内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构施工方法.pdf

本发明涉及一种内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构施工方法，包括以下步骤：步骤一、导向钻孔施工；步骤二、桩底高压旋喷扩大体施工；步骤三、承载体与无粘结锚索连接；步骤四、预应力管桩桩尖处理；步骤五、桩段间连接承载体及锚索安装；步骤六、静压沉桩；步骤七、接桩施工；步骤八、桩顶一般承载体及锚索安装；步骤九、静压沉桩；步骤十、管桩内腔灌注细石混凝土；步骤十一、管桩外侧高压水泥浆灌注；步骤十二、无粘结锚索张拉锁定。本发明充分发挥预应力管桩质量可靠、施工速度快的特点，并克服管桩抗拔能力弱等缺陷，采用复合式锚索结构及桩侧高压注浆，显著提高了该结构的抗浮性，取得较好的技术经济效益。

1.  一种内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、导向钻孔施工：导向钻孔的大小根据土质条件及挤土要求确定，采用干作业钻孔施工或泥浆护壁钻孔施工；
步骤二、桩底高压旋喷扩大体(3)施工：将高压旋喷管插入桩底一定深度，经高压旋喷形成水泥土扩大体；
步骤三、承载体与无粘结锚索连接：将无粘结锚索套入塑胶管中，并填充防腐油脂，将无粘结锚索一端穿过承载体上的预留锚索孔中，在其端部设置锚索端部锚固体(17)并焊接牢固；
步骤四、预应力管桩桩尖处理：采用闭口型桩尖(2)，将桩尖(2)、连接有无粘结锚索的一般承载体(4)及管桩端头之间通过管桩连接销固定，然后焊接牢固；
步骤五、桩段间连接承载体(6)及无粘结锚索安装：将无粘结锚索穿过管桩空腔，加设一道桩段中部承载体(5)及锚索，在该节管桩上端设置桩段间连接承载体(6)，所有锚索穿过承载体上的预留锚索孔(19)，并与锚索固定筋通过扎丝进行空间位置的固定；
步骤六、静压沉桩：将设置好承载体和锚索的管桩桩段(1)采用静压方式压入导向钻孔内，并插入桩底高压旋喷扩大体(3)中一定深度；
步骤七、接桩施工：将下部无粘结锚索穿过上节管桩桩段(1)，两管桩桩段(1)之间通过管桩连接销固定，并焊接牢固；
步骤八、桩顶一般承载体(4)及无粘结锚索安装：按照步骤五进行施工；
步骤九、静压沉桩：按照步骤六进行施工；
步骤十、管桩内腔灌注细石混凝土：采用自密实细石混凝土通过灌注孔由下至上灌注；
步骤十一、管桩外侧高压水泥浆灌注：通过管桩桩段(1)侧壁上预留的注浆孔及出浆口装置，采用由下而上并设置密封塞的方式灌注高压水泥浆；
步骤十二、无粘结锚索张拉锁定：将无粘结锚索锚固于上部结构上，逐根进行张拉锁定。

内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构施工方法
技术领域
本发明涉及一种预应力管桩抗浮结构施工方法，属于地基工程领域，适用于地下水较高地区的建筑地下室、地下车库、下沉式广场、地下商场等工程的抗浮结构施工。
背景技术
随着城市建设的高速发展，大量高层建筑物、地下车库、下沉式广场以及地铁、地下商场等建筑物对地下空间的利用提出了更高层次的要求。然而，在地下土层含水丰富的的沿海城市如深圳、大连以及青岛等，由地下水水浮力所造成的建筑物、构筑物等上部结构发生倾斜、倒塌的事故屡屡出现，使得地下室抗浮问题显得日益突出。
传统的抗浮措施主要有抗浮锚杆与预应力抗浮桩。传统的抗浮锚杆工作原理是采用高压注浆工艺使浆液渗透到岩土体的孔隙之中，利用锚杆与注浆加工过的土体的相互作用产生的摩阻力来平衡上浮力的，锚杆的侧摩阻力较一般抗浮桩较大，可以提供更大的抗拉力，锚杆设置得比较密集，即使一两根锚杆失效仍能保证整体结构的抗浮性能。但是抗浮锚杆也存在许多不足，首先锚杆的长度越长锚杆的锚固效果就越好，但是在深厚的软土地区为了取得良好的锚固效果，锚杆的长度势必要增长，这显然增加了施工难度和成本；其次较长的锚杆必然会加大注浆的难度和质量，影响锚固效果；最后锚杆对基础竖向承载力的贡献非常有限，一般需要设置其他结构来承担竖向承载力。
目前的预应力抗浮桩中，预应力筋都集中设于桩体内的同一受力段，其长度基本相同，而桩体的轴力是沿桩长变化的，因此无法对桩体各受力段充分施加预应力，桩体的裂缝控制效果不佳，桩体的耐久性提升有限，也无法充分发挥材料的强度，其综合成本较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构施工方法
