专利名称：一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩及其施工方法
技术领域：
本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及深基坑支护及地基快速加固与锚固工程中使用的加砂抗浮桩。
背景技术：
目前深基坑主动支护采用的桩锚结构和建筑物抗浮与抗倾斜的抗拔桩，主要有土层锚杆。该土层锚杆一般采用钻孔灌浆以及旋喷注浆形成水泥浆锚固体或水泥土锚固体并插入锚筋，由于工期要求紧，在较短的养护期内，就需要对其中的锚筋进行张拉，常常使得灌浆体或旋喷注浆形成的锚固体被拉压损伤。可以说，在目前3 7天的养护期内，由灌浆或旋喷注浆形成的锚固体抗压强度一般较低，无法取得较高的抗拔力。为了在较短的养护期内得到较好的锚固效果，急需解决高抗拔力下如何提高加筋体与锚固体之间的粘结问题。为了使得加劲桩体在较短的养护期内能提供较高的抗拔力，常常采用速凝剂或早期剂来提高水泥土体或水泥浆体的强度，或采用化学胶凝剂，但这些均增加较多施工成本， 且提高的幅度较小。当前常用的锚杆一般采用全粘结钢绞线和一个锚锭板作为锚固件，这种锚杆在较长的养护期内能够满足设计要求，但当养护时间较短，锚固体的强度较低时，经过工程的实测发现这种锚杆常常出现位移大的现象，特别是在淤泥质土中，变形大的状况更加明显。土层锚杆的荷载传递机理是全粘结锚杆内部荷载传递机理主要分两部分钢绞线受力通过与浆体的接触面传递给浆体，浆体通过与岩土的接触面传递给岩土，这两个传递过程形式都是剪力形式，所以同时伴随两种破坏形式。一种即由于锚杆滑面处的粘结力不足，当滑面处的剪切力达到最大值时锚杆杆体与灌浆体之间就会发生相对滑动，剪切力以渐进的方式向锚固段远端传递，随着锚杆承受荷载值的增加，沿锚固长度以类似于摩擦桩的方式转移结合应力最终由于锚杆不能承受其值而导致破坏，称为注浆体与杆体界面失效。另外一种由于锚固段地层对于砂浆的摩擦力不能承受极限拉力，锚杆将会发生和注浆体一同被拔出的现象，称为注浆体与土体的界面失效。地基加固中使用的水泥浆液一般都为纯水泥浆，经过多年实践，采用这种纯水泥浆的搅拌桩，在粘土地层中成桩强度较低。综合当今的理论研究与工程实测成果，针对锚杆的常见两种破坏形式，我们发现提高锚杆抗拔力的切入点为如何提高锚筋体和注浆体接触面的面积和强度，以及如何改善加筋体与锚固体之间的粘结力及作用力方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有抗拔桩存在的技术问题和结构缺陷， 提供一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩及其该桩的施工方法。为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的
一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，包括一个桩体，桩体内带有筋体，其特征是，桩体由水泥砂浆混合而成。所述筋体连接有应力分散结构体，所述加筋体与应力分散结构体组成锚固件与桩体粘结在一起。所述筋体中心与桩体中心偏移彡20cm。所述筋体外侧设置有防腐蚀金属管。在防腐蚀金属管与管内筋体的间隙中填充水泥浆或水泥砂浆。所述水泥砂浆浆液的重量配比为水水泥砂=100 (20 200) (20 100)，其中砂的粒径小于等于5mm。所述应力分散结构体为锚定板，锚锭板由金属或高强非金属材料制成。筋体的锚固段内设置有两个以上的锚锭板，其中一个锚定板设置在加筋体的锚固段前端。锚锭板与加筋体采用挤压套连接、锁具连接、焊接或螺栓连接。所述的锚锭板呈圆盘形或多边形。所述的锚锭板围绕中心孔分布有多个加筋体的连接孔。所述的锚锭板与一根或多根加筋体同时相连。所述筋体为无粘结钢绞线、粘结钢绞线、部分粘结钢绞线、钢丝绳、钢筋、钢管、型材等材料。一种高抗拔力的节能型应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，包括以下步骤，a)首先钻杆下沉钻进，后拔出钻杆，通过喷浆管喷射水泥砂浆，形成水泥砂土桩体；b)在后续钻杆下沉过程中，在水泥砂土桩体内插入抗拔筋至指定位置；c)最后拔出钻杆，将抗拔筋留在水泥砂土桩体内。在a)步骤钻杆下沉钻进过程中，边钻进边喷水泥砂浆。在a)步骤，钻杆拔出过程中，同时进行喷水泥砂浆。在a)步骤，形成水泥土桩体后，将钻杆拔出，同时将抗拔筋连接在卷扬机上进行起吊，再进行b)步骤。所述喷浆管的注浆压力< 35MPa。在固定抗拔筋时，将钻杆或导向杆下端的固定装置卡在抗拔筋上，使得下沉钻进时，钻杆或导向杆带着抗拔筋一起进入桩体内，钻杆或导向杆拔出时，固定装置可以从抗拔筋体上脱开。在进行b)步骤前，调整钻杆上的叶片尺寸，使得叶片搅拌范围减小，或拆除钻杆上全部或部分叶片，移动机架带动钻杆或导向杆使得抗拔筋体对准桩体中心。所述钻杆上部动力头功率为3-300KW。所述钻杆外径20mm以上，叶片直径20_1500mm。进一步，所述桩长3m以上。对于硬质土层可以用动力更大的动力头或钻掘能力更强的钻头引孔。筋体高出桩体IOcm以上。进一步，步骤a)、b)、c)在地面或基坑内施工。
