配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁及施工方法

2023-06-27 21:18:06

專利名稱：配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁及施工方法
技術領域：
本發明屬於地下空間基坑圍護工程技術領域，特別是涉及一種配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁及施工方法。
背景技術：
鋼筋混凝土結構在彎矩的作用下，結構受拉側混凝土會開裂，如果將裂縫寬度限制在容許的0.2-0.25mm以內，鋼筋的拉應力也只能達到150_250MPa，這就使高強鋼筋在鋼筋混凝土結構中無法充分發揮作用，同樣也不可能發揮高強混凝土的作用。而且，帶裂縫工作的鋼筋混凝土結構，受拉區混凝土材料不能充分發揮作用、結構剛度下降較大。高強鋼筋和高強混凝土具有較高的性價比。目前地下空間基坑圍護結構形式經常採用多道支撐+鋼筋混凝土樁或多道預應力錨杆(錨索)+鋼筋鋼混凝土樁。由於鋼筋的抗拉強度低，因此鋼筋用量大，而且鋼筋不可回收；另外，在土體壓力作用下，鋼筋混凝土樁受拉側的混凝土會產生裂縫，帶裂縫工作的鋼筋混凝土樁截面抗彎剛度將會明顯降低，因此，當場地地質條件較差、基坑周邊環境保護要求較嚴格時，通常需要採用具有較大直徑、配筋較多的鋼筋混凝土樁，以使鋼筋混凝土樁具有足夠的承載力和剛度，以此來保證地下結構施工安全和基坑周邊地面沉降能控制在允許範圍值內，這樣無疑將會增加工程造價。中國專利申請第201210245291.1號公開了一種豎向擋土結構上配有預應力筋的基坑圍護結構及施工方法，由於該基坑圍護結構中的預應力筋底部呈U字形，並且底部沒有安裝錨具，因此回收預應力筋需要較大的拉拔力，所以施工難度大。中國專利申請第200420029700.5號中公開了一種採用預應力混凝土用鋼棒的混凝土灌注樁，該混凝土灌注樁與普通混凝土樁的區別是採用預應力混凝土用鋼棒，由於鋼棒上沒有施加預應力，因此樁體抗裂、抗拉性能並沒有得到提高，而且鋼棒不可回收。中國專利申請第01253503.6,03113753.9、01126590.6 和 200410081456.1 號中公開了多種預應力混凝土樁及施工方法，但其共同的缺點也是其上的預應力筋不可回收。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種樁截面抗彎剛度和承載力較大、並且能夠降低工程造價的配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁及施工方法。為了達到上述目的，本發明提供的配有可回收鋼鉸線的預應力混凝土樁包括混凝土樁體、多根豎向螺紋鋼筋、多根單列式預應力筋、螺旋筋、多個外錨具和多個內錨具；其中混凝土樁體為圓柱體形混凝土結構；多根豎向螺紋鋼筋和多根預應力筋沿混凝土樁體的周邊布置；螺旋筋採用綁紮或焊接的方式設置在豎向螺紋鋼筋和預應力筋的外側；每根鋼鉸線的下端和上端分別安裝有一個內錨具和外錨具。所述的豎向螺紋鋼筋和預應力筋沿整個混凝土樁體周邊以交替的方式設置；或預應力筋沿混凝土樁體局部周邊布置，而其餘周邊僅配置豎向螺紋鋼筋。
