一种新型节能抗浮桩 技术领域 本发明涉及土木工程技术领域， 特别涉及地基基础及地下构筑物抗浮桩， 高耸建 筑的抗浮桩。
背景技术 随着城市建设、 交通工程的高速发展， 地下空间的开发与利用发展已成趋势。 随之 而来， 由地下水产生的浮力对地下结构的影响尤为突出， 当地下结构埋深越大， 则由地下水 产生的浮力则越高。 地下水压力对地下结构的作用主要表现在 ： 地下室底板隆起， 地下室漏 水直到底板破坏 ； 地下建筑物整体的不均匀浮起， 会引起梁柱结点处开裂、 底板开裂以及建 筑物的倾斜等。为了满足这种基础受力平衡的需要， 目前一般采用抗浮桩技术或增加建筑 物配重等形式来解决， 其中的抗浮桩在地下建筑工程中的使用较普遍， 抗浮桩作为桩基础 中的一种， 目前越来越被工程界重视。通过抗浮桩产生的抗浮力来抵消地下水对地下结构 产生的上浮力。 抗浮桩经过几十年的发展， 涌现出了多种抗浮桩体结构形式， 从等截面钻孔
灌注桩到预应力抗浮桩和变径抗浮桩等等。
对抗浮桩的要求主要集中在以下二点 ：
(1) 如何提高抗浮桩的抗浮力和降低工程造价？
(2) 抗浮桩体的耐久性问题如何解决？
传统的钢筋混凝土桩 ( 包括钻孔灌注桩和预制桩 ( 方桩和管桩 ))， 均为承压桩型， 抗压强度高， 能起到很好的抗压效果， 但把钢筋混凝土桩作为抗浮桩使用时， 则暴露了钢筋 混凝土桩的诸多不足之处。 首先， 混凝土的抗拉强度比其抗压强度要低得多， 抗拉强度仅为 抗压强度的 1/18 到 1/9。 桩身混凝土在拉伸作用下会产生裂缝， 随着裂缝的逐步扩大， 混凝 土退出工作， 全部拉力主要由钢筋承受。 由于抗浮桩处于地下， 混凝土的开裂必然会引起钢 筋受水和化学有害物质的侵蚀， 从而影响了抗浮桩的耐久性 ； 如果要控制裂缝的宽度， 则需 大幅提高其配筋率， 必然导致工程造价的大幅提高 ； 其二， 抗浮桩的抗浮力是通过桩体与桩 侧土体的摩擦力提供的， 钢筋混凝土桩虽然桩身具有较高强度， 但桩侧摩阻力并不因桩身 强度的提高而提高， 尤其在软土地区， 钢筋混凝土桩的桩侧摩阻力由于存在护壁泥浆则更 低。 也就是说， 钢筋混凝土桩身强度不能充分发挥， 造成了材料强度浪费， 使工程造价提高。
对于预应力管桩和方桩， 虽然工程造价较低， 但由于预应力筋的耐久性问题及施 工过程中会产生混凝土裂缝而逐渐退出了抗浮桩的应用领域。
对于土体锚杆或锚索， 具有工程造价低的优点， 但由于灌浆体的裂缝对抗拔筋体 的耐久性防护不可靠， 还有施工工艺的不完善， 导致在抗浮桩领域中难以推广。
基于目前常用抗浮桩所存在的问题， 工程界急需要研发一种新型的抗浮桩， 即能 提供足够的抗浮力， 又能解决桩体耐久性和使用寿命问题。
要解决抗拔筋体 ( 钢筋或钢绞线 ) 的耐久性问题， 必须要调查清楚他们在工作环 境中的锈蚀情况。为此， 我们检索了日本钢管桩协会出版的 《鋼管杭 - その設計と施工》 一 书， 从该书中列出了大量对钢管桩在土中的锈蚀情况调查结果， 下面引用的数据来自于日本建设省土木研究所的调查研究结果 ：
调查对象是幸谷桥的钢管桩， 具体情况如下 ：
钢管桩外径 486mm、 壁厚 16mm、 9mm。
1958 年 10 ～ 11 月施工， 经过 17 年后拔出， 进行锈蚀调查， 调查结果如表 1 所示。 从表中可见 ：
(1) 大气中涂膜损坏部分锈蚀显著 ； 表层土中部分锈蚀 ； 细砂层中除全面锈蚀外 有局部锈蚀， 到淤泥夹砂层中局部锈蚀更多 ； 从粘土夹淤泥层以下几乎没有锈蚀 ；
(2) 在土中锈蚀速度总平均为 0.007mm/ 年 ；
(3) 锈蚀速度表层部位明显大于深层部位 ； 同在表层， 淤泥夹砂大于细砂 ；
(4) 锈蚀速度最大部位平均不过 0.024mm/ 年， 2mm 的壁厚可耐锈蚀 80 年。
