CN113605464B - 一种基于自锁技术的地基抗浮抢修结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于自锁技术的地基抗浮抢修结构及方法，通过斜拉钢绞线，通过转向支座对跨中区施加一个向下的力，抵消向上浮力的影响；本发明的装置和方法，具有施工工期短，抗浮见效快的优点，所有施工作业均在防水板面进行，施工简便，无需钻穿防水板，施工不受水压力的影响，不会破坏现有防水层，无大型施工机械设备，现有地下室净空满足施工要求，适合大规模推广使用。

Description

一种基于自锁技术的地基抗浮抢修结构及方法

技术领域

本发明涉及抗浮技术领域，尤其涉及一种基于自锁技术的地基抗浮抢修结构及方法。

背景技术

随着社会经济高速发展，新技术和新材料广泛应用于建筑工程项目之中，新建建筑物地下室深度越建越深，深挖地下室不可避免受到地下水位的影响，尤其是地下室底板在高压力地下水直接作用下极容易发生变形、开裂、渗水等病害，影响结构安全和正常使用。

针对上述病害，一般会采用加厚底板及压重抗浮、防水板后补抗浮锚杆抗浮、泄水减压等常规方法，但是采用常规方法解决上述地下室底板抗浮病害又会产生如下问题：1、加厚底板及压重抗浮：增加的底板厚度会大大减小地下室净高，影响使用；2、防水板后补抗浮锚杆抗浮：现有地下室结构已经形成，底板开孔时压力地下水会喷涌而出，基础下方泥沙会随之带出，严重时基础底部会被掏空，影响既有结构地基承载力，产生结构安全隐患，锚杆钻孔会将现有防水板防水破坏，且无法恢复；3、泄水减压：无法从根本上解决抗浮问题，排水沟及排水设施需要定期围护，运营成本高，且该方法适用于地下水为上层滞水，透水率较低的土层。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于自锁技术的地基抗浮抢修结构及方法，其能在不影响地下室使用空间和破坏地基的情况下增强地下室地基抗浮强度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其包括地基底板和桩基，地基底板包括浇筑成型并相互连接的跨中区和支座区，支座区底部固定连接桩基，还包括预应力张拉装置、两转向支座和两股钢绞线，其中，

两转向支座，分别固定在跨中区表面，且位于两支座区之间；

预应力张拉装置，设置于两转向支座之间；

钢绞线，一端与预应力张拉装置锚固、另一端倾斜向下伸入支座区内并自锁锚固，两股钢绞线中间部位分别与两转向支座相抵持。

在以上技术方案的基础上，优选的，每股钢绞线包括两根及以上的单根钢线。

进一步优选的，还包括自锁锚固装置，所述跨中区和支座区之间沿钢绞线倾斜向下的方向设置有钻孔，钻孔底部设置有扩大孔，钢绞线从钻孔穿过且端部与扩大孔通过自锁锚固装置锚固。

更进一步优选的，所述自锁锚固装置包括底座、若干扩张瓣和锁紧环，底座顶部设置有进线孔、底部设置有若干出线孔，钢绞线从进线孔伸入且单根钢线分别从出线孔穿出并与底座锚固，底座顶部周向均匀设置有若干楔形面或者锥形面，若干扩张瓣内侧面分别与所述楔形面或者锥形面滑动连接，扩张瓣顶部设置有穿孔，锁紧环从各个穿孔中穿过。

再进一步优选的，所述自锁锚固装置包括限位环，扩张瓣外侧面周向设置有限位槽，限位环从各个限位槽中穿过。

进一步优选的，所述预应力张拉装置包括底座、两固定板、两锚具和锚杆，其中，

底座通过锚杆固定在跨中区上；

两固定板相对平行固定在底座上，其表面分别开设有若干供钢线穿过的孔；

两锚具分别设置于两固定板外侧且表面开设有若干供钢线穿过的孔；

两股钢绞线上的钢线分别相对穿过一锚具、两固定板和另一锚具并锚固。

进一步优选的，所述预应力张拉装置包括一永久锚，永久锚上均匀分布有若干供钢线穿过的孔，两股钢绞线上的钢线分别相对穿过永久锚并锚固，永久锚上相邻的孔由不同股的钢线穿过。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述转向支座包括承力座和第二锚杆，承力座表面为弧形面，底部通过第二锚杆固定在跨中区上，钢绞线与承力座弧形表面相抵持。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括找平抗渗组件，所述找平抗渗组件包括抗渗混凝土层、钢筋网片和第一锚杆，抗渗混凝土层设置于地基底板表面并淹没预应力张拉装置和转向支座，钢筋网片铺设于抗渗混凝土层内并通过第一锚杆与地基底板锚固。

