一种防水抗拔桩及施工方法

1.本发明涉及桩基础施工技术领域，具体涉及一种防水抗拔桩及施工方法。


背景技术：

2.施作抗拔桩为常用的抗浮技术之一，相对于普通抗拔桩，微型抗拔桩具有更强的地形适应性，布置更为灵活；在地层中施工微型抗拔桩，利用其拉力以及砂浆锚固体(或细砂混凝土)来将地层加固，使地层与基础底板形成整体结构，从而达到微型抗拔桩的摩阻力大于地下水浮力，实现抗浮作用；同时将抗拔桩设置为扩底桩，利用桩土间的侧摩阻力发挥扩底部分的扩孔阻力。
3.目前已经公开的技术有多种抗浮桩及施工方法，中国专利(公开号cn111236218a)公开了一种玻璃纤维筋与钢筋组合型的抗浮桩结构，但其内锚固与外锚固接触面处未进行防水处理，后期锚固钢筋在侵蚀性地下水的作用下会发生锈蚀，耐久性得不到保证，影响地下结构的正常使用；中国专利(公开号cn114482142a)公开了一种大直径精轧螺纹钢抗浮锚杆，其顶部的螺旋箍筋环及外锚固段未进行防水处理，内锚固段未进行对中处理，容易造成抗浮锚杆倾斜问题，特质锚板在弯折处易造成应力集中问题，设计承载力得不到保证；对于现有技术中的抗浮桩，其整体的防水性能较差而导致抗拔桩的耐腐蚀性性能差，影响抗拔桩的极限抗拔承载力，难以满足抗浮需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种防水抗拔桩及施工方法，通过在钢筋骨架上布置止水板和防水层，利用止水板的凹面结构对来自防水层下的渗水进行引导，阻滞渗水上涌至弯折钢筋位置，并引导渗水向远离钢筋骨架的位置流动，减少钢筋骨架接触位置的含水量，提高防水性能从而提高耐腐蚀性能。
5.本发明的第一目的是提供一种防水抗拔桩，采用以下方案：
6.包括钢筋骨架，钢筋骨架顶端设有多根端部远离钢筋骨架轴线的弯折钢筋，弯折钢筋下方钢筋骨架外套设有防水层，防水层与弯折钢筋之间设有套设于钢筋骨架外的止水板，止水板上设有朝向防水层的凹面，以引导渗水远离弯折钢筋和钢筋骨架；防水层上方设置有包裹止水板、弯折钢筋的基础底板。
7.进一步地，所述止水板沿钢筋骨架轴向设有间隔布置的多个，沿钢筋骨架轴线远离防水层的方向上，止水板的凹面面积依次增大。
8.进一步地，所述钢筋骨架外套设有防水套管，防水套管位于止水板与防水层之间，围绕防水套管布置用于防水的弹性层，沿钢筋骨架径向远离轴线方向上，弹性层的高度逐渐降低，弹性层与止水板凹面之间形成引导通道。
9.进一步地，沿钢筋骨架轴向上，所述止水板在防水层上的最大投影面积小于弹性层在防水层上的投影面积。
10.进一步地，所述防水层顶面设有保护层、底面设有垫层，钢筋骨架外套设有贴合保
护层的垫板。
11.进一步地，所述弯折钢筋位于防水层的一侧，防水层另一侧对应的钢筋骨架上设有定位架和对中支架，对中支架包括环箍、丝杆和弧形板，环箍连接于钢筋骨架，丝杆沿钢筋骨架径向布置，丝杆一端配合环箍，另一端连接弧形板，弧形板的凸面朝向远离钢筋骨架的一侧。
12.进一步地，围绕钢筋骨架设有多个对中支架，多个支架相对于钢筋骨架环向均匀间隔分布。
13.进一步地，所述弯折钢筋连接有锚板，锚板所在平面与所连接弯折钢筋轴线垂直，锚板埋设于基础底板内，钢筋骨架底端连接有锚固板。
