一種預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構，主要包括預應力管樁、凹凸連接帶、混凝土止水帶、預應力錨索、后澆筑混凝土；預應力管樁樁體的頂部設有蓋板、底部設預制樁尖；在預應力管樁相接處設置有凹凸連接帶，帶內(nèi)設有止水條；在管樁側(cè)壁靠近基坑一側(cè)設有鋼隔板安裝槽，槽內(nèi)插有鋼隔板；在管樁、凹凸連接帶、鋼隔板圍成的空腔內(nèi)澆筑混凝土形成混凝土止水帶；在預制樁尖上設置混凝土止水封閉端頭，樁尖內(nèi)預埋錨索鉤。本發(fā)明不但具有施工速度快、止水效果好、造價低、基坑變形小等優(yōu)點，而且可以實現(xiàn)對圍護結(jié)構的應力狀態(tài)、變形規(guī)律的動態(tài)控制。本發(fā)明還公開了上述預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構的施工方法。
【專利說明】一種預應力空心管粧基坑圍護結(jié)構及施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構及施工方法，特別涉及一種施工快速、止水效果好，可對圍護結(jié)構強度、應力進行動態(tài)控制的預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構。屬于基礎工程領域，適用于高層建筑基坑工程中維護結(jié)構的施工。
【背景技術】
[0002]隨著城市化進程的不斷加快，城區(qū)建筑物日益密集，土地資源越來越貧乏，土地利用成本越來越昂貴，對此，為節(jié)省建筑成本、提高土地利用率，高層建筑大多設計有較大平面尺寸和較深的地下室，而且基坑向深、大的方向發(fā)展的趨勢也越來越明顯?；訃o結(jié)構，是一個土體、圍護結(jié)構相互共同作用的有機體，它不僅要能保證基坑的穩(wěn)定性及坑內(nèi)作業(yè)的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內(nèi)，確保鄰近建筑物及市政設施正常使用。目前常用的基坑圍護結(jié)構主要有重力式攪拌樁擋墻、地下連續(xù)墻、樁列式擋墻、土釘墻等。但采用這些圍護結(jié)構時，必須留出墻厚空間的同時，還需要在地下建筑物的外側(cè)預留足夠的操作空間造成了土地資源的浪費，對于軟弱土，基坑變形也較嚴重。
[0003]隨著科技技術不斷發(fā)展，基坑圍護結(jié)構層出不窮，鉆孔咬合樁就是其中之一。鉆孔咬合樁有素混凝土樁和鋼筋混凝土樁相互咬合和鋼筋籠混凝土樁相互咬合的類型，其中素混凝土樁和鋼筋混凝土樁相互咬合的形式最為常見。該結(jié)構施工方法將素混凝土樁和鋼筋混凝土樁間隔排布，素混凝土樁不僅起到與鋼筋混凝土樁協(xié)同承擔荷載的作用，還起到止水防滲的作用。同樣，這種施工方法也存在自身的不足:在上拔套管時，鋼筋籠可能被套管帶著一起上?。辉诘叵滤灰韵禄蝻柡陀倌嗷蚰噘|(zhì)土中下壓套管時，土體受強制擾動擠壓，但土中的水和空氣未能很快擴散，局部產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，當套管拔出后，部分樁體受擠壓會形成縮頸；隨著鉆孔深度增加和套管的搖動，淤泥質(zhì)粘土和礫質(zhì)粘土在飽和壓力水作用下，可能發(fā)生管涌現(xiàn)象。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的基坑圍護結(jié)構雖然在加強地基土承載能力、增強基坑的止水防滲效果，減少基坑變形等方面具有良好的效果，在適宜的工程條件下也達到了預期的圍護作用，但仍存可改善之處，主要體現(xiàn)在施工工藝復雜、施工成本高、變形量大、止水防滲效果不理想等方面。
