预应力封桩装置及其施工方法与流程

1.本发明涉及地下建筑物桩基础领域，更具体地说，涉及一种预应力封桩装置及其施工方法。


背景技术：

2.桩基础具有承载力高、沉降量小、良好的抗震性能，并可以解决特殊地基土的承载能力，因而使用得最为广泛。当桩基础出现质量缺陷或承载力不满足设计要求时，需要进行基础补强。锚杆桩可在狭小的空间进行施工作业，适用于大型机具无法进入的工程。且能迅速稳定沉降，施工速度快，在补桩工程中广泛使用。
3.锚杆桩封桩一般不施加预应力，但为了获得更高的抗弯、抗剪及抗裂等力学性能，一些锚杆桩也采用预应力封桩工艺。
4.传统的预应力封桩通过反力架装置和千斤顶实现。首先在基础上安装反力架装置，然后在最后一节锚杆桩桩顶上设置一根传力型钢，传力型钢与锚杆桩焊接连接。当最后一节锚杆桩施工完成后，千斤顶便可安放在传力型钢上并开始施加预应力直至设计要求。预应力施加完毕后，千斤顶仍然处于工作状态以稳定压力，此时开始向锚杆桩孔内浇捣微膨胀早强混凝土，当封桩混凝土强度达到设计要求后，方可拆除千斤顶和反力架装置。
5.传统封桩方式由于千斤顶一直处于工作状态且需持续较长时间，需要使用大量的千斤顶和反力架装置，造成了材料和机具的严重浪费，施工工期也较长。且封桩混凝土浇筑完毕后，锚杆桩桩头和基础连接变成刚性连接，后期建筑运营阶段，无法再次对锚杆桩施加预应力。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于，提供一种预应力封桩装置及其施工方法，省去了反力架及千斤顶的使用，施工更为便捷。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种预应力封桩装置，包括建筑物基础和锚杆桩，所述锚杆桩上方固定有基座，所述基座上设有弹簧装置，所述弹簧装置包括外套筒和设置在外套筒内部的穿心螺栓和第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧套设于穿心螺栓外侧，所述建筑物基础内设有锚杆，所述第一压缩弹簧的顶部设有承力钢板，所述承力钢板固定在所述锚杆的顶部，所述穿心螺栓的两端分别固定在基座和承力钢板上。
8.按上述方案，所述承力钢板通过紧固螺母和螺母垫圈固定在锚杆上。
9.按上述方案，所述穿心螺栓的两端分别通过紧固螺母和螺母固定在基座和承力钢板上。
10.按上述方案，所述承力钢板上方设置有封桩盖板，所述封桩盖板固定在所述建筑物基础上。
11.按上述方案，所述基座通过粘接或焊接的方式固定在锚杆桩桩顶。
12.按上述方案，所述外套筒与锚杆桩孔之间的空隙采用细石混凝土或灌浆料浇筑填
充。
13.按上述方案，所述锚杆上安装第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧位于承力钢板下方。
14.本发明还提供了一种预应力封桩装置的施工方法，包括如下步骤：
15.步骤一：建筑物基础施工时，在建筑物基础上预埋或植入锚杆，当基础施工完毕并达到设计强度后，在承台或筏板上预留的锚杆桩孔内开始施工锚杆桩；
16.步骤二：锚杆桩最后一节桩体施工完毕后，在锚杆桩的桩顶上涂抹结构胶，然后将基座粘贴或者焊接到锚杆桩桩顶上；
17.步骤三：基座安装完毕后，即可开始浇筑外套筒与锚杆桩孔之间的空隙；
18.步骤四：混凝土浇筑完毕后，在锚杆上安装第二压缩弹簧，并在安装承力钢板，承力钢板安装完毕后，在锚杆和螺杆上安装螺母垫圈和紧固螺母；
19.步骤五：紧固螺母安装完毕后，拧紧锚杆和穿心螺栓上的紧固螺母，根据设计需要和紧固螺母上的刻度，计算出紧固螺母需要旋转的圈数，逐步将所有的紧固螺母慢慢拧紧至预定的刻度内，至此，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧进入带压工作状态；
20.步骤六：将封桩盖板安装在承力钢板上并完全封闭；
21.步骤七：最后施工建筑地坪，覆盖封桩盖板。
22.实施本发明的预应力封桩装置及其施工方法，具有以下有益效果：