14.本发明的第二目的是提供一种如第一目的所述防水抗拔桩的施工方法，包括：
15.钻孔，制作钢筋骨架和弯折钢筋，在钢筋骨架上安装止水板；
16.钢筋骨架底端下入钻孔内，使止水板与钻孔开口保持间距，注浆养护；
17.在地面围绕钢筋骨架铺贴防水层，在防水层上方浇注混凝土包裹钢筋骨架、止水板及弯折钢筋，形成基础底板。
18.进一步地，锚板位于基础底板内，钻孔开口位置布置防水套管，防水套管外圆周面对接防水层。
19.与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
20.(1)针对目前抗拔桩防水性耐腐蚀性难以满足需求的问题，通过在钢筋骨架上布置止水板和防水层，利用止水板的凹面结构对来自防水层下的渗水进行引导，阻滞渗水上涌至弯折钢筋位置，并引导渗水向远离钢筋骨架的位置流动，减少钢筋骨架接触位置的含水量，提高防水性能从而提高耐腐蚀性能。
21.(2)对应抗拔桩的抗拔强度，钢筋骨架和弯折钢筋采用热轧带肋钢筋，具有较高的抗拉强度，钢筋骨架顶部延伸位置进行弯折处理形成弯折钢筋，改变钢筋走向提高抗拉性能，并在弯折钢筋顶端安装双锚板，可增加弯折钢筋与基础底板之间的受力面积。
22.(3)利用多个止水板连接钢筋骨架，止水板埋设于基础底板中，防水套管以及高弹性材料制作的用于防水的弹性层可有效提高微型抗拔桩的耐腐蚀能力，提高抗拔结构体系以及建(构)筑物的安全性，布置特殊结构的止水板也起到增大与基础底板混凝土的接触面积的效果，提高其抗拔承载力。
23.(4)在桩孔内设置的定位架可使组成钢筋骨架的多根钢筋形成整体，协同受力，增大钢筋骨架与砂浆(或细石混凝土)的接触面积，增强钢筋骨架与砂浆的粘结力，提高微型抗拔桩的极限抗拔承载力，同时钢筋骨架与砂浆接触面积的增大也可以减小微型抗拔桩的开裂，增强微型抗拔桩的整体性和受力性能。
24.(5)对中支架可以保持钢筋骨架在施工过程保持直立状态，确保灌注砂浆(或细石混凝土)后微型抗拔桩钢筋骨架的垂直度满足要求，同时保证了微型抗拔桩的钢筋骨架有足够厚度的保护层，有效抑制地下水对钢筋的侵蚀，保证微型抗拔桩的长期抗拔承载力满足设计要求。
附图说明
25.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
26.图1为本发明实施例1或2中防水抗拔桩的结构示意图。
27.图2为本发明实施例1或2中钢筋骨架的结构示意图。
28.图3为本发明实施例1或2中垫板的俯视示意图。
29.图4为本发明实施例1或2中垫板的侧视示意图。
30.图5为本发明实施例1或2中防水套管的俯视示意图。
31.图6为本发明实施例1或2中定位架的结构示意图。
32.图7为本发明实施例1或2中对中支架的结构示意图。
33.图8为本发明实施例1或2中锚固板的结构示意图。
34.图9为本发明实施例1或2中锚固板的俯视示意图。
35.图10为本发明实施例1或2中止水板的俯视示意图。
36.图11为本发明实施例1或2中止水板的正视示意图。
37.图中，1钻孔、2防水层、3垫层、4基础底板、5主筋、6弯折钢筋、7防水套管、8垫板、9定位架、10第一止水板、11第二止水板、12锚固板、13第一锚板、14第二锚板、15保护层、16对中支架、17弹性层、18钢筋骨架、16-1弧形钢片、16-2内套丝钢套筒、16-3圆环钢管、16-4螺栓、16-5螺母、16-6丝棒。
