CN114673142A - 预应力后插复合锚索抗拔桩及其现场加载设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了预应力后插复合锚索抗拔桩及其现场加载设备，包括护筒，所述护筒的内侧插设有外钢筋框架，所述外钢筋框架的底部设有兼顾导向装置的锥形体，所述外钢筋框架的内侧插设有内钢筋笼，所述内钢筋笼内部底部的轴心处固接有空心管，所述空心管内部的中心处开设有灌砼通道，所述灌砼通道外侧的底部均匀开设有通口；本发明通过护筒和外钢筋框架与内钢筋笼和格构柱的结构配合，促使该抗拔桩的结构体系在安装工作时层次分明，并利用导引机构的结构牵引，可形成结构之间的定位导向结构，保证抗拔桩桩身的垂直安装更加精确居中，减少后插抗拔桩出现倾斜和位置偏移的现象，同时消除抗拔桩桩身工作状态时的拉应力。
Description
技术领域
本发明涉及地下施工技术领域，具体为预应力后插复合锚索抗拔桩及其现场加载设备。
背景技术
抗拔桩广泛应用于大型地下室抗浮、高耸建筑物抗拔、海上码头平台抗拔、悬索桥和斜拉桥的锚桩基础、大型船坞底板的桩基础和静荷载试桩中的锚桩基础等，指当建筑工程地下结构如果有在低于周边土壤水位的部分时，为了抵消土壤中水对结构产生的上浮力而打的桩。
授权公告号CN113152535B专利公开了后插无粘结钢绞线承压型抗拔桩工法及使用的组合体，该抗拔桩施工主要采用锤管后插无粘结钢绞线工艺，利用无粘结钢绞线和预制混凝土组合构件形成的组合体，实现自身抗压承载力高、耐久性好、组合体定位准确的优势，但在实际安装工作时，还会存有以下不便：
当桩身插入地面时，需要临时安装导向装置和定位装置，用于牵引桩身处于居中位置安装以及锤管的临时固定，但桩身在安装时需要分别加载钢筋笼和格构柱加强承载和锚固力，该导向装置只可起到临时对锤管的固定，而定位装置无法同时满足对钢筋笼和格构柱的居中，降低抗拔桩结构加载安装的精确性，影响抗拔桩的轴向拉力和预应力，在对桩身灌注砼时，会插入锚索和无粘接钢绞线增加竖向抗拔力，但通过无粘接钢绞线加固，不仅难以和灌注的混凝土均匀结合，并且无粘接钢绞线还会外包塑料管，从而导致混凝土的灌注留有空隙，降低桩身混凝土填充的紧实性和竖向承载抗拔力，高预应力状态下受扰动容易产生应力损失。
发明内容
本发明的目的在于提供预应力后插复合锚索抗拔桩及其现场加载设备，以解决上述背景技术中提出的相关问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：预应力后插复合锚索抗拔桩，包括护筒，所述护筒的内侧插设有外钢筋框架，所述外钢筋框架的底部设有锥形体，所述外钢筋框架的内侧插设有内钢筋笼，所述内钢筋笼内部底部的轴心处固接有空心管，所述空心管内部的中心处开设有灌砼通道，所述灌砼通道外侧的底部均匀开设有通口，所述内钢筋笼的顶部固接有钢筋围栏，所述空心管的外侧设有格构柱，所述外钢筋框架顶部的四角处预设有感应区；
所述内钢筋笼的内侧设有导引机构，且导引机构分别包括空心限位柱、预应力钢绞线、方管、植筋、凹口和限位钢槽，所述内钢筋笼的内侧设有四组一体化连接的方管，所述外钢筋框架的内侧设有四组一体化连接的空心限位柱，所述内钢筋笼的外侧开设有四组与空心限位柱导引配合的凹口，所述格构柱的外侧设有四组与方管导引配合的限位钢槽，所述钢筋围栏的顶部插设有延伸至四组空心限位柱内部的预应力钢绞线，所述钢筋围栏的顶部插设有延伸至四组方管内部的植筋。
优选的，所述护筒顶部的边缘处设有安装在地面的环形防护板，且环形防护板的两侧设有第一工字型钢，而第一工字型钢的顶部设有穿过钢筋围栏间隙处的第二工字型钢。
优选的，所述锥形体呈锥形框架与外钢筋框架的底部连通连接，所述内钢筋笼外侧的底部设有与锥形框架结构适配的锥形定位板，而锥形定位板的底部设有穿过锥形体内部的限位板。
