一种扩底-多段侧扩的抗拔预应力锚固碎石桩及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地基基础结构技术领域，具体涉及一种扩底-多段侧扩的抗拔预应力锚固碎石粧及施工方法。
【背景技术】
[0002]大量工程承受抗拔或抗浮力，使得抗拔粧应用十分广泛，如:地下车库、地下管廊及下沉式广场等城市基础工程；沿海/河码头工程及大型船坞底板的粧基础，悬索桥、斜拉桥的锚粧基础，锚粧反力基础等结构。目前抗拔结构设计常采用现浇钢筋混凝土抗拔粧(含扩底抗拔粧)和锚锭粧或梁。钢筋混凝土抗拔粧具有一定抗拔力更具有很高的抗压及承载力，但其粧壁与岩土体间的摩擦力相对较小，抗拔能力有限。特别是当钢筋混凝土抗拔粧的粧身位于下水位以下时，其本身所受的浮力将明显增加拔出荷载。大型锚锭结构是通过锚固段抗拉能力提供抗拔力，可提供很大的抗拔力，但由于其对地层要求较高(以保证锚固段可提供很好的抗拉强度)及工程造价高等原因，一般用于大型抗拔工程(如桥梁等)O
[0003]针对上述问题，有必要对现有抗拔结构和施工方法进行改进，使其不仅具有较强的抗拔能力，而且不受地下水水位的影响和地层地质特性的约束，具有地层适用范围广、构造简单、施工快、工程成本低的优点。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种扩底-多段侧扩的抗拔预应力锚固碎石粧及施工方法，以解决现有技术中抗拔能力差、地层要求较高、工程造价高的问题。
[0005]本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种扩底-多段侧扩的抗拔预应力锚固碎石粧，包括具有多个侧扩段的侧扩碎石粧和至少一根预应力锚索/杆，所述侧扩碎石粧的顶部设置有锚盘，所述侧扩碎石粧的底部设置有具有扩底的扩底底座，所述预应力锚索/杆穿过碎石粧身，其一端与底座固定，另一端延伸出并紧固在锚盘上，所述锚盘和扩底底座均采用钢筋混凝土结构。
[0007]进一步，所述扩底底座的底部设置有碎石垫层，其厚度范围为100mm-300mm。
[0008]进一步，所述碎石垫层与扩底底座之间设置有底部细砂层，其厚度范围为50-100mm，所述侧扩碎石粧与销盘之间设置有顶部细砂层，其厚度范围为15mm-50mm。
[0009]进一步，所述扩底底座的纵截面为上为梯形、下为矩形相结合的组合形状，其扩底直径为碎石粧身直径的1.6-2倍，其扩底高度范围为600_-1000_。
[0010]进一步，所述侧扩碎石粧侧扩段的纵截面为上部为三角形、下部为矩形相结合的组合形状，其侧扩段的间距不小于1500_，其侧扩段的直径及高度应分别小于扩底底座的直径及高度。
[0011]进一步，所述扩底底座的中部设置有加固钢筋，所述锚索/杆固定于加固钢筋上形成锚索/杆底部锚固段。
[0012]进一步，所述扩底底座轴线上设有泄水孔，所述侧扩碎石粧的碎石料最大直径不大于泄水孔直径的2/3。
[0013]进一步，所述锚盘顶部设置有可通过锚索/杆对碎石粧施加预应力的锚板，所述锚板上设置有用于紧固锚索/杆的锁紧螺母。
[0014]进一步，所述侧扩碎石粧及碎石垫层所用的碎石料应具有在荷载作用下不破碎的强度和颗粒级配。
[0015]本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的:
[0016]一种如上述的扩底-多段侧扩的抗拔预应力锚固碎石粧的施工方法，所述方法包括如下步骤:
[0017]S1.开挖碎石粧孔并进行扩底和侧扩；
[0018]S2.施作碎石垫层；
[0019]S3施作扩底钢筋混凝土底座并固定锚索/杆于其中；
[0020]S4.施作侧扩碎石粧；
[0021]S5.施作粧顶锚盘、锚板并施加锚索/杆预应力。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023]1、本发明通过设置预应力锚索/杆，通过锚盘和锚板将碎石压紧在碎石孔内形成碎石粧，使得扩底底座、碎石粧、锚盘及锚板形成了一个整体抗拉拔受力结构，有效提高了抗拔能力。
[0024]2、通过设置碎石粧，可增大粧身与土体的抗剪滑移阻力，同时，通过碎石粧身段的多段侧扩，进一步较大地增大了粧身与土体的抗剪滑移阻力。