在以上技术方案的基础上，优选的，其应用于地下室地基抗浮，选取地下室地基四个相邻的支座区，相邻和相对的支座区之间分别设置有一预应力张拉装置、两转向支座和两股钢绞线。

第二方面，本发明提供了一种基于自锁技术的地基抗浮方法，包括以下步骤，

S1，标识安装位置：根据工程图纸，找出支座区的位置，以四个支座区中心为顶点连线形成四边形，在地基底板上标识四边形边线中点或对角线中点；

S2，安装转向支座：在步骤S1得到的四边形边线中点或对角线中点两侧对称安装转向支座；

S3，打孔、扩孔：从跨中区开始，往支座区倾斜向下钻孔直到支座区，再在得到的钻孔底部扩孔；

以上步骤S2和S3执行顺序不分先后；

S4，锚固钢绞线：将钢绞线从自锁锚固装置的进线孔伸入且单根钢线分别从出线孔穿出并与底座锚固，再将扩张瓣合拢后将自锁锚固装置放入钻孔底部的扩孔内，再将钢管嵌套在钢绞线上，钢管末端抵持在扩张瓣顶部，敲击钢管使得扩张瓣张开并与扩孔形成自锁，再通过钢管往钻孔内灌注锚固浆料，取出钢管，待锚固浆料凝固；

S5，预应力张拉：将所述钢绞线的自由端通过转向支座后张紧，并与预应力张拉装置锚固；

S6，找平：在所述地基底板上铺设抗渗混凝土层，使得抗渗混凝土层淹没所述转向支座和预应力张拉装置，在此过程中，在抗渗混凝土层内植入钢筋网片，钢筋网片通过第一锚杆与地基底板锚固。

在以上技术方案的基础上，优选的，采用张拉装置，所述张拉装置包括两活动板、两千斤顶和两成品锚具，活动板上设置有供单根钢线穿过的孔，成品锚具上设置有供单根钢线穿过的槽，两千斤顶驱动两活动板相对运动，步骤S5中，

首先，两股钢绞线上的钢线分别相对穿过一成品锚具、一活动板、一永久锚、另一活动板和另一成品锚具并锚固；

接着，两千斤顶驱动两活动板同步分离，张紧两股钢绞线；

最后，将两股钢绞线上的单根钢线分别与永久锚锚固，剪断永久锚锚固点和成品锚具锚固点之间的钢线，拆除张拉装置。

本发明的基于自锁技术的地基抗浮抢修结构及方法相对于现有技术具有以下有益效果：

（1）通过斜拉钢绞线，通过转向支座对跨中区施加一个向下的力，抵消向上浮力的影响；设置预应力张拉装置，便于张紧并固定两股斜拉钢绞线；

（2）本发明的自锁锚固装置，相比于常用的自锁锚杆，便于与钢绞线固定，抗拔强度更高，且便于自锁锚固；

（3）本发明提供了两种预应力张拉装置，一种采用锚杆固定在跨中区，其对于跨中区也具备一定的抗浮作用；另外一种采用永久锚的方式，其成本更低，结构更简单，本发明进一步提供了其对应的张拉装置，方便快捷；

（4）本发明的装置和方法，具有施工工期短，抗浮见效快的优点，所有施工作业均在防水板面进行，施工简便，无需钻穿防水板，施工不受水压力的影响，不会破坏现有防水层，无大型施工机械设备，现有地下室净空满足施工要求，适合大规模推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的抗浮组件在地下室应用的平面布局图；

图2为本发明实施例一的抗浮组件正剖视结构示意图；

图3为本发明的实施例一的抗浮组件的预应力张拉装置部分的正剖视结构示意图；

图4为本发明的实施例一的抗浮组件的预应力张拉装置操作的结构示意图；

图5为本发明的实施例一的抗浮组件的预应力张拉装置操作的结构示意图；

图6为本发明的抗浮组件的自锁锚固装置的立体图；

图7为本发明的抗浮组件自锁锚固装置的立体图；

图8为本发明的实施例二的抗浮组件的预应力张拉装置操作的结构示意图；

图9为图2中圆圈区域的放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1~3所示，本发明的基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其包括地基底板1、桩基2、预应力张拉装置3、两转向支座4、两股钢绞线5、自锁锚固装置6和找平抗渗组件8。