优选的，所述空心管的外侧设有四组凸板，且凸板与格构柱导引配合，所述空心管顶部的四角处插设有复合锚索。
优选的，所述钢筋围栏分别由环形板和钢构栅栏组合而成，所述格构柱穿过钢构栅栏和环形板的中心位置处插设在空心管的外壁。
优选的，所述内钢筋笼的顶部均匀插设有加固锚索，所述内钢筋笼的外侧和内侧预制由四组同一方位的凹口和方管。
优选的，四组所述空心限位柱和方管的底部开设有通口，四组所述空心限位柱内部的空腔分别插设有预应力钢绞线和填充有混凝土，四组所述方管的内部分别插设有植筋和填充有混凝土，所述预应力钢绞线由有粘接钢绞线制成。
本发明还包括预应力后插复合锚索抗拔桩现场加载设备，包括履带吊车，所述履带吊车承载区的顶部设有伸缩臂，所述伸缩臂的顶部设有升降配合的安装座，且安装座的底部分别设有第一起重吊具和第二起重吊具，所述第一起重吊具的底部悬吊有起吊架，且起吊架的底部均匀设有吊钩，所述起吊架的外侧设有四组套筒，所述第二起重吊具的吊绳穿过套筒的内部并连接有定位架，所述定位架底部的边缘处设有四组与感应区对应配合的红外线传感器，所述定位架顶部的边缘处设有配重环。
优选的，所述定位架由环形板体制成，且环形板体的内径大于起吊架的直径。
优选的，所述第一起重吊具控制起吊架升降，所述第二起重吊具控制定位架在套筒的导引下升降。
与现有技术相比，本发明提供了预应力后插复合锚索抗拔桩现场加载设备，具备以下有益效果：
1、本发明通过提前进行混凝土灌注后插钢结构构件，施工速度快。同时由于采用非泥浆护壁施工方式，桩身与土体之间不存在泥皮，抗拔承载力更高。另外，成桩后桩身钢构件提前进行预应力张拉，使桩身全部为受压区，并通过计算，使其在正常使用期间不存在受拉区，桩身没有裂缝，抗腐蚀能力高。
2、本发明通过护筒和外钢筋框架与内钢筋笼和格构柱的结构配合，促使该抗拔桩的结构体系在安装工作时层次分明，并利用导引机构的结构牵引，可形成结构之间的定位导向结构，保证抗拔桩桩身的垂直安装更加精确居中，减少后插抗拔桩出现倾斜和位置偏移的现象，同时消除抗拔桩桩身工作状态时的拉应力，而在内钢筋笼内外壁的双作用导向下，可同时满足内钢筋笼和外钢筋框架与钢筋围栏之间的加载装配工作，进一步确保该抗拔桩居中定位准确，有利于发挥桩身与土层的侧摩阻力。
3、本发明利用导引机构的牵引导向，可使内钢筋笼嵌入外钢筋框架的内层，而格构柱则嵌入内钢筋笼的内层，促使该抗拔桩内层结构层层结合，并可将预应力钢绞线和植筋分别插入空心限位柱与方管的预留的空腔处，从而使后续混凝土的灌注延伸至空心限位柱与方管的腔内，让混凝土和插设加固的预应力钢绞线与植筋填充更为紧实，避免留有空隙，混凝土密度更佳，相比无粘接钢绞线，该结构不仅起到的抗拔桩安装的牵引导向功效，同时大大减小了预应力锚索的应力损失。
4、本发明通过第一起重吊具和第二起重吊具的起吊结构相互结合，可让第一起重吊具和与起吊架作为主起吊结构，而第二起重吊具与定位架则以起吊架的基础上限位升降，从而利用定位架对所起吊的钢筋笼和格构柱辅助限位，并通过下方的红外线传感器与预设的感应区智能感应，从而找准所起吊的内钢筋笼和格构柱位置矫正，从而精确稳定的将抗拔桩内部结构导入导引机构的导引体系，增加抗拔桩安装的灵活性和工作效率。
附图说明
图1为本发明的抗拔桩护筒和外钢筋框架安装结构示意图；
图2为本发明的抗拔桩内钢筋笼安装结构示意图；
图3为本发明的抗拔桩格构柱安装结构示意图；
图4为本发明的抗拔桩内钢筋笼结构示意图；
图5为本发明的抗拔桩俯视剖视图；
图6为本发明图2的A处放大图；
图7为本发明的空心管立体图；
图8为本发明的履带吊车结构示意图；
图9为本发明图8的B处放大图；
图10为本发明的定位架立体图。
