锥头筋体后张桩基础及施工工艺的制作方法

本发明涉及抗拔抗浮基础领域，具体涉及一种锥头筋体后张桩基础及施工工艺。

背景技术：

随着地下空间的开发利用，建筑物的抗浮问题日渐突出，建筑物基础承受上拔载荷越来越大，在地下水位较高地区，当一些地下建筑物低于周边土壤水位，地下建筑物和构筑物均存在结构抗浮问题，为了抵消土壤中的水对建筑物结构的上浮力作用，通常需要采取抗浮措施，现有的抗浮措施往往采用设置抗拔桩或抗浮锚杆来约束地下水对建筑物的浮力，起到建筑物在上浮的时候不易拔起的作用。

抗拔桩是将钢筋笼置入混凝土桩体中，由于混凝土较低的抗拉强度，使得桩身混凝土在拉力作用下易产生裂缝，随着裂缝的逐步扩大，桩身的内部钢筋容易被侵蚀，严重影响桩身受力安全。为了避免抗拔桩桩身裂缝的开展，需要通过裂缝验算来控制钢筋的用量，往往需要配置大量的钢筋，造成不必要的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种锥头筋体后张桩基础及施工工艺，在预应力筋体的一端采用锥形头结构，有效降低了筋体与混凝土浆之间的摩擦力，从而降低了筋体的下放阻力，提高施工效率，解决了筋体下放不到位或弯曲断裂的情况。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种锥头筋体后张桩基础，包括桩体，所述桩体的中心处设筋体，所述筋体的外侧套装设有隔离套管，所述筋体的顶端穿出桩体并通过锚具锁定，所述筋体的底端设有中间厚四周薄的锥形下锚体。

在优选的实施方案中，所述下锚体为圆锥体结构、棱锥结构或十字锥结构。

在优选的实施方案中，所述下锚体上与筋体相连接面的中心处设有内螺纹孔，所述筋体的连接端设有与所述内螺纹孔相配合的外螺纹。

在优选的实施方案中，所述下锚体上设有固定所述隔离套管的连接凸台，所述隔离套管与连接凸台之间通过螺纹连接。

在优选的实施方案中，所述下锚体上位于连接凸台的外侧设有用于导引保护套管移动的导引凸台，所述保护套管套在隔离套管外，所述保护套管的一端套装在所述导引凸台上，并可沿着所述导引凸台做往复运动，所述保护套管另一端连接振动锤。

在优选的实施方案中，所述保护套管上设有围绕所述保护套管均匀分布的定位支架，所述定位支架垂直于所述保护套管。

一种长螺旋成孔中心压灌砼后插筋体施工工艺，其工艺流程依次为：测量放线定孔位、钻机就位钻孔、长螺旋钻杆钻进、混凝土压灌、锥形头筋体插入、施加筋体预紧力。

在优选的实施方案中，包括以下步骤：

先将锥形头下锚体固定在筋体的一端，再将隔离套管套装在筋体上，并将隔离套管与连接凸台固定，得到锥形头筋体总成；

将锥形头筋体总成的上端与振动锤固定连接，利用吊具起吊振动锤，使锥形头筋体总成设有锥形头下锚体的一端竖直向下，构成锥形头筋体下放系统；

锥形头筋体下放系统缓慢下放并对准孔中心，吊放过程中保持锥形头筋体的垂直；

锥形头筋体下部进入混凝土后，首先在锥形头筋体下放系统的自重作用下缓慢下放；当下放到不能自然下沉后，开启振动锤，随振动的进行控制锥形头筋体下放深度；在振动过程中，确保吊装钢丝绳始终带力，以防锥形头筋体倾斜插入；到达设计深度后停止振动，通过旋转直螺纹套筒拆卸振动锤。

在优选的实施方案中，在所述锥形头筋体总成与振动锤固定连接之前包括以下步骤：

在锥形头筋体总成的外侧套装保护套管，并将保护套管与导引凸台配合连接，将保护套管的上端与振动锤固定连接。

在优选的实施方案中，所述锥形头筋体总成与振动锤固定连接的步骤之前，在所述锥形头筋体总成上安装若干定位支架，定位支架通过扎丝捆扎固定在锥形头筋体总成上。

在优选的实施方案中，所述施加筋体预紧力的方法：待混凝土达到凝固要求后，张拉机具的千斤顶油缸收缩到起始位置，用千斤顶咬合夹片咬住筋体的上端，开动张拉泵千斤顶使油缸外伸，位于上端筋体的锚具在千斤顶外顶面作用下顶靠在筋体托板上，继续加压，千斤顶内部的咬合机构咬紧筋体向外拉，当张拉机具上的油压表达到设定压力时卸压、松开，完成筋体预紧力的施加。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过在筋体上设置锥形头下锚体，在筋体插入到混凝土浆中时，锥形下锚体相对于传统的平板下锚体相比，降低了混凝土浆与下锚体之间的摩擦力，即降低了筋体的下放阻力，解决了长螺旋钻孔压灌混凝土桩后插筋体施工工艺中因阻力过大导致筋体倾斜、弯曲、插入效率低的情况，提高了筋体下放工作效率及工作质量。