所述的預應力筋由一根或多根表面塗敷有一層防腐潤滑油脂的鋼鉸線和套在其外部的波紋管或塑料管組成。所述的預應力筋單根沿混凝土樁體的周邊布置，或多根並列在一起沿混凝土樁的周邊配置。所述的豎向螺紋鋼筋的直徑為14-36mm，混凝土樁體的直徑為600_2500mm，螺旋筋的直徑為10-22mm，螺旋筋的螺距為80-300mm，混凝土強度等級為C30-C80，預應力筋和豎向螺紋鋼筋的混凝土保護層厚度50-70_。本發明提供的配有可回收鋼鉸線的預應力混凝土樁的施工方法包括按順序進行的下列步驟:I)首先沿擬建地下結構外緣的預設位置採用鑽孔或人工挖孔進行成孔作業；2)將鋼鉸線表面塗敷一層防腐潤滑油脂，然後在其外部套上波紋管或塑料管而形成預應力筋，並在每根預應力筋的下端安裝一個內錨具，按照上述預應力混凝土樁的結構採用綁紮或焊接的方式將多根豎向螺紋鋼筋、多根預應力和螺旋筋製作成鋼筋籠；3)在每一個樁孔中分別插入一個鋼筋籠，然後向樁孔中灌注混凝土，待混凝土凝固硬化後形成混凝土樁體；4)待上述混凝土樁體養護到設計要求的強度後，在所有混凝土樁體的頂部進行鋼筋混凝土圈梁的施作，在此過程中，應使豎向螺紋鋼筋的上端伸入到鋼筋混凝土圈梁內，預應力筋的上端伸出鋼筋混凝土圈梁的頂面外；5)待鋼筋混凝土圈梁養護到設計要求的強度後，利用張拉工具對鋼鉸線進行張拉，採用外錨具將預應力筋的上端錨固在鋼筋混凝土圈梁的頂面，從而完成對預應力混凝土樁施加預應力；6)開始基坑土方開挖和地下結構施作，待基坑內的地下結構施作完成後，利用張拉工具將鋼鉸線上端的外錨具去除，以去除預應力筋上的張拉力；7)用小錘多次敲打鋼鉸線的上端，以使內錨具上的彈性夾片從鋼鉸線的下端剝離；8)拉住鋼鉸線的上端並將其從混凝土樁體中抽出加以回收，即可完成所述的配有可回收鋼鉸線的預應力混凝土樁的施工過程。本發明提供的配有可回收鋼鉸線的預應力混凝土樁及施工方法具有如下有益效果:(I)由於預應力混凝土樁被施加有預應力，所以截面抗彎剛度大，因此有利於減少預應力混凝土樁向內的水平變形以及基坑外地面或建(構)築物的沉降；(2)待地下結構施工完畢後可回收鋼鉸線並重複利用，因此可以節省資源，降低工程造價；(3)配有鋼鉸線的預應力混凝土樁可以採用較大的配筋率，較大地提高樁抗彎承載力，因此可減少混凝土用量和鑽孔費用，從而降低工程成本，綠色環保。


圖1為本發明提供的預應力混凝土樁與一道橫撐聯用時縱向結構剖視圖；圖2為本發明提供的預應力混凝土樁採用懸臂方式的縱向結構剖視圖3為本發明提供的預應力混凝土樁與四道橫撐聯用時縱向結構剖視圖；圖4為豎向螺紋鋼筋和預應力筋沿整個周邊設置的預應力混凝土樁結構截面示意圖。圖5為預應力筋沿局部周邊設置的預應力混凝土樁結構截面示意圖。圖6為預應力筋並列設置的預應力混凝土樁結構截面示意圖。圖7為預應力混凝土樁中螺旋筋結構示意圖；圖8為具有一根鋼鉸線的預應力混凝土樁中預應力筋結構剖視圖。圖9為具有多根鋼鉸線的預應力混凝土樁中預應力筋結構剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的配有可回收鋼鉸線的預應力混凝土樁及施工方法進行詳細說明。如圖1-圖9所示，本發明提供的配有可回收鋼鉸線的預應力混凝土樁包括混凝土樁體1、多根豎向螺紋鋼筋4、多根單列式預應力筋5、螺旋筋6、多個外錨具9和多個內錨具10 ;其中混凝土樁體I為圓柱體形混凝土結構，豎向螺紋鋼筋4和預應力筋5均為豎向受力筋，豎向螺紋鋼筋4和預應力筋5的數量需根據受力計算確定；多根豎向螺紋鋼筋4和多根預應力筋5沿混凝土樁體I的周邊布置；螺旋筋6採用綁紮或焊接的方式設置在豎向螺紋鋼筋4和預應力筋5的外側；每根預應力筋5的下端和上端分別安裝有一個內錨具10和外錨具9。內錨具10的具體結構可參見中國專利申請第200710117673.5號中公開的內容。