緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁的製作方法

2023-04-24 16:12:06 1

專利名稱：:緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及地下工程中的灌注樁結構，特別是涉及一種應用於後張預應力灌注樁。
背景技術：
：近年來，隨著國民經濟的日益發展，促使城市建設也迅速發展，高層及超高層建築不斷湧現。同時，作為地下行車、地下行人、地下存車、地下商用以及地下人防等功能的地下結構物的開發和利用越來越廣泛。這些情況導致建築基礎埋置越來越深。因此，如何有效的解決地下結構物抗浮的問題成為工程界經常面臨的難題。因抗浮措施不當而造成地下工程的破壞，在國內已有不少實際案例。地下建(構)築物永久性構造的抗浮措施一般有以下三種(1)用加厚底板增加自重；(2)利用地下室外壁與填土的摩擦力和頂板上覆蓋土的重量；(3)利用底板外伸部分增多回填土重量等。但這些常規性措施都有一定缺陷，例如增厚底板不經濟，擴展外伸部分會受周圍建(構)築物或建築紅線限制等。在常規性的構造抗浮措施不足時，應在地下室底板下設置抗浮樁，這樣不僅可以增加底板自重，更重要的是可利用樁周土體的摩阻力來抗浮。目前，設置抗浮灌注樁是一種十分有效的抗浮措施，其應用非常廣泛，因此，對抗浮樁設計技術不斷進行改善和創新，成為一項迫切的任務。由於抗浮樁不同於一般的基礎樁，抗浮樁有其自身的獨特性能，主要表現在樁體承受拉力，但混凝土結構抗拉承載力很低，故樁體極易出現裂縫。《建築樁基技術規範》(JGJ94-2008)中規定"對於受長期或經常出現的水平力或上拔力的建築樁基，應驗算樁身的裂縫寬度，其最大裂縫寬度不得超過0.2mm。對於處於腐蝕介質中的樁基，應控制樁基不出現裂縫"。因此，對於地下含水量大、水位高、孔隙水壓力大的軟土地區，所設置的抗浮樁，為滿足樁身的抗裂要求，普通抗浮灌注樁通常採用大配筋的形式，其配筋率一般都達到2%以上，遠大於承載力要求。另一方面，由於採用大配筋形式，鋼筋數量過多，導致無法滿足構造要求的最小鋼筋間距要求，許多情況鋼筋無法全部布下，故不得不增加樁身截面尺寸。因此，抗浮灌注樁通常面臨鋼材用量過大、混凝土用量過多的問題，即不經濟，與我國建設"資源節約型、環境友好型"社會相違背。為此，選擇何種經濟、安全、可靠的解決方法，成為工程技術界普遍關心和思考的問題。當今，土木工程領域的預應力技術是熱點之一，是建築業推廣的新技術之一。該技術可充分發揮高強度鋼筋的抗拉性及高強度混凝土的抗壓性，在結構構件受荷載作用前，先人為地對它施加壓力，由此產生的預應力狀態用以減小或抵消外荷載所引起的拉應力，即藉助於混凝土較高的抗壓強度來彌補其抗拉強度的不足，達到推遲受拉區混凝土開裂的目的。公開號為CN101029488，其公開日是2007年9月5日的中國實用新型專利申請中公開了一種《部分粘結預應力抗拔抗浮樁及其施工方法》，如圖1所示，該抗拔抗浮樁包括由混凝土4和鋼筋籠骨架1構成的樁體，在所述的骨架1內設有與樁體同方向設置的鋼絞線2，該鋼絞線2的下端通過U形卡3與鋼筋籠骨架1的下端鎖定連接，或與鋼筋籠骨架下部內的加強鋼筋連接。上述抗拔抗浮樁的施工方法是採用中空式長螺旋鑽具成孔，並向孔內泵送混凝土4，然後將所述的鋼筋-鋼絞線2籠插入混凝土4;當地下室底板5達到一定強度後，在所述的鋼絞線2上施加預應力鎖定在底板5的預留位置。但由於上述結構樁體的施工工藝為先向樁孔內泵送混凝土，然後再將所述的鋼筋-鋼絞線籠插入混凝土。其不足之處是此種施工方法不適用於長樁，而軟土地區所用樁長往往達到30m以上，在軟土地區的長樁情況下，一根樁往往需要數節鋼筋籠組成，而鋼材屬於柔性材料，因此，在施工過程中就存在樁體定位難、樁身尺寸變化大或預應力鋼絞線移位等問題，且對於施工機具要求高，施工質量難以保證。