日本土质工学会对钢材在土层中的锈蚀情况也进行了调查， 对各种土质条件下的 钢桩进行锈蚀试验， 从 1962 年到 1966 年， 在日本 10 个地方设置了 126 根钢桩， 桩的断面为 L 型， 桩长约 15m。然后分别在打设后的第二年、 第五年、 第十年各拔出 42 根， 进行锈蚀状况 观察和板厚减少量的测定， 其调查结果如表 2 所示。
从表 2 的调查结果可以作出如下判断 ：
(1) 除接近地表部分外， 经过 10 年的桩表面几乎保持原状 ；
(2) 各地 10 年总平均腐蚀速度 ( 两面 ) 为 0.0106mm/ 年， 单面为 0.0053mm/ 年， 最 大值为 0.0297mm/ 年 ；
(3) 腐蚀速度随年数增加而减少 ；
(4) 推荐设计用腐蚀速度为 0.02mm/ 年。
表 1 不同位置的钢管桩锈蚀结果
表 2 不同地区不同地层中钢管桩锈蚀结果在日本建筑、 土木、 港湾、 治山、 治水等领域的各种法令、 指示、 标准中， 对锈蚀量的 限制和防腐方法都有具体的规定， 对建筑而言， 简要地说 ：
(1) 进行锈蚀试验的， 采用年锈蚀速度乘以 80 年或耐用年数 ；
(2) 不试验的， 直接采用 2mm 的锈蚀量储备即可满足耐久性要求。
基于以上的调查研究结果， 对于抗浮桩的抗拔筋体的防护套管如果考虑 3mm 的锈 蚀储备量， 即可满足使用 100 年以上的耐久性要求。
一种新型的抗浮桩将从提高桩体的抗浮力、 加筋体的耐久性， 节约工程材料和降 低工程造价等方面出发， 通过旋喷搅拌成水泥土桩体， 这种大直径的水泥土桩体增大与地 基土的接触面， 提高了桩侧摩阻力， 同时桩体内布置有抗拔筋体， 并与锚锭板和桩尖相连， 使抗拔筋体与水泥土桩体之间的粘结力大幅提高。 利用一定壁厚的钢管对抗拔筋体进行防 护， 不依赖水泥土桩对加筋体的保护， 能可靠地满足抗浮桩中筋体的耐久性要求。 对抗拔筋 体选用抗拉强度高的材料如钢绞线、 三级以上的钢筋等， 可以节省用钢量。 此外该桩体的受 力中心点通过桩尖和锚锭板转移到桩体的下部， 将抗浮桩桩体的受力由受拉状态转为受压 状态， 提高了水泥土桩体的强度。 发明内容 本发明所要解决的技术问题在于， 克服现有抗浮桩存在的技术问题和结构缺陷， 提供一种高抗浮力的抗浮桩结构， 其锚固件 ( 由桩尖、 加筋体、 锚锭板等组成 ) 与桩体粘结 面积较大， 能有效提高桩体的抗浮力、 旋喷搅拌水泥土桩体具有较大的直径， 与土体的接触 面较大， 可以获得较高的摩阻力 ； 钢制防护套管将抗拔筋体套在 3mm 厚的钢管内， 提供防护 作用， 保证加筋体在 100 年内不会产生锈蚀， 提高了其耐久性。所发明抗浮桩体施工工艺成 熟、 简单、 抗浮桩体不受裂缝影响， 能大幅降低工程造价。
为了解决目前抗浮桩所存在的问题， 本发明的技术方案是这样的 ：
一种新型节能抗浮桩， 包括一个桩体， 桩体内有抗拔筋体， 其特征是， 抗拔筋体套 有防腐蚀金属管。
进一步， 抗拔筋体上连接有至少一个增加摩阻力的部件。
进一步， 增加摩阻力的部件为锚锭板。
进一步， 增加摩阻力的部件为桩尖， 桩尖连接到抗拔筋体的前端。
进一步， 抗拔筋体上连接有至少一个的锚锭板， 同时抗拔筋体前端连接桩尖。
进一步， 所述的抗拔筋体、 桩尖、 锚锭板及防腐蚀金属管与桩体材料粘结在一起。
进一步， 防腐蚀金属管为具有抗腐蚀性能的金属管， 钢管壁厚大于等于 0.5mm。
进一步， 所述的抗拔筋体上连接的锚锭板由金属或高强非金属材料制成。
进一步， 所述的锚锭板呈圆盘形， 直径为 50 ～ 500mm， 厚度 5 ～ 100mm。
进一步， 所述的锚锭板呈多边形， 边长 50 ～ 500mm， 厚度 5 ～ 100mm。
进一步， 所述的锚锭板呈不规则形状， 厚度 5 ～ 100mm。
