部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩及施工方法
【专利摘要】一种部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩及施工方法，用中空式长螺旋钻机钻桩孔；在桩孔内压灌混凝土后将所述的钢筋-钢绞线笼插入到桩孔内的压灌混凝土内，并达到设计标高；在钢筋混凝土底板防水做好之后，将钢绞线的顶端锁定在底板预留位置上形成拉力分散型预应力抗拔抗浮桩，或将钢绞线锁定在桩顶上；之后将外露钢绞线与钢筋绑扎后打入底板的混凝土中。本发明不仅能够应用于抗拔抗浮桩，也可用于抗压桩以及部分护坡桩，并能广泛适用于不同的地层。使较长抗拔抗浮桩沿桩轴线方向有两个或多个受力峰值，并能将改变后的钢筋-钢绞线笼顺利插入到设计标高，从而能较好发挥其承载力，使其承载力提高，成本下降；施工容易，施工效率高，环保节约。
【专利说明】部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮粧及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型抗拔抗浮桩及其成桩方法，可用于抗拔抗浮桩，也可用于抗压桩或护坡桩(部分)，属于建筑地基基础施工中的成桩。
【背景技术】
[0002]目前国内外为实施预应力抗浮桩，多采用泥浆护壁正反循环、冲击钻或静态护壁的旋挖钻机成孔，下入事先加工好的钢绞线笼，之后利用导管进行水下混凝土灌注成桩。该方法根本缺陷是承载体采用反力盘，下笼过程中易产生“水桶”效应，更为困难的是导管不能下到底，导致关键部位混凝土不密实，提供反力不理想，即使采用了孔底后压浆补救措施也不理想。如果想要实现拉力分散型抗浮桩则相当困难，目前为止尚未见到相关报道。
[0003]部分粘结预应力抗拔抗浮桩的优点:改变了混凝土受力性状，使得混凝土在受拉过程中受压，使混凝土受力更合理，可按一级抗裂缝进行抗拔抗浮桩设计；节省大量钢筋；长螺旋成孔压灌混凝土后插钢筋-钢绞线笼实现了快速施工，效率高，比传统反循环钻机施工快5?10倍；不用泥浆护壁，没有泥浆污染，实现了干作业，利于安全文明施工，尤其在市内施工，对泥浆污染有严格要求，更显其优势。
[0004]由本人申请并已授权的ZL200710065368.6 “部分粘接预应力抗拔抗浮桩及其施工方法”及ZL200720104256.2 “部分粘接预应力抗拔抗浮桩的钢绞线笼”专利技术以其明显的优越性正在迅速推广。其施工工艺是采用长螺旋钻机成孔，管内泵压大坍落度细砾混凝土，后插钢筋-钢绞线笼成桩。但当桩达到一定长度时，其受力就将变得不合理，其上部侧摩阻力不能很好发挥，不能充分发挥其承载力。从受力曲线上来看，沿桩轴线方向轴力(轴向受力)峰值只有一个，如果能改变其结构，使其有两个或多个峰值，其受力将更加合理，单桩承载力将大大提高，其经济效益也将显著提高。同样承载力设计值，桩就可缩短，或根数减少，便于施工，可保证质量和进度，也将更加节约环保。
【发明内容】
[0005]为了解决上述较长抗拔抗浮桩沿桩轴线方向轴力峰值只有一个，受力不合理，单桩承载力较低的问题。
[0006]本发明的技术方案是:一种部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩，包括浇注在混凝土内的钢筋-钢绞线笼，其特征在于:所述的钢筋-钢绞线笼包括两段以上不连续的钢筋笼轴向连接，最上端的钢筋笼的上端不进入钢筋混凝土底板，每一段钢筋笼的下端焊接成V形底端；在钢筋笼外侧轴向穿过沿圆周均布的数根钢绞线，钢绞线的上端与所述的钢筋混凝土底板固定，钢绞线的下端在V形底端处采用U形卡锁在一起，形成二个以上承载体的部分粘结预应力拉力分散型抗拔抗浮桩笼；相邻的两段的钢筋-钢绞线笼之间用轴向的管子连接，使其轴力沿桩轴线方向有两个或多个轴向受力峰值。