所述的豎向螺紋鋼筋4和預應力筋5沿整個混凝土樁體I周邊以交替的方式設置；或預應力筋5沿混凝土樁體I局部周邊布置、而其餘周邊僅配置豎向螺紋鋼筋4。所述的預應力筋5由一根或多根表面塗敷有一層防腐潤滑油脂的鋼鉸線7和套在外部的波紋管或塑料管11組成。所述的預應力筋5單根沿混凝土樁體I的周邊布置，或多根並列在一起沿混凝土樁I的周邊配置。所述的豎向螺紋鋼筋4的直徑為14-36mm，混凝土樁體I的直徑為600_2500mm，螺旋筋6的直徑為10-22mm，螺旋筋6的螺距為80-300mm，混凝土強度等級為C30-C80，預應力筋5和豎向螺紋鋼筋4的混凝土保護層厚度50-70_。本發明提供的配有可回收鋼鉸線的預應力混凝土樁的施工方法包括按順序進行的下列步驟:I)首先沿擬建地下結構外緣的預設位置採用鑽孔或人工挖孔進行成孔作業；2)將鋼鉸線7表面塗敷一層防腐潤滑油脂，然後在其外部套上波紋管或塑料管11而形成預應力筋5，並在每根預應力筋5的下端安裝一個內錨具10，按照上述預應力混凝土樁的結構採用綁紮或焊接的方式將多根豎向螺紋鋼筋4、多根鋼鉸線5和螺旋筋6製作成鋼筋籠；3)在每一個樁孔中分別插入一個鋼筋籠，然後向樁孔中灌注混凝土，待混凝土凝固硬化後形成混凝土樁體I ;4)待上述混凝土樁體I養護到設計要求的強度後，在所有混凝土樁體I的頂部進行鋼筋混凝土圈梁3的施作，在此過程中，應使豎向螺紋鋼筋4的上端伸入到鋼筋混凝土圈梁3內，預應力筋5的上端伸出鋼筋混凝土圈梁3的頂面外；5)待鋼筋混凝土圈梁3養護到設計要求的強度後，利用張拉工具對鋼鉸線7進行張拉，採用外錨具9將預應力筋5的上端錨固在鋼筋混凝土圈梁3的頂面，從而完成對預應力混凝土樁施加預應力；6)開始基坑土方開挖和地下結構施作，待基坑內的地下結構施作完成後，利用張拉工具將鋼鉸線7上端的外錨具9去除，以去除預應力筋5上的張拉力；7)用小錘多次敲打鋼鉸線7的上端，以使內錨具10上的彈性夾片從鋼鉸線7的下端剝離；8)拉住鋼鉸線7的上端並將其從混凝土樁體I中抽出加以回收，即可完成所述的配有可回收鋼鉸線的預應力混凝土樁的施工過程。
權利要求
1.一種配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁，其特徵在於:所述的預應力混凝土樁包括混凝土樁體(I)、多根豎向螺紋鋼筋(4)、多根單列式預應力筋(5)、螺旋筋(6)、多個外錨具(9)和多個內錨具(10);其中混凝土樁體(I)為圓柱體形混凝土結構；多根豎向螺紋鋼筋(4)和多根預應力筋(5)沿混凝土樁體(I)的周邊布置；螺旋筋(6)採用綁紮或焊接的方式設置在豎向螺紋鋼筋(4)和預應力筋(5)的外側；每根鋼鉸線(7)的下端和上端分別安裝有一個內錨具(10)和外錨具(9)。
2.根據權利要求1所述的配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁，其特徵在於:所述的豎向螺紋鋼筋(4)和預應力筋(5)沿整個混凝土樁體(I)周邊以交替的方式設置；或預應力筋(5)沿混凝土樁體(I)局部周邊布置、而其餘周邊僅配置豎向螺紋鋼筋(4)。
3.根據權利要求1所述的配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁，其特徵在於:所述的預應力筋(5)由一根或多根表面塗敷有一層防腐潤滑油脂的鋼絞線(7)和套在其外部的波紋管或塑料管(11)組成。