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、导向钻孔施工：导向钻孔的大小根据土质条件及挤土要求确定，采用干作业钻 孔施工或泥浆护壁钻孔施工；
步骤二、桩底高压旋喷扩大体施工：将高压旋喷管插入桩底一定深度，经高压旋喷形成水泥土扩大体；
步骤三、承载体与无粘结锚索连接：将锚索套入塑胶管中，并填充防腐油脂，将无粘结锚索一端穿过承载体上的预留锚索孔中，在其端部设置锚固体并焊接牢固；
步骤四、预应力管桩桩尖处理：采用闭口型桩尖，将桩尖、连接有锚索的一般承载体及管桩端头之间通过管桩连接销固定，然后焊接牢固；
步骤五、桩段间连接承载体及锚索安装：将无粘结预应力锚索穿过管桩空腔，并根据需要加设一道桩段中部承载体及锚索，在该节管桩上端设置桩段间连接承载体，所有锚索穿过承载体上的预留锚索孔，并与锚索固定筋通过扎丝进行空间位置的固定；
步骤六、静压沉桩：将设置好承载体和锚索的管桩桩段采用静压方式压入导向钻孔内，并插入桩底高压旋喷扩大体中一定深度；
步骤七、接桩施工：将下部锚索穿过上节管桩，两桩段之间通过管桩连接销固定，并焊接牢固；
步骤八、桩顶一般承载体及锚索安装：按照步骤五进行施工；
步骤九、静压沉桩：按照步骤六进行施工；
步骤十、管桩内腔灌注细石混凝土：采用自密实细石混凝土通过灌注孔由下至上灌注；
步骤十一、管桩外侧高压水泥浆灌注：通过管桩侧壁上预留的注浆孔及出浆口装置，采用由下而上并设置密封塞的方式灌注高压水泥浆；
步骤十二、无粘结锚索张拉锁定：将无粘结锚索锚固于上部结构上，逐根进行张拉锁定。
所述抗浮结构包括预应力管桩、桩底高压旋喷扩大体、承载体、无粘结预应力锚索、桩侧高压注浆体等组成。
所述承载体由钢板制作，分为一般承载体、桩段中部承载体、桩段间连接承载体。
所述桩段间连接承载体上设置管桩接桩构造孔、注浆孔、出浆口装置、锚索孔、细石混凝土灌注孔、连接筋、锚索固定筋、排气孔等，设置于管桩桩段之间，管桩连接销穿过接桩构造孔，通过焊接将彼此连接牢固。
所述一般承载体上设置注浆孔、锚索孔、管桩接桩构造孔、细石混凝土灌注孔、连接筋、锚索固定筋、排气孔等，设置于管桩底部与桩尖之间或桩顶处。
所述桩段中部承载体上设置锚索孔、细石混凝土灌注孔、连接筋、锚索固定筋、排气孔 等。
所述无粘结锚索由每级锚索套上塑胶管形成，下端锚固于承载体上，穿过上部承载体上的锚索孔，并与固定筋采用扎丝固定。
所述外侧高压注浆体通过注浆管和设置于管壁上的出浆口装置高压注浆形成，采用自上而下并设置密封塞的方法进行灌注，高压注浆过程中所冲开的注浆塞同时作为桩侧高压注浆体的加筋体。
本发明的有益效果是：
(1)预先钻设导向孔，预应力管桩沉桩过程可以避免产生过大的挤土效应，降低对周围地层的扰动影响，同时降低沉桩阻力，提高施工速度；
(2)设置多级承载体和无粘结预应力锚索，可以将拉拔力分散传递给预应力管桩，改善应力传递路径，使桩侧摩阻力分布均匀，充分发挥抗浮承载潜力；
(3)无粘结预应力锚索可以将拉拔力转化为预应力管桩的压力，充分利用管桩混凝土强度高的特点，有效防止裂缝的出现，防腐耐久性好；
(4)桩侧高压注浆体和桩底高压旋喷扩大体的设置，使管桩具有支盘特点，能够显著提高管桩的抗浮承载力，并且，沉桩作为注浆塞的出浆口装置在注浆完后可以作为注浆体的加强筋，提高注浆体自身强度；
(5)通过多级承载体对预应力锚索的锚固和位置固定，防止在预应力管桩沉桩过程中锚索的扭曲、旋转等现象发生，避免后续校正施工，提高施工效率。
附图说明
图1是内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构示意图；
图2是内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构A-A图；
图3是内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构B-B图；
图4是内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构C-C图。
