CN118481178A - 一种无裂缝抗拔桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下室抗浮技术领域，公开了一种无裂缝抗拔桩及其施工方法，无裂缝抗拔桩包括桩体、预应力筋和端部锚头，预应力筋成对布置在桩体内，并且成对的预应力筋以桩体的中心线为轴对称分布，各预应力筋的顶端均布置有端部锚头；还包括底部连接筋和第一螺旋筋，底部连接筋固定连接在成对布置的预应力筋的底端之间，第一螺旋筋缠绕布置于底部连接筋的外侧。利用预应力压紧桩体来增加桩体的局部受压承载力，当桩体浮动时预应力释放，避免桩体产生裂缝；当预应力筋被张拉时，底部连接筋会贴合至已经凝结的桩体上，承担传统的锚固头的锚固作用，保证了锚固的可靠性和安全性，充分利用桩体的混凝土材料特性，实现桩体混凝土整体受压，减少了造价。

Description

一种无裂缝抗拔桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下室抗浮技术领域，特别是涉及一种无裂缝抗拔桩及其施工方法。

背景技术

在建设地下室时，在低于水平面的位置挖掘出的空间会被周围的土壤和地下水所包围，地下室受到水压力作用而迫使地下室有上升的趋势，就会产生地下室抗浮的问题，严重的话甚至可能危及施工和建筑安全，因此目前地下室的抗浮问题已经成为地下室建设中不可忽视的问题，采取正确的抗浮措施是地下室建设中不可忽视的一环。

目前地下室抗浮的常用措施主要包括抗浮锚杆、进行压重、抗浮桩等。抗浮锚杆是目前比较实用的一种方式，而且施工困难度较小，成本也相对较低，可以在许多情况下取得良好的效果。但是抗浮锚杆有局限性，其所提供的抗浮力一般较小，而且其不能承受压力，只能起到抗拔作用，这样对于既要受压，又要抗拔的位置就不是很适用，且材料全部用来抗拔也没有办法完全利用材料的特性，造成一定的浪费。压重的局限性非常大，首先要有足够的空间进行配重，这往往就会限制建筑的使用，压重的方式还需要考虑地下室结构的承载能力和稳定性，如果过度压重很可能会导致地下室底部发生破坏或者沉降，造成严重的安全隐患。

在地下室抗浮措施中，抗浮桩是目前比较实用并且有效的一种尝试，其施工困难度较小，成桩质量高，而且既可以抗拔，又可以抗压，可以在许多情况下取得良好的效果。但是抗拔桩的配筋往往比较有限。其局限性是所提供的抗浮力不可能很大，这也是由抗拔桩身的特性导致的。传统抗拔桩在承载较大竖向抗拔力时，由于受力复杂性和材料性能限制，常会出现桩体开裂现象，尤其是在混凝土灌注桩中，由于收缩徐变、钢筋拉力以及应力集中效应，抗拔裂缝问题尤为突出，这不仅影响了桩体的整体性和耐久性，也降低了其承载能力及安全性。

申请公布号为CN109555119A的专利公开了一种用于抗拔的缓凝结预应力灌注桩及方法，缓凝结预应力灌注桩包括钢筋笼，设于钢筋笼上的若干条钢筋和若干条缓凝结预应力筋；各条钢筋和各条缓凝结预应力筋均沿钢筋笼的轴心线方向延伸，缓凝结预应力筋包括套管和设于套管中的若干条预应力钢绞丝，套管与各条预应力钢绞丝之间填充有缓粘结预应力粘结剂，每条缓凝结预应力筋下端均设有预应力锚固体；各条钢筋和各条缓凝结预应力筋均与承台连接。