地基底板1，为现有技术，采用钢筋混凝土浇筑而成。地基底板1包括一体浇筑成型并相互连接的跨中区11和支座区12，支座区12为建筑主要承力区，底部固定连接桩基2，其底部一般设置有较厚的承台，用于连接桩基2，因此其浇筑整体厚度较厚，面积相对较小，因此其抗浮能力更强；跨中区11为连接支座区12之间的浇筑区域，其厚度相对薄弱，且面积较大，因此抗浮能力差，容易在地下水的浮力作用下发生破裂的情况，本发明就是为了解决其抗浮问题而设计。

本发明的主要设计思路为：将跨中区11承受的浮力，通过斜拉钢线传导到支座区12，从而对跨中区11提供抗浮力，防止其破裂。

具体的，两转向支座4，分别固定在跨中区11表面，且位于两支座区12之间。

预应力张拉装置3，设置于两转向支座4之间，张紧并固定两股钢绞线5。

钢绞线5，一端与预应力张拉装置3锚固、另一端倾斜向下伸入支座区12内并自锁锚固，两股钢绞线5中间部位分别与两转向支座4相抵持。在转向支座4的支撑作用下，钢绞线5对转向支座4施加一个向下的力，并传导到跨中区11，提高其抗浮能力。具体的，所述钢绞线5最好能伸入支座区12底部的承台内并与之锚固。

作为一种优选实施方式，每股钢绞线5包括两根及以上的单根钢线，多根钢线抗拉强度更高，且便于锚固。

自锁锚固装置6，如图6~7所示，将钢绞线5锚固在支座区12。具体的，针对已经发生抗浮隐患的地下室，需要锚固钢绞线5，就需要开孔。具体的，所述跨中区11和支座区12之间沿钢绞线5倾斜向下的方向设置有钻孔，钻孔底部设置有扩大孔，钢绞线5从钻孔穿过且端部与扩大孔通过自锁锚固装置6锚固。针对采用的自锁锚固装置6，申请人首先尝试的是自锁锚杆，其自锁技术非常成熟，但是锚杆与钢绞线5非常不好固定，即便固定住，其固定点的抗拔强度也很难满足要求。因此，本发明提供了一种新式自锁锚固装置6，其包括底座61、若干扩张瓣62、锁紧环（图中未画出）和限位环（图中未画出），底座61顶部设置有进线孔610、底部设置有若干出线孔611，钢绞线5从进线孔610伸入且单根钢线分别从出线孔611穿出并与底座61锚固，底座61顶部周向均匀设置有若干楔形面或者锥形面，若干扩张瓣62内侧面分别与所述楔形面或者锥形面滑动连接，扩张瓣62顶部设置有穿孔621且外侧面周向设置有限位槽622，锁紧环从各个穿孔621中穿过，限位环从各个限位槽622中穿过。如此，可以先将单根钢线穿过出线孔611并与之锚固，然后合拢扩张瓣62，使之能通过钻孔放入扩大孔内；再驱动扩张瓣62沿着底座61顶部周向的楔形面或者锥形面滑动，使之底部张开，与扩大孔形成自锁。在扩张瓣62张开的过程中，锁紧环限定扩张瓣62顶部只能绕其转动；在合拢扩张瓣62的状态下，限位环限制扩张瓣62底部张开的幅度，方便放入扩孔内，在扩张瓣62张开的过程中限位环逐渐松动，扩张瓣62随之张开。

转向支座4，设置于钢绞线5转向处，对其提供支撑，具体的，其包括承力座41和第二锚杆42，承力座41表面为弧形面，底部通过第二锚杆42固定在跨中区11上，钢绞线5与承力座41弧形表面相抵持。设置弧形表面，是为了防止单根钢线与其摩擦断裂，并使二者成线接触，将钢绞线5的力均匀分散开。

具体的，本发明提供了一种互锚结构的预应力张拉装置3，其包括底座31、两固定板32、两锚具33和锚杆34，其中，

底座31通过锚杆34固定在跨中区11上；

两固定板32相对平行固定在底座31上，其表面分别开设有若干供钢线穿过的孔；

两锚具33分别设置于两固定板32外侧且表面开设有若干供钢线穿过的孔；

两股钢绞线5上的钢线分别相对穿过一锚具33、两固定板32和另一锚具33并锚固。

针对地下室地基抗浮抢修的场景，还需要对底面找平，本实施例设置了找平抗渗组件8，所述找平抗渗组件8包括抗渗混凝土层81、钢筋网片82和第一锚杆83，抗渗混凝土层81设置于地基底板1表面并淹没预应力张拉装置3和转向支座4，钢筋网片82铺设于抗渗混凝土层81内并通过第一锚杆83与地基底板1锚固。