图中：1、护筒；2、外钢筋框架；3、导引机构；31、空心限位柱；32、预应力钢绞线；33、方管；34、植筋；35、凹口；36、限位钢槽；4、锥形体；5、内钢筋笼；6、空心管；7、灌砼通道；8、钢筋围栏；9、格构柱；10、感应区；11、通口；12、履带吊车；13、伸缩臂；14、第一起重吊具；15、第二起重吊具；16、套筒；17、起吊架；18、定位架；19、红外线传感器；20、配重环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：预应力后插复合锚索抗拔桩，包括护筒1，护筒1的内侧插设有外钢筋框架2，外钢筋框架2的底部设有锥形体4，方便后插钢筋笼时进行导向，外钢筋框架2的内侧插设有内钢筋笼5，内钢筋笼5内部底部的轴心处固接有空心管6，空心管6内部的中心处开设有灌砼通道7，灌砼通道7外侧的底部均匀开设有通口11，内钢筋笼5的顶部固接有钢筋围栏8，空心管6的外侧设有格构柱9，外钢筋框架2顶部的四角处预设有感应区10；
内钢筋笼5的内侧设有导引机构3，且导引机构3分别包括空心限位柱31、预应力钢绞线32、方管33、植筋34、凹口35和限位钢槽36，内钢筋笼5的内侧设有四组一体化连接的方管33，外钢筋框架2的内侧设有四组一体化连接的空心限位柱31，内钢筋笼5的外侧开设有四组与空心限位柱31导引配合的凹口35，格构柱9的外侧设有四组与方管33导引配合的限位钢槽36，钢筋围栏8的顶部插设有延伸至四组空心限位柱31内部的预应力钢绞线32，钢筋围栏8的顶部插设有延伸至四组方管33内部的植筋34。
作为本实施例的优选方案：护筒1顶部的边缘处设有安装在地面的环形防护板，且环形防护板的两侧设有第一工字型钢，而第一工字型钢的顶部设有穿过钢筋围栏8间隙处的第二工字型钢，便于在护筒1上方搭设地面的固定围栏，进一步提高抗拔桩的承载力。
作为本实施例的优选方案：锥形体4呈锥形框架与外钢筋框架2的底部连通连接，内钢筋笼5外侧的底部设有与锥形框架结构适配的锥形定位板，而锥形定位板的底部设有穿过锥形体4内部的限位板，促使锥形定位板和锥形框架一体化结构配合，促使抗拔桩内部安装结构更为牢固。
作为本实施例的优选方案：空心管6的外侧设有四组凸板，且凸板与格构柱9导引配合，空心管6顶部的四角处插设有复合锚索，增加格构柱9安装的牵引和导向性。
作为本实施例的优选方案：钢筋围栏8分别由环形板和钢构栅栏组合而成，格构柱9穿过钢构栅栏和环形板的中心位置处插设在空心管6的外壁，提高格构柱9装配的固定效果，避免出现位置错位和偏移。
作为本实施例的优选方案：内钢筋笼5的顶部均匀插设有加固锚索，内钢筋笼5的外侧和内侧预制由四组同一方位的凹口35和方管33，可通过加固锚索的安置，提高内钢筋笼5的结构应力。
作为本实施例的优选方案：四组空心限位柱31和方管33的底部开设有通口，四组空心限位柱31内部的空腔分别插设有预应力钢绞线32和填充有混凝土，四组方管33的内部分别插设有植筋34和填充有混凝土，预应力钢绞线32由有粘接钢绞线制成，可有效让混凝土与插设的植筋34和预应力钢绞线32接触填充，提高抗拔桩的抗拔力。
本发明还包括预应力后插复合锚索抗拔桩现场加载设备，包括履带吊车12，履带吊车12承载区的顶部设有伸缩臂13，伸缩臂13的顶部设有升降配合的安装座，且安装座的底部分别设有第一起重吊具14和第二起重吊具15，第一起重吊具14的底部悬吊有起吊架17，且起吊架17的底部均匀设有吊钩，起吊架17的外侧设有四组套筒16，第二起重吊具15的吊绳穿过套筒16的内部并连接有定位架18，定位架18底部的边缘处设有四组与感应区10对应配合的红外线传感器19，定位架18顶部的边缘处设有配重环20。
作为本实施例的优选方案：定位架18由环形板体制成，且环形板体的内径大于起吊架17的直径，可利用定位架18作为辅助起吊结构，避免妨碍第一起重吊具14和起吊架17的起吊工作。
作为本实施例的优选方案：第一起重吊具14控制起吊架17升降，第二起重吊具15控制定位架18在套筒16的导引下升降，增加定位架18升降的稳定性和平衡性。
