球-錨杆-上板基礎及其施工方法與流程
2023-05-27 03:09:21
本發明涉及土地基加固與基礎形式，尤其涉及球-錨杆-上板基礎及其施工方法。
背景技術：
目前，絕大部分基礎為抗壓基礎，即基礎主要承受上部結構施加的豎向荷載且滿足變形和穩定性要求，典型的包括獨立基礎、條形基礎、筏板基礎等。而抗拔基礎主要有大開挖基礎、掏挖擴底基礎、爆擴樁基礎等；無論是大開挖基礎類，還是掏挖擴底基礎類、爆擴樁基礎類的施工均有較大難度，而且均存在著工程量大、耗時長、成本高，對環境造成較大破壞，但能夠提供的抗力有限、加固效果不夠理想等問題，土地基條件下上述問題更加突出，且土地基的大變形和基礎的穩定性成為必須解決的關鍵問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種減小對土地基擾動，且提高抗壓、抗拔強度，並優化荷載傳遞機制，同時減小土地基變形的球-錨杆-上板基礎。
本發明所要解決的另一個技術問題是提供該球-錨杆-上板基礎的施工方法。
為解決上述問題，本發明所述的球-錨杆-上板基礎，其特徵在於：它包括一個嵌入土地基中且上表面與地面平齊的上板、一根或多根錨杆及與所述錨杆相配套的墊板和錨板；所述上板為多邊形，其中心設有一個錨杆孔ⅰ；所述墊板中心設有一個錨杆孔ⅲ；所述錨杆包括杆體、套筒和數根支杆；所述杆體的下部固連有一鋼質圓形橫板，其上套連沿所述杆體上下滑動的所述套筒；數根所述支杆的一端均鉸接於所述套筒周圍，其另一端均搭接在所述圓形橫板的周邊；緊靠所述套筒上沿且在所述杆體周圍布置有裝有雷管的抗水炸藥；所述錨杆的底端及數根所述支杆均被錨固，其頂端分別穿過所述上板對應位置的所述錨杆孔ⅰ，並穿過所述墊板的所述錨杆孔ⅲ與所述錨板連接到一起。
所述土地基為淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土地基中的一種或多種。
所述上板上設有固定件。
所述墊板上開有一注漿孔。
所述上板的每個角均設有一個錨杆孔ⅱ；且所述錨杆的頂端分別穿過所述上板對應位置的所述錨杆孔ⅱ，並穿過所述墊板的所述錨杆孔ⅲ與所述錨板連接到一起。
所述上板的中心設有一個錨杆孔ⅰ，且每個角設有一個錨杆孔ⅱ；所述錨杆的頂端分別穿過所述上板對應位置的所述錨杆孔ⅰ和所述錨杆孔ⅱ，並穿過所述墊板的所述錨杆孔ⅲ與所述錨板連接到一起。
所述圓形橫板的直徑為所述套筒外徑的2~5倍，且所述圓形橫板之下的錨杆杆體長度與孔底空腔的半徑相當。
所述支杆長度小於孔底空腔的半徑。
如上所述的球-錨杆-上板基礎的施工方法，包括以下步驟：
⑴平基，即將選定位置整平；
⑵對應上板的中心錨杆孔ⅰ及每個角的錨杆孔ⅱ在土地基中打孔，且中心孔深，而每個角的孔淺；
⑶將帶有噴嘴的注漿管通過所述步驟⑵所得的孔置於處理所述土地基的預定深度，然後用水泥漿衝切所述土地基，同時旋轉並提升所述注漿管，固結後形成水泥土圓柱體；
⑷以形成的所述水泥土圓柱體為所述上板支點，按設計要求開挖澆築所述上板的凹坑；
⑸按設計要求沿形成的所述水泥土圓柱體的軸按下述三種情況設置鑽孔；
ⅰ對應所述上板中心的錨杆孔ⅰ位置鑽一個孔；