具体实施方式
38.实施例1
39.本发明的一个典型实施例中，如图1-图11所示，给出一种防水抗拔桩。
40.如图1所示防水抗拔桩，布置在需要抗浮的地层位置，利用防水层2、弹性层17、防水套管7和止水板的共同作用，实现对地层上方的隔水和引水，止水板采用凹面结构将渗水进行引导，使渗水沿斜下方路径流动，从而远离钢筋骨架及弯折钢筋6，减少易腐蚀位置含水量，提高防水性能。
41.本实施例中，如图1、图6所示，钢筋骨架为三根钢筋通过定位架9加固形成的钢筋笼结构，相较于其他抗拔桩，将抗拔桩中钢筋笼顶端延伸出的钢筋进行弯折，并在弯折外置设置锚板，提高抗拔桩与浇筑的基础底板4的锚固力，通过定位架9使钢筋协同受力，提高抗拔承载能力。
42.可以理解的是，在其他实施方式中，钢筋骨架可以包括其他数目的钢筋，比如四根、五根等，配置相应的定位架9进行固定，形成所需的钢筋笼结构。
43.如图1所示，防水抗拔桩主要包括钢筋骨架，钢筋骨架顶端设有多根端部远离钢筋骨架轴线的弯折钢筋6，弯折钢筋6为钢筋骨架的一部分，从钢筋骨架顶端延伸至钢筋骨架主体结构外，弯折钢筋6与钢筋骨架轴线呈夹角设置。
44.如图2所示，弯折钢筋6轴线与钢筋骨架轴线呈钝角，并且，弯折钢筋6连接钢筋骨架一端相较于弯折钢筋6另一端更靠近钢筋骨架，形成向外延伸的结构，便于后续布置锚板。
45.弯折钢筋6下方钢筋骨架外套设有防水层2，防水层2与弯折钢筋6之间设有套设于钢筋骨架外的止水板，防水层2能够阻挡地层内水体渗漏至地层上方，由于钢筋骨架需要穿过防水层2，因此，防水层2在钢筋骨架位置形成开孔，该开孔位置防水层2无法直接覆盖，地
层渗水容易从此开孔位置渗漏至地层上方，并且此位置有钢筋骨架结构，在渗漏时会诱发腐蚀问题，通过止水板布置阻断渗水进一步向上延伸。
46.同时，止水板上设有朝向防水层2的凹面，以引导渗水远离弯折钢筋6和钢筋骨架；防水层2上方设置有包裹止水板、弯折钢筋6的基础底板4。
47.布置防水抗拔桩时，需要先形成钻孔1，采用潜孔钻机成孔，潜孔钻机适合于任何岩土层施工，包括硬质岩石地层，根据设计承载力的要求，在孔底进行扩孔形成扩大头，扩孔处理后的抗拔桩钻孔11可提供钢筋骨架末端以及钢筋骨架末端所连接紧锁锚固板12充足的锚固空间，增加抗拔桩整体的抗拔承载力。
48.可以理解的是，抗拔桩钻孔1的孔径不小于200mm，底部扩孔形成的空心球体半径不小于400mm。具体尺寸根据实际的抗拔要求和施工器械施工参数综合确定。微型抗拔桩区别于普通抗拔桩，微型抗拔桩的直径范围为100mm-400mm。
49.钢筋骨架外套设有防水套管7，防水套管7位于止水板与防水层2之间，围绕防水套管7布置用于防水的弹性层17，沿钢筋骨架径向远离轴线方向上，弹性层17的高度逐渐降低，弹性层17与止水板凹面之间形成引导通道。
50.如图1、图5所示，防水层2以及防水套管7材料均采用沥青复合柔性防水卷材，防水套管7需将钢筋骨架自地面向上完全包住，并沿地面水平方向铺贴一定面积，在地面上的铺贴面积不小于止水板在防水层2上的投影面积。
