一种后张法无粘结预应力锚固桩结构及其施工方法与流程

本发明涉及土木工程或交通工程领域的混凝土灌注桩的施工方法，具体而言是涉及一种后张法无粘结预应力锚固桩及其施工方法。

背景技术：

目前工程界使用的抗拔桩一般均采用摩擦桩，且利用钢筋笼传递抗拔力。摩擦桩承载力小，可靠性低；普通抗拔桩是一种被动受力桩，只有对其施加拉力时才会产生抗拔力，另外钢筋的抗拔力低，受拉变形会引起混凝土桩身产生裂缝，引起钢筋锈蚀，需要进行桩身抗裂运算。所以普通抗拔桩抗拔力小、含筋量大、使用寿命低。另外现在住宅由于停车位需求量大，经常采取整体地下车库方案，由于地库会往上浮、主楼往下沉，相向位移会造成主楼与地库结合部位渗水。另外，在交通领域，为了保证斜拉桥钢索锚固的可靠性，平原地区一般使用大体量混凝土锚固，材料使用量巨大，对材料和能源造成巨大的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种后张法无粘结预应力锚固桩及其施工方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种后张法无粘结预应力锚固桩的施工方法，包括以下步骤：

按预先设计的桩的结构用钻机进行桩孔的施工；

在所述桩孔的施工过程中同时用成形装置在所述桩孔下端预设标高处进行环锥形腔体成形，然后所述钻机成孔至终孔并清孔；

下放带有锚具的钢绞线至桩孔底部，钢绞线置于充满黄油的胶管中；

对所述桩孔灌注混凝土至预设标高，使预设标高以下的桩孔和所述环锥形腔体充盈混凝土，所述混凝土硬化后所述桩孔成为桩身，所述环锥形腔体成为盘体；

在所述混凝土达到初凝强度后，设置张拉器及张拉承台；

在所述混凝土达到预定强度后，在孔口对钢绞线进行张拉至预定的荷载，并且与需要提供锚固的建筑物或构筑物连接，对该建筑物或构筑物提供抗拔力。

可选地，所述环锥形腔体的数量至少为1个，所述环锥形腔体为环绕所述桩孔外侧且与所述桩孔连通为一体的腔体，环锥形腔体与所述桩孔为同轴关系。

可选地，所述环锥形腔体的形成方式为旋切方式和/或挤压方式。

可选地，对于采用旋切方式成形所述环锥形腔体的，可以在预设环锥形腔体位置及周边预先用深层搅拌或高压旋喷(含mjs或rjp等)将该位置土体固化，防止旋切环锥形腔体时塌孔。

可选地，钢绞线可换成其他抗拉材料，钢绞线的外套管可换成其他材料，套管内充盈的黄油也可替换成其他阻锈材料，如果钢绞线替换成其他不易腐蚀、老化或锈蚀的抗拉材料，套管内可以不充填黄油等介质。

可选地，施工工序可以先成孔、扩盘，灌注混凝土至预设标高，再将连接在钢绞线(或其他抗拉材料)上的锚具反插入混凝土中至桩的底部。

另外本发明还提出一种后张法无粘结预应力锚固桩结构，包括锚具、钢绞线、张拉器，锚具设置在桩孔底部，张拉器设置在张拉承台上，张拉器与锚具之间通过钢绞线相连，所述锚具上方设有至少一个环锥形腔体，环锥形腔体内充盈混凝土形成盘体；所述桩孔下部填充混凝土形成桩身，所述钢绞线置于充满黄油的胶管中。

可选地，所述桩孔内灌注的混凝土高度不低于最高的环锥形腔体顶部，混凝土高度不及张拉承台的部分填充砂石。

可选地，所述胶管底部与锚具的连接处为可压缩胶管。

可选地，所述环锥形腔体内设有钢筋或型钢。

可选地，所述张拉承台为预埋钢板底座的混凝土承台。

本发明的有益效果：本发明中的锚固头可利用地基土的反向抗压能力，提供锚固桩的抗拔力，相比摩擦型桩后期变形小，承载力高；锚固头以上桩孔用土或碎石填充可以大量节省混凝土；本发明的锚固桩是一种主动受力桩，在锚固桩使用前，先行张拉至设计荷载，可验证每根桩的抗拔力都能满足设计要求并保证投入使用后不产生变形，将张拉装置设置于检查井中，投入使用后还可对张拉器进行调节，松了可以拉近，另外通过调节张拉器还可以控制变形，放松则上浮、拉紧则下沉；钢绞线置于黄油中，且在钢绞线张拉状态外套胶管是出于受压状态，不会产生裂缝，所以地下水不会侵入腐蚀钢绞线，使用寿命长。

该装置由于采用了后张拉无粘结预应力，当该张拉力大于建筑物或构筑物所需的抗拔力时，该建筑物没有任何向上的位移。与抗拔桩相比，不仅节省了材料，通过后张拉，其每根桩都能验证抗拔力，而且也不需要再做抗裂验算；另外可以将张拉器部位浇筑成检修井，可以在后期随时进行再张拉；在基坑的应用中通过超张拉，使张拉力与水浮力的合力是向下的方向，则可以使基坑向下变形，以协调周边的高层建筑的沉降。