[0005]鑒于此，針對既有圍護結(jié)構的欠缺，提高施工速度、減少基坑變形量、增強基坑的止水防滲能力，目前亟需發(fā)明一種施工質(zhì)量可靠、施工速度快、圍護效果好的新型預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構及施工方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種施工快速、止水防滲效果好、施工質(zhì)量可靠，并可對圍護結(jié)構強度、應力進行動態(tài)控制的新型基坑圍護結(jié)構及施工方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:
[0008]一種預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構及施工方法，其特征在于結(jié)構主要包括預應力管樁、凹凸連接帶、混凝土止水帶、預應力錨索、后澆筑混凝土；預應力管樁沿基坑周邊依次布設，樁體的頂部設蓋板、底部設預制樁尖；在預應力管樁相接處設置有凹凸連接帶，凹凸連接帶內(nèi)設有止水條；在管樁側(cè)壁靠近基坑一側(cè)設鋼隔板安裝槽，槽內(nèi)插入鋼隔板；在管樁、凹凸連接帶、鋼隔板圍成的空腔內(nèi)澆筑混凝土形成混凝土止水帶；在預制樁尖上設置混凝土止水封閉端頭，樁尖內(nèi)預埋錨索鉤。
[0009]所述預應力管樁斷面呈圓形或方形，在管樁外側(cè)沿縱向均勻間隔設置焊接環(huán)，焊接環(huán)與樁側(cè)的凹凸連接帶、鋼隔板安裝槽焊接連接。
[0010]所述凹凸連接帶對稱設于預應力管樁的兩側(cè)，采用不銹鋼預制而成，與帶內(nèi)止水條粘貼連接；相鄰管樁凹凸連接帶的“凹”槽與“凸”隼對應設置。
[0011]所述鋼隔板安裝槽采用不銹鋼制成，呈“工”字形，凹槽兩側(cè)設止水條，相鄰凹槽內(nèi)插入鋼隔板。
[0012]所述鋼隔板可留于圍護結(jié)構內(nèi)，亦可在混凝土止水帶強度滿足要求后拔出。
[0013]所述預制樁尖的頂部設與預應力空心管樁空心相對應的混凝土止水封閉端頭；端頭呈形，其上表面設止水條；
[0014]預應力錨索一端固定在樁尖上表面的錨索鉤上；另一端穿過蓋板上的預應力錨索孔，并用錨頭固定；預應力錨索可在每條預應力管樁內(nèi)設置，亦可均勻間隔布設。
[0015]本發(fā)明還提供了上述預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構的施工方法，主要包括以下步驟:
[0016]I)布設樁位:根據(jù)設計要求測繪樁體位置，并在指定位置布設靜力壓樁機；
[0017]2)施壓第一根預應力管樁:用樁基設備將連接有凹凸連接帶、鋼隔板安裝槽、不帶混凝土止水封閉端頭的預制樁尖、預應力錨索的預應力管樁壓入地基內(nèi)，靜力壓樁應保持樁身垂直，樁位偏差、壓樁深度滿足設計要求；
[0018]3)施壓第二根預應力管樁:用樁基設備將連接有凹凸連接帶、鋼隔板安裝槽、預制樁尖、預應力錨索的預應力管樁和鋼隔板一起壓入地基內(nèi)，確保該樁的凹凸連接帶與第一根預應力管樁的凹凸連接帶、鋼隔板與鋼隔板安裝槽連接緊密；
[0019]4)其余樁體施工:重復步驟3)，依次完成其余預應力管樁和鋼隔板的施工；
[0020]5)灌注混凝土止水帶:在管樁、凹凸連接帶、鋼隔板圍成的空腔內(nèi)澆筑混凝土形成混凝土止水帶，根據(jù)設計要求將鋼隔板拔出或留于地基圍護結(jié)構內(nèi)；
[0021]6)設置樁頂蓋板:根據(jù)設計要求，將樁頂蓋板設于預應力管樁頂部的對應位置，同時將預應力錨索穿過樁頂蓋板上的預應力錨索孔；