51.基础底板4均为现浇钢筋混凝土底板，为保证基础底板4与弯折钢筋6的粘结强度，基础底板4的厚度不应小于400mm。基础底板4内部布置有主筋5，主筋5按规范要求采用双层双向布置的方法，底板主筋5直径大于或等于16mm，相邻主筋5间距小于或等于200mm，通长布置，具体施工要求参考现有施工规范。
52.如图1所示，止水板沿钢筋骨架轴向设有间隔布置的多个，沿钢筋骨架轴线远离防水层2的方向上，止水板的凹面面积依次增大。在本实施例中，止水板布置为两个，分别为第一止水板10和第二止水板11，第二止水板11位于第一止水板10的上方，相较于第一止水板10，第二止水板11靠近弯折钢筋6布置。
53.如图1、图8、图9所示，弯折钢筋6连接有锚板，锚板所在平面与所连接弯折钢筋6轴线垂直，锚板埋设于基础底板4内，钢筋骨架底端连接有锚固板12。在本实施例中，每根弯折钢筋6上布置有两个锚板，两个锚板间隔布置，并且面积不同，分别为第一锚板13和第二锚板14。
54.弯折钢筋6为热轧带肋钢筋，可增加钢筋与混凝土的握裹力，具体型号及长度根据抗拔需求进行配置。弯折钢筋6连接钢筋骨架主体的弯折处距第二止水板11的距离为10cm，弯折钢筋6轴向长度可以选为40cm，根据需求配置弯折钢筋6的弯折角度。同时，本实施例中的钢筋骨架与第一止水板10、第二止水板11、第一锚板13、第二锚板14、定位架9、锚固板12通过焊接形成整体。
55.如图1、图3、图4所示，防水层2顶面设有保护层15、底面设有垫层3，钢筋骨架外套设有贴合保护层15的垫板8。
56.本实施例中，垫板8为正方形钢板，其面积需大于抗拔桩钻孔1，与第一止水板10的距离据设计桩入土深度而定。垫板8中预留有供钢筋骨架与注浆管通过的孔洞，孔洞与组成钢筋骨架的钢筋位置相对应，注浆管所需孔洞直径为32mm。
1、内套丝钢套筒16-2、圆环钢管16-3、螺栓16-4、螺母16-5、丝棒16-6组成。圆环钢管16-3厚度为2mm、宽度为5cm，直径由钢筋骨架确定，两部分圆环钢管16-3由螺栓16-4、螺母16-5对接成环，可紧紧固定在钢筋骨架的外表面；丝棒16-6为直径2cm、长度2cm的实心铁棒，且表面带有螺纹，内套丝钢套管16-2的直径根据丝棒16-6的直径确定，丝棒16-6与内套丝钢套管16-2通过螺纹配合的方式连接，其长度为2cm；弧形钢片16-1焊接于丝棒16-6的外端，用于固定钢筋骨架，通过对中支架16能够使钢筋骨架在下沉过程中保持垂直状态，保证钢筋骨架下放顺利，防止抗拔桩灌注后钢筋骨架倾斜的问题。
68.如图1所示，弹性层17作为防水结构，弹性层17是以高档丙烯酸乳液为基料，添加多种助剂、填充剂经加工而成的高性能防水涂料。在抗拔桩内锚固段施工完成后，对孔口周围用胶刷进行反复涂刷处理，其涂刷面积要大于第二止水板11的面积，需涂刷成内高外低的形状，内侧高度不低于5cm，弹性层17可使抗拔桩在受地下水作用发生应变时保持良好的防水性能，防止地下水渗流以免造成钢筋锈蚀。
69.实施例2
70.本发明的另一典型实施方式中，如图1-图11所示，给出一种防水抗拔桩的施工方法。
71.包括以下步骤：
72.钻孔1，制作钢筋骨架和弯折钢筋6，在钢筋骨架上安装止水板；