上述的灌注桩通过设置缓凝结预应力筋施加预应力，通过预应力来增加局部受压承载力，对混凝土桩进行保护，减少混凝土桩产生裂缝。但是现有的混凝土桩需要在桩基的端部增加锚固头作为锚固体，现有的锚固头均需要专门制作，多数为夹片式锚具或者机式锚具，一般对于裸露在外面的锚固头，均需要进行专项的检测，以保证其锚固的安全性，但是在地下锚固头却无法进行检测，无法保证锚固头的质量安全，失效后会对桩体带来安全隐患，且专门的锚固头也带来了一定的附加费用，使得造价升高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种无裂缝抗拔桩，以解决现有技术中的抗拔桩在桩体端部设置锚固头的可靠性不可检测而存在安全隐患，造价高问题；本发明还提供了一种无裂缝抗拔桩的施工方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无裂缝抗拔桩，包括桩体、预应力筋和端部锚头，所述预应力筋沿所述桩体的轴向延伸，所述预应力筋成对布置在所述桩体内，并且成对的所述预应力筋以所述桩体的中心线为轴对称分布，各所述预应力筋的顶端均布置有所述端部锚头；

还包括底部连接筋和第一螺旋筋，所述底部连接筋布置于所述桩体内，所述底部连接筋固定连接在成对布置的所述预应力筋的底端之间，所述第一螺旋筋缠绕布置于所述底部连接筋的外侧。

优选地，所述底部连接筋成弧形结构，所述底部连接筋与所述预应力筋之间平滑连接。

优选地，所述预应力筋有至少两对，各对所述预应力筋沿所述桩体的周向间隔均匀分布，各对所述预应力筋的底端均连接有所述底部连接筋，各所述底部连接筋之间的间距不小于2cm。

优选地，还包括套管，所述套管沿所述桩体的轴向延伸，所述套管套装于所述预应力筋的外侧，所述套管的顶端密封布置有止水环，所述套管的底端密封布置有第一钢筋网片。

优选地，所述第一螺旋筋还具有缠绕在所述预应力筋外侧的连接段，所述连接段与所述第一钢筋网片固定连接。

优选地，所述套管与所述预应力筋之间还设有润滑层。

优选地，还包括箍筋，所述箍筋缠绕在成对布置的所述预应力筋外侧，所述第一螺旋筋的布置密度大于所述箍筋的布置密度。

优选地，所述端部锚头包括垫板、第二螺旋筋和第二钢筋网片，所述垫板、所述第二螺旋筋与所述第二钢筋网片均套装在所述预应力筋的外侧，所述第二螺旋筋连接在所述垫板与所述第二钢筋网片之间，所述垫板背离所述第二螺旋筋的一侧还设有紧固螺母，所述紧固螺母与所述预应力筋螺纹配合。

本发明还提供了一种无裂缝抗拔桩的施工方法，包括以下步骤：

S1，在地基上开挖钻孔，并对钻孔进行清孔作业；

S2，将混凝土灌入步骤S1开挖的钻孔内，形成桩体；

S3，组装预应力筋、底部连接筋、第一螺旋筋、箍筋、套管和润滑层形成预应力结构，将预应力结构整体插入步骤S2中的混凝土内；

S4，混凝土凝固至预期强度，施工承台并在预应力筋的顶端设置端部锚头；

S5，张拉预应力筋，对成对布置的预应力筋同时张拉或者是对成对布置的预应力筋中的一个预应力筋锚固并张拉另一个预应力筋，预应力筋在套管内滑动，使得预应力筋处于受拉状态，步骤S3中组装的预应力结构产生预应力；

S6，采用步骤S4中的端部锚头锁紧预应力筋。

优选地，步骤S3中，组装形成预应力结构时，先设置底部连接筋的找型钢筋，找型钢筋为U形结构，将预应力筋的一端穿过套管和箍筋，将预应力筋弯折成U形，再将预应力筋的另一端穿过成对的套管和箍筋，在最后将预应力筋弯折形成的底部连接筋与找型钢筋贴合绑扎并进行预紧。