[0022]7)施加預應力:對基坑結(jié)構進行監(jiān)測，根據(jù)基坑變形情況，向預應力管樁內(nèi)澆筑混凝土,并對預應力錨索施加預應力。
[0023]本發(fā)明具有以下的特點和有益效果:
[0024](I)圍護結(jié)構采用預應力管樁，施工速度快、成樁質(zhì)量可靠，樁體壓入后即可起到圍護作用，節(jié)省了施工工期、提高了圍護效率。
[0025](2)預應力管樁兩側(cè)凹凸連接帶既可起到限制樁位的作用，還可作為縱向擋土結(jié)構和混凝土止水帶的模板，同時還具有一定的止水效果。
[0026](3)混凝土止水帶可作為止水結(jié)構，采用整體澆筑，其止水防滲效果比較可靠，可有效隔斷基坑外側(cè)水體進入基坑的路徑。[0027](4)預應力管樁內(nèi)預設的預應力錨索，可根據(jù)基坑變形、應力情況，選擇性的向管樁內(nèi)灌注混凝土，并動態(tài)調(diào)整圍護結(jié)構的預應力值，從而實現(xiàn)對基坑圍護結(jié)構的承載力和變形的動態(tài)控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構的結(jié)構示意圖；
[0029]圖2是預應力空心管樁的樁位布置及連接示意圖；
[0030]圖3是預制樁尖示意圖；
[0031]圖4是樁頂蓋板與預應力錨索固定連接示意圖；
[0032]圖5是預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構的施工流程圖。
[0033]圖中:1-預應力管樁，2-凹凸連接帶，3-鋼隔板安裝槽，4-鋼隔板，5-混凝土止水帶，6-預應力錨索，7-圓環(huán)形鋼板，8-焊接環(huán)，9-預制樁尖，10-后澆筑混凝土，11-混凝土止水封閉端頭，12-鋼隔板板底凹槽，13-止水條，14-錨索鉤，15-樁頂蓋板，16-混凝土澆筑孔，17-預應力錨索錨頭。
【具體實施方式】
[0034]本實施方式中預應力空心管樁、預制樁尖、蓋板的設計及施工技術要求，鋼板焊接施工技術要求，預應力錨索的連接、張拉施工技術要求，混凝土止水帶設計及施工技術要求等本實施例中不再累述，重點闡述本發(fā)明涉及結(jié)構的實施方式。
[0035]圖1是本發(fā)明預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構的結(jié)構示意圖，圖2是預應力空心管樁的樁位布置及連接示意圖，圖3是預制樁尖示意圖，圖4是樁頂蓋板與預應力錨索固定連接示意圖。參照圖1?圖4所示，本發(fā)明預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構主要由預應力管樁
1、凹凸連接帶2、混凝土止水帶5、預應力錨索6、后澆筑混凝土 10組成。
[0036]預應力管樁I為預制樁，其管壁厚度為110mm、外徑為600_、單樁承載力設計值大于6000kN ;預應力管樁I樁頭采用電焊聯(lián)結(jié)法聯(lián)結(jié)一圓環(huán)形鋼板7，圓環(huán)形鋼板7，采用厚度為20mm，強度等級為Q345的鋼板，外徑與預應力管樁I相同；預應力管樁I樁身外側(cè)沿均勻間隔設有焊接環(huán)8，焊接環(huán)8呈圓環(huán)形，其高度為80mm，采用厚度為20mm，強度等級為Q235的鋼板，外徑與預應力管樁I相同；焊接環(huán)8與樁側(cè)的凹凸連接帶2、鋼隔板安裝槽3焊接連接。