实施例1，如图1-3所示，在护筒1装配后，然后依次将外钢筋框架2插入护筒1的内层，接着将内钢筋笼5插入外钢筋框架2的内层，而内钢筋笼5底面的轴心处预制空心管6和灌砼通道7，此时便可将格构柱9插入内钢筋笼5的内层，并包裹在空心管6的外壁，从而让构成的抗拔桩内部结构相互联系，加强桩身的抗偏移和承载力，并使安装工作层次分明，加强抗拔桩现场加载安装的工作效率。
实施例2，如图4-7所示，可在内钢筋笼5的上方预制钢筋围栏8，从而让钢筋围栏8高于地面一定高度，并在护筒1、外钢筋框架2、内钢筋笼5和格构柱9加载安装后，便可在钢筋围栏8上方打入四组嵌入空心限位柱31内部空腔的预应力钢绞线32以及方管33内部空腔的植筋34，最终让填入的混凝土延伸至空心限位柱31和方管33的内部空腔，使外钢筋框架2和内钢筋笼5的内层填充更为紧实，增加抗拔桩锚固结构的预应力和抗拔力。
实施例2，如图8-10所示，当履带吊车12进行起吊作业时，可通过第一起重吊具14和起吊架17作为主起吊结构，可在起吊架17对内钢筋笼5或格构柱9起吊后，可通过第二起重吊具15带动定位架18的下降，促使定位架18沿绕吊起的内钢筋笼5或格构柱9外壁下降，并在下降指定高度后，便可通过红外线传感器19和感应区10的智能感应，将吊起的内钢筋笼5或格构柱9进行位置矫正，便于操作人员自动找到内钢筋笼5外壁的凹口35和空心限位柱31的垂直牵引方位，从而使履带吊车12稳定精确将内钢筋笼5和格构柱9加载装配。
工作原理：在进行抗拔桩安装工作时，可首先在地面埋设护筒1，然后进行成孔施工，并进行清孔作业，将孔内的泥土引出，然后通过履带吊车12和伸缩臂13以及第一起重吊具14将预制的外钢筋框架2吊装并在锥形体4的结构牵引下，插入护筒1内的孔道处，形成抗拔桩外壁，然后通过履带吊车12和第一起重吊具14对内钢筋笼5进行悬吊，期间可通过第二起重吊具15的启动将定位架18在套筒16的配合进行限位下降，促使定位架18在配重环20的配重下稳定下降，此时便可通过四组红外线传感器19和外钢筋框架2上方预设的感应区10智能感应，从而方便履带吊车12的驾驶人员根据红外线传感器19和感应区10的智能定位，保证所起吊的内钢筋笼5外壁的四组凹口35与外钢筋框架2内壁的四组空心限位柱31垂直面相对，当内钢筋笼5的位置找准后，便可将内钢筋笼5插入外钢筋框架2内，期间利用内钢筋笼5的下降促使四组凹口35贴附空心限位柱31，并以空心限位柱31为牵引和矫正点稳定将内钢筋笼5插入外钢筋框架2内，同时让内钢筋笼5下方的锥形定位板贴合锥形体4，从而确认内钢筋笼5完好无误的安装，当内钢筋笼5在安装后，可继续通过履带吊车12和第一起重吊具14将格构柱9起吊，并继续利用红外线传感器19和感应区10的智能矫正，促使格构柱9外侧面的四组限位钢槽36和方管33垂直面相对，从而让格构柱9精确卡入四组方管33的外壁，即可使外钢筋框架2和内钢筋笼5以及格构柱9的安装工作层层联系，并在护筒1、外钢筋框架2、内钢筋笼5和格构柱9统一加载安装后，分别将四组预应力钢绞线32和植筋34插入空心限位柱31和方管33内进行加固，然后便可将制备好的砼从灌砼通道7内引入，促使混凝土从灌砼通道7下方的通口11流出，最终让混凝土填满外钢筋框架2和内钢筋笼5的内层，并促使混凝土延伸入空心限位柱31和方管33内，进而大大提高混凝土和预应力钢绞线32与植筋34填充的紧实性和密度，提高该抗拔桩结构的承载力和抗拔力。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.预应力后插复合锚索抗拔桩，包括护筒(1)，其特征在于：所述护筒(1)的内侧插设有外钢筋框架(2)，所述外钢筋框架(2)的底部设有锥形体(4)，所述外钢筋框架(2)的内侧插设有内钢筋笼(5)，所述内钢筋笼(5)内部底部的轴心处固接有空心管(6)，所述空心管(6)内部的中心处开设有灌砼通道(7)，所述灌砼通道(7)外侧的底部均匀开设有通口(11)，所述内钢筋笼(5)的顶部固接有钢筋围栏(8)，所述空心管(6)的外侧设有格构柱(9)，所述外钢筋框架(2)顶部的四角处预设有感应区(10)；