附图标记说明：1-管桩桩段，2-桩尖，3-桩底高压旋喷扩大体，4-一般承载体，5-桩段中部承载体，6-桩段间连接承载体，7-桩段中部出浆口装置，8-桩段间出浆口装置，9-一级预应力锚索，10-二级预应力锚索，11-三级预应力锚索，12-四级预应力锚索，13-桩芯细石混凝土灌注体，14-注浆管，15-桩侧高压注浆体，16-连接筋，17-锚索端部锚固体，18-细石混凝土灌注孔，19-锚索孔，20-接桩构造孔，21-环形注浆管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
参照图1～4所示。内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构，包括预应力管桩桩段1、桩底高压旋喷扩大体3、承载体、无粘结锚索和桩侧高压注浆体15；所述承载体由钢板制作，包括一般承载体4、桩段中部承载体5和桩段间连接承载体6；所述桩段间连接承载体6上设置管桩接桩构造孔20、注浆孔14、桩段间出浆口装置8、锚索孔19、细石混凝土灌注孔18、连接筋16、锚索固定筋和排气孔，设置于管桩桩段1之间，管桩连接销穿过接桩构造孔，通过焊接将彼此连接牢固；所述一般承载体4上设置注浆孔14、锚索孔19、管桩接桩构造孔20、细石混凝土灌注孔18、连接筋16、锚索固定筋和排气孔，设置于管桩底部与桩尖2之间或桩顶处；所述桩段中部承载体5上设置锚索孔19、桩段中部出浆口装置7、细石混凝土灌注孔18、连接筋16、锚索固定筋和排气孔；所述无粘结锚索包括一级预应力锚索9，二级预应力锚索10，三级预应力锚索11和四级预应力锚索12，每根无粘结预应力锚索分别套上塑胶管，下端锚固于承载体上，穿过上部承载体上的锚索孔19，并与锚索固定筋采用扎丝固定。
所述桩侧高压注浆体15通过注浆管14与设置于管壁上的桩段中部出浆口装置7及桩段间出浆口装置8高压注浆形成，采用自上而下并设置密封塞的方法进行灌注，高压注浆过程中所冲开的注浆塞同时作为桩侧高压注浆体的加筋体。
预应力管桩抗浮结构所涉及到的预应力管桩规格为Ф500×100，单节长度为9m，采用两节预应力管桩，管桩在预制过程中埋入注浆管和环形注浆管，注浆管规格为Ф40×2的PVC管，环形注浆管采用规格为Ф20×2的PVC管，彼此贯通连接，同时管桩中设置4个桩段中部出浆口装置，该装置长度取管桩壁厚100mm，由Q235钢制作，最大直径20mm。承载体由Q235钢制作，厚度20mm，中间设直径100mm的细石混凝土灌注孔，对称布置8个直径30mm的锚索孔，并在适当位置焊接40×20mm的丁字形连接筋和设置直径5mm的排气孔，其中一般承载体外径为500mm，桩段中部承载体外径250mm，桩段间连接承载体外径500mm，并在其上设置4个出浆口装置。预应力锚索采用直径12.70mm、强度1860Mpa的钢绞线，每级锚索长度依据所在位置确定。桩底高压旋喷扩大体直径为1500mm，高度2000mm，预应力管桩插入桩底高压旋喷扩大体中1000深度。
上述内置锚索灌芯复合式预应力管桩抗浮结构的主要施工过程如下：
步骤一、导向钻孔施工：导向钻孔的大小根据土质条件及挤土要求确定，采用干作业钻孔施工或泥浆护壁钻孔施工；
步骤二、桩底高压旋喷扩大体3施工：将高压旋喷管插入桩底一定深度，经高压旋喷形成水泥土扩大体；
步骤三、承载体与无粘结锚索连接：将无粘结锚索套入塑胶管中，并填充防腐油脂，将无粘结锚索一端穿过承载体上的预留锚索孔中，在其端部设置锚索端部锚固体17并焊接牢固；
步骤四、预应力管桩桩尖处理：采用闭口型桩尖2，将桩尖2、连接有无粘结锚索的一般承载体4及管桩端头之间通过管桩连接销固定，然后焊接牢固；
步骤五、桩段间连接承载体6及无粘结锚索安装：将无粘结锚索穿过管桩空腔，加设一道桩段中部承载体5及锚索，在该节管桩上端设置桩段间连接承载体6，所有锚索穿过承载体上的预留锚索孔19，并与锚索固定筋通过扎丝进行空间位置的固定；
步骤六、静压沉桩：将设置好承载体和锚索的管桩桩段1采用静压方式压入导向钻孔内，并插入桩底高压旋喷扩大体3中一定深度；
步骤七、接桩施工：将下部无粘结锚索穿过上节管桩桩段1，两管桩桩段1之间通过管桩连接销固定，并焊接牢固；
步骤八、桩顶一般承载体4及无粘结锚索安装：按照步骤五进行施工；
步骤九、静压沉桩：按照步骤六进行施工；
步骤十、管桩内腔灌注细石混凝土：采用自密实细石混凝土通过灌注孔由下至上灌注；
步骤十一、管桩外侧高压水泥浆灌注：通过管桩桩段1侧壁上预留的注浆孔及出浆口装置，采用由下而上并设置密封塞的方式灌注高压水泥浆；
步骤十二、无粘结锚索张拉锁定：将无粘结锚索锚固于上部结构上，逐根进行张拉锁定。