专利名称：:缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及地下工程中的灌注桩结构，特别是涉及一种应用于后张预应力灌注桩。
背景技术：
：近年来，随着国民经济的日益发展，促使城市建设也迅速发展，高层及超高层建筑不断涌现。同时，作为地下行车、地下行人、地下存车、地下商用以及地下人防等功能的地下结构物的开发和利用越来越广泛。这些情况导致建筑基础埋置越来越深。因此，如何有效的解决地下结构物抗浮的问题成为工程界经常面临的难题。因抗浮措施不当而造成地下工程的破坏，在国内已有不少实际案例。地下建(构)筑物永久性构造的抗浮措施一般有以下三种(1)用加厚底板增加自重；(2)利用地下室外壁与填土的摩擦力和顶板上覆盖土的重量；(3)利用底板外伸部分增多回填土重量等。但这些常规性措施都有一定缺陷，例如增厚底板不经济，扩展外伸部分会受周围建(构)筑物或建筑红线限制等。在常规性的构造抗浮措施不足时，应在地下室底板下设置抗浮桩，这样不仅可以增加底板自重，更重要的是可利用桩周土体的摩阻力来抗浮。目前，设置抗浮灌注桩是一种十分有效的抗浮措施，其应用非常广泛，因此，对抗浮桩设计技术不断进行改善和创新，成为一项迫切的任务。由于抗浮桩不同于一般的基础桩，抗浮桩有其自身的独特性能，主要表现在桩体承受拉力，但混凝土结构抗拉承载力很低，故桩体极易出现裂缝。《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)中规定"对于受长期或经常出现的水平力或上拔力的建筑桩基，应验算桩身的裂缝宽度，其最大裂缝宽度不得超过0.2mm。对于处于腐蚀介质中的桩基，应控制桩基不出现裂缝"。因此，对于地下含水量大、水位高、孔隙水压力大的软土地区，所设置的抗浮桩，为满足桩身的抗裂要求，普通抗浮灌注桩通常采用大配筋的形式，其配筋率一般都达到2%以上，远大于承载力要求。另一方面，由于采用大配筋形式，钢筋数量过多，导致无法满足构造要求的最小钢筋间距要求，许多情况钢筋无法全部布下，故不得不增加桩身截面尺寸。因此，抗浮灌注桩通常面临钢材用量过大、混凝土用量过多的问题，即不经济，与我国建设"资源节约型、环境友好型"社会相违背。为此，选择何种经济、安全、可靠的解决方法，成为工程技术界普遍关心和思考的问题。当今，土木工程领域的预应力技术是热点之一，是建筑业推广的新技术之一。该技术可充分发挥高强度钢筋的抗拉性及高强度混凝土的抗压性，在结构构件受荷载作用前，先人为地对它施加压力，由此产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力，即借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，达到推迟受拉区混凝土开裂的目的。公开号为CN101029488，其公开日是2007年9月5日的中国实用新型专利申请中公开了一种《部分粘结预应力抗拔抗浮桩及其施工方法》，如图1所示，该抗拔抗浮桩包括由混凝土4和钢筋笼骨架1构成的桩体，在所述的骨架1内设有与桩体同方向设置的钢绞线2，该钢绞线2的下端通过U形卡3与钢筋笼骨架1的下端锁定连接，或与钢筋笼骨架下部内的加强钢筋连接。上述抗拔抗浮桩的施工方法是采用中空式长螺旋钻具成孔，并向孔内泵送混凝土4，然后将所述的钢筋-钢绞线2笼插入混凝土4;当地下室底板5达到一定强度后，在所述的钢绞线2上施加预应力锁定在底板5的预留位置。但由于上述结构桩体的施工工艺为先向桩孔内泵送混凝土，然后再将所述的钢筋-钢绞线笼插入混凝土。其不足之处是此种施工方法不适用于长桩，而软土地区所用桩长往往达到30m以上，在软土地区的长桩情况下，一根桩往往需要数节钢筋笼组成，而钢材属于柔性材料，因此，在施工过程中就存在桩体定位难、桩身尺寸变化大或预应力钢绞线移位等问题，且对于施工机具要求高，施工质量难以保证。