所述内钢筋笼(5)的内侧设有导引机构(3)，且导引机构(3)分别包括空心限位柱(31)、预应力钢绞线(32)、方管(33)、植筋(34)、凹口(35)和限位钢槽(36)，所述内钢筋笼(5)的内侧设有四组一体化连接的方管(33)，所述外钢筋框架(2)的内侧设有四组一体化连接的空心限位柱(31)，所述内钢筋笼(5)的外侧开设有四组与空心限位柱(31)导引配合的凹口(35)，所述格构柱(9)的外侧设有四组与方管(33)导引配合的限位钢槽(36)，所述钢筋围栏(8)的顶部插设有延伸至四组空心限位柱(31)内部的预应力钢绞线(32)，所述钢筋围栏(8)的顶部插设有延伸至四组方管(33)内部的植筋(34)。
2.根据权利要求1所述的预应力后插复合锚索抗拔桩，其特征在于：所述护筒(1)顶部的边缘处设有安装在地面的环形防护板，且环形防护板的两侧设有第一工字型钢，而第一工字型钢的顶部设有穿过钢筋围栏(8)间隙处的第二工字型钢。
3.根据权利要求1所述的预应力后插复合锚索抗拔桩，其特征在于：所述锥形体(4)呈锥形框架与外钢筋框架(2)的底部连通连接，所述内钢筋笼(5)外侧的底部设有与锥形框架结构适配的锥形定位板，而锥形定位板的底部设有穿过锥形体(4)内部的限位板。
4.根据权利要求1所述的预应力后插复合锚索抗拔桩，其特征在于：所述空心管(6)的外侧设有四组凸板，且凸板与格构柱(9)导引配合，所述空心管(6)顶部的四角处插设有复合锚索。
5.根据权利要求1所述的预应力后插复合锚索抗拔桩，其特征在于：所述钢筋围栏(8)分别由环形板和钢构栅栏组合而成，所述格构柱(9)穿过钢构栅栏和环形板的中心位置处插设在空心管(6)的外壁。
6.根据权利要求1所述的预应力后插复合锚索抗拔桩，其特征在于：所述内钢筋笼(5)的顶部均匀插设有加固锚索，所述内钢筋笼(5)的外侧和内侧预制由四组同一方位的凹口(35)和方管(33)。
7.根据权利要求1所述的预应力后插复合锚索抗拔桩，其特征在于：四组所述空心限位柱(31)和方管(33)的底部开设有通口，四组所述空心限位柱(31)内部的空腔分别插设有预应力钢绞线(32)和填充有混凝土，四组所述方管(33)的内部分别插设有植筋(34)和填充有混凝土，所述预应力钢绞线(32)由有粘接钢绞线制成。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的预应力后插复合锚索抗拔桩所用的现场加载设备，包括履带吊车(12)，其特征在于：所述履带吊车(12)承载区的顶部设有伸缩臂(13)，所述伸缩臂(13)的顶部设有升降配合的安装座，且安装座的底部分别设有第一起重吊具(14)和第二起重吊具(15)，所述第一起重吊具(14)的底部悬吊有起吊架(17)，且起吊架(17)的底部均匀设有吊钩，所述起吊架(17)的外侧设有四组套筒(16)，所述第二起重吊具(15)的吊绳穿过套筒(16)的内部并连接有定位架(18)，所述定位架(18)底部的边缘处设有四组与感应区(10)对应配合的红外线传感器(19)，所述定位架(18)顶部的边缘处设有配重环(20)。
9.根据权利要求8所述的预应力后插复合锚索抗拔桩现场加载设备，其特征在于：所述定位架(18)由环形板体制成，且环形板体的内径大于起吊架(17)的直径。
10.根据权利要求8所述的预应力后插复合锚索抗拔桩现场加载设备，其特征在于：所述第一起重吊具(14)控制起吊架(17)升降，所述第二起重吊具(15)控制定位架(18)在套筒(16)的导引下升降。
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