本发明实施例一种无裂缝抗拔桩及其施工方法与现有技术相比，其有益效果在于：在桩体内设置预应力筋，预应力筋被施加预应力，利用预应力压紧桩体来增加桩体的局部受压承载力，当桩体浮动时预应力释放，避免桩体产生裂缝；在成对布置的预应力筋底设置底部连接筋，底部连接筋将成对的预应力筋连接为整体，当预应力筋被张拉时，底部连接筋受到两个预应力筋的拉力，底部连接筋会贴合至已经凝结的桩体上使得预应力筋不会被拉动，承担传统的锚固头的锚固作用，无需在桩体的底部增设锚固头，省略了对锚固头的检测等作业，保证了锚固的可靠性和安全性，充分利用桩体的混凝土材料特性，实现桩体混凝土整体受压，减少了造价。

附图说明

图1是本发明的无裂缝抗拔桩的结构示意图；

图2是图1的无裂缝抗拔桩的底部连接筋与预应力筋连接位置的放大示意图；

图3是图1的无裂缝抗拔桩的端部锚头与预应力筋连接位置的放大示意图；

图4是图1的无裂缝抗拔桩沿A-A线的剖视图。

图中，1、桩体，2、预应力筋，3、端部锚头，31、垫板，32、第二螺旋筋，33、第二钢筋网片，34、紧固螺母，4、底部连接筋，5、第一螺旋筋，6、套管，7、止水环，8、第一钢筋网片，9、润滑层，10、箍筋，11、轴向钢筋，12、承台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种无裂缝抗拔桩的优选实施例，如图1至图4所示，该无裂缝抗拔桩包括桩体1、预应力筋2、端部锚头3、底部连接筋4和第一螺旋筋5，桩体1为该无裂缝抗拔桩的基础结构，预应力筋2、端部锚头3、底部连接筋4和第一螺旋筋5均布置在桩体1内。桩体1的主体由混凝土灌注形成，用于承担竖向压力，并通过与周边图的接触面提供向下的摩擦力，在本实施例中，桩体1内还布置有轴向钢筋11，轴向钢筋11用于增加桩体1的结构强度，增大承载力。

预应力筋2沿桩体1的轴向延伸，预应力筋2成对布置在桩体1内，并且成对的预应力筋2以桩体1的中心线为轴对称分布，对称分布可以避免桩体1偏心受拉。预应力筋2用于承担桩体1所受到的竖向拉力，预应力筋2在施工的时候作为结构件放入混凝土内，待混凝土凝结达到强度后，张拉预应力筋2产生预应力，预应力可以压紧混凝土形成的桩体1，使得桩体1不会因为传统钢筋的拉力而产生裂缝。在本实施例中，预应力筋2具体为预应力钢绞线，在其他实施例中，预应力筋2也可以为缓凝结预应力钢筋。

各个预应力筋2的顶端均布置有端部锚头3，端部锚头3布置在桩体1的顶部，可以增加预应力筋2对桩体1张拉位置的混凝土强度，在预应力筋2受到预应力后，可以蜡烛预应力筋2，使得预应力可以永久保持。在本实施例中，端部锚头3可以采用现有的锚固体结构，此处不作详细叙述。

底部连接筋4布置在桩体1内的底部，底部连接筋4固定连接在成对布置的预应力筋2的底端之间，底部连接筋4可不设置额外的粘结措施与混凝土形成的桩体1固结。优选地，桩体1在底部连接筋4处浇筑缓凝结混凝土，可以进一步增加该无裂缝抗拔桩的安全性。

在本实施例中，底部连接筋4可以直接用预应力筋2折弯制作，即底部连接筋4与预应力筋2为一体结构，用普通钢筋作为找型钢筋进行复制，然对预应力筋2折弯，弯折位置与找型钢筋贴合绑扎形成底部连接筋4。在对预应力筋2施加预应力时，底部连接筋4连接的两个预应力筋2必须成对张拉，或者先锁定一个预应力筋2后再张拉另一个预应力筋2。

成对布置的预应力筋2的底部通过底部连接筋4连接，预应力筋2受到拉力时，底部连接筋4受到成对布置的两个预应力筋2的拉力，此时底部连接筋4会向上贴合至已经凝结的桩体1上，不会被拉动，承担传动的锚固头的锚固作用。

第一螺旋筋5缠绕布置在底部连接筋4的外侧，底部螺旋筋可以为桩体1内布置第一螺旋筋5位置的混凝土进行约束，避免混凝土被局部压坏，同时也可以为底部连接筋4增加锚固力，增加预应力筋2的锚固效果。