实用新型内容针对上述现有技术，本实用新型提供了一种缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩，形成本实用新型灌注桩的施工方法是先将绑扎好预应力钢绞线与普通受力筋的钢筋笼置入桩孔内，再浇筑混凝土的施工工艺，其钢筋笼不变形，预应力钢绞线垂直度好、位置稳定，并易于张拉，通过预应力张拉对混凝土产生预压应力，从而提高混凝土在恶劣的工作条件下的耐久性。为了解决上述技术问题，本实用新型缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩予以实现的技术方案是该灌注桩包括设置在混凝土桩身内的构造钢筋笼，所述构造钢筋笼内设置有多根普通受力钢筋和多根预应力钢绞线；所述预应力钢绞线为缓粘结预应力钢绞线或无粘结预应力钢绞线；所述混凝土桩身顶部设置有桩顶张拉端锚具，所述混凝土桩身底部设置有桩底固定端锚具。本实用新型缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩，其中，所述多根普通受力钢筋沿所述构造钢筋笼的内周边均布，所述多根预应力钢绞线在所述多根普通受力钢筋内侧呈对称分布，并与其绑扎在一起。所述缓粘结预应力钢绞线包括由内向外依次地包裹在预应力钢绞线上的缓粘结胶粘剂和塑料护套；所述缓粘结胶粘剂是采用慢速凝固的方式填充在预应力钢绞线与塑料护套之间，其凝固后使预应力钢绞线、护套及混凝土桩体粘连为一体。所述桩顶张拉锚具由分别设置在每根预应力钢绞线顶部的螺旋筋、张拉端承压板、张拉端夹片和张拉端锚环构成夹片锚具。所述桩底固定端锚具采用压花锚具或挤压锚具；其中，所述压花锚具由分别设置在每根预应力钢绞线底部的螺旋筋和梨形头压花端构成；所述挤压锚具由设置在预应力钢绞线底部的螺旋筋、固定端承压板和固定端锚环构成。与现有技术相比，本实用新型缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩的有益效果是正是由于在混凝土结构中引入预应力具有上述多方面的优点，所以本实用新型将预应力技术和高强预应力钢绞线应用到地下工程抗浮灌注桩中，改进钢筋混凝土抗浮灌注桩的配筋方式，应用强度高于现有普通HRB400级钢筋5倍的高强预应力钢绞线替代普通受力钢筋，使得在满足同样结构设计要求的情况下，大幅度减少钢筋用量及混凝土用量，并可提高结构安全度和耐久性，切实体现我国建设节能型社会和可持续发展的伟大战略，在取得技术进步的同时，可带来可观的经济效益和社会效益。图1是现有技术中一种部分粘结预应力抗拔抗浮桩的结构示意图；图2是本实用新型灌注桩在桩顶张拉预应力钢绞线情况下的施工结构图；图3是本实用新型灌注桩在底板顶张拉预应力钢绞线情况下的施工结构图图4是图2中A-A剖面图；图5是本实用新型灌注桩桩底采用压花锚具时的连接锚固结构图图6是本实用新型灌注桩桩底采用挤压锚具时的连接锚固结构图图7是图2所示灌注桩张拉端所采用的夹片锚具锚固结构示意图图8是本实用新型灌注桩的施工方法流程图。本实用新型主要零部件及细节说明1.混凝土桩身2.构造钢筋笼3.普通受力钢筋4.无粘结预应力钢绞线5.桩底固定端锚具6.桩顶张拉锚具7.穴模8.建筑物的混凝土底板9.螺旋筋11.固定端锚环12.固定端承压板14.张拉端锚环15.张拉端承压板10.梨形头压花端13.张拉端夹片具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。[0027]如图2所示，本实用新型缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩的结构，包括设置在混凝土桩身1内的构造钢筋笼2，所述构造钢筋笼2内设置有多根普通受力钢筋3和多根预应力钢绞线4;如图3所示，所述多根普通受力钢筋3沿所述构造钢筋笼2的内周边均布，所述多根预应力钢绞线4在所述多根普通受力钢筋3内侧且对称分布，所述预应力钢绞线4为缓粘结预应力钢绞线或无粘结预应力钢绞线；所述混凝土桩身顶部设置有桩顶张拉端锚具6，所述混凝土桩身1的底部设置有桩底固定端锚具5。所述缓粘结预应力钢绞线包括由内向外依次地包裹在预应力钢绞线上的缓粘结胶粘剂和塑料护套；所述缓粘结胶粘剂采用慢速凝固的方式填充在预应力钢绞线与塑料护套之间。，作为涂料层的缓粘结胶粘剂固化过程需要3个月以上。一般，在其固化过程中的初期进行张拉时，缓粘结预应力钢绞线与无粘结预应力钢绞线性能接近，施工过程简易、布筋方便。后期待缓粘结胶粘剂完全固化后就变成了有胶粘剂保护套涂层的有粘结预应力钢绞线，可进一步提高结构的安全性、耐久性，能满足设计和施工两方面的要求。