一种强化抗拉‑剪PHC管桩基础结构及其施工方法与流程

本发明属于桩基础结构设计领域，具体涉及一种PHC管桩基础结构及其施工方法。

背景技术：

预应力高强混凝土(the prestressed high-intensity concrete)管桩，简称PHC管桩，相对钻孔灌注桩具有价格较低、工艺成熟、施工速度快、承载力高效、环保等优势，符合装配化建筑的设计理念。但现有PHC管桩抗拉、抗剪承载力低，并表现出脆性，用于一般受压桩基础较好，但用于风力发电塔等受拉、剪疲劳动力作用的基础状况很危险。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种在标准PHC管桩基础上进行改造的强化抗拉-剪PHC管桩的基础结构及其施工方法，通过预应力钢绞线将PHC管桩连接，并扩大桩顶部与基础承台接触的面积，可以应用于风力发电塔等受拉、剪疲劳动力作用的结构基础。

本发明的技术方案如下：

一种强化抗拉-剪PHC管桩基础结构，包括承台、预应力锚栓、预应力钢绞线和PHC管桩；所述PHC管桩有两节或更多节，从上至下依次为桩顶管节、n个中间管节和桩底管节，其中n为0或正整数；所述桩底管节在其上端面之下的一定距离处预埋有带槽孔的锚固板，其上设有一弹簧翻板；所述桩顶管节的上部为变截面的抗剪强化段，该抗剪强化段为上大下小的倒圆台形；所述预应力钢绞线贯穿桩顶管节、中间管节，下端穿过桩底管节中的弹簧翻板后固定在预埋的锚固板中心，而预应力钢绞线的上端连接预应力锚栓底部；所述承台浇筑在桩顶管节的抗剪强化段之上，环绕所述预应力锚栓；所述预应力锚栓上端露出承台。

优选的，上述强化抗拉-剪PHC管桩基础结构中，所述预应力钢绞线的两端带有压接块，钢绞线下端通过桩底管节中预埋的弹簧翻板后，进入锚固板的槽孔，弹簧翻板复位，钢绞线下端的压接块被卡在锚固板下方，实现预应力钢绞线的下端固定。进一步的，在锚固板上还设有加强固定的加劲板。锚固板到桩底管节上端面的距离优选为0.5～1.0倍的桩直径。

进一步的，PHC管桩的管节之间通过焊缝连接。

优选的，在所述PHC管桩中，桩顶管节的倒圆台形抗剪强化段的高为1～3m，侧面上的母线与垂直方向的夹角在10°～30°范围内。

优选的，所述预应力锚栓外套有后张法套管。

优选的，在PHC管桩的桩顶管节内，抗剪强化段的下端设有后浇封底板，管中放有后浇钢筋，桩顶预埋钢板并焊接桩顶钢筋，用以支撑承台。

本发明提供的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构的施工方法如下：

1)在PHC管桩的桩底管节中预埋带有槽孔和设有弹簧翻板的锚固板，然后将该桩底管节打入；

2)在PHC管桩的其他管节中穿入预应力钢绞线，并使预应力钢绞线下端插入桩底管节，推开弹簧翻板，固定到锚固板中心，预应力钢绞线下端就位后弹簧翻板自然复位；

3)在桩底管节上依次打入PHC管桩的其他管节，管节之间通过焊缝连接；

4)将预应力钢绞线上端与预应力锚栓底部通过连接件连接，在预应力锚栓外加后张法套管；

5)最后打入的桩顶管节的上部为倒圆台形的抗剪强化段，在桩内放入后浇封底板和后浇钢筋，并焊接桩顶钢筋；

6)向PHC管桩的桩顶管节灌芯，浇筑承台混凝土；

7)张拉预应力锚栓和预应力钢绞线，并固定预应力锚栓上端。

上述步骤2)中，所述预应力钢绞线的下端带有压接块，在该下端压接块上设垫板，加大压接块局部承压面积；锚固板上设加劲板，使锚固板更为坚固。

上述步骤7)先安装一钢垫板，再张拉预应力锚栓和预应力钢绞线，然后用螺母拧紧。

本发明通过预应力钢绞线将PHC管桩连接，并扩大桩顶部与基础承台接触的面积，具体而言具有以下特点：(1)桩顶受剪最大段用变截面倒圆台形抗剪强化段来加强抗剪，在PHC管桩工厂制作时，按照设计要求将桩顶管节的PHC管桩模具和钢筋改变即可；(2)在需要参与抗拔的桩底管节中预埋加劲板、带有槽孔的锚固板，并设弹簧铰链及弹簧翻板，通过固定其上的预应力钢绞线来实现抗拔、抗拉性能；(3)预应力锚栓连接预应力钢绞线，使得打桩时，钢绞线隐藏在管桩内部，不会破坏预应力钢绞线，同时，预应力锚栓露出承台部分可采用垫板加螺母方式固定，操作方便可行。本发明的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构具有施工方便、结构受力合理可行、节约材料等优点，可以应用于风力发电塔等受拉、剪疲劳动力作用的结构基础。

附图说明

图1是本发明一个实施例的整体结构立面示意图；

图2是本发明一个实施例的PHC桩底管节的平剖面示意图；

图中：

1.预应力锚栓；2.螺母；3.钢垫板；4.承台；5.桩顶抗剪强化段；6.PHC桩顶管节；7.后张法套管；8.后浇封底板；9.后浇钢筋；10.桩顶钢筋；11.桩顶预埋钢板；12.PHC桩顶管节底部预埋连接环；13.PHC桩底管节顶部预埋连接环；14.上、下PHC桩管节现场连接焊缝；15.PHC桩底管节；16.锚固板；17.加劲板；18.弹簧翻板；19.预应力锚栓和钢绞线连接件；20.预应力钢绞线；21.压接块；22.弹簧铰链；23.垫板。

具体实施方式

下面参照附图，结合一个实施例，对本发明提供的一种强化抗拉-剪PHC管桩基础结构进行详细的说明。

实施例1

参照图1，本实施例的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构的具体组成从上至下，包括承台4、预应力锚栓1、预应力钢绞线20、桩顶抗剪强化段5、PHC桩顶管节6、PHC桩底管节15，具体实施步骤如下：

(1)PHC管桩在工厂制作时，按照设计要求将PHC桩顶管节6的上部改造成桩顶抗剪强化段5；在PHC桩底管节15的距离顶部500mm处预埋加劲板17、带槽孔的锚固板16，并设弹簧铰链22及弹簧翻板18，参见图2；

(2)将PHC桩底管节15打入，在与PHC桩顶管节6连接前，在PHC桩顶管节6中孔内穿入两端带压接块21的预应力钢绞线20，下端推开弹簧翻板18，将压接块21及垫板23放到带槽孔的锚固板16下方，预应力钢绞线20就位后弹簧翻板18自然复位。限定预应力钢绞线20位于锚固板16中心。然后下放PHC桩顶管节6，使其底部预埋连接环12与PHC桩底管节15的顶部预埋连接环13对齐，现场进行焊接，形成连接焊缝14，继续打桩；

(3)预应力钢绞线20上端通过预应力锚栓和钢绞线连接件19连接在预应力锚栓1底部，预应力锚栓外套后张法套管7；

(4)在PHC桩顶管节6内放入后浇封底板8，后浇钢筋9；在桩顶预埋钢板11上焊接桩顶钢筋10；

(5)PHC桩顶管节6内灌芯，浇筑承台4混凝土；

(6)安装钢垫板3，张拉预应力锚栓1，拧紧螺母2。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，本领域的技术人员应该了解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。