實用新型內容針對上述現有技術，本實用新型提供了一種緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁，形成本實用新型灌注樁的施工方法是先將綁紮好預應力鋼絞線與普通受力筋的鋼筋籠置入樁孔內，再澆築混凝土的施工工藝，其鋼筋籠不變形，預應力鋼絞線垂直度好、位置穩定，並易於張拉，通過預應力張拉對混凝土產生預壓應力，從而提高混凝土在惡劣的工作條件下的耐久性。為了解決上述技術問題，本實用新型緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁予以實現的技術方案是該灌注樁包括設置在混凝土樁身內的構造鋼筋籠，所述構造鋼筋籠內設置有多根普通受力鋼筋和多根預應力鋼絞線；所述預應力鋼絞線為緩粘結預應力鋼絞線或無粘結預應力鋼絞線；所述混凝土樁身頂部設置有樁頂張拉端錨具，所述混凝土樁身底部設置有樁底固定端錨具。本實用新型緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁，其中，所述多根普通受力鋼筋沿所述構造鋼筋籠的內周邊均布，所述多根預應力鋼絞線在所述多根普通受力鋼筋內側呈對稱分布，並與其綁紮在一起。所述緩粘結預應力鋼絞線包括由內向外依次地包裹在預應力鋼絞線上的緩粘結膠粘劑和塑料護套；所述緩粘結膠粘劑是採用慢速凝固的方式填充在預應力鋼絞線與塑料護套之間，其凝固後使預應力鋼絞線、護套及混凝土樁體粘連為一體。所述樁頂張拉錨具由分別設置在每根預應力鋼絞線頂部的螺旋筋、張拉端承壓板、張拉端夾片和張拉端錨環構成夾片錨具。所述樁底固定端錨具採用壓花錨具或擠壓錨具；其中，所述壓花錨具由分別設置在每根預應力鋼絞線底部的螺旋筋和梨形頭壓花端構成；所述擠壓錨具由設置在預應力鋼絞線底部的螺旋筋、固定端承壓板和固定端錨環構成。與現有技術相比，本實用新型緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁的有益效果是正是由於在混凝土結構中引入預應力具有上述多方面的優點，所以本實用新型將預應力技術和高強預應力鋼絞線應用到地下工程抗浮灌注樁中，改進鋼筋混凝土抗浮灌注樁的配筋方式，應用強度高於現有普通HRB400級鋼筋5倍的高強預應力鋼絞線替代普通受力鋼筋，使得在滿足同樣結構設計要求的情況下，大幅度減少鋼筋用量及混凝土用量，並可提高結構安全度和耐久性，切實體現我國建設節能型社會和可持續發展的偉大戰略，在取得技術進步的同時，可帶來可觀的經濟效益和社會效益。圖1是現有技術中一種部分粘結預應力抗拔抗浮樁的結構示意圖；圖2是本實用新型灌注樁在樁頂張拉預應力鋼絞線情況下的施工結構圖；圖3是本實用新型灌注樁在底板頂張拉預應力鋼絞線情況下的施工結構圖圖4是圖2中A-A剖面圖；圖5是本實用新型灌注樁樁底採用壓花錨具時的連接錨固結構圖圖6是本實用新型灌注樁樁底採用擠壓錨具時的連接錨固結構圖圖7是圖2所示灌注樁張拉端所採用的夾片錨具錨固結構示意圖圖8是本實用新型灌注樁的施工方法流程圖。本實用新型主要零部件及細節說明1.混凝土樁身2.構造鋼筋籠3.普通受力鋼筋4.無粘結預應力鋼絞線5.樁底固定端錨具6.樁頂張拉錨具7.穴模8.建築物的混凝土底板9.螺旋筋11.固定端錨環12.固定端承壓板14.張拉端錨環15.張拉端承壓板10.梨形頭壓花端13.張拉端夾片具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細地描述。[0027]如圖2所示，本實用新型緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁的結構，包括設置在混凝土樁身1內的構造鋼筋籠2，所述構造鋼筋籠2內設置有多根普通受力鋼筋3和多根預應力鋼絞線4;如圖3所示，所述多根普通受力鋼筋3沿所述構造鋼筋籠2的內周邊均布，所述多根預應力鋼絞線4在所述多根普通受力鋼筋3內側且對稱分布，所述預應力鋼絞線4為緩粘結預應力鋼絞線或無粘結預應力鋼絞線；所述混凝土樁身頂部設置有樁頂張拉端錨具6，所述混凝土樁身1的底部設置有樁底固定端錨具5。所述緩粘結預應力鋼絞線包括由內向外依次地包裹在預應力鋼絞線上的緩粘結膠粘劑和塑料護套；所述緩粘結膠粘劑採用慢速凝固的方式填充在預應力鋼絞線與塑料護套之間。，作為塗料層的緩粘結膠粘劑固化過程需要3個月以上。一般，在其固化過程中的初期進行張拉時，緩粘結預應力鋼絞線與無粘結預應力鋼絞線性能接近，施工過程簡易、布筋方便。