一种低净空条件下后张法预应力桩的施作方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，尤其是一种低净空条件下后张法预应力桩的施作方法。

背景技术：

随着交通的不断发展，道路、隧道和桥梁的相互下穿上跨工程越来越多，尤其是隧道下穿桥梁需施作围护结构时，同样在地下通道、地下车站等狭窄空间内，无法采用大型桩基机械施工。

现有的桩基础在施工过程中，需要向桩孔中放入钢筋笼，因此施工现场的净空高度应该大于钢筋笼的长度。在净空有限的情况下，可以将钢筋笼分为多段，并在桩孔中将多段钢筋笼逐段连接，这样可以减小布设钢筋笼对净空的需求。然而钢筋笼无法无限细分，钢筋笼分段过多会导致接桩工序复杂，孔壁坍塌变形风险加大，安全风险增大。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种低净空条件下后张法预应力桩的施作方法，通过采用伸缩式钢筋笼以实现低净空条件下的预应力桩的施工。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种低净空条件下后张法预应力桩的施作方法，其包括以下步骤：拼装预应力桩预制构件，所述预应力桩预制构件包括伸缩式钢筋笼以及预应力钢绞线；将所述预应力桩预制构件安装至桩孔中，并将所述伸缩式钢筋笼伸展至预设状态；在桩孔中浇注混凝土，使得混凝土与所述预应力桩预制构件形成桩结构；对所述预应力钢绞线进行张拉以形成预应力桩。

所述预应力桩预制构件还包括桩底锚垫板、可充气软管以及配重坠环；拼装所述预应力桩预制构件包括以下步骤：将所述桩底锚垫板安装在所述伸缩式钢筋笼的底端，并将所述配重坠环安装在所述桩底锚垫板的下方；将所述预应力钢绞线穿设在所述可充气软管中，并将所述预应力钢绞线的底端与所述桩底锚垫板固定连接。

将所述预应力桩预制构件安装至桩孔的过程包括以下步骤：将所述伸缩式钢筋笼收缩；将所述预应力桩预制构件竖起，并移动至所述桩孔的上方；固定所述伸缩式钢筋笼的顶端，并释放所述桩底锚垫板以及所述配重坠环，使得所述桩底锚垫板以及所述配重坠环落入所述桩孔的底部，同时所述伸缩式钢筋笼随着所述桩底锚垫板以及所述配重坠环的下落而伸展。

拼装所述预应力桩预制构件的过程中，将所述可充气软管通过活动套环安装至所述伸缩式钢筋笼上。

所述伸缩式钢筋笼包括若干个环向箍筋，各所述环向箍筋之间通过活动连接件依次连接，使得各所述环向箍筋构成所述伸缩式钢筋笼；所述伸缩式钢筋笼收缩的过程中，各所述环向箍筋之间的距离缩短；所述伸缩式钢筋笼伸展的过程中，各所述环向箍筋之间的距离增加。

浇注混凝土之前向所述可充气软管充气，使之在所述桩结构中形成供所述预应力钢绞线穿过的型腔。

对所述预应力钢绞线进行张拉之前，在所述桩结构的顶端安装桩顶锚垫板；张拉完成后对各所述预应力钢绞线的顶端进行封锚固定。

本发明的优点是：伸缩式钢筋笼可用于净空较低的施工环境；通过采用伸缩式钢筋笼，可以避免在施工现场对钢筋笼进行接长。预应力钢绞线的运用能更好的增强桩基的强度及耐久性并节省用钢量，可压缩运输并一步到位的快速伸长安装可大幅提高施工效率。在地质条件好的场地可结合人工挖孔成桩，富水软岩地质可结合低净空顶进机成孔成桩，运用前景广阔。

附图说明

图1为伸缩式钢筋笼处于收缩状态时预应力桩预制构件的示意图；

图2为伸缩式钢筋笼处于伸展状态时预应力桩预制构件的示意图；

图3为伸缩式钢筋笼的截面示意图；

图4为可充气软管的截面示意图；

图5为活动连接件与环向箍筋的连接结构的示意图；

图6为桩底锚垫板及配重坠环的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6所示，图中标记1-13分别表示为：预应力桩预制构件1、伸缩式钢筋笼2、预应力钢绞线3、桩底锚垫板4、可充气软管5、桩底配重坠环6、环向箍筋7、活动连接件8、第一端9、第二端10、活动套环11、充气腔12、桩顶锚垫板13。

实施例：如图1至6所示，本实施例的低净空条件下后张法预应力桩的施作方法包括以下步骤：

（1）拼装预应力桩预制构件1。

如图1、2所示，预应力桩预制构件1包括伸缩式钢筋笼2、预应力钢绞线3、桩底锚垫板4、可充气软管5以及配重坠环6。桩底锚垫板4安装在伸缩式钢筋笼2的底端，并与预应力钢绞线3以及可充气软管5的底端固定连接。配重坠环6安装在桩底锚垫板4的下方，配重坠环6用于提供重力，以便桩底锚垫板4带动伸缩式钢筋笼2以及预应力钢绞线3落入桩孔中。