根据应用范围的不同，预应力钢绞线可以是无粘结的，也可是缓粘结的。依据现场的实际情况，当对于结构安全度或抗腐蚀性要求较高时，可采用缓粘结预应力钢绞线。本实用新型中所述桩底固定端锚具5可以采用如图5所示的压花锚具5a或采用如图6所示的挤压锚具5b;其中，所述压花锚具5a由分别设置在每根预应力钢绞线底部的螺旋筋9和梨形头压花端构成；所述挤压锚具由设置在预应力钢绞线4底部的螺旋筋9、固定端锚环11和固定端承压板12构成。如图7所示，所述桩顶张拉锚具6为由分别设置在每根预应力钢绞线4顶部的螺旋筋9、张拉端夹片13、张拉端锚环14和张拉端承压板15构成的夹片式锚具。图3示出了本实用新型灌注桩在底板顶张拉预应力钢绞线情况下的施工结构，该5结构其他部分结构基本与图2所示的一致。区别只在于灌注桩顶与建筑物基础底板8相连，所以在底板顶张拉预应力钢绞线。下面以抗浮灌注桩施工方法为例，详细介绍后张预应力技术在灌注桩中的应用。[0032]如图8所示，首先，根据具体抗浮灌注桩的受力情况，进行桩型设计；计算出桩的普通受力钢筋和预应力钢绞线的配置数量801;其次，根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)的规定，对其进行承载力验算与裂缝宽度验算，若验算结果不满足规范要求，则需要重新配置普通受力筋及预应力钢绞线的数量802，再进行承载力验算与裂缝宽度验算，直到两项验算均满足规范要求为止；接着根据普通受力筋3与预应力钢绞线4的数量确定其在桩内的布置形式，尤其是对于预应力钢绞线，一定要求均匀、对称地布置；然后，如图4所示，制作钢筋笼，将普通受力筋3按确定好的布置形式绑扎、焊接在构造钢筋笼2内，再在构造钢筋笼2内，将预应力钢绞线4对称布置在普通受力筋3的内侧，并与其绑扎在一起803，布置好上述钢筋后，安装位于各预应力钢绞线桩底部的桩底固定端锚具，锚固端涂防腐油脂804;接下来按照普通钻孔灌注桩的方式进行钻孔805;再将配置好预应力钢绞线的钢筋笼置入桩孔内，并固定，此时注意保持预应力钢绞线的垂直度。接着浇筑桩身混凝土1，如图8中附图标记806所示，待基坑开挖露出桩体后，剔除桩顶浮浆，安装张拉端锚具6及穴模7，如图8中附图标记807所示，并按照强度要求进行桩顶加固，即浇筑与桩身相同强度等级的混凝土，待混凝土强度达到预应力张拉所需强度时，拆除穴模7，按预应力张拉设计值对预应力钢绞线4施加预应力(如图3所示，若桩顶部位设置有建筑物的混凝土底板8，则对底板顶张拉)809，张拉完毕将其锁定，并对桩顶张拉端进行封锚保护810，在桩顶锚具涂抹防腐油脂并加上塑料帽。最后在桩顶穴模内浇筑与桩身混凝土l相同强度等级的细石混凝土，封闭保护811，至此形成本实用新型灌注桩。[0033]实施例下面以天津市滨海新区CBD中心16万平方米地下二层车库所需的2000余根抗浮灌注桩为例，从承载力与抗裂性两方面介绍采用本实用新型缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩技术的优越性。此工程采用钻孔抗浮灌注桩，其参数为桩径700mm，桩长37m，单桩抗拔极限承载力标准值为4200kN。原配筋方案桩顶至下部23m的桩长范围内，配置主筋20业25，箍筋小8@200，余下14m桩长范围内配置10业25,箍筋小8@200，加强筋为小12@2000，配筋率P为2.55%，可见钢筋用量很大，不经济。采用本实用新型的缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩施工方法，承载力计算与抗裂计算分别如表1所示。[0035]表1.缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩施工方法承载力计算[0036]6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>[0037]由表1可以看出，只需20根预应力钢绞线以及10处14普通钢筋即可满足承载力要求，但此种抗浮桩是以裂缝控制为主，故还需进行抗裂验算，其验算如表2所示[0038]表2缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩施工方法抗裂验算[0039]<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>[O(HO]因此，每根抗浮桩选取10处'14非预应力钢绞线，通长布置。