後期待緩粘結膠粘劑完全固化後就變成了有膠粘劑保護套塗層的有粘結預應力鋼絞線，可進一步提高結構的安全性、耐久性，能滿足設計和施工兩方面的要求。根據應用範圍的不同，預應力鋼絞線可以是無粘結的，也可是緩粘結的。依據現場的實際情況，當對於結構安全度或抗腐蝕性要求較高時，可採用緩粘結預應力鋼絞線。本實用新型中所述樁底固定端錨具5可以採用如圖5所示的壓花錨具5a或採用如圖6所示的擠壓錨具5b;其中，所述壓花錨具5a由分別設置在每根預應力鋼絞線底部的螺旋筋9和梨形頭壓花端構成；所述擠壓錨具由設置在預應力鋼絞線4底部的螺旋筋9、固定端錨環11和固定端承壓板12構成。如圖7所示，所述樁頂張拉錨具6為由分別設置在每根預應力鋼絞線4頂部的螺旋筋9、張拉端夾片13、張拉端錨環14和張拉端承壓板15構成的夾片式錨具。圖3示出了本實用新型灌注樁在底板頂張拉預應力鋼絞線情況下的施工結構，該5結構其他部分結構基本與圖2所示的一致。區別只在於灌注樁頂與建築物基礎底板8相連，所以在底板頂張拉預應力鋼絞線。下面以抗浮灌注樁施工方法為例，詳細介紹後張預應力技術在灌注樁中的應用。[0032]如圖8所示，首先，根據具體抗浮灌注樁的受力情況，進行樁型設計；計算出樁的普通受力鋼筋和預應力鋼絞線的配置數量801;其次，根據《建築樁基技術規範》(JGJ94-2008)的規定，對其進行承載力驗算與裂縫寬度驗算，若驗算結果不滿足規範要求，則需要重新配置普通受力筋及預應力鋼絞線的數量802，再進行承載力驗算與裂縫寬度驗算，直到兩項驗算均滿足規範要求為止；接著根據普通受力筋3與預應力鋼絞線4的數量確定其在樁內的布置形式，尤其是對於預應力鋼絞線，一定要求均勻、對稱地布置；然後，如圖4所示，製作鋼筋籠，將普通受力筋3按確定好的布置形式綁紮、焊接在構造鋼筋籠2內，再在構造鋼筋籠2內，將預應力鋼絞線4對稱布置在普通受力筋3的內側，並與其綁紮在一起803，布置好上述鋼筋後，安裝位於各預應力鋼絞線樁底部的樁底固定端錨具，錨固端塗防腐油脂804;接下來按照普通鑽孔灌注樁的方式進行鑽孔805;再將配置好預應力鋼絞線的鋼筋籠置入樁孔內，並固定，此時注意保持預應力鋼絞線的垂直度。接著澆築樁身混凝土1，如圖8中附圖標記806所示，待基坑開挖露出樁體後，剔除樁頂浮漿，安裝張拉端錨具6及穴模7，如圖8中附圖標記807所示，並按照強度要求進行樁頂加固，即澆築與樁身相同強度等級的混凝土，待混凝土強度達到預應力張拉所需強度時，拆除穴模7，按預應力張拉設計值對預應力鋼絞線4施加預應力(如圖3所示，若樁頂部位設置有建築物的混凝土底板8，則對底板頂張拉)809，張拉完畢將其鎖定，並對樁頂張拉端進行封錨保護810，在樁頂錨具塗抹防腐油脂並加上塑料帽。最後在樁頂穴模內澆築與樁身混凝土l相同強度等級的細石混凝土，封閉保護811，至此形成本實用新型灌注樁。[0033]實施例下面以天津市濱海新區CBD中心16萬平方米地下二層車庫所需的2000餘根抗浮灌注樁為例，從承載力與抗裂性兩方面介紹採用本實用新型緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁技術的優越性。此工程採用鑽孔抗浮灌注樁，其參數為樁徑700mm，樁長37m，單樁抗拔極限承載力標準值為4200kN。原配筋方案樁頂至下部23m的樁長範圍內，配置主筋20業25，箍筋小8@200，餘下14m樁長範圍內配置10業25,箍筋小8@200，加強筋為小12@2000，配筋率P為2.55%，可見鋼筋用量很大，不經濟。採用本實用新型的緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁施工方法，承載力計算與抗裂計算分別如表1所示。[0035]表1.緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁施工方法承載力計算[0036]6tableseeoriginaldocumentpage7[0037]由表1可以看出，只需20根預應力鋼絞線以及10處14普通鋼筋即可滿足承載力要求，但此種抗浮樁是以裂縫控制為主，故還需進行抗裂驗算，其驗算如表2所示[0038]表2緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁施工方法抗裂驗算[0039]tableseeoriginaldocumentpage7[O(HO]因此，每根抗浮樁選取10處'14非預應力鋼絞線，通長布置。