一種防止混凝土灌注樁鋼筋籠上浮的錨固球的製作方法

2023-04-29 12:50:07

本實用新型涉及混凝土灌注領域的錨固裝置。

背景技術：

混凝土灌注樁是一種廣泛應用於土木工程中的樁基，由鋼筋籠和現澆混凝土組成，如圖1所示，其施工過程主要有三個步驟：(a)鑽孔→(b)放置鋼筋籠→(c)灌注混凝土→(d)成樁。

在灌注混凝土過程中，混凝土沿插入樁孔底部的導管5注入樁孔底部，至下而上灌滿樁孔。混凝土以較高的速度沿導管向下衝向樁孔底部巖土體後，混凝土向上反彈並與預先放置的鋼筋籠14發生劇烈碰撞和擠壓，整個過程如圖2所示。在這個過程中，向上反彈的混凝土會帶動鋼筋籠一起向上浮動。在灌注的初期，由於鋼筋籠14的自重不足以平衡混凝土反彈所產生的上浮力，鋼筋籠14會向上移動，造成混凝土灌注樁下部鋼筋缺失，對成樁質量產生不良影響，而且樁基的埋深越大，鋼筋籠的上浮越嚴重，對成樁質量的不良影響越嚴重。

為了防止鋼筋籠上浮，施工單位一般會在鋼筋籠的上部放置重物以平衡混凝土反衝所產生的上浮力，但是這種方法不能夠準確地估算重物的重量，當重量小於上浮力時，鋼筋籠仍然上浮，解決不了問題；當重量大於上浮力時，特別是當樁基超過一定深度時，在頂部重物的壓力和底部強大的反衝力的共同作用下，鋼筋籠中的縱向鋼筋會產生屈曲，嚴重影響成樁質量。

技術實現要素：

為了解決混凝土灌注樁施工過程中出現的上述問題，本實用新型提出了一種能夠將鋼筋籠與樁孔底部巖土體錨固的裝置，該裝置一方面能夠將鋼筋籠的底部錨固在樁基的巖土體上，另一方面能夠使混凝土的反衝力相互平衡，從根本上解決鋼混凝土灌注樁在施工過程中的筋籠上浮問題。

本實用新型技術方案：

一種防止混凝土灌注樁鋼筋籠上浮的錨固球，為扁球形或者圓球形的錨固球1，安裝在混凝土灌注樁鋼筋籠2的底部。錨固球1由普通鋼筋構成，其最大圓周直徑大於混凝土灌注樁鋼筋籠(2)直徑，略小於樁孔3的內徑。

當安裝有錨固裝置的鋼筋籠放置在混凝土灌注樁的樁孔後，錨固球在上部鋼筋籠的自重以及樁孔底部的巖土體的共同作用下產生豎向壓縮變形，同時也會產生水平方向的膨脹變形，錨固球與樁孔側壁 4之間將產生相互擠壓，從而將鋼筋籠錨固在樁孔的底部，防止鋼筋籠在混凝土反衝力的作用下上浮。

當鋼筋籠的底部安裝錨固球1之後，混凝土6不僅對錨固球1的上部產生向下的作用力，使得錨固球1產生二次橫向變形，與樁孔側壁之間產生更大的擠壓力，鋼筋籠與巖土體之間的錨固更加牢固，同時可以部分抵消混凝土反衝7所產生的上浮力，能夠起到限制鋼筋籠上浮力的作用。

錨固球1的外觀最大直徑應該等於或者接近樁孔3的直徑。

錨固球1的鋼筋布置方案為沿經、緯線布置，其中大部分為沿經線8布置，在錨固球上部的樁孔直徑範圍內，沿緯線布置一些直徑較小的鋼筋10，當灌注混凝土時可以產生較大的向下的作用力，經線鋼筋與緯線鋼筋之間的空隙不得小於混凝土粗骨料的最大直徑。在錨固球下部不得設置緯線鋼筋，避免影響樁基底部渣石的上浮和清理。