本发明所述的高抗拔力的加砂抗浮桩，在常规抗浮桩体基础上，采用水泥砂浆进行注浆，提高了桩身的强度，节省了水泥的用量，且成桩后水泥土强度比常规的纯水泥浆旋喷桩提高30%的强度。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；图1为本发明所述的高抗拔力的加砂抗浮桩的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。参看图1，该高抗拔力的桩体结构为，桩体5由水泥砂浆均勻混合而成，桩体为旋喷搅拌桩体或水泥砂浆灌浆形成的桩体5，桩体5内埋设加筋体4，加筋体4与多个锚锭板 2和锚锭板3连接，锚定板3通过挤压套1连接在一起。所述锚定板为应力分散的锚定板， 通常也叫应力分散结构体，锚锭板由金属或高强非金属材料制成。另外锚定板3也可以采用锥形锁片的结构与加筋体连接。具体为锚定板3上设有锁定孔，锁定孔为圆锥形孔，圆锥形孔的底端直径大于顶端直径，锁定孔内设有与其对应的圆锥形锁片，圆锥形锁片包在加筋体外侧穿入锁定孔，在外力的作用下加筋体与锚定板固定连接该高抗拔力的桩体中的多根加筋体4分别与多个锚锭板2和锚定板3连接在一起。其中一块锚定板设置在加筋体4的最底部，而锚定板2为多个小的锚定板，分别布置在各根加筋体4的中间部位。所述筋体4中心与桩体中心偏移< 20cm。通常情况下是筋体4中心与桩体中心为同一中心，如果筋体4采用与钻杆不同的导杆带入的话，则筋体4往往会有偏移。所述筋体4外侧设置有防腐蚀金属管6。在防腐蚀金属管6与管内筋体4的间隙中填充水泥浆或水泥砂浆。所述水泥砂浆浆液的重量配比为水水泥砂=100 (20 200) (20 100)，其中砂的粒径小于等于5mm。筋体4的锚固段内设置有一个以上的锚锭板，多个锚定板的其中一个锚定板设置在加筋体的锚固段前端。锚锭板2或3与加筋体采用挤压套连接、锁具连接、焊接或螺栓连接。所述的锚锭板呈圆盘形或多边形。所述的锚锭板围绕中心孔分布有多个加筋体的连接孔。所述的锚锭板与一根或多根加筋体同时相连。所述筋体为无粘结钢绞线、粘结钢绞线、部分粘结钢绞线、钢丝绳、钢筋、钢管、型材等材料。水泥浆桩体5是用钻孔灌浆形成的，旋喷搅拌的桩体5是利用旋喷搅拌钻具施作的。形成该桩体5后，将加筋体4与锚锭板2和锚锭板3，采用专门钻具，沿该桩体的中心送入到桩体中去，插入到位后，一边回抽钻具，一边向桩体内旋喷注浆。加筋体4为一根或多根钢绞线、钢筋、钢管、钢筋。锚锭板2和锚锭板3是由钢板经加工而成。高抗拔力的加砂抗浮桩的施工方法，包括以下步骤，一种高抗拔力的节能型应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，包括以下步骤，a)首先钻杆下沉钻进，后拔出钻杆，通过喷浆管喷射水泥砂浆，形成水泥砂土桩体；b)在后续钻杆下沉过程中，在水泥砂土桩体内插入抗拔筋至指定位置；c)最后拔出钻杆，将抗拔筋留在水泥砂土桩体内。在a)步骤钻杆下沉钻进过程中，边钻进边喷水泥砂浆。在a)步骤，钻杆拔出过程中，同时进行喷水泥砂浆。在a)步骤，形成水泥土桩体后，将钻杆拔出，同时将抗拔筋连接在卷扬机上进行起吊，再进行b)步骤。所述喷浆管的注浆压力< 35MPa。在固定抗拔筋时，将钻杆或导向杆下端的固定装置卡在抗拔筋上，使得下沉钻进时，钻杆或导向杆带着抗拔筋一起进入桩体内，钻杆或导向杆拔出时，固定装置可以从抗拔筋体上脱开。在进行b)步骤前，调整钻杆上的叶片尺寸，使得叶片搅拌范围减小，或者拆除全部或部分叶片，移动机架带动钻杆或导向杆使得抗拔筋体对准桩体中心。所述钻杆上部动力头功率为3-300KW。所述钻杆外径20mm以上，叶片直径20-1500mm。进一步，所述桩长: 以上。对于硬质土层可以用动力更大的动力头或钻掘能力更强的钻头引孔。筋体高出桩体IOcm以上。进一步，步骤a)、b)、c)在地面或基坑内施工。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，包括一个桩体，桩体内带有筋体，其特征是，桩体由水泥砂浆混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述筋体连接有应力分散结构体，所述加筋体与应力分散结构体组成锚固件与桩体粘结在一起。
3.根据权利要求1所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述筋体中心与桩体中心偏移< 20cm。
4.根据权利要求1所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述筋体外侧设置有防腐蚀金属管。
5.根据权利要求3所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，在防腐蚀金属管与管内筋体的间隙中填充水泥浆或水泥砂浆。
6.根据权利要求2或3所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述水泥砂浆浆液的重量配比为水水泥砂=100 (20 200) (20 100)，其中砂的粒径小于等于5mm。