该无裂缝抗拔桩在桩体1内设置预应力筋2，预应力筋2被施加预应力，利用预应力压紧桩体1来增加桩体1的局部受压承载力，当桩体1浮动时预应力释放，避免桩体1产生裂缝；在成对布置的预应力筋2底设置底部连接筋4，底部连接筋4将成对的预应力筋2连接为整体，当预应力筋2被张拉时，底部连接筋4受到两个预应力筋2的拉力，底部连接筋4会贴合至已经凝结的桩体1上使得预应力筋2不会被拉动，承担传统的锚固头的锚固作用，无需在桩体1的底部增设锚固头，省略了对锚固头的检测等作业，保证了锚固的可靠性和安全性，充分利用桩体1的混凝土材料特性，实现桩体1混凝土整体受压，减少了造价。

优选地，底部连接筋4成弧形结构，底部连接筋4与预应力筋2之间平滑连接。

底部连接筋4成弧形结构，可以增加底部连接筋4的长度以及与混凝土之间的接触面积，避免混凝土局部压坏，增加锚固效果。底部连接筋4与预应力筋2之间平滑连接，可以防止底部连接筋4与预应力筋2的连接位置形成应力集中。

优选地，预应力筋2有至少两对，各对预应力筋2沿桩体1的周向间隔均匀分布，各对预应力筋2的底端均连接有底部连接筋4，各底部连接筋4之间的间距不小于2cm。

当桩体1的直径增加后，预应力筋2的数量对应增加。预应力筋2有至少两对并且沿桩体1的周向间隔均匀分布，即预应力筋2在平面上将圆形分为均匀角度，可以避免桩体1偏心受拉。各底部连接筋4之间的间距不小于2cm，可以避免底部连接筋4之间的混凝土厚度过小而造成混凝土受损。

优选地，还包括套管6，套管6沿桩体1的轴向延伸，套管6套装于预应力筋2的外侧，套管6的顶端密封布置有止水环7，套管6的底端密封布置有第一钢筋网片8。

在预应力筋2的外侧套装套管6，套管6可以将混凝土与预应力筋2在桩体1内进行分离，使得预应力筋2产生的应变不会影响在桩体1上，这样不会像传统的抗拔桩一样产生裂缝。

套管6的顶端密封布置止水环7、底端密封布置第一钢筋网片8，止水环7和第一钢筋网片8可以对套管6进行封堵，增加局部受压承载力；另外第一钢筋网片8还可以对混凝土进行保护，避免混凝土局部被压坏。

优选地，第一螺旋筋5还具有缠绕在预应力筋2外侧的连接段，连接段与第一钢筋网片8固定连接。

第一螺旋筋5缠绕在预应力筋2的外侧，可以对预应力筋2和混凝土施加约束，将第一螺旋筋5、第一钢筋网片8形成整体对混凝土进行保护，避免混凝土被压坏。

优选地，套管6与预应力筋2之间还设有润滑层9。

润滑层9可以减少套管6与预应力筋2之间的摩擦力，阻止混凝土在实施的时候灌入套管6与预应力筋2之间，同时还可以保护预应力筋2不受腐蚀。在本实施例中，润滑层9具体为防腐油脂。

优选地，还包括箍筋10，箍筋10缠绕在成对布置的预应力筋2外侧，第一螺旋筋5的布置密度大于箍筋10的布置密度。

箍筋10螺旋缠绕在预应力筋2的外侧，可以对布置有预应力筋2位置的桩体1进行束缚，增加混凝土的强度，使得混凝土可以有足够的强度进行桩体1的承压，桩体1在预应力筋2处不会因为过大的拉力而拉裂。