錨固球1通過緯線鋼筋10與混凝土灌注樁鋼筋籠2焊接連接。

錨固球1的鋼筋直徑需要根據混凝土灌注樁的埋深和混凝土灌注樁的鋼筋籠直徑、樁孔直徑等條件確定。

本實用新型的優點和有益效果如下：

1、錨固原理簡單：在鋼筋籠的自重和樁孔底部巖土體的共同作用下，錨固球產生橫向變形，與樁孔側壁的巖土體產生擠壓和摩擦力，從而將鋼筋籠固定在樁孔底部，可以有效地防止鋼筋籠在灌注混凝土過程中上浮，避免因鋼筋籠上浮造成壞樁和廢樁，特別是針對長深樁和超長深樁更加有效，大大提高混凝土灌注樁的施工質量。

2、錨固球的製作簡單，費用少，具有很高的經濟效益。

3、施工過程中不需要人工幹預，自動化程度高，不會對成樁質量產生負面影響。

附圖說明

圖1現有技術中應用於土木工程中的樁基示意圖

圖2鋼筋籠上浮機理示意圖

圖3錨固球的錨固機理示意圖

圖4錨固球的抗浮機理示意圖

圖5錨固球的構造示意圖

圖6鋼筋籠與錨固球之間連接示意圖

圖7錨固球的組成結構示意圖

數字標記

1—錨固球

2—混凝土灌注樁鋼筋籠

3—樁孔

4—樁孔側壁

5—導管

6—混凝土

7—混凝土反衝

8—經線鋼筋

10—緯線鋼筋

14—鋼筋籠

具體實施方式

本實用新型提出一種能夠將鋼筋籠固定在樁孔底部的錨固裝置，如圖3(a)所示。該錨固裝置為扁球形(橄欖球形)或者圓球形的錨固球1，安裝在混凝土灌注樁鋼筋籠2的底部。錨固球1由普通鋼筋構成，其最大圓周直徑大於鋼筋籠直徑，略小於樁孔3的內徑。

本實用新型所述的錨固裝置的抗上浮作用有以下兩個方面：

1、錨固作用：當安裝有錨固裝置的鋼筋籠放置在混凝土灌注樁的樁孔後，錨固球在上部鋼筋籠的自重以及樁孔底部的巖土體的共同作用下產生豎向壓縮變形，同時也會產生水平方向的膨脹變形，錨固球與樁孔側壁4之間將產生相互擠壓，如圖3(b)和圖3(c)所示。從而將鋼筋籠錨固在樁孔的底部，防止鋼筋籠在混凝土反衝力的作用下上浮。

2、抵消混凝土反彈作用：傳統的鋼筋籠底部沒有鋼筋，其上浮機理如圖2所示。

當鋼筋籠的底部安裝錨固球1之後，如圖4所示，混凝土6不僅對錨固球1的上部產生向下的作用力，使得錨固球1產生二次橫向變形，與樁孔側壁之間產生更大的擠壓力，鋼筋籠與巖土體之間的錨固更加牢固，同時可以部分抵消混凝土反衝7所產生的上浮力，能夠起到限制鋼筋籠上浮力的作用。

本實用新型關鍵技術點在於提出了可以變形的錨固球，是一個根據混凝土灌注樁具體埋深和樁孔及樁基條件，經過設計計算的球形或者扁球形的鋼筋籠，其基本構成如圖5所示。

錨固球1的外觀最大直徑應該等於或者接近樁孔3的直徑。

錨固球1的鋼筋布置方案為沿經、緯線布置，其中大部分為沿經線8布置，在錨固球上部的樁孔直徑範圍內，沿緯線布置一些直徑較小的緯線鋼筋10，當灌注混凝土時可以產生較大的向下的作用力，經線鋼筋與緯線鋼筋之間的空隙不得小於混凝土粗骨料的最大直徑。在錨固球下部不得設置緯線鋼筋10，避免影響樁基底部渣石的上浮和清理。

錨固球1通過緯線鋼筋10與混凝土灌注樁鋼筋籠2焊接連接。

錨固球1的鋼筋直徑需要根據混凝土灌注樁的埋深和混凝土灌注樁的鋼筋籠直徑、樁孔直徑等條件確定。

圖6，圖7所示。

實施方式1：扁球形(橄欖球形)方案

當樁孔直徑較大、樁基埋深較深的條件下，採用扁球形(橄欖球形)技術方案，有利於控制灌注樁樁身鋼筋籠的擺放，同時有利於錨固球產生橫向變形。

實施方案2：圓球形方案

當樁孔直徑較小、樁基埋深較前的條件下，採用圓球形技術方案，製作簡單，施工方便。