[0007]每段所述的钢筋笼的轴向钢筋为通长钢筋；该钢绞线的下端去皮2?4m，分成二组或多组穿过钢筋笼，并用U形卡锁在一起。[0008]在所述的两段钢筋笼的连接处设有环形的双道加强筋；将所述的钢绞线的中间去皮2?4m，用弯曲机将钢绞线弯曲成U形，分别穿过钢筋笼并固定在双道加强筋的下面，并用U形卡锁在一起；底部钢绞线将中间部分2?4m去皮弯曲成弧形套在钢筋笼V形底端下面穿过钢筋笼，并用U形卡锁在一起。
[0009]一种所述的部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩的施工方法，其特征在于:用中空式长螺旋钻机钻桩孔；在桩孔内压灌混凝土后将所述的钢筋-钢绞线笼插入到桩孔内的压灌混凝土内，并达到设计标高；在钢筋混凝土底板防水做好之后，将钢绞线的顶端锁定在底板预留位置上形成拉力分散型预应力抗拔抗浮桩，或将钢绞线锁定在桩顶上；之后将外露钢绞线与钢筋绑扎后打入底板的混凝土中，施工更加便捷。
[0010]本发明的有益效果是:不仅能够应用于抗拔抗浮桩，也可用于抗压桩以及部分护坡桩，并能广泛适用于不同的地层。使较长抗拔抗浮桩沿桩轴线方向有两个或多个受力峰值，并能将改变后的钢筋-钢绞线笼顺利插入到设计标高，从而能较好发挥其承载力，使其承载力较传统成桩方法形成的桩大大提高，成本大大下降；使施工变得容易，施工速度大大提高，质量得到保证；环保节约，显示了其极大的优越性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明施工方法的工艺流程图；
图2a是本发明具有二个承载体的拉力分散型钢筋-钢绞线笼的第一实施例(两个承载体之间无通长钢筋连接)的结构示意图；
图2b是图2a的A-A剖视图；
图2c是图2a的B-B剖视图；
图3a是本发明具有二个承载体的拉力分散型钢筋-钢绞线笼的第二实施例(两个承载体之间有通长钢筋连接)的结构示意图；
图3b是图3a的C-C剖视图；
图3c是图3a的D-D剖视图；
图4a是本发明具有三个承载体的拉力分散型钢筋-钢绞线笼的第一实施例(相邻的两个承载体之间无通长钢筋连接)结构示意图；
图4b是图4a的E-E剖视图；
图4c是图4a的F-F剖视图；
图4d是图4a的G-G剖视图；
图5a是本发明具有三个承载体的拉力分散型钢筋-钢绞线笼的第二实施例(相邻的两个承载体之间有通长钢筋连接)结构示意图；
图5b是图5a的H-H剖视图；
图5c是图5a的1-1剖视图；
图5d是图5a的J-J剖视图；
图6a是本发明具有二个承载体的拉力分散型钢筋-钢绞线笼的第二实施例(设有双道加强筋)的结构示意图；
图6b是图6a的K-K剖视图；
图6c是图6a的L-L剖视图； 图7a是本发明具有二个承载体的拉力分散型钢筋-钢绞线笼的第二实施例(设有双道加强筋)的结构示意图；
图7b是图7a的M-M剖视图；
图7c是图7a的N-N剖视图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合具体实施例进行细述:
参见图1a?图7c，本发明一种部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩，包括浇注在混凝土内的钢筋-钢绞线笼，其特征在于:所述的钢筋-钢绞线笼由两段以上不连续的钢筋笼I (由轴向钢筋11和螺旋钢筋12焊接构成)轴向对接组成，最上端的钢筋笼I的上端不进入钢筋混凝土底板6 (参见图6a和图7a)，每一段钢筋笼I的下端焊接成V形底端13。在钢筋笼I的外侧轴向穿过沿圆周均布的数根钢绞线2，钢绞线2的下端在V形底端13处采用U形卡3锁在一起，形成二个以上(每一段钢筋笼I对应一个)承载体的部分粘结预应力拉力分散型抗拔抗浮桩笼。相邻的两段的钢筋-钢绞线笼之间用轴向的传力管4连接，使其轴力沿桩轴线方向有两个或多个轴向受力峰值。