第一螺旋筋5的布置密度大于箍筋10的布置密度，可以进一步增加桩体1在底部连接筋4处的强度，避免桩体1在底部连接筋4处因为过大的拉力而拉裂。

优选地，端部锚头3包括垫板31、第二螺旋筋32和第二钢筋网片33，垫板31、第二螺旋筋32与第二钢筋网片33均套装在预应力筋2的外侧，第二螺旋筋32连接在垫板31与第二钢筋网片33之间，垫板31背离第二螺旋筋32的一侧还设有紧固螺母34，紧固螺母34与预应力筋2螺纹配合。

第二螺旋筋32、第二钢筋网片33套在预应力筋2的外侧，可以对布置有端部锚头3位置的混凝土进行结构加强，垫板31使得紧固螺母34的作用力均匀分布在桩体1上，避免混凝土受损，保证预应力得以永久保持。

本发明还提供了一种无裂缝抗拔桩的施工方法，包括以下步骤：

S1，在地基上开挖钻孔，并对钻孔进行清孔作业。具体地，在开挖钻孔时可以采用旋挖、螺旋等工艺进行钻孔。

S2，将混凝土灌入步骤S1开挖的钻孔内，形成桩体1。混凝土灌入钻孔时，可以在底部连接筋4的位置灌注入缓凝结混凝土，进一步增强安全性。

S3，组装预应力筋2、底部连接筋4、第一螺旋筋5、箍筋10、套管6和润滑层9形成预应力结构，将预应力结构整体插入步骤S2中的混凝土内。将预应力结构整体插入混凝土内，可以保证预应力结构的质量，同时也减少施工步骤，方便施工。

S4，混凝土凝固至预期强度，施工承台12并在预应力筋2的顶端设置端部锚头3。在施工端部锚头3和承台12时，先破掉桩体1的桩头，在桩头上施工承台12，端部锚头3布置在承台12上。

S5，张拉预应力筋2，对成对布置的预应力筋2同时张拉或者是对成对布置的预应力筋2中的一个预应力筋2锚固并张拉另一个预应力筋2，预应力筋2在套管6内滑动，使得预应力筋2处于受拉状态，步骤S3中组装的预应力结构产生预应力。

在张拉预应力筋2时，两个预应力筋2必须成对张拉，或者先锁定一个预应力筋2后再张拉另一个预应力筋2，可以避免偏心受拉，保证成对布置的预应力筋2同步张拉。

S6，采用步骤S4中的端部锚头3锁紧预应力筋2。锁紧预应力筋2使得预应力保持之后，可以继续施工承台12，完成后续作业。

优选地，步骤S3中，组装形成预应力结构时，先设置底部连接筋4的找型钢筋，找型钢筋为U形结构，将预应力筋2的一端穿过套管6和箍筋10，将预应力筋2弯折成U形，再将预应力筋2的另一端穿过成对的套管6和箍筋10，在最后将预应力筋2弯折形成的底部连接筋4与找型钢筋贴合绑扎并进行预紧。

底部连接筋4由预应力筋2弯折形成，使得底部连接筋4和预应力筋2为一体结构，保证底部连接筋4和预应力筋2在连接位置的强度，增加安全性。

综上，本发明实施例提供一种无裂缝抗拔桩及其施工方法，其在桩体内设置预应力筋，预应力筋被施加预应力，利用预应力压紧桩体来增加桩体的局部受压承载力，当桩体浮动时预应力释放，避免桩体产生裂缝；在成对布置的预应力筋底设置底部连接筋，底部连接筋将成对的预应力筋连接为整体，当预应力筋被张拉时，底部连接筋受到两个预应力筋的拉力，底部连接筋会贴合至已经凝结的桩体上使得预应力筋不会被拉动，承担传统的锚固头的锚固作用，无需在桩体的底部增设锚固头，省略了对锚固头的检测等作业，保证了锚固的可靠性和安全性，充分利用桩体的混凝土材料特性，实现桩体混凝土整体受压，减少了造价。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无裂缝抗拔桩，其特征在于，包括桩体(1)、预应力筋(2)和端部锚头(3)，所述预应力筋(2)沿所述桩体(1)的轴向延伸，所述预应力筋(2)成对布置在所述桩体(1)内，并且成对的所述预应力筋(2)以所述桩体(1)的中心线为轴对称分布，各所述预应力筋(2)的顶端均布置有所述端部锚头(3)；