4.根據權利要求1所述的配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁，其特徵在於:所述的預應力筋(5)單根沿混凝土樁體(I)的周邊布置，或多根並列在一起沿混凝土樁(I)的周邊配置。
5.根據權利要求1所述的配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁，其特徵在於:所述的豎向螺紋鋼筋⑷的直徑為14-36_，混凝土樁體⑴的直徑為600-2500_，螺旋筋(6)的直徑為10-22mm，螺旋筋(6)的螺距為80-300mm，混凝土強度等級為C30-C80，預應力筋(5)和豎向螺紋鋼筋(4)的混凝土保護層厚度50-70_。
6.一種如權利要求1所述的配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁的施工方法，其特徵在於:所述的施工方法包括按順序進行的下列步驟: 1)首先沿擬建地下結構外緣的預設位置採用鑽孔或人工挖孔進行成孔作業； 2)將鋼絞線(7)表面塗敷一層防腐潤滑油脂，然後在其外部套上波紋管或塑料管(11)而形成預應力筋(5)，並在每根鋼鉸線(7)的下端安裝一個內錨具(10)，按照上述預應力混凝土樁的結構採用綁紮或焊接的方式將多根豎向螺紋鋼筋(4)、多根預應力筋(5)和螺旋筋(6)製作成鋼筋籠； 3)在每一個樁孔中分別插入一個鋼筋籠，然後向樁孔中灌注混凝土，待混凝土凝固硬化後形成混凝土樁體(I); 4)待上述混凝土樁體(I)養護到設計要求的強度後，在所有混凝土樁體(I)的頂部進行鋼筋混凝土圈梁⑶的施作，在此過程中，應使豎向螺紋鋼筋⑷的上端伸入到鋼筋混凝土圈梁⑶內，預應力筋(5)的上端伸出鋼筋混凝土圈梁(3)的頂面外； 5)待鋼筋混凝土圈梁(3)養護到設計要求的強度後，利用張拉工具對鋼鉸線(7)進行張拉，採用外錨具(9)將預應力筋(5)的上端錨固在鋼筋混凝土圈梁(3)的頂面，從而完成對混凝土樁施加預應力； 6)開始基坑土方開挖和地下結構施作，待基坑內的地下結構施作完成後，利用張拉工具將鋼鉸線(7)上端的外錨具(9)去除，以去除預應力筋(5)上的張拉力； 7)用小錘多次敲打鋼絞線(7)的上端，以使內錨具(10)上的彈性夾片從鋼絞線(7)的下端剝離； 8)拉住鋼絞線(7)的上端並將其從混凝土樁體(I)中抽出加以回收，即可完成所述的配有可回收鋼絞線的 預應力混凝土樁的施工過程。
全文摘要
一種配有可回收鋼絞線的預應力混凝土樁及施工方法。該預應力混凝土樁包括混凝土樁體、多根豎向螺紋鋼筋、多根單列式預應力筋、螺旋筋、多個外錨具和多個內錨具；其中混凝土樁體為圓柱體形混凝土結構；多根豎向螺紋鋼筋和多根預應力筋沿混凝土樁體的周邊布置；螺旋筋採用綁紮或焊接的方式設置在豎向螺紋鋼筋和預應力筋的外側；每根鋼鉸線的下端和上端分別安裝有一個內錨具和外錨具。本發明具有如下有益效果預應力混凝土樁的截面抗彎剛度和抗彎承載力較大，能減少預應力混凝土樁向內水平變形及基坑外地面或建築(構)物沉降，可減少樁截面直徑，並且鋼絞線可回收，因此節省資源，降低工程造價，綠色環保。
文檔編號E02D5/58GK103174134SQ20131011048
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月1日 優先權日2013年4月1日
發明者江婕瑞, 張先鋒, 江水德, 宋儀, 李保國, 趙正蓉, 楊世東, 賀維國, 王寧, 徐玉峰, 朱劍平 申請人:中鐵隧道勘測設計院有限公司