[0013]每段所述的钢筋笼I的轴向钢筋11单独设置(如图2a和图4a所示)，或者其部分采用通长钢筋11'(即贯穿于各段钢筋笼I的轴向钢筋11，如图3a和图5a所示)。该钢绞线2的下端去皮2?4m，分成二组或多组穿过钢筋笼I的底端，并分别用U形卡3锁在一起。
[0014]参见图6a和图7a，还可在所述的两段钢筋笼I的连接处设有环形的双道加强筋5 ;将所述的钢绞线2的中间去皮2?4m，用弯曲机将钢绞线2弯曲成U形，分别穿过钢筋笼I并固定在双道加强筋5的下面，并用U形卡3锁在一起(如图6a所示)。底部的钢绞线2将中间部分2?4m去皮弯曲成弧形套在钢筋笼V形底端13下面穿过钢筋笼I，并用U形卡3锁在一起(如图7a所示)。最上端的钢筋笼I的上端不进入钢筋混凝土底板6，将钢绞线2用锁定在桩顶上，之后将外露钢绞线2与钢筋笼I顶端的钢筋绑扎后浇注到底板6的混凝土中。图2a_5a所示的实施例中，最上端的结构(未图示)与图6a和图7a的结构相同。
[0015]参见图1，本发明的部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩的施工方法的实施例如下:
1、测量放线定桩位:首先在平整场地上测量放线定桩位，两端用测量仪器做好定位桩，防止桩位出现偏差时随时复核；定桩位通常是用钢钎或打孔器在地上打一深孔，灌入白石灰粉，在桩位处插上钢筋棍等明显标志。
[0016]、钻机就位钻孔:利用双线锤法分别从两侧对钻机调平，保证钻机水平，同时保证钻具的垂直度偏差在0.5%范围之内。视土层、水位、周边环境情况可采取挨个钻孔或“跳打”(可以跳一个孔或多个孔)。
[0017]、混凝土的配制:搅拌站须对进站的水泥、沙石子及外掺剂进行复试，合格后方可使用。尤其对坍落度要求满足长螺旋压灌使用，一般为20(T240mm，控制粗骨料粒径不大于20mm。为满足和易性需要及工业废料利用，适量掺入粉煤灰，同时还有低标号水泥作用。
[0018]、钢筋-钢绞线笼制作:拉力分散型钢筋-钢筋线笼制作是关键，有两种常用:一种是如图2 (2a-2c)、图4 (4a-4d)所示，钢筋笼I是两段(或多段)不连续的笼子，笼子上端钢筋不穿入(位于桩体顶端上面的)钢筋混凝土底板，且下端均为V字形底端13，钢绞线2穿过V字形底端13的尖端分别采用U形卡3锁住；形成两个(或多个)承载体，两承载体之间用传力管4连接，该传力管4保证输送装置能将笼子下到设计位置。该传力管4常用预制钢筋混凝土管。
[0019]另一种拉力分散型钢筋-钢筋线笼如图3 (3a_3c)、图5 (5a_5d)所示，钢筋笼I是一个部分采用通长钢筋11'部分半截的笼子(即拉力分散型钢筋-钢筋线笼)，笼子上端钢筋不穿入钢筋混凝土底板，两部分下端均为“V”字形，钢绞线2穿过两部分钢筋笼尖端分别采用U形卡3锁住；形成两个(或多个)承载体，两承载体之间用传力管4连接，该传力管4保证输送装置能将笼子下到设计位置。该传力管4常用预制钢筋混凝土管。
[0020]如图6 (6a_6c)、7a (7a_7c)通长配筋11'的钢筋笼，底端为“V”字形，钢绞线2下端去皮2~4m (该去皮部分的钢绞线2为粘结部分，有皮部分的钢绞线2为无粘结部分)，分成二组或多组穿过钢筋笼用U形卡3分别锁住，形成二个或多个承载体的部分粘结预应力拉力分散型抗拔抗浮桩笼子。或将钢绞线2中间去皮2~4m，用弯曲机将钢绞线弯曲成U形，分别穿过钢筋笼固定在双道加强筋5的位置。底部钢绞线2将中间部分2~4m去皮弯曲成弧形套在钢筋笼I底端“V”字形下穿过钢筋笼即可。
[0021]、混凝土压灌:长螺旋钻机钻到设计标高后，开泵输送已检验合格的混凝土，钻尖提离孔底2(T30cm，过程中要连续，遇到停泵或混凝土不能连续供应时，应每隔一段时间活动一下，或打泵数下，避免混凝土凝结；灌至孔口处，避免下笼时掉入泥土造成夹泥。