[0025]3、通过设置具有扩底的扩底底座，一方面扩底部分将发挥附加的上覆土体重力及底座压缩土体的抗剪力，另一方面拉拔荷载通过预应力锚索/杆从扩底钢筋混凝土底座向上压缩侧扩碎石粧传递，将进一步改善本发明的抗拉拔效果。
[0026]4、碎石粧具有很好的渗透性，侧扩碎石粧与扩底钢筋混凝土底座内的泄水孔形成一个开放的集-排水的透水结构，不仅可有效地消除绝大部分的水体浮力，也可起到较好集-排水效果。
[0027]5、用碎石块来代替传统的钢筋混凝土粧，也可节省了大量水泥及钢筋成本，并且碎石粧的施工速度更快，施工完成后可立即投入使用，不需要长时间养护。
[0028]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研宄对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【附图说明】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0030]图1是本发明扩底-多段侧扩抗拔预应力锚固碎石粧纵剖面示意图；
[0031]图2是图1中A-A横截面示意图；
[0032]图3是图1中B-B横截面不意图。
[0033]图中标记为:1-碎石垫层；2_底部细砂层；3_扩底底座；4_底座配筋；5_泄水孔；6-预应力销索/杆；7-侧扩碎石粧；8_侧扩段；9_顶部细砂层；10-销盘；11-销盘配筋；12-锚索/杆套管；13_锚板；14_锁紧螺母；15_拉拔荷载；a-侧扩直径；b_侧扩段间距；d-碎粧身直径^1-碎石垫层厚度；h2-扩底高度；h3-侧扩高度；D-扩底直径。
【具体实施方式】
[0034]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0035]如图1、图2、图3所示，本实施例的一种扩底-多段侧扩的抗拔预应力锚固碎石粧，包括具有多个侧扩段8的侧扩碎石粧7和至少一根预应力锚索/杆6，通过设置碎石粧7，可增大粧身与土体的抗剪滑移阻力，同时，通过碎石粧身段的多段侧扩，进一步较大地增大了粧身与土体的抗剪滑移阻力，所述侧扩段8可以是多个，具体数目应根据实际情况而定，所述侧扩碎石粧7的顶部设置有锚盘10，可将碎石限制在碎石孔内，利于将碎石压实，所述侧扩碎石粧7的底部设置有具有扩底的扩底底座3，所述预应力锚索/杆6穿过碎石粧8，其一端与底座固定，另一端延伸出锚盘10，所述锚盘10顶部设置有可通过锚索/杆6对碎石粧8施加预应力的锚板13，所述锚板13上设置有用于紧固锚索/杆6的锁紧螺母14，对锚索/杆6的紧固可用焊接，也可用螺纹连接，本实施例优选采用锁紧螺母进行紧固，施工时，通在对设置在锚盘10上的锚板12施加预应力，这样使得位于粧顶的锚盘10和扩底底座3间的碎石粧7在预应力的挤压下形成密实的抗拔段，而且在预应力锚索/杆6的挤压与连接作用下也使得底座3、碎石粧7、锚盘10及锚板12形成了一个整体抗拉拔受力结构，最终作用在锚索/杆6顶端的拉拔荷载15主要由碎石粧7与粧周土体之间的摩阻力和扩底的底座抗拔力共同承担，大大提高了结构的抗拔能力。
[0036]作为本实施例的改进，所述扩底底座3的底部设置有碎石垫层I，其厚度Ii1范围为100mm-300mm，可保证扩底底座3下方具有较好的透水性，减少水体浮力对整体结构抗拔能力的影响。
[0037]作为本实施例的改进，所述碎石垫层I与扩底底座3之间设置有底部细砂层2，其厚度范围为50-100mm，可防止扩底底座3浇注时混凝土渗入碎石垫层I以致劣化其渗透性，所述锚盘10在锚索/杆6相应位置设置套管12，可使锚索/杆6通过套管12穿过锚盘，方便在锚盘10上施加预应力压实碎石增加摩阻力，也可将锚索/杆6所承受的拉拔荷载15直接传递至底座，分担拉拔荷载15，从而提高其抗拔能力，若锚盘采用现浇结构，可在侧扩碎石粧与锚盘之间设置有顶部细砂层，其厚度范围为15_-50_，所述套管12下端应嵌入细砂层9。
[0038]作为本实施例的改进，所述扩底底座3的纵截面为上为梯形、下为矩形相结合的组合形状，其扩底直径D为碎石粧身直径d的1.6-2倍，其扩底高度匕范围为600mm-1000mmo采用这