ⅱ對應所述上板每個角的錨杆孔ⅱ位置鑽一個孔；
ⅲ對應所述上板中心的錨杆孔ⅰ和每個角的錨杆孔ⅱ位置均鑽一個孔，且中心孔深和每個角的孔淺；
⑹按第一次裝藥量50~500g，第二次裝藥量100~500g，第三次裝藥量200~500g，…，裝藥量逐次遞增對每個所述水泥土圓柱體中的所述鑽孔的孔底實施爆破，直至孔底擴成空腔；
⑺測定孔底空腔的大小，具體為：
①準備好長度大於所述鑽孔深度的不同長度的測繩和長度相當於設計所述孔底空腔直徑的木棍；
②將兩根測繩的一端分別系在木棍兩端頭，並在測繩上標上尺寸標記；
③提著繫著木棍的兩根測繩的另一端將木棍送入所述孔底空腔內並上下提動，當木棍一端卡著所述孔底空腔壁，且兩測繩上的尺寸標記一致時，木棍即處於水平位置，此時的木棍長度即為所述孔底空腔直徑；
⑻按設計要求澆築所述上板；
⑼在套筒與數根支杆鉸接處之上的錨杆杆體周圍安裝帶雷管的抗水炸藥；
⑽將所述錨杆杆體帶有的所述抗水炸藥通過所述上板的錨杆孔ⅰ及錨杆孔ⅱ置於對應所述水泥土圓柱體中所述鑽孔孔底，即刻起爆炸藥；
⑾沿鑽孔壁向所述鑽孔內注漿，使注漿體完全充填空腔；
⑿待所述注漿體固結後施加預應力並鎖定所述錨杆頂端於錨板上；
⒀通過所述墊板上的注漿孔對所述鑽孔內再次充填所述注漿體至所述注漿孔上口，同時澆鑄裂隙注漿體於土地基裂隙。
本發明與現有技術相比具有以下優點：
1、首先，本發明中炸藥爆炸所產生的爆轟氣體對鑽孔孔底強烈地衝擊壓縮，致使鑽孔底周圍土地基被粉碎，形成大小足夠的空腔，通過注漿形成帶底端鋼筋混凝土擴大頭的錨固體，所提供的錨固力可足以達到使上部結構穩定；其二，炸藥爆炸所產生的爆轟氣體對鑽孔孔底土地基強烈作用，使孔底周圍土地基得到壓縮，同時將土地基中的裂隙推開，充填注漿體後將改善和提高內部土地基（鑽孔底部周圍土地基）的物理力學性能；其三，通過緊靠套筒上沿於錨杆杆體周圍布置的裝有雷管的抗水炸藥爆炸作用，驅使套筒下滑的同時被圓形橫板撐開，即呈以錨杆杆體為對稱軸斜向下撐開，之後通過對整個孔底空腔注漿，形成鋼筋混凝土球形擴大頭，並施加預應力和再次注漿，構建起全方位、立體、複合錨固。
2、本發明結構簡單，根本改變了施工和基礎形式，顯著地節約了投資，減少了棄土，使環境得到保護。
附圖說明
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。
圖1為本發明過三錨杆軸的截面圖。
圖2為本發明的俯視圖。
圖3為本發明錨杆起初過錨杆軸的截面圖。
圖中：1—土地基2—注漿體3—鑽孔4—錨杆5—土地基裂隙6—上板7—墊板8—錨板9—裂隙注漿體10—雷管11—支杆12—抗水炸藥13—注漿孔14—鑽孔壁15—孔底空腔16—固定件17—地面18—水泥土圓柱體19—圓形橫板20—套筒。
具體實施方式
如圖1~3所示，球-錨杆-上板基礎，它包括一個嵌入土地基1中且上表面與地面17平齊的上板6、一根或多根錨杆4及與錨杆4相配套的墊板7和錨板8。