[0022]、钢筋-钢绞线笼插入:用起重设备将振动管穿入笼子中吊起，利用其自重下沉，不能达到设计深度时，开动振动锤，振动插入，在插入笼子的过程中采取可靠导正措施保证笼子的垂直度。钢绞线2的上端高出桩顶或钢筋混凝土底板0.8^1.0m,并在桩顶锁定前或底板施工完成后钢绞线2锁定前将该部分无粘结钢绞线2外皮剥去，并将油脂去除，以利钢绞线锁定。
[0023]、钢绞线锁定:在桩施工达到要求后，清除桩间土，凿掉保护桩头，即可锁定钢绞线2的顶端；或做好防水后进行底板6的施工，整个过程中做好钢绞线2的保护工作，避免钢绞线2顶端散开。在底板6防水做好后进行张拉锁定，用预应力锁定锚头7锁在底板6上表面或锁在底板6的预留位置，外露部分切除(如图6所示)。如果底板6上没有覆土，可直接锁在桩顶，外露的0.8^1.0m长的去皮钢绞线2同钢筋绑扎打入底板6的混凝土中，施工更便捷(如图7所示)。
[0024]本发明的成桩方法为中空式长螺旋钻机成孔压灌混凝土达到孔口后插入钢筋-钢绞线笼成桩。由于先灌注混凝土后插笼子，避免了泥浆护壁水下灌注成桩工艺的“水桶”效应，更避免了底部关键部位的混凝土与笼子的不能可靠握裹的弊病。保证了桩质量的可靠。通过改变笼子结构实现了拉力分散型抗拔抗浮桩。
[0025]所述的传力管4可以是钢铁等强度高的管子，也可是钢筋混凝土预制管，或其他具有相当强度的材料制成的管子。
[0026]本发明使用的混凝土为大坍落度细砾混凝土，坍落度一般为20(T240mm。粗骨料粒径不大于20mm。
【权利要求】
1.一种部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩，包括浇注在混凝土内的钢筋-钢绞线笼，其特征在于:所述的钢筋-钢绞线笼包括两段以上不连续的钢筋笼轴向连接，最上端的钢筋笼的上端不进入钢筋混凝土底板，每一段钢筋笼的下端焊接成V形底端；在钢筋笼外侧轴向穿过沿圆周均布的数根钢绞线，钢绞线的上端与所述的钢筋混凝土底板固定，钢绞线的下端在V形底端处采用U形卡锁在一起，形成二个以上承载体的部分粘结预应力拉力分散型抗拔抗浮桩笼；相邻的两段的钢筋-钢绞线笼之间用轴向的管子连接，使其轴力沿桩轴线方向有两个或多个轴向受力峰值。
2.根据权利要求1所述的部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩，其特征在于:每段所述的钢筋笼的轴向钢筋为通长钢筋；该钢绞线的下端去皮2?4m，分成二组或多组穿过钢筋笼，并用U形卡锁在一起。
3.根据权利要求1所述的部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩，其特征在于:在所述的两段钢筋笼的连接处设有环形的双道加强筋；将所述的钢绞线的中间去皮2?4m，用弯曲机将钢绞线弯曲成U形，分别穿过钢筋笼并固定在双道加强筋的下面，并用U形卡锁在一起；底部钢绞线将中间部分2?4m去皮弯曲成弧形套在钢筋笼V形底端下面穿过钢筋笼，并用U形卡锁在一起。
4.一种权利要求1所述的部分粘结拉力分散型预应力抗拔抗浮桩的施工方法，其特征在于:用中空式长螺旋钻机钻桩孔；在桩孔内压灌混凝土后将所述的钢筋-钢绞线笼插入到桩孔内的压灌混凝土内，并达到设计标高；在钢筋混凝土底板防水做好之后，将钢绞线的顶端锁定在底板预留位置上形成拉力分散型预应力抗拔抗浮桩，或将钢绞线锁定在桩顶上；之后将外露钢绞线与钢筋绑扎后打入底板的混凝土中，施工更加便捷。
【文档编号】E02D5/58GK103526750SQ201310470796
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】何世鸣, 李江, 田震远, 周与诚, 张明中, 王之军, 陈辉, 程金霞, 贾城, 李长生, 司呈庆, 王建明, 黄鑫峰, 洪伟, 杜高恒, 刘金波 申请人:北京建材地质工程公司, 中材地质工程勘查研究院有限公司, 北京城建科技促进会