针对地下室地基抗浮的应用场景，选取地下室地基四个相邻的支座区12，相邻和相对的支座区12之间设置转向支座4，相邻和相对的支座区12之间分别设置有一预应力张拉装置3、两转向支座4和两股钢绞线5。如此，转向支座4在跨中区11上多点分布，能起到更好的抗浮作用。

以下介绍本实施例的基于自锁技术的地基抗浮方法，包括以下步骤，

S1，标识安装位置：根据工程图纸，找出支座区12的位置，以四个支座区12中心为顶点连线形成四边形，在地基底板1上标识四边形边线中点或对角线中点。一般而言，所述四边形边线中点或对角线中点的位置附近设置预应力张拉装置3。

S2，安装转向支座4：在步骤S1得到的四边形边线中点或对角线中点两侧对称安装转向支座4。具体的，将承力座41通过第二锚杆42固定在跨中区11上，第二锚杆42深度不能超过跨中区11厚度，否则就会出现打穿漏水的问题。

S3，打孔、扩孔：从跨中区11开始，往支座区12倾斜向下钻孔直到支座区12，再在得到的钻孔底部扩孔。钻孔和扩孔属于成熟的技术，在此不再赘述。

以上步骤S2和S3执行顺序不分先后，可以同步进行，也可以先后进行。

S4，锚固钢绞线5：将钢绞线5从自锁锚固装置6的进线孔610伸入且单根钢线分别从出线孔611穿出并与底座61锚固，再将扩张瓣62合拢后将自锁锚固装置6放入钻孔底部的扩孔内，再将钢管嵌套在钢绞线5上，钢管末端抵持在扩张瓣62顶部，敲击钢管使得扩张瓣62张开并与扩孔形成自锁，再通过钢管往钻孔内灌注锚固浆料，取出钢管，待锚固浆料凝固。锚固浆料采用现有技术，在此不再赘述。

S5，预应力张拉：将所述钢绞线5的自由端通过转向支座4后张紧，并与预应力张拉装置3锚固。具体的，如图4~5所示，先将一股钢绞线5上的钢线相对穿过一锚具33、两固定板32和另一锚具33；再将另一股钢绞线5上的钢线从相对的方向穿过一锚具33、两固定板32和另一锚具33；再通过牵引装置拉紧两股钢绞线5，然后将两股钢绞线5分别与锚具33锚固。如此，两股钢绞线5就能形成互锚。

S6，找平：如图9所示，在所述地基底板1上铺设抗渗混凝土层81，使得抗渗混凝土层81淹没所述转向支座4和预应力张拉装置3，在此过程中，在抗渗混凝土层81内植入钢筋网片82，钢筋网片82通过第一锚杆83与地基底板1锚固。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于采用了不同的预应力张拉装置3，其包括一永久锚35，永久锚35上均匀分布有若干供钢线穿过的孔，两股钢绞线5上的钢线分别相对穿过永久锚35并锚固，永久锚35上相邻的孔由不同股的钢线穿过。如此，永久锚35两侧均匀受力，形成互锚。

本实施例还提供了专用的张拉装置7，所述张拉装置7包括两活动板71、两千斤顶72和两成品锚具73，活动板71上设置有供单根钢线穿过的孔，成品锚具73上设置有供单根钢线穿过的槽，两千斤顶72驱动两活动板71相对运动。

以下介绍本实施例的基于自锁技术的地基抗浮方法，其与实施例一基本相同，不同之处在于步骤S5中，

首先，如图8所示，两股钢绞线5上的钢线分别相对穿过一成品锚具73、一活动板71、一永久锚35、另一活动板71和另一成品锚具73并锚固；

接着，两千斤顶72驱动两活动板71同步分离，张紧两股钢绞线5；

最后，将两股钢绞线5上的单根钢线分别与永久锚35锚固，剪断永久锚35锚固点和成品锚具73锚固点之间的钢线，拆除张拉装置7。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其包括地基底板（1）和桩基（2），地基底板（1）包括浇筑成型并相互连接的跨中区（11）和支座区（12），支座区（12）底部固定连接桩基（2），其特征在于：还包括预应力张拉装置（3）、两转向支座（4）和两股钢绞线（5），其中，

两转向支座（4），分别固定在跨中区（11）表面，且位于两支座区（12）之间；

预应力张拉装置（3），设置于两转向支座（4）之间；

钢绞线（5），一端与预应力张拉装置（3）锚固、另一端倾斜向下伸入支座区（12）内并自锁锚固，两股钢绞线（5）中间部位分别与两转向支座（4）相抵持；每股钢绞线（5）包括两根及以上的单根钢线；