預應力鋼絞線採用I860級低鬆弛鋼絞線，樁頂至下部23m樁長範圍內，配置20根4)s15.2，餘下14m樁長範圍內，配置10根(ts15.2，最大裂縫寬度"max為0.05mm<0.2mm，抗裂要求亦滿足。[0041]表3與現有技術方案用鋼量對比[0042]tableseeoriginaldocumentpage8由表3可以看出，採用預應力技術後，每根抗浮樁可以節省鋼材1.202噸，節約量達50%，節省3215元成本。而天津市(含濱海新區)每年大概採用2萬多根抗浮灌注樁，若均採用預應力技術，可節約6000多萬元成本，且採用預應力技術後，其整體性、耐久性、可靠性均較之前提高，因此，將預應力應用於高層建築地下工程，具有顯著的經濟效益和社會效益。儘管上面結合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬於本實用新型的保護之內。權利要求一種緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁，包括設置在混凝土樁身內的構造鋼筋籠，所述構造鋼筋籠內設置有多根普通受力鋼筋和多根預應力鋼絞線；其特徵在於所述預應力鋼絞線為緩粘結預應力鋼絞線或無粘結預應力鋼絞線；所述混凝土樁身頂部設置有樁頂張拉端錨具，所述混凝土樁身底部設置有樁底固定端錨具。2.根據權利要求1所述的緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁，其特徵在於所述多根普通受力鋼筋沿所述構造鋼筋籠的內周邊均布，所述多根預應力鋼絞線在所述多根普通受力鋼筋內側呈對稱分布，並與其綁紮在一起。3.根據權利要求1所述的緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁，其特徵在於所述緩粘結預應力鋼絞線包括由內向外依次地包裹在預應力鋼絞線上的緩粘結膠粘劑和塑料護套；所述緩粘結膠粘劑是採用慢速凝固的方式填充在預應力鋼絞線與塑料護套之間，其凝固後使預應力鋼絞線、護套及混凝土樁體粘連為一體。4.根據權利要求1所述的緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁，其特徵在於所述樁頂張拉錨具由分別設置在每根預應力鋼絞線頂部的螺旋筋、張拉端承壓板、張拉端夾片和張拉端錨環構成夾片錨具。5.根據權利要求1所述的緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁，其特徵在於所述樁底固定端錨具採用壓花錨具或擠壓錨具；其中，所述壓花錨具由分別設置在每根預應力鋼絞線底部的螺旋筋和梨形頭壓花端構成；所述擠壓錨具由設置在預應力鋼絞線底部的螺旋筋、固定端承壓板和固定端錨環構成。專利摘要本實用新型公開了一種緩粘結或無粘結後張預應力灌注樁，包括設置在混凝土樁身內的構造鋼筋籠，構造鋼筋籠內設置有多根普通受力鋼筋和多根預應力鋼絞線；預應力鋼絞線為緩粘結預應力鋼絞線或無粘結預應力鋼絞線；混凝土樁身頂部設置有樁頂張拉端錨具，混凝土樁身底部設置有樁底固定端錨具。本實用新型緩粘結或無粘結灌注樁，其鋼筋籠不變形，預應力鋼絞線垂直度好、位置穩定，並易於張拉，通過預應力張拉對混凝土產生預壓應力，從而提高混凝土在惡劣的工作條件下的耐久性，由於採用抗拉強度是普通HRB400級鋼筋5倍的預應力鋼絞線，所以可節省鋼材用量50％以上，有利於節能減排，可產生顯著的經濟效益和社會效益。文檔編號E04C5/12GKCN201459716U發布類型授權專利申請號CN200920098185公開日2010年5月12日申請日期2009年8月3日發明者于越,倪浩,尹金鳳,左克偉,張大煦,張林烽,張鳴,房德勇,李欣,杜冰,梁鳳嶺,王毅,田德寶,胡德均,虞曉童,郝恩海,陳敖宜申請人:天津市建築科學研究院導出引文BiBTeX,EndNote,RefMan