附图说明

图1是本发明提供的一种混凝土灌注桩的施工方法的方法流程图；

图2是本发明提供的后张法无粘结预应力锚固桩的结构示意图；

图3是图2中a处的局部放大图；

图4是图2中b处的局部放大图。

其中，1、张拉器，2、张拉承台，3、砂石，4、胶管，5、黄油，6、钢绞线，7、混凝土，8、盘体，9、锚具。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

如图1所示，一种后张法无粘结预应力锚固桩的施工方法，包括以下步骤：

s101、按预先设计的桩的结构用钻机进行桩孔的施工。

在按预先设计的桩的结构用钻机进行桩孔的施工之前，可对桩孔预设标高处预定高度范围内预先实施连续多点并相互叠加的高压喷浆，待该高度范围内的水泥土达到预设强度后再按预先设计的桩的结构用钻机进行桩孔的施工。

按照预先设计的桩的结构，进行成孔前的桩孔定位、埋设护筒和钻机就位等过程。

钻机成孔工艺为泥浆护壁成孔或其他形式的非泥浆护壁成孔；成孔钻机为钻机或钻机与桩孔环锥形腔体成形器组合而成的一体化装置。

s102、在所述桩孔中用成形装置在预设标高处进行环锥形腔体成形，然后所述桩孔完成，环锥形腔体成形方式可采用旋切和/或挤扩方式，旋切环锥形腔体前，可预先用水泥土将腔体部位及周边土体固化。

其中，环锥形腔体的数量至少是1，即最少在距离桩孔底部一定距离处设置一个的环锥形腔体(腔体以下部分为桩根)，环锥形腔体数量大于1时，沿桩孔自上而下排列，腔体相互之间不一定是等间隔。

对于采用旋切方式成形所述环锥形腔体的，可以在预设环锥形腔体位置及周边预先用深层搅拌或高压旋喷(含mjs或rjp等)将该位置土体固化，防止旋切环锥形腔体时塌孔。

s103、通过钻机将桩孔成孔至终孔并清孔。

s104、将连接在钢绞线上的锚具放置于桩的底部，钢绞线置于充满黄油的胶管中，放置时可借助一根刚度比较大的杆件。

锚具放置后，可对所述桩孔进行二次清孔。

s105、对所述桩孔灌注混凝土至预设标高，使预设标高以下的桩孔和所述环锥形腔体充盈混凝土，所述混凝土硬化后所述桩孔成为桩身，所述环锥形腔体成为盘体；预设标高一般位于最上面一个环锥形腔体的顶部，也可以是张拉承台底部，混凝土灌注至张拉承台底部，则该锚固桩又兼有抗压的作用。

本工序也可以先对所述桩孔灌注混凝土至预设标高，使所述桩孔和所述环锥形腔体充盈混凝土，再将连接在钢绞线上的锚具反插于混凝土中桩的底部，钢绞线置于充满黄油的胶管中，反插时可借助一根刚度比较大的杆件。

在灌注混凝土前，可在所述环锥形腔体内设置钢筋或型钢。

s106、在所述混凝土达到初凝强度后，若混凝土灌注至张拉承台底部则用土或碎石将桩孔未灌注部分填实，并在预设的位置设置张拉器及张拉承台，张拉承台可做成有预埋钢板底座的混凝土承台，或者其他方式。

s107、当桩身混凝土强度达到预定强度及以上时，可对锚固桩进行张拉，张拉力随着工程进展情况可以随时进行调整。

本发明还提出一种后张法无粘结预应力锚固桩结构，如图2-4所示，包括锚具9、钢绞线6、张拉器1，锚具9设置在桩孔底部，张拉器1设置在张拉承台2上，张拉器1与锚具9之间通过钢绞线6相连，所述锚具9上方设有至少一个环锥形腔体，环锥形腔体内充盈混凝土7形成盘体8；所述桩孔下部填充混凝土7形成桩身，所述钢绞线6置于充满黄油5的胶管4中。

所述桩孔内灌注的混凝土高度不低于最高的环锥形腔体顶部，混凝土高度不及张拉承台2的部分填充砂石3。当混凝土7灌注至张拉承台2底部时，则无需填充砂石，且该锚固桩又兼有抗压的作用。

所述胶管4底部与锚具的连接处为可压缩胶管41。

所述环锥形腔体内设有钢筋或型钢(图中未示出)，增强盘体8的结构强度。

所述张拉承台2为预埋钢板底座的混凝土承台。

该装置由于采用了后张拉无粘结预应力，当该张拉力大于建筑物或构筑物所需的抗拔力时，该建筑物没有任何向上的位移。与抗拔桩相比，不仅节省了材料，通过后张拉，其每根桩都能验证抗拔力，而且也不需要再做抗裂验算；另外可以将张拉器部位浇筑成检修井，可以在后期随时进行再张拉；在基坑的应用中通过超张拉，使张拉力与水浮力的合力是向下的方向，则可以使基坑向下变形，以协调周边的高层建筑的沉降。

上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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