，并与所述张拉结构固定连接，所述中空腔体和所述筋体之间具有间隙；
所述张拉结构的上方还具有锚固结构，所述锚固结构位于所述地下室底板内，所述筋体的顶部与所述锚固结构固定连接。
进一步地，所述张拉结构包括第一垫板和位于第一垫板上的第一螺母；所述锚固结构包括第二垫板和位于第二垫板上的第二螺母。
采用上述的技术方案，第一垫板和第一螺母作为筋体的张拉结构，为筋体施加既定的预应力，确保锚杆处于受压状态，防止锚杆在发挥抗浮作用时出现裂缝；第二垫板和第二螺母作为筋体在地下室底板内的锚固结构，使得筋体、锚杆体和地下室底板固定连接在一起，一起发挥抗浮效果。
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，所述中空腔体通过在所述锚杆体内放置套管形成。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PSB精轧螺纹钢。PSB精轧螺纹钢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管，筋体从套管中心穿出；
2)、在筋体的上端设置张拉结构和张拉反力结构，张拉反力结构位于张拉结构的上方，对筋体进行预应力张拉，并用张拉结构将筋体的预应力进行锁定，所述张拉结构抵接于锚杆体的顶端；
3)、张拉完成后将该张拉反力结构作为筋体在地下室底板内的锚固结构，所述筋体的顶端与所述锚固结构固定；
4)、对地下室底板进行施工，将所述筋体的顶端和所述锚固结构浇筑在所述地下室底板的内部。
进一步地，所述张拉结构包括第一垫板和位于第一垫板上的第一螺母；所述锚固结构包括第二垫板和位于第二垫板上的第二螺母；
所述步骤2)中，通过中空液压千斤顶对所述筋体进行预应力张拉，所述中空液压千斤顶位于所述第一垫板和所述第二垫板之间，所述筋体依次贯穿所述第一垫板、第一螺母、中空液压千斤顶、第二垫板和第二螺母，中空液压千斤顶的顶部抵接于所述第二垫板的下表面，所述中空液压千斤顶对所述筋体进行预应力张拉到位后，将第一螺母拧紧，然后将第二螺母、第二垫板和中空液压千斤顶拆除；所述步骤3)中，第二垫板和第二螺母固定于所述筋体的顶端。采用中空液压千斤顶可以较好地实现对筋体的张拉，其中第二垫板和第二螺母一方面起到了将筋体锚固于地下室底板内的作用，另一方面又可以作为筋体的张拉固定支点，从而简化预应力锚杆张拉和锚固的施工工艺。
进一步地，所述步骤2)中，中空液压千斤顶支撑于垫块上，所述垫块的下表面抵接于所述第一垫板的上表面，所述垫块为非圆环结构。比如垫块是一个四分之三圆环，或者是三个间隔设置垫块；通过设置垫块，当中空液压千斤顶张拉到位后，方便对第一螺母的拧紧操作。
本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1、充分利用PSB精轧螺纹钢的抗拉性能，节省材料和造价；
2、预应力锚杆在地下室底板施工之前就完成施工，不需要在地下室底板上设置张拉孔洞，减少了工序交叉，提高了施工进度；
3、避免了在地下室底板上预留张拉孔洞，减少了对张拉孔洞高压灌浆这一施工工序；
4、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，降低了后期的维护费用；
5、预应力锚杆的筋体顶部设置在地下室底板内，对地下室底板的面层厚度无影响。
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是本发明的预应力锚杆抗浮结构的张拉示意图。
图中：地下室底板1、锚杆体2、筋体3、第一垫板4、第一螺母5、中空腔体6、第二垫板7、第二螺母8、套管9、中空液压千斤顶10、垫块11、垫层12。
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3-4，一种预应力锚杆抗浮结构，其包括预应力锚杆和地下室底板1，预应力锚杆包括锚杆体2和位于锚杆体2中心的筋体3，筋体3采用PSB精轧螺纹钢；锚杆体2的顶端设置有张拉结构，拉结构包括第一垫板4和位于第一垫板4上的第一螺母5，第一垫板4抵接于锚杆体2的顶端；筋体3的下端固定于锚杆体2下部，锚杆体2的上部具有沿着锚杆体2的轴线延伸的中空腔体6；筋体3的上部从中空腔体6穿出，并与张拉结构的第一螺母5固定连接，中空腔体6和筋体3之间具有间隙；
张拉结构的上方还具有锚固结构，锚固结构包括第二垫板7和位于第二垫板7上的第二螺母8，第二垫板7和第二螺母8位于地下室底板1内，筋体3的顶部与锚固结构的第二螺母8固定连接。
需要说明的是：筋体3也可以采用其他材料，比如钢绞线、纤维增强材料等；张拉结构也可以是其他类型的结构，只要能够确保预应力锚杆有足够的预应力即可。地下室底板1下方还铺设有垫层12。
