一種強化抗拉‑剪PHC管樁基礎結構及其施工方法與流程
2023-06-01 23:34:36
本發明屬於樁基礎結構設計領域，具體涉及一種PHC管樁基礎結構及其施工方法。
背景技術：
預應力高強混凝土(the prestressed high-intensity concrete)管樁，簡稱PHC管樁，相對鑽孔灌注樁具有價格較低、工藝成熟、施工速度快、承載力高效、環保等優勢，符合裝配化建築的設計理念。但現有PHC管樁抗拉、抗剪承載力低，並表現出脆性，用於一般受壓樁基礎較好，但用於風力發電塔等受拉、剪疲勞動力作用的基礎狀況很危險。
技術實現要素：
本發明的目的在於，提供一種在標準PHC管樁基礎上進行改造的強化抗拉-剪PHC管樁的基礎結構及其施工方法，通過預應力鋼絞線將PHC管樁連接，並擴大樁頂部與基礎承臺接觸的面積，可以應用於風力發電塔等受拉、剪疲勞動力作用的結構基礎。
本發明的技術方案如下：
一種強化抗拉-剪PHC管樁基礎結構，包括承臺、預應力錨栓、預應力鋼絞線和PHC管樁；所述PHC管樁有兩節或更多節，從上至下依次為樁頂管節、n個中間管節和樁底管節，其中n為0或正整數；所述樁底管節在其上端面之下的一定距離處預埋有帶槽孔的錨固板，其上設有一彈簧翻板；所述樁頂管節的上部為變截面的抗剪強化段，該抗剪強化段為上大下小的倒圓臺形；所述預應力鋼絞線貫穿樁頂管節、中間管節，下端穿過樁底管節中的彈簧翻板後固定在預埋的錨固板中心，而預應力鋼絞線的上端連接預應力錨栓底部；所述承臺澆築在樁頂管節的抗剪強化段之上，環繞所述預應力錨栓；所述預應力錨栓上端露出承臺。
優選的，上述強化抗拉-剪PHC管樁基礎結構中，所述預應力鋼絞線的兩端帶有壓接塊，鋼絞線下端通過樁底管節中預埋的彈簧翻板後，進入錨固板的槽孔，彈簧翻板復位，鋼絞線下端的壓接塊被卡在錨固板下方，實現預應力鋼絞線的下端固定。進一步的，在錨固板上還設有加強固定的加勁板。錨固板到樁底管節上端面的距離優選為0.5～1.0倍的樁直徑。
進一步的，PHC管樁的管節之間通過焊縫連接。
優選的，在所述PHC管樁中，樁頂管節的倒圓臺形抗剪強化段的高為1～3m，側面上的母線與垂直方向的夾角在10°～30°範圍內。
優選的，所述預應力錨栓外套有後張法套管。
優選的，在PHC管樁的樁頂管節內，抗剪強化段的下端設有後澆封底板，管中放有後澆鋼筋，樁頂預埋鋼板並焊接樁頂鋼筋，用以支撐承臺。
本發明提供的強化抗拉-剪PHC管樁基礎結構的施工方法如下：
1)在PHC管樁的樁底管節中預埋帶有槽孔和設有彈簧翻板的錨固板，然後將該樁底管節打入；
2)在PHC管樁的其他管節中穿入預應力鋼絞線，並使預應力鋼絞線下端插入樁底管節，推開彈簧翻板，固定到錨固板中心，預應力鋼絞線下端就位後彈簧翻板自然復位；
3)在樁底管節上依次打入PHC管樁的其他管節，管節之間通過焊縫連接；
4)將預應力鋼絞線上端與預應力錨栓底部通過連接件連接，在預應力錨栓外加後張法套管；
5)最後打入的樁頂管節的上部為倒圓臺形的抗剪強化段，在樁內放入後澆封底板和後澆鋼筋，並焊接樁頂鋼筋；
6)向PHC管樁的樁頂管節灌芯，澆築承臺混凝土；
7)張拉預應力錨栓和預應力鋼絞線，並固定預應力錨栓上端。
上述步驟2)中，所述預應力鋼絞線的下端帶有壓接塊，在該下端壓接塊上設墊板，加大壓接塊局部承壓面積；錨固板上設加勁板，使錨固板更為堅固。
