一种适用于下部扩体桩的端锚式抗拔装置的制作方法

1.本发明涉一种适用于下部扩体桩的端锚式抗拔装置，用于建筑、桥梁、市政、岸堤等工程领域的抗浮结构。


背景技术：

2.随着改革开放的发展，近年来，地下空间的利用和开发逐年增加，造成基础进入地下水中的深度比加深，上拔荷载作用在基础上的力越来越大。使得上部建筑结构的抗浮问题越来越受到重视。许多建筑物倾斜甚至倒塌的工程事故是地下水上浮力过大造成的结果。
3.那么抵抗由于浮力引起的建筑物倾覆的措施，显得尤为突出。抗浮措施一般有释放水浮力、增加自重和设置抗拔桩三种方法。而设置抗拔桩则是建筑结构抗浮问题中比较常用的方法。目前，工程中应用较为广泛的桩型主要为灌注桩和预制桩，但其各自自身缺陷带来的诸多问题不容忽视。例如：灌注桩造价大，工艺复杂，工期相对较长，基础和上部结构施工有时有间断；预制桩的挤土效应在饱和粘性土中是负面的，会引发灌注桩断桩，缩颈等质量事故，对于挤土混凝土桩和钢桩会导致桩体上浮，降低承载力，增大沉降。
4.扩体桩作为一种新的桩基类型，有混凝土预制桩外包裹水泥土混合料、水泥砂浆混合料、低强度等级混凝土等固结体而组成。预制桩与外包裹固结体共同承担上部荷载，具有较高的单桩承载力、良好的抗渗性和经济环保等优势，可应用于桩基工程、基坑支护、软土地基处理等领域，受到了工程界和学术界的广泛关注，提升扩体桩的抗拔性能成为工程考虑的主要问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种适用于下部扩体桩的端锚式抗拔装置，主要为了开发一种结构简单，工艺可靠，通过开合扇叶可实现对下部扩体桩扩径段的加筋增强，大幅提高桩端扩径段的锚固作用，应用于抗浮结构时下部锚固可使桩身处于受压状态，有利于桩身抗拔承载力发挥的端锚式抗拔装置。
6.本发明采用的技术方案是：一种适用于下部扩体桩的端锚式抗拔装置，主要由上部套管、下部导向管、张拉锚索和开合扇叶组成。
7.所述上部套管与侧面具有导向槽的下部导向管通过焊接连成整体，并在下部导向管下端焊接锥形管尖；所述张拉锚索贯穿上部套管与下部导向管内的锚固端块固定连接；所述开合扇叶在导向槽处与锚固端块铰式连接，并通过支撑杆与套管或导向管上的固定支座活动连接。
8.所述上部套管、下部导向管、锥形管尖、锚固端块、支撑杆和固定支座均采用钢质材料。
9.所述张拉锚索采用若干根高强钢绞线或钢筋组成，其中上部套管部分锚索与套管之间灌注润滑黄油，下部导向管内锚索与2～3个锚固端块固定连接。
10.所述开合扇叶设置于下部扩体桩的扩径段，扇叶闭合时直径小于上部非扩径段桩径，扇叶张开后直径小于扩径段直径5～10cm，且大于非扩径段桩径；所述开合扇叶整体呈中轴线下凹的树叶状，由加强钢筋骨架与钢质扇片焊接成型。
11.所述锚固端块为圆柱体，内置于下部导向管内，每个锚固端块铰接4～5个开合扇叶。
12.施工方法为：实施中，先用钻机施工下部扩体桩孔，待孔内灌注浆液后压入所述抗拔装置，压入时在浆液反力作用下开合扇叶成闭合状态；待抗拔装置就位后拉伸张拉锚索，锚固端块随之向上滑动并促使开合扇叶张开，同时孔内灌浆液流入填充导向管空腔，形成桩端扩大锚固体。
13.进一步地，抗拉装置设置好后，所述张拉锚筋和上部套管顶部可通过锚具直接锚固于上部结构的基础内，也可根据设计要求施加一定预应力后再锚固。
14.本发明的有益效果
15.本发明的有益效果是：为了更好地提高下部扩体桩的抗拔性能，发明出一种适用于下部扩体桩的端锚式抗拔装置，不仅能通过开合扇叶实现对下部扩体桩扩径段的加筋增强，大幅提高桩端扩径段的锚固作用，而且应用于抗浮结构时下部锚固可使桩身处于受压状态，有利于桩身抗拔承载力发挥，可以有效应对地下水上浮力过大的情况。本发明所提出的一种适用于下部扩体桩的端锚式抗拔装置结构简单，工艺可靠，施工便捷，可广泛应用于建筑、桥梁、市政、岸堤等工程领域的抗浮结构。