上板6為多邊形（多邊形包括三角形、四邊形、…），其中心設有一個錨杆孔ⅰ；墊板7中心設有一個錨杆孔ⅲ；錨杆4包括杆體、套筒20和數根支杆11；杆體的下部固連有一鋼質圓形橫板19，其上套連沿杆體上下滑動的套筒20；數根支杆11的一端均鉸接於套筒20周圍，其另一端均搭接在圓形橫板19的周邊；緊靠套筒20上沿且在杆體周圍布置有裝有雷管10的抗水炸藥12；錨杆4的底端及數根支杆11均被錨固，其頂端分別穿過上板6對應位置的錨杆孔ⅰ，並穿過墊板7的錨杆孔ⅲ與錨板8連接到一起。
其中：土地基1為淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土地基中的一種或多種。
上板6上設有用於與上部結構連接的固定件16。
墊板7上開有一注漿孔13。
上板6的每個角均設有一個錨杆孔ⅱ；且錨杆4的頂端分別穿過上板6對應位置的錨杆孔ⅱ，並穿過墊板7的錨杆孔ⅲ與錨板8連接到一起。
上板6的中心設有一個錨杆孔ⅰ，且每個角設有一個錨杆孔ⅱ；錨杆4的頂端分別穿過上板6對應位置的錨杆孔ⅰ和錨杆孔ⅱ，並穿過墊板7的錨杆孔ⅲ與錨板8連接到一起。
圓形橫板19的直徑為套筒20外徑的2~5倍，且圓形橫板19之下的錨杆4桿體長度與孔底空腔15的半徑相當。
支杆11長度小於孔底空腔15的半徑。
該球-錨杆-上板基礎的施工方法，包括以下步驟：
⑴平基，即將選定位置整平；
⑵對應上板6的中心錨杆孔ⅰ及每個角的錨杆孔ⅱ在土地基1中打孔，且中心孔深，而每個角的孔淺；
⑶將帶有噴嘴的注漿管通過步驟⑵所得的孔置於處理土地基1的預定深度，然後用水泥漿衝切土地基1，同時旋轉並提升注漿管，固結後形成水泥土圓柱體18；
⑷以形成的水泥土圓柱體18為上板6支點，按設計要求開挖澆築上板6的凹坑；
⑸按設計要求沿形成的水泥土圓柱體18的軸按下述三種情況設置鑽孔3；
ⅰ對應上板6中心的錨杆孔ⅰ位置鑽一個孔；
ⅱ對應上板6每個角的錨杆孔ⅱ位置鑽一個孔；
ⅲ對應上板6中心的錨杆孔ⅰ和每個角的錨杆孔ⅱ位置均鑽一個孔，且中心孔深和每個角的孔淺；
⑹按第一次裝藥量50~500g，第二次裝藥量100~500g，第三次裝藥量200~500g，…，裝藥量逐次遞增對每個水泥土圓柱體18中的鑽孔3的孔底實施爆破，直至孔底擴成空腔；
⑺測定孔底空腔15的大小，具體為：
①準備好長度大於鑽孔3深度的不同長度的測繩和長度相當於設計孔底空腔15直徑的木棍；
②將兩根測繩的一端分別系在木棍兩端頭，並在測繩上標上尺寸標記；
③提著繫著木棍的兩根測繩的另一端將木棍送入孔底空腔15內並上下提動，當木棍一端卡著孔底空腔15壁，且兩測繩上的尺寸標記一致時，木棍即處於水平位置，此時的木棍長度即為孔底空腔15直徑；
⑻按設計要求澆築上板6；
⑼在套筒20與數根支杆11鉸接處之上的錨杆4桿體周圍安裝帶雷管10的抗水炸藥12；
⑽將錨杆4桿體帶有的抗水炸藥12通過上板6的錨杆孔ⅰ及錨杆孔ⅱ置於對應水泥土圓柱體18中鑽孔3孔底，即刻起爆炸藥；
⑾沿鑽孔壁14向鑽孔3內注漿，使注漿體2完全充填空腔；
⑿待注漿體2固結後施加預應力並鎖定錨杆4頂端於錨板8上；
⒀通過墊板7上的注漿孔13對鑽孔3內再次充填注漿體2至注漿孔13上口，同時澆鑄裂隙注漿體9於土地基裂隙5。
本發明適用於土地基，但不限於土地基，可對其方法和步驟稍做調整即可用於巖石和堅硬土地基。