上述步驟7)先安裝一鋼墊板，再張拉預應力錨栓和預應力鋼絞線，然後用螺母擰緊。
本發明通過預應力鋼絞線將PHC管樁連接，並擴大樁頂部與基礎承臺接觸的面積，具體而言具有以下特點：(1)樁頂受剪最大段用變截面倒圓臺形抗剪強化段來加強抗剪，在PHC管樁工廠製作時，按照設計要求將樁頂管節的PHC管樁模具和鋼筋改變即可；(2)在需要參與抗拔的樁底管節中預埋加勁板、帶有槽孔的錨固板，並設彈簧鉸鏈及彈簧翻板，通過固定其上的預應力鋼絞線來實現抗拔、抗拉性能；(3)預應力錨栓連接預應力鋼絞線，使得打樁時，鋼絞線隱藏在管樁內部，不會破壞預應力鋼絞線，同時，預應力錨栓露出承臺部分可採用墊板加螺母方式固定，操作方便可行。本發明的強化抗拉-剪PHC管樁基礎結構具有施工方便、結構受力合理可行、節約材料等優點，可以應用於風力發電塔等受拉、剪疲勞動力作用的結構基礎。
附圖說明
圖1是本發明一個實施例的整體結構立面示意圖；
圖2是本發明一個實施例的PHC樁底管節的平剖面示意圖；
圖中：
1.預應力錨栓；2.螺母；3.鋼墊板；4.承臺；5.樁頂抗剪強化段；6.PHC樁頂管節；7.後張法套管；8.後澆封底板；9.後澆鋼筋；10.樁頂鋼筋；11.樁頂預埋鋼板；12.PHC樁頂管節底部預埋連接環；13.PHC樁底管節頂部預埋連接環；14.上、下PHC樁管節現場連接焊縫；15.PHC樁底管節；16.錨固板；17.加勁板；18.彈簧翻板；19.預應力錨栓和鋼絞線連接件；20.預應力鋼絞線；21.壓接塊；22.彈簧鉸鏈；23.墊板。
具體實施方式
下面參照附圖，結合一個實施例，對本發明提供的一種強化抗拉-剪PHC管樁基礎結構進行詳細的說明。
實施例1
參照圖1，本實施例的強化抗拉-剪PHC管樁基礎結構的具體組成從上至下，包括承臺4、預應力錨栓1、預應力鋼絞線20、樁頂抗剪強化段5、PHC樁頂管節6、PHC樁底管節15，具體實施步驟如下：
(1)PHC管樁在工廠製作時，按照設計要求將PHC樁頂管節6的上部改造成樁頂抗剪強化段5；在PHC樁底管節15的距離頂部500mm處預埋加勁板17、帶槽孔的錨固板16，並設彈簧鉸鏈22及彈簧翻板18，參見圖2；
(2)將PHC樁底管節15打入，在與PHC樁頂管節6連接前，在PHC樁頂管節6中孔內穿入兩端帶壓接塊21的預應力鋼絞線20，下端推開彈簧翻板18，將壓接塊21及墊板23放到帶槽孔的錨固板16下方，預應力鋼絞線20就位後彈簧翻板18自然復位。限定預應力鋼絞線20位於錨固板16中心。然後下放PHC樁頂管節6，使其底部預埋連接環12與PHC樁底管節15的頂部預埋連接環13對齊，現場進行焊接，形成連接焊縫14，繼續打樁；
(3)預應力鋼絞線20上端通過預應力錨栓和鋼絞線連接件19連接在預應力錨栓1底部，預應力錨栓外套後張法套管7；
(4)在PHC樁頂管節6內放入後澆封底板8，後澆鋼筋9；在樁頂預埋鋼板11上焊接樁頂鋼筋10；
(5)PHC樁頂管節6內灌芯，澆築承臺4混凝土；
(6)安裝鋼墊板3，張拉預應力錨栓1，擰緊螺母2。
最後需要注意的是，公布實施例的目的在於幫助進一步理解本發明，本領域的技術人員應該了解：在不脫離本發明及所附的權利要求的精神和範圍內，各種替換和修改都是可能的。因此，本發明不應局限於實施例所公開的內容，本發明要求保護的範圍以權利要求書界定的範圍為準。