所述预应力张拉装置（3）包括底座（31）、两固定板（32）、两锚具（33）和锚杆（34），其中，

底座（31）通过锚杆（34）固定在跨中区（11）上；

两固定板（32）相对平行固定在底座（31）上，其表面分别开设有若干供钢线穿过的孔；

两锚具（33）分别设置于两固定板（32）外侧且表面开设有若干供钢线穿过的孔；

两股钢绞线（5）上的钢线分别相对穿过一锚具（33）、两固定板（32）和另一锚具（33）并锚固；

还包括找平抗渗组件（8），所述找平抗渗组件（8）包括抗渗混凝土层（81），抗渗混凝土层（81）设置于地基底板（1）表面并淹没预应力张拉装置（3）和转向支座（4）；

所述基于自锁技术的地基抗浮抢修结构应用于地下室地基抗浮。

2.如权利要求1所述的基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其特征在于：还包括自锁锚固装置（6），所述跨中区（11）和支座区（12）之间沿钢绞线（5）倾斜向下的方向设置有钻孔，钻孔底部设置有扩大孔，钢绞线（5）从钻孔穿过且端部与扩大孔通过自锁锚固装置（6）锚固。

3.如权利要求2所述的基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其特征在于：所述自锁锚固装置（6）包括底座（61）、若干扩张瓣（62）和锁紧环，底座（61）顶部设置有进线孔（610）、底部设置有若干出线孔（611），钢绞线（5）从进线孔（610）伸入且单根钢线分别从出线孔（611）穿出并与底座（61）锚固，底座（61）顶部周向设置有倾斜滑面，若干扩张瓣（62）内侧面分别与所述倾斜滑面滑动连接，扩张瓣（62）顶部设置有穿孔（621），锁紧环从各个穿孔（621）中穿过。

4.如权利要求3所述的基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其特征在于：所述自锁锚固装置（6）包括限位环，扩张瓣（62）外侧面周向设置有限位槽（622），限位环从各个限位槽（622）中穿过。

5.如权利要求1所述的基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其特征在于：所述转向支座（4）包括承力座（41）和第二锚杆（42），承力座（41）表面为弧形面，底部通过第二锚杆（42）固定在跨中区（11）上，钢绞线（5）与承力座（41）弧形表面相抵持。

6.如权利要求1所述的基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其特征在于：所述找平抗渗组件（8）包括钢筋网片（82）和第一锚杆（83），钢筋网片（82）铺设于抗渗混凝土层（81）内并通过第一锚杆（83）与地基底板（1）锚固。

7.如权利要求1所述的基于自锁技术的地基抗浮抢修结构，其特征在于：选取地下室地基四个相邻的支座区（12），相邻和相对的支座区（12）之间分别设置有一预应力张拉装置（3）、两转向支座（4）和两股钢绞线（5）。

8.一种基于自锁技术的地基抗浮抢修方法，其特征在于：针对权利要求3所述的地基抗浮抢修结构，包括以下步骤，

S1，标识安装位置：根据工程图纸，找出支座区（12）的位置，以四个支座区（12）中心为顶点连线形成四边形，在地基底板（1）上标识四边形边线中点或对角线中点；

S2，安装转向支座（4）：在步骤S1得到的四边形边线中点或对角线中点两侧对称安装转向支座（4）；

S3，打孔、扩孔：从跨中区（11）开始，往支座区（12）倾斜向下钻孔直到支座区（12），再在得到的钻孔底部扩孔；

以上步骤S2和S3执行顺序不分先后；

S4，锚固钢绞线（5）：将钢绞线（5）从自锁锚固装置（6）的进线孔（610）伸入且单根钢线分别从出线孔（611）穿出并与底座（61）锚固，再将扩张瓣（62）合拢后将自锁锚固装置（6）放入钻孔底部的扩孔内，再将钢管嵌套在钢绞线（5）上，钢管末端抵持在扩张瓣（62）顶部，敲击钢管使得扩张瓣（62）张开并与扩孔形成自锁，再通过钢管往钻孔内灌注锚固浆料，取出钢管，待锚固浆料凝固；

S5，预应力张拉：将所述钢绞线（5）的自由端通过转向支座（4）后张紧，并与预应力张拉装置（3）锚固；

S6，找平：在所述地基底板（1）上铺设抗渗混凝土层（81），使得抗渗混凝土层（81）淹没所述转向支座（4）和预应力张拉装置（3），在此过程中，在抗渗混凝土层（81）内植入钢筋网片（82），钢筋网片（82）通过第一锚杆（83）与地基底板（1）锚固。

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