附图说明
16.图1为本发明下部扩体桩端锚式抗拔装置的示意图；
17.图2为本发明抗拔装置植入闭合状态示意图；
18.图3为本发明抗拔装置就位张开状态示意图；
19.图4为本发明开合扇叶示意图；
20.图5为本发明实施工艺流程示意图。
21.其中：1上部套管；2下部扩体桩；3下部导向管；4锥形管尖；5固定支座；6支撑杆；7开合扇叶；8锚固端块；9黄油；10钢筋骨架；11钢质扇叶；12钻机。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
23.实施例1
24.一种适用于下部扩体桩的端锚式抗拔装置，如图1所示，主要有上部套管(1)、下部导向管(3)、张拉锚索和开合扇叶(7)组成。其中上部套管(1)与侧面具有导向槽的下部导向管(3)通过焊接连成整体，并在下部导向管(3)下端焊接锥形管尖(4)；所述张拉锚索由贯穿上部套管(1)与下部导向管(3)内的锚固端块(8)固定连接；所述开合扇叶(7)在导向槽处与锚固端块(8)铰式连接，并通过支撑杆(6)与套管或导向管上的固定支座(5)活动连接。
25.所述上部套管(1)、下部导向管(3)、锥形管尖(4)、锚固端块(8)、支撑杆(6)和固定支座(5)均采用钢质材料。
26.所述张拉锚索由3根高强钢绞线组成，其中上部套管(1)部分锚索与套管之间灌注
润滑黄油(9)，下部导向管(3)内锚索与2个锚固端块(8)固定连接。
27.所述开合扇叶(7)设置于下部扩体桩的扩径段，扇叶闭合时直径小于上部非扩径段桩径，扇叶张开后直径小于扩径段直径5cm，且大于非扩径段桩径；所述开合扇叶整体呈中轴线下凹的树叶状，如图4所示，由加强钢筋骨架(10)与钢质扇片(11)焊接成型。
28.所述锚固端块(8)为圆柱体，内置于下部导向管(3)内，每个锚固端块铰接4个开合扇叶(7)。
29.本发明端锚式抗拔装置应用时，先用钻机(12)施工下部扩体桩孔，待孔内灌注浆液后压入所述抗拔装置，压入时在浆液反力作用下开合扇叶(7)成闭合状态；待抗拔装置就位后拉伸张拉锚索，锚固端块(8)随之向上滑动并促使开合扇叶(7)张开，同时孔内灌浆液流入填充导向管空腔，形成桩端扩大锚固体；张拉锚筋和上部套管(1)顶部通过锚具直接锚固于上部结构的基础内。
30.实施例2
31.与实施例1相比，本实施例的区别在于，抗拉装置设置好后，可根据设计要求施加一定预应力后再锚固，具体实施步骤如下：先用钻机(12)施工下部扩体桩孔，待孔内灌注浆液后压入所述抗拔装置，压入时在浆液反力作用下开合扇叶(7)成闭合状态；待抗拔装置就位后拉伸张拉锚索，锚固端块(8)随之向上滑动并促使开合扇叶(7)张开，同时孔内灌浆液流入填充导向管空腔，形成桩端扩大锚固体；上部套管(1)穿越并固定于上部结构基础底板内，带基础底板混凝土浇筑完成并达到养护龄期后，将基础底板作为反力支撑从上部套管(1)内拉伸张拉锚索，对本发明端锚式抗拔装置进行预应力施加，待张拉摸索达到设计预应力值后，采用锚具将张拉锚索锚固于基础底板上。
32.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
33.所述端锚式抗拔装置结构简单，工艺可靠，通过开合扇叶可实现对下部扩体桩扩径段的加筋增强，大幅提高桩端扩径段的锚固作用，应用于抗浮结构时下部锚固可使桩身处于受压状态，有利于桩身抗拔承载力发挥。
34.以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。