2、本发明下锚体与筋体通过螺纹连接，形成可拆卸的下锚体，实现后期可更换筋体，直接卸除筋体内施加的预应力，旋转筋体就可将筋体卸下，降低了筋体的更换难度，即降低了基础的维护成本。

3、本发明设置保护套管，解决了筋体在安装过程中，因筋体与混凝土摩擦而损毁筋体表面，导致降低筋体强度，降低筋体使用寿命的问题，而且保护套管是可拆卸的，将筋体安装到设定位置后，对保护套管直接上拔拆卸，可重复使用保护套管，降低使用成本。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的锥头筋体后张桩基础的整体结构图；

图2a是图1中A向放大图；

图2b为图2a中的B向视图；

图3a是图1中另一种实施方式的A向放大图；

图3b为图3a中的C向视图；

图4是本发明另一种实施例所述的锥头筋体后张桩基础的整体结构图；

图5是图1中D向放大结构图；

图6是图1中E向放大结构图；

图7是本发明另一种实施例所述的长螺旋成孔中心压灌砼后插筋体施工工艺中锥形头筋体总成与振动锤13的连接结构图；

图8是本发明实施例所述的长螺旋成孔中心压灌砼后插筋体施工工艺中保护套管11与振动锤13的连接结构图；

图9是本发明实施例所述的长螺旋成孔中心压灌砼后插筋体施工工艺的工艺流程图。

图中：

1、桩体；2、筋体；3、隔离套管；4、锚具；5、下锚体；6、侧翼；7、定位支架；8、内螺纹孔；9、连接凸台；10、导引凸台；11、保护套管；12、定位孔；13、振动锤；14、混凝土浆；15、直螺纹套管；16、螺柱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明实施例的一种锥头筋体后张桩基础，包括由混凝土形成的桩体1，桩体1的形状为圆柱状、竹节状等形状，所述桩体1的中心处设有筋体2，筋体可采用预应力精轧螺纹钢、预应力圆钢、高强螺杆等材料制成的杆状体，所述筋体2的外侧套装设有隔离套管3，隔离套管3为PVC管、PE管、热塑管或钢管等，用于隔离筋体与混凝土，形成锥头筋体后张桩基础。

所述筋体2的顶端穿出桩体1并通过锚具4锁定，所述筋体2的底端设有中间厚四周薄的下锚体5，所述下锚体5为圆锥体结构(如图2a与2b所示)、棱锥结构或十字锥结构(如图3a与3b所示)，所述圆锥体结构如直圆锥体或圆台，棱锥结构如三棱锥体、四棱锥体、五棱锥体、六棱锥体等多棱锥体或三棱台、四棱台、五棱台等多棱台，十字锥结构包括围绕筋体2均匀分布的侧翼6，所述侧翼6的横截面形状为T字形(如图3a所示)。

下面以下锚体5为直圆锥体为例进一步说明下锚体5与筋体2之间的连接结构：

如图2a与2b所示，下锚体5上与筋体2相连接面的中心处设有内螺纹孔8，筋体2的连接端设有与所述内螺纹孔8相配合的外螺纹，使筋体2插入到内螺纹孔8内，并与下锚体5可拆卸的固定连接，当筋体2使用时间过长，将要到达寿命终结时可反向旋转筋体2，对筋体2进行更换，避免了筋体2断裂而需要破坏基础的问题，大大的降低了后期维护成本，并提高了基础的使用寿命。

所述下锚体5上围绕内螺纹孔8的外围设有用于固定所述隔离套管3的连接凸台9，连接凸台9的外侧设有外螺纹，隔离套管3的连接端内设有与连接凸台9相配合的内螺纹，使隔离套管3与下锚体5螺纹连接，实现隔离套管3的快速安装，并且实现隔离套管3底部的密封，为后期拆卸筋体创造条件。

如图4、5所示，在安装筋体的过程中，为了快捷高效的实现筋体2的后插置入，同时为了避免筋体直接插入与混凝土摩擦等引起的损伤，在隔离套管3外部套装设有保护套管11，下锚体5上连接凸台9的外侧设有用于导引保护套管11移动的导引凸台10，所述保护套管11的一端套装在导引凸台10上，所述保护套管11的另一段连接振动锤13，在安装筋体时筋体通过振动被打入混凝土浆14中，保护套管11沿着所述导引凸台10做往复运动，即保护套管11振动下锚体5，下锚体5被振入到混凝土浆14中，起到保护筋体2的作用，防止了筋体在下振过程中筋体2弯折的情况，防止了隔离套管3与混凝土浆14摩擦而破损的情况，待筋体下振到指定位置后直接利用吊具起吊拔出保护套管11，实现保护套管11的再利用，降低了施工成本。