还包括底部连接筋(4)和第一螺旋筋(5)，所述底部连接筋(4)布置于所述桩体(1)内，所述底部连接筋(4)固定连接在成对布置的所述预应力筋(2)的底端之间，所述第一螺旋筋(5)缠绕布置于所述底部连接筋(4)的外侧。

2.根据权利要求1所述的无裂缝抗拔桩，其特征在于，所述底部连接筋(4)成弧形结构，所述底部连接筋(4)与所述预应力筋(2)之间平滑连接。

3.根据权利要求2所述的无裂缝抗拔桩，其特征在于，所述预应力筋(2)有至少两对，各对所述预应力筋(2)沿所述桩体(1)的周向间隔均匀分布，各对所述预应力筋(2)的底端均连接有所述底部连接筋(4)，各所述底部连接筋(4)之间的间距不小于2cm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的无裂缝抗拔桩，其特征在于，还包括套管(6)，所述套管(6)沿所述桩体(1)的轴向延伸，所述套管(6)套装于所述预应力筋(2)的外侧，所述套管(6)的顶端密封布置有止水环(7)，所述套管(6)的底端密封布置有第一钢筋网片(8)。

5.根据权利要求4所述的无裂缝抗拔桩，其特征在于，所述第一螺旋筋(5)还具有缠绕在所述预应力筋(2)外侧的连接段，所述连接段与所述第一钢筋网片(8)固定连接。

6.根据权利要求4所述的无裂缝抗拔桩，其特征在于，所述套管(6)与所述预应力筋(2)之间还设有润滑层(9)。

7.根据权利要求1-3任一项所述的无裂缝抗拔桩，其特征在于，还包括箍筋(10)，所述箍筋(10)缠绕在成对布置的所述预应力筋(2)外侧，所述第一螺旋筋(5)的布置密度大于所述箍筋(10)的布置密度。

8.根据权利要求1-3任一项所述的无裂缝抗拔桩，其特征在于，所述端部锚头(3)包括垫板(31)、第二螺旋筋(32)和第二钢筋网片(33)，所述垫板(31)、所述第二螺旋筋(32)与所述第二钢筋网片(33)均套装在所述预应力筋(2)的外侧，所述第二螺旋筋(32)连接在所述垫板(31)与所述第二钢筋网片(33)之间，所述垫板(31)背离所述第二螺旋筋(32)的一侧还设有紧固螺母(34)，所述紧固螺母(34)与所述预应力筋(2)螺纹配合。

9.一种无裂缝抗拔桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在地基上开挖钻孔，并对钻孔进行清孔作业；

S2，将混凝土灌入步骤S1开挖的钻孔内，形成桩体(1)；

S3，组装预应力筋(2)、底部连接筋(4)、第一螺旋筋(5)、箍筋(10)、套管(6)和润滑层(9)形成预应力结构，将预应力结构整体插入步骤S2中的混凝土内；

S4，混凝土凝固至预期强度，施工承台(12)并在预应力筋(2)的顶端设置端部锚头(3)；

S5，张拉预应力筋(2)，对成对布置的预应力筋(2)同时张拉或者是对成对布置的预应力筋(2)中的一个预应力筋(2)锚固并张拉另一个预应力筋(2)，预应力筋(2)在套管(6)内滑动，使得预应力筋(2)处于受拉状态，步骤S3中组装的预应力结构产生预应力；

S6，采用步骤S4中的端部锚头(3)锁紧预应力筋(2)。

10.根据权利要求9所述的无裂缝抗拔桩的施工方法，其特征在于，步骤S3中，组装形成预应力结构时，先设置底部连接筋(4)的找型钢筋，找型钢筋为U形结构，将预应力筋(2)的一端穿过套管(6)和箍筋(10)，将预应力筋(2)弯折成U形，再将预应力筋(2)的另一端穿过成对的套管(6)和箍筋(10)，在最后将预应力筋(2)弯折形成的底部连接筋(4)与找型钢筋贴合绑扎并进行预紧。