如图1、2、5所示，伸缩式钢筋笼2包括若干个环向箍筋7，各环向箍筋7之间通过活动连接件8依次连接。活动连接件8使得各环向箍筋7之间的距离可以变化，以使得各伸缩式钢筋笼2可以伸缩。伸缩式钢筋笼2收缩的过程中，各环向箍筋7之间的距离缩短；伸缩式钢筋笼2伸展的过程中，各环向箍筋7之间的距离增加。

具体的，各环向箍筋7为尺寸相同的环形构件。相邻的环向箍筋7之间通过多个活动连接件8进行连接。每个活动连接件8的第一端9与一个环向箍筋7上的铰接点进行铰接，其第二端10环绕套接在另一个环向箍筋7上。活动连接件8的第二端10可沿着其环绕的环向箍筋7滑动。在伸缩式钢筋笼2伸缩的过程中，活动连接件8的第二端10沿着环向箍筋7滑动，以实现环向箍筋7之间距离的变化。相邻环向箍筋7之间的最大间距取决于活动连接件8的长度。

本实施例中，各活动连接件8的长度相同，以使得伸缩式钢筋笼2完全伸展后各环向箍筋7之间的间距相等，进而使得各环向箍筋7可以等间距地分布在桩体中。此外，为了保证活动连接件8受力均匀，相邻环向箍筋7之间的活动连接件8沿着环向箍筋7的圆周方向等间距分布。各环向箍筋7的尺寸和最大环间距由预应力桩所处环境及受力条件计算得出。

如图1、3、4所示，预应力钢绞线3的数目以及尺寸由预应力桩所处环境及受力条件计算得出。可充气软管5的数目与预应力钢绞线3的数目相同。预应力钢绞线3穿设于可充气软管5中，可充气软管5通过活动套环11与环向箍筋7固定，可充气软管5以及预应力钢绞线3依次穿过各环向箍筋7的活动套环11。活动套环11用于限制可充气软管5的环向位置，各活动套环11沿着环向箍筋7的圆周方向等间距分布，使得可充气软管5以及预应力钢绞线3可以等间距地分布在浇筑完成的桩结构中。伸缩式钢筋笼2伸缩的过程中，活动套环11可沿着可充气软管5滑动。

如图1、3所示，每根预应力钢绞线3的底部安装有一个桩底锚垫板4，同时桩底锚垫板4还与伸缩式钢筋笼2的底端固定连接。配重坠环6为环形，其直径与环向箍筋7的直径近似。配重坠环6与每个桩底锚垫板4连接。配重坠环6的重量可根据需求调节，以便牵引伸缩式钢筋笼2伸长。桩底锚垫板4用于对预应力钢绞线3的底端进行定位，并在张拉过程中对预应力钢绞线3的底端进行固定。

如图4所示，每根可充气软管5设置有三个充气腔12，各充气腔12沿充气软管5的轴线方向延伸。充气腔12充气后可充气软管5可在混凝土制成的桩结构中形成管状型腔，以便在预应力钢绞线3张拉的过程中降低阻力。

如图1至6所示，拼装预应力桩预制构件1包括以下步骤：（1.1）将桩底锚垫板4安装在伸缩式钢筋笼2的底端，并将配重坠环6安装在桩底锚垫板4的下方；（1.2）将预应力钢绞线3的底端与桩底锚垫板4固定连接，并将预应力钢绞线3穿设在可充气软管5中。拼装预应力桩预制构件1的过程中，将可充气软管5通过活动套环11安装至伸缩式钢筋笼2的环向箍筋7上。

（2）将预应力桩预制构件1安装至桩孔中，并将伸缩式钢筋笼2伸展至预设状态；其具体包括以下步骤：

（2.1）将伸缩式钢筋笼2收缩，使得伸缩式钢筋笼2的长度缩小，以便其可以在低净空的施工现场竖起并置入桩孔中。桩孔是在地面预先开挖的孔形结构。

（2.2）将预应力桩预制构件1移动至桩孔的上方；并将处于收缩状态的伸缩式钢筋笼2竖起。处于收缩状态的伸缩式钢筋笼2长度较短，对施工现场的净空要求较低，在狭小的施工现场也可将其竖起。

（2.3）释放桩底锚垫板4以及配重坠环6，并将伸缩式钢筋笼2的顶端进行固定，使得桩底锚垫板4以及配重坠环6落入桩孔底部。伸缩式钢筋笼2随着桩底锚垫板4以及配重坠环6的下落而伸展。

（3）在桩孔中浇注混凝土，使得混凝土与预应力桩预制构件1形成桩结构。浇注混凝土之前向可充气软管5充气，使之在桩结构中形成供预应力钢绞线3穿过的型腔。预应力钢绞线3从桩结构的底端贯穿至顶端，预应力钢绞线3的底端通过桩底锚垫板4与桩结构的底部固定连接。

（4）对各预应力钢绞线3进行张拉以形成预应力桩。张拉需要等到桩孔内灌注的混凝土养护完成且达到设计强度之后。对预应力钢绞线3进行张拉之前，在在桩结构的顶端安装桩顶锚垫板13以及预应力张拉锚具。桩顶锚垫板13用于在张拉过程中对预应力钢绞线3进行定位。张拉完成后，填充各可充气软管5，并对各预应力钢绞线3的顶端进行封锚固定。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。