73.钢筋骨架底端下入钻孔1内，使止水板与钻孔1开口保持间距，注浆养护；
74.在地面围绕钢筋骨架铺贴防水层2，在防水层2上方浇注混凝土包裹钢筋骨架、止水板及弯折钢筋6，形成基础底板4。
75.具体的，结合图1-图11，对于上述施工方法，包括以下具体步骤：
76.1、桩孔定位：
77.采用全站仪对施工场地进行标高测量，确定钻孔1深度，同时对抗拔桩钻孔1进行放线测量，确定钻孔1位置，根据规范及设计图纸的相关要求孔位放线的误差不应大于20mm，机械定位误差不应大于50mm。
78.2、微型抗拔桩成孔施工：
79.采用机械扩孔的成孔方法，根据现场放线移动潜孔钻机，使钻机钻头对准孔位中心。保证钻机达到设计要求的垂直度，钻机就位后进行水平校正，随后进行钻孔1。对于风化岩层，尤其中风化岩层，对钢筋骨架底部进行扩孔。成孔深度由现场进行确认，不应小于设计长度，也不宜大于设计长度500mm。
80.3、微型抗拔桩钢筋骨架制作：
81.协调抗拔桩钢筋骨架的制作时间与成孔时间，尽量做到制作完成后便成孔，减少对钢筋骨架构件的破坏。第一步先将钢筋骨架与第一止水板10、第二止水板11进行焊接，第二步将垫板8从钢筋骨架底部穿入安装到预定位置并焊接，第三步将定位架9、对中支架16、第一锚板13、第二锚板14依次安装到指定位置并进行焊接，最后将钢筋骨架对应钢筋的底部分别安装紧锁锚固板12。
82.4、微型抗拔桩内锚固段施工：
83.用钻孔1机将钢筋骨架整体吊起放入抗拔桩钻孔1中，安放时避免钢筋骨架扭曲、弯曲及部件脱落。抗拔桩注浆体为纯水泥浆注满，施工工艺采用二次注浆技术，且注浆压力
不低于2.0mpa。其中具体的水泥强度、水灰比及注浆压力由实际的工程要求确定。注浆后需要满足3天以上的养护期，才可进行后续的施工，养护期内不得随意敲击钢筋骨架。
84.5、防水层2施工：
85.内锚固段施工完成后，进行防水层2的铺贴工作。在进行防水层2施工前，应先浇筑100mm厚的c20细石混凝土垫层3用以找平和铺设防水材料。浇筑混凝土前将地基表面的积水和杂物清除干净，基层的平整度及标高复合要求，同时应对地基表面进行湿润。垫层3混凝土浇筑完成12小时之后，立即进行覆盖、浇水，要保持混凝土表面湿润，禁止过早上人，踩坏混凝表面，养护时间一般不得少于7昼夜。然后制作防水套管7，将其安装在孔口位置，沿地面方向再铺贴一层防水卷材，将防水层2与防水套管7接缝处进行热熔处理，使其粘结后平整，不得扭曲、起拱。防水层2施工完毕后，在防水层22上浇筑一层40mm厚的c20细石混凝土的防水保护层15用以保护防水层2在后续施工过程中遭到破坏；最后在孔口进行弹性层17的施工，将防水保护层15表面清理干净，用滚筒或较硬的漆刷将高弹性防水材料涂刷于表面，均匀交叉成垂直方向涂刷，以达到最好的覆盖，注意避免漏刷，最终使弹性层17呈内高外低的形态，内侧的高度不低于5cm。
86.6、微型抗拔桩与基础底板4锚固段施工：
87.进行底板主筋5的绑扎，钢筋绑扎完成之后，进行支模及底板混凝土的浇筑。浇筑完成后8～12小时内对混凝土进行养护，养护时间不得低于7天，具体养护时间根据实际工程需要确定。
88.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。