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，中空腔体6通过在锚杆体2内放置套管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。
本发明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的上部设置套管9，筋体3从套管中心穿出；
2)、通过中空液压千斤顶10对筋体3进行预应力张拉，中空液压千斤顶10位于第一垫板4和第二垫板7之间，筋体3依次贯穿第一垫板4、第一螺母5、中空液压千斤顶10、第二垫板7和第二螺母8，中空液压千斤顶10的顶部抵接于第二垫板7(第二垫板7和第二螺母8作为张拉反力结构)的下表面，中空液压千斤顶10对筋体3进行预应力张拉到位后，将第一螺母5拧紧锁定预应力，第一垫板4的下表面抵接于锚杆体2的顶端，然后将第二螺母8、第二垫板7和中空液压千斤顶10拆除；
3)、在第一螺母5的上方安装第二垫板7和第二螺母8，筋体3的顶端与第二螺母8固定连接；
4)、对地下室底板1进行施工，将筋体3的顶端和第二垫板7和第二螺母8浇筑在地下室底板1的内部。
优选地，在所述步骤2)中，中空液压千斤顶10支撑于垫块11上，垫块11的下表面抵接于第一垫板4的上表面，垫块11为非圆环结构，比如垫块11是一个四分之三圆环(C型垫块)，或者是三个间隔设置的垫块11；通过设置垫块11，当中空液压千斤顶10张拉到位后，方便对第一螺母5的拧紧操作。
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 (8)
1.一种预应力锚杆抗浮结构，其包括预应力锚杆和地下室底板，其特征在于：
所述预应力锚杆包括锚杆体和位于所述锚杆体中心的筋体，所述锚杆体的顶端设置有张拉结构；所述筋体的下端固定于所述锚杆体下部，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；所述筋体的上部从所述中空腔体穿出，并与所述张拉结构固定连接，所述中空腔体和所述筋体之间具有间隙；
所述张拉结构的上方还具有锚固结构，所述锚固结构位于所述地下室底板内，所述筋体的顶部与所述锚固结构固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述张拉结构包括第一垫板和位于第一垫板上的第一螺母；所述锚固结构包括第二垫板和位于第二垫板上的第二螺母。
3.根据权利要求1所述的一种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。
4.根据权利要求1所述的一种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管形成。
5.根据权利要求1所述的一种预应力锚杆抗浮结构，其特征在于，所述筋体采用PSB精轧螺纹钢。
6.一种如权利要求1-5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管，筋体从套管中心穿出；
2)、在筋体的上端设置张拉结构和张拉反力结构，张拉反力结构位于张拉结构的上方，对筋体进行预应力张拉，并用张拉结构将筋体的预应力进行锁定，所述张拉结构抵接于锚杆体的顶端；
3)、张拉完成后将该张拉反力结构作为筋体在地下室底板内的锚固结构，所述筋体的顶端与所述锚固结构固定；
4)、对地下室底板进行施工，将所述筋体的顶端和所述锚固结构浇筑在所述地下室底板的内部。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述张拉结构包括第一垫板和位于第一垫板上的第一螺母；所述锚固结构包括第二垫板和位于第二垫板上的第二螺母；
所述步骤2)中，通过中空液压千斤顶对所述筋体进行预应力张拉，所述中空液压千斤顶位于所述第一垫板和所述第二垫板之间，所述筋体依次贯穿所述第一垫板、第一螺母、中空液压千斤顶、第二垫板和第二螺母，中空液压千斤顶的顶部抵接于所述第二垫板的下表面，所述中空液压千斤顶对所述筋体进行预应力张拉到位后，将第一螺母拧紧，然后将第二螺母、第二垫板和中空液压千斤顶拆除；所述步骤3)中，第二垫板和第二螺母固定于所述筋体的顶端。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中，中空液压千斤顶支撑于垫块上，所述垫块的下表面抵接于所述第一垫板的上表面，所述垫块为非圆环结构。
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