7.根据权利要求2所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述应力分散结构体为锚定板，锚锭板由金属或高强非金属材料制成。
8.根据权利要求5所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，筋体的锚固段内设置有两个以上的锚锭板，其中一个锚定板设置在加筋体的锚固段前端。
9.根据权利要求5所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，锚锭板与加筋体采用挤压套连接、锁具连接、焊接或螺栓连接。
10.根据权利要求5所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述的锚锭板呈圆盘形或多边形。
11.根据权利要求5所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述的锚锭板围绕中心孔分布有多个加筋体的连接孔。
12.根据权利要求5所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述的锚锭板与一根或多根加筋体同时相连。
13.根据权利要求2所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，其特征在于，所述筋体为无粘结钢绞线、粘结钢绞线、部分粘结钢绞线、钢丝绳、钢筋、钢管、型材等材料。
14.一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，包括以下步骤，a)首先钻杆下沉钻进，后拔出钻杆，通过喷浆管喷射水泥砂浆，形成水泥砂土桩体；b)在后续钻杆下沉过程中，在水泥砂土桩体内插入抗拔筋至指定位置；c)最后拔出钻杆，将抗拔筋留在水泥砂土桩体内。
15.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，在a)步骤钻杆下沉钻进过程中，边钻进边喷水泥砂浆。
16.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，在a)步骤，钻杆拔出过程中，同时进行喷水泥砂浆。
17.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，在a)步骤，形成水泥土桩体后，将钻杆拔出，同时将抗拔筋连接在卷扬机上进行起吊，再进行b)步骤。
18.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，喷浆管的注浆压力< 35MPa。
19.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，固定抗拔筋时，将钻杆或导向杆下端的固定装置卡在抗拔筋上，使得下沉钻进时， 钻杆或导向杆带着抗拔筋一起进入桩体内，钻杆或导向杆拔出时，固定装置可以从抗拔筋体上脱开。
20.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，在进行b)步骤前，调整钻杆上的叶片尺寸，使得叶片搅拌范围减小，或者拆除全部或部分叶片，移动机架带动钻杆或导向杆使得抗拔筋体对准桩体中心。
21.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于钻杆上部动力头功率为3-300KW。
22.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于钻杆外径20mm以上，叶片直径20-1500mm。
23.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于桩长:3m以上。
24.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，对于硬质土层可以先用动力更大的动力头或钻掘能力更强的钻头引孔。
25.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，筋体高出桩体IOcm以上。
26.根据权利要求14所述的一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩的施工方法，其特征在于，步骤a)、b)、c)在地面或基坑内施工。
全文摘要
本发明提供一种高抗拔力的应力分散式加砂抗浮桩，包括一个桩体，桩体内带有筋体，其特征是，桩体由水泥砂浆均匀混合而成，所述筋体连接有应力分散结构体，所述加筋体与应力分散结构体组成锚固件与桩体粘结在一起。同时也提供该加砂抗浮桩的施工方法。本发明所述的高抗拔力的加砂抗浮桩，在常规抗浮桩体基础上，采用水泥砂浆进行注浆，提高了桩身的强度，节省了水泥的用量，且成桩后水泥土强度比常规的纯水泥浆旋喷桩提高20％以上的强度。
文档编号E02D5/54GK102493441SQ20111042755
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者刘全林, 宋伟民 申请人:上海强劲地基工程股份有限公司