[0037]凹凸連接帶2采用強度等級為Q235的鋼板預制成“凹”槽與“凸”隼狀，對稱設于預應力管樁I的兩側(cè)，且相鄰管樁凹凸連接帶的“凹”槽與“凸”隼對應設置；凹槽的深度為60mm,寬度為40mm,總長度為IOOmm ;“凸”隼凸出部分的高度為50mm,寬度為30mm,總長度為IOOmm ;在凹凸連接帶2內(nèi)粘貼止水條13 ;止水條13采用PN止水條，尺寸為20 X 30mm，其性能參數(shù)滿足現(xiàn)行規(guī)范之要求。
[0038]鋼隔板安裝槽3焊接于預應力空心管樁上，采用厚度為20mm，強度等級為Q235的鋼板預制成“工”字形；兩側(cè)凹槽的寬度為40mm，深度為100mm，在凹槽的側(cè)壁上粘貼止水條13，在相鄰凹槽內(nèi)插入鋼隔板4。
[0039]鋼隔板4采用厚度為20mm，強度等級為Q235的鋼板，板頂設兩個起吊錨索插入口 ；鋼隔板4的兩側(cè)與鋼隔板安裝槽3連接，底部與預應力樁尖9頂面的板底凹槽12連接。[0040]混凝土止水帶5澆筑于預應力管樁1、凹凸連接帶2、鋼隔板4圍成的空腔內(nèi)，混凝土強度等級為C30。
[0041]預制樁尖9的混凝土強度等級為C35，頂面直徑較預應力管樁大200_ ;預制樁尖9的頂部設與預應力空心管樁空心相對應的混凝土止水封閉端頭11 ;混凝土止水封閉端頭11呈“?”形，其上表面設止水條，凸起部分可插入管樁空腔內(nèi)；預制樁尖9的上表面中心埋入錨索鉤14，錨索鉤14采用直徑為32mm、強度等級為Q345的螺紋鋼筋預制而成。
[0042]預應力錨索6采用采用19絲預應力鋼絞線，公稱直徑為20.3mm,抗拉強度等級不小于500kN，長度較預應力管樁大1000mm，其底端與預制樁尖9頂部的錨索鉤14固定連接，頂端穿過樁頂蓋板15的錨索穿過孔，施加預應力后，通過預應力錨索錨頭17固定，預應力錨索錨頭17由錨墊板、錨具、夾片組成，具體性能參數(shù)滿足現(xiàn)行規(guī)范之要求。
[0043]后澆筑混凝土 10澆筑于預應力空心管樁的空腔內(nèi)，采用強度等級為C30的細石混凝土。
[0044]樁頂蓋板15采用預制鋼筋混凝土板,板的厚度為300mm,板底部設置與預應力空心管樁空腔相對應的凸隼；樁頂蓋板15中間設直徑為30_的預應力錨索6的穿過孔，穿過孔兩側(cè)設后澆筑混凝土 10的混凝土澆筑孔16。
[0045]圖5是預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構的施工流程圖，參照圖5所示，預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構的施工步驟如下:
[0046]I)布設樁位:根據(jù)設計要求測繪樁體位置，并在指定位置布設靜力壓樁機；
[0047]2)施壓第一根預應力管樁:用樁基設備將連接有凹凸連接帶、鋼隔板安裝槽、不帶混凝土止水封閉端頭的預制樁尖、預應力錨索的預應力管樁壓入地基內(nèi)，靜力壓樁應保持樁身垂直，樁位偏差、壓樁深度滿足設計要求；
[0048]3)施壓第二根預應力管樁:用樁基設備將連接有凹凸連接帶、鋼隔板安裝槽、預制樁尖、預應力錨索的預應力管樁和鋼隔板一起壓入地基內(nèi)，確保該樁的凹凸連接帶與第一根預應力管樁的凹凸連接帶、鋼隔板與鋼隔板安裝槽連接緊密；
[0049]4)其余樁體施工:重復步驟3)，依次完成其余預應力管樁和鋼隔板的施工；
[0050]5)灌注混凝土止水帶:在管樁、凹凸連接帶、鋼隔板圍成的空腔內(nèi)澆筑混凝土形成混凝土止水帶，根據(jù)設計要求將鋼隔板拔出或留于地基圍護結(jié)構內(nèi)；
[0051]6)設置樁頂蓋板:根據(jù)設計要求，將樁頂蓋板設于預應力管樁頂部的對應位置，同時將預應力錨索穿過樁頂蓋板上的預應力錨索孔；
[0052]7)施加預應力:對基坑結(jié)構進行監(jiān)測，根據(jù)基坑變形情況，向預應力管樁內(nèi)澆筑混凝土,并對預應力錨索施加預應力。