如图4、6所示，所述保护套管11上设有围绕所述保护套管11均匀分布的定位支架7，所述定位支架7垂直于所述保护套管11，定位支架7的数量至少为2个，分别设置在保护套管11的上下两侧，用于限定保护套管11与四周定位孔12壁的距离固定、相等，使保护套管11位于定位孔12的中心处，即使锥形头筋体沿着定位孔12的中心竖直向下移动，防止锥形头筋体因两侧受力不均而斜插的问题。

本发明的锥头筋体后张桩基础的施工工艺为长螺旋成孔中心压灌砼后插筋体施工工艺，如图9所示，其工艺流程依次为：测量放线定孔位、钻机就位钻孔、长螺旋钻杆钻进、混凝土压灌、锥形头筋体插入、施加筋体预紧力。

测量放线定桩位的方法：

首先平整场地，在平整场地上测量放线定孔位，两端用测量仪器做好定位孔，防止孔位出现偏差时随时复核；定孔位通常是用钢钎或打孔器在地上打一深孔，灌入白石灰粉，在孔位处插上钢筋棍等明显标志。

钻机就位钻孔的方法：

利用双线锤法分别从两侧对钻机调平，保证钻机水平，同时调整钻具的垂直度偏差在规范允许范围之内。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)。成孔工艺除采用长螺旋钻机外，也可根据地层性质选择采用旋挖钻机、潜孔锤钻机、人工挖孔等不同工艺进行。

长螺旋钻杆钻进的方法：

根据设计所标深度，钻机在钻孔过程中，保持长螺旋钻杆匀速转动，匀速下钻，并采用砼输送泵通过输送管经钻具中心压入孔内，压灌砼前先稍停钻具，保证钻门依靠自重完全打开，然后压灌砼，保证砼埋钻具至少0.5m，之后边提升钻具边压入砼，施工时要特别注意钻具的提升速度与压入的砼量相适应，提钻速度应按匀速控制，提管速度应控制在1.2～1.5m/min左右，遇饱和砂土或粉土层，不得停泵待料，同时放慢提钻速度，如遇淤泥土或淤泥质土，提钻速度也应适当放慢。

锥形头筋体插入的方法：

先将锥形头下锚体5固定在筋体2的一端，再将隔离套管套3装在筋体2上，并将隔离套管3与连接凸台9固定，得到锥形头筋体总成；为了避免锥形头筋体总成在下放过程中由于下放速度过快或吊装未紧实导致锥形头筋体总成偏移的情况，需要在该步骤中在锥形头筋体总成上安装若干个均匀分布的定位支架，优选的技术方案为筋体杆体的上部、中部、下部两侧均需要安装定位支架，定位支架的数量至少为3个，定位支架通过扎丝捆扎固定在筋体杆体2上。

如图7所示，将锥形头筋体总成的上端通过直螺纹套管15与振动锤13可拆卸的固定连接，即振动锤13的连接端设有螺柱16，螺柱16与直螺纹套管15螺纹连接，将筋体2与直螺纹套管15螺纹连接，实现锥形头筋体总成与振动锤13固定连接，利用吊具起吊振动锤13，使锥形头筋体总成设有锥形头下锚体5的一端竖直向下，构成锥形头筋体下放系统；为了避免筋体2或隔离套管3在下放过程中受到混凝土的摩擦而导致表面损坏，从而导致隔离套管3损坏或筋体2的表面损坏，导致筋体2的强度降低，因此为了解决这个缺陷，如图8所示，可在锥形头筋体总成的外侧套装保护套管11，并将保护套管11与导引凸台10配合连接，将保护套管11的上端与振动锤13固定连接。

锥形头筋体下放系统缓慢下放并对准孔中心，吊放过程中保持锥形头筋体的垂直；

锥形头筋体下部进入混凝土后，首先在锥形头筋体下放系统的自重作用下缓慢下放；当下放到不能自然下沉后，开启振动锤，随振动的进行控制锥形头筋体下放深度；在振动过程中，确保吊装钢丝绳始终带力，以防锥形头筋体倾斜插入；到达设计深度后停止振动，拆卸并拔出保护套管11。

提升振动锤：振动锤提起过程中边提边振动，按匀速控制，振动锤提出后，采用人工或机械方式将桩顶空余段补足，振捣。

弃土外运：利用小挖掘机清土，铲车及时归拢，夜间将其运至指定弃土点。

施加筋体预紧力的方法：待混凝土达到凝固要求后，张拉机具的千斤顶油缸收缩到起始位置，用千斤顶咬合夹片咬住筋体2的上端，开动张拉泵千斤顶使油缸外伸，位于上端筋体2的锚具4在千斤顶外顶面作用下顶靠在筋体托板上，继续加压，千斤顶内部的咬合机构咬紧筋体2向外拉，当张拉机具上的油压表达到设定压力时卸压、松开，完成筋体预紧力的施加。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。