预应力钢绞线采用I860级低松弛钢绞线，桩顶至下部23m桩长范围内，配置20根4)s15.2，余下14m桩长范围内，配置10根(ts15.2，最大裂缝宽度"max为0.05mm<0.2mm，抗裂要求亦满足。[0041]表3与现有技术方案用钢量对比[0042]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表3可以看出，采用预应力技术后，每根抗浮桩可以节省钢材1.202吨，节约量达50%，节省3215元成本。而天津市(含滨海新区)每年大概采用2万多根抗浮灌注桩，若均采用预应力技术，可节约6000多万元成本，且采用预应力技术后，其整体性、耐久性、可靠性均较之前提高，因此，将预应力应用于高层建筑地下工程，具有显著的经济效益和社会效益。尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。权利要求一种缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩，包括设置在混凝土桩身内的构造钢筋笼，所述构造钢筋笼内设置有多根普通受力钢筋和多根预应力钢绞线；其特征在于所述预应力钢绞线为缓粘结预应力钢绞线或无粘结预应力钢绞线；所述混凝土桩身顶部设置有桩顶张拉端锚具，所述混凝土桩身底部设置有桩底固定端锚具。2.根据权利要求1所述的缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩，其特征在于所述多根普通受力钢筋沿所述构造钢筋笼的内周边均布，所述多根预应力钢绞线在所述多根普通受力钢筋内侧呈对称分布，并与其绑扎在一起。3.根据权利要求1所述的缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩，其特征在于所述缓粘结预应力钢绞线包括由内向外依次地包裹在预应力钢绞线上的缓粘结胶粘剂和塑料护套；所述缓粘结胶粘剂是采用慢速凝固的方式填充在预应力钢绞线与塑料护套之间，其凝固后使预应力钢绞线、护套及混凝土桩体粘连为一体。4.根据权利要求1所述的缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩，其特征在于所述桩顶张拉锚具由分别设置在每根预应力钢绞线顶部的螺旋筋、张拉端承压板、张拉端夹片和张拉端锚环构成夹片锚具。5.根据权利要求1所述的缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩，其特征在于所述桩底固定端锚具采用压花锚具或挤压锚具；其中，所述压花锚具由分别设置在每根预应力钢绞线底部的螺旋筋和梨形头压花端构成；所述挤压锚具由设置在预应力钢绞线底部的螺旋筋、固定端承压板和固定端锚环构成。专利摘要本实用新型公开了一种缓粘结或无粘结后张预应力灌注桩，包括设置在混凝土桩身内的构造钢筋笼，构造钢筋笼内设置有多根普通受力钢筋和多根预应力钢绞线；预应力钢绞线为缓粘结预应力钢绞线或无粘结预应力钢绞线；混凝土桩身顶部设置有桩顶张拉端锚具，混凝土桩身底部设置有桩底固定端锚具。本实用新型缓粘结或无粘结灌注桩，其钢筋笼不变形，预应力钢绞线垂直度好、位置稳定，并易于张拉，通过预应力张拉对混凝土产生预压应力，从而提高混凝土在恶劣的工作条件下的耐久性，由于采用抗拉强度是普通HRB400级钢筋5倍的预应力钢绞线，所以可节省钢材用量50％以上，有利于节能减排，可产生显著的经济效益和社会效益。文档编号E04C5/12GKCN201459716U发布类型授权专利申请号CN200920098185公开日2010年5月12日申请日期2009年8月3日发明者于越,倪浩,尹金凤,左克伟,张大煦,张林烽,张鸣,房德勇,李欣,杜冰,梁凤岭,王毅,田德宝,胡德均,虞晓童,郝恩海,陈敖宜申请人:天津市建筑科学研究院导出引文BiBTeX,EndNote,RefMan