【權利要求】
1.一種預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構，其特征在于結(jié)構主要包括預應力管樁、預制樁尖、凹凸連接帶、混凝土止水帶、預應力錨索、后澆筑混凝土 ；預應力管樁沿基坑周邊依次布設，樁體的頂部設蓋板、底部設預制樁尖；在預應力管樁相接處設置有凹凸連接帶，凹凸連接帶內(nèi)設有止水條；在管樁側(cè)壁靠近基坑一側(cè)設鋼隔板安裝槽，槽內(nèi)插入鋼隔板；在管樁、凹凸連接帶、鋼隔板圍成的空腔內(nèi)澆筑混凝土形成混凝土止水帶；在預制樁尖上設置混凝土止水封閉端頭，樁尖內(nèi)預埋錨索鉤。
2.根據(jù)權利要求1所述的預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構，其特征在于所述預應力管樁斷面呈圓形，在管樁外側(cè)沿縱向均勻間隔設置焊接環(huán)，焊接環(huán)與樁側(cè)的凹凸連接帶、鋼隔板安裝槽焊接連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構，其特征在于所述凹凸連接帶對稱設于預應力管樁的兩側(cè)，采用不銹鋼預制而成，與帶內(nèi)止水條粘貼連接；相鄰管樁凹凸連接帶的“凹”槽與“凸”隼對應設置。
4.根據(jù)權利要求1所述的預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構，其特征在于所述鋼隔板安裝槽采用不銹鋼制成，呈“工”字形，凹槽兩側(cè)設止水條，相鄰凹槽內(nèi)插入鋼隔板。
5.根據(jù)權利要求1所述的預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構，其特征在于所述預制樁尖的頂部設與預應力空心管樁空心相對應的混凝土止水封閉端頭；端頭呈“Ω”形，其上表面設止水條。
6.根據(jù)權利要求1所述的預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構，其特征在于預應力錨索一端固定在樁尖上表面的錨索鉤上，另一端穿過蓋板上的預應力錨索孔，并用錨頭固定。
7.權利要求1-6任一權利要求所述預應力空心管樁基坑圍護結(jié)構的施工方法，主要包括以下步驟: 1)布設樁位:根據(jù)設計要求測繪樁體位置，并在指定位置布設靜力壓樁機； 2)施壓第一根預應力管樁:用樁基設備將連接有凹凸連接帶、鋼隔板安裝槽、預制樁尖、預應力錨索的預應力管樁壓入地基內(nèi)，靜力壓樁應保持樁身垂直，樁位偏差、壓樁深度滿足設計要求； 3)施壓第二根預應力管樁:用樁基設備將連接有凹凸連接帶、鋼隔板安裝槽、預制樁尖、預應力錨索的預應力管樁和鋼隔板一起壓入地基內(nèi)，確保該樁的凹凸連接帶與第一根預應力管樁的凹凸連接帶、鋼隔板與鋼隔板安裝槽連接緊密； 4)其余樁體施工:重復步驟3)，依次完成其余預應力管樁和鋼隔板的施工； 5)灌注混凝土止水帶:在管樁、凹凸連接帶、鋼隔板圍成的空腔內(nèi)澆筑混凝土形成混凝土止水帶，根據(jù)設計要求將鋼隔板拔出或留于地基圍護結(jié)構內(nèi)； 6)設置樁頂蓋板:根據(jù)設計要求，將樁頂蓋板設于預應力管樁頂部的對應位置，同時將預應力錨索穿過樁頂蓋板上的預應力錨索孔； 7)施加預應力:對基坑結(jié)構進行監(jiān)測，根據(jù)基坑變形情況，向預應力管樁內(nèi)澆筑混凝土，并對預應力錨索施加預應力。
【文檔編號】E02D5/72GK103643682SQ201310624794
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】張增威 申請人:杭州江潤科技有限公司