进一步， 抗浮桩的桩体为旋喷形成的水泥土桩体、 搅拌形成的水泥土桩体、 旋喷搅 拌形成的水泥土桩体、 水泥浆灌注形成的桩体或混凝土灌注形成的桩体。
进一步， 所述抗拔筋体为无粘结钢绞线、 粘结钢绞线、 部分粘结钢绞线、 钢丝绳、 钢 筋、 钢管、 型材的其中一种。
进一步， 抗拔筋体由 1 根以上线型材料组成， 锚锭板与抗拔筋体相连。
进一步， 抗浮桩的桩体外径为 80mm-1500mm。
进一步， 抗浮桩的桩体沿长度方向的直径是相同的。
进一步， 抗浮桩的桩体沿长度方向的直径是不同的。
进一步， 桩尖呈柱形体， 由金属材料或非金属材料制成。
进一步， 在抗浮桩的上部抗拔筋体和防腐蚀金属管伸入到一结构底板内， 防护管 顶部设置有一垫板， 垫板上部设置有一锁住抗拔筋的锚具， 抗拔筋上端连接专用卡具。
进一步， 锚锭板与加筋体采用挤压套连接、 焊接或螺栓连接。
带有一个或多个锚锭板的高强加筋体将与水泥土体或水泥浆体粘合成一体。 其插 入过程是将加筋体带入到旋喷搅拌水泥土桩体中。 这样形成的抗浮桩与现行的各类抗浮桩 比较如表 3 所示。
经比较可以看出， 本发明的抗浮桩不仅具有较高的抗浮力、 而且具有较长的耐久 性。同时能达到降低钢材用量、 缩短工期、 降低工程造价的目的。
表 3 本发明的抗浮桩与现行各类抗浮桩的比较
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明 ； 图 1 为本发明所述的一种新型节能抗浮桩结构示意图。 图 2 为本发明所述的一种新型节能抗浮桩结构中桩尖的结构示意图 图 3 为本发明所述的一种新型节能抗浮桩结构中抗浮筋与底板连接的结构示意图 具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面结 合具体图示， 进一步阐述本发明。
参看图 1， 该新型抗浮桩的桩体结构为， 包括一个水泥土桩体 3， 桩体内埋设抗拔 筋体 4 与桩尖 1、 锚锭板 2 和防护管 5 连接在一起， 抗拔筋体 4 与结构底板 6 相连， 将抗浮桩 提供的抗浮力传递到结构底板上， 实现地下结构物的抗浮。
参看图 2， 该新型抗浮桩体结构为， 包括一个旋喷搅拌桩体或由水泥灌浆形成的桩 体 3， 桩体 3 内埋设抗拔筋体 4， 抗拔筋体 4 与一个桩尖 1 和多个锚锭板 2 相连， 抗拔筋体 4 套在一个防护钢管 5 内。
增加防护钢管 5 后， 钢管 5 形成一个屏蔽结构， 发生腐蚀时， 则优先腐蚀防护钢管 5， 防护钢管 5 厚度， 由工程实际情况确定， 如工程年限、 锈蚀坏境等。有效的保护了内部抗 拔筋体 4 不被腐蚀。
参看图 3， 该新型抗浮桩体中的抗拔筋体 4 与防护管 5 伸入到结构底板 6 内， 使用 锚具 7 和垫板 10， 实现防护管 5 在结构底板 6 中的止水和抗拔筋体 4 的预张拉， 并将锚具 7 外的加筋体 4 与结构底板中的钢筋 9 用专用卡具 8 相连。
形成该桩体 3 后， 将抗拔筋体 4 与锚锭板 2、 防护管 5， 采用专门工具， 沿该桩体的 中心送入到桩体中去， 插入到位后， 并再向桩体内旋喷注浆。
抗拔筋体 4 为一根或多根钢绞线、 钢筋、 钢丝绳等。
锚锭板 2 是由高强板材经加工而成， 呈中空圆盘形或中空多边形。
本实施例中的抗浮桩结构， 是分步施作完成的， 既可在较为坚硬的土层中形成， 也 可在软弱的土层如淤泥质土、 流砂和粉质土中形成， 该抗浮桩在养护一定时间后能得到较 高的抗浮力。
以上显示和描述了本发明的基本原理、 主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进， 这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等同物界定。