23.本发明可以实现任意时刻施加预应力，且不用等待混凝土的龄期，节省了大量材料和工期。此外，弹簧装置的使用也可以提高建筑物的抗震性能。在建筑物的运营阶段，可以随时检修并根据使用要求，灵活调整预应力大小，实现对建筑物基础全生命周期预应力的监控与反馈。
附图说明
24.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
25.图1为锚杆静压桩压桩示意图；
26.图2为弹簧装置示意图；
27.图3为弹簧装置与锚杆桩焊接示意图；
28.图4为顶部承力钢板示意图；
29.图5为预应力封桩装置示意图。
具体实施方式
30.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
31.如图1-5所示，本发明预应力封桩装置，包括建筑物基础1和锚杆桩2，建筑物基础1为承台或筏板。锚杆桩2上方固定有基座7，基座7上设有弹簧装置。弹簧装置包括外套筒10和设置在外套筒10内部的穿心螺栓9和第一压缩弹簧8，第一压缩弹簧8套设于穿心螺栓9外侧，建筑物基础1内设有锚杆3，第一压缩弹簧8的顶部设有承力钢板11，承力钢板11固定在锚杆3的顶部，穿心螺栓9的两端分别固定在基座7和承力钢板11上。
32.优选的，承力钢板11通过紧固螺母5和螺母垫圈6固定在锚杆3上。
33.优选的，穿心螺栓9的两端分别通过紧固螺母5和螺母固定在基座7和承力钢板11上。
34.优选的，承力钢板11上方设置有封桩盖板13，封桩盖板13固定在建筑物基础1上。
35.优选的，基座7通过粘接或焊接的方式固定在锚杆桩2桩顶。
36.优选的，外套筒10与锚杆桩2孔之间的空隙采用细石混凝土或灌浆料12浇筑填充。
37.优选的，锚杆3上安装第二压缩弹簧4，第二压缩弹簧4位于承力钢板11下方。
38.优选的，本实例中的第一压缩弹簧8为高压比弹簧，其具有极大的劲度系数，可以在极小的压缩量下，产生数十～数百千牛的弹力。穿心螺栓9上顶部的紧固螺母5有相应的刻度，通过紧固螺母5旋转圈数可以计算出弹簧的具体压缩量，实现弹力的精准控制。
39.优选的，基座7通过焊接或涂抹结构胶的方式，紧密粘结在最后一节锚杆桩2桩顶上，实现力的有效传递。
40.优选的，第一压缩弹簧8外侧有环形的外套筒10，外套筒10焊接在基座7上，套筒10略高于承台或筏板，防止混凝土、施工用水或其他杂物进入套筒10内。
41.优选的，承台上的预埋或植入锚杆3上，内穿有普通的第二压缩弹簧4，用于协调并同步第一压缩弹簧8的压缩量，方便紧固螺母5的施工。
42.优选的，封桩盖板13为不锈钢盖板，其表面设有镀锌防腐涂层，并嵌入筏板或承台内一定深度，保证带压弹簧装置与外界隔离，使得带压弹簧装置工作状态下的外部环境稳定，弹簧装置耐久性强。
43.本发明还提供了一种预应力封桩装置的施工方法，包括以下施工步骤：
44.步骤一：建筑物基础1的承台或筏板施工时，在承台或筏板上预埋或植入锚杆3。当基础施工完毕并达到设计强度后，在承台或筏板上预留的锚杆桩2孔内开始施工锚杆桩2。
45.步骤二：锚杆桩2最后一节桩体施工完毕后，在锚杆桩2的桩顶上涂抹结构胶，然后将基座7粘贴到锚杆桩2桩顶上。若为新建工程，则可直接将弹簧装置的基座7焊接在锚杆桩2桩顶上。
46.步骤三：弹簧装置安装完毕后，即可开始浇筑外套筒10与锚杆桩2孔之间的空隙。由于该空间较小，宜采用细石混凝土或灌浆料12浇筑。
47.步骤四：混凝土浇筑完毕后，即可在预埋或植入锚杆3上安装第二压缩弹簧4，并在弹簧装置的顶部安装承力钢板11。承力钢板11安装完毕后，方可在锚杆3和螺杆上安装螺母垫圈6和紧固螺母5。
48.步骤五：紧固螺母5安装完毕后，采用电动扳手拧紧锚杆3和穿心螺栓9上的紧固螺母5。根据设计需要和紧固螺母5上的刻度，计算出紧固螺母5需要旋转的圈数，逐步将所有的紧固螺母5慢慢拧紧至预定的刻度内，至此，弹簧装置就进入带压工作状态。
49.步骤六：将涂有镀锌防腐涂层的封桩盖板13，安装在弹簧装置上并完全封闭。为了达到良好的封闭效果，不锈钢盖板需嵌入筏板或承台内一定深度，保证带压弹簧装置与外界隔离，使得带压弹簧装置工作状态下的外部环境稳定，弹簧装置耐久性更强。
50.步骤七：最后施工建筑地坪，覆盖住封桩盖板13即可。
51.本发明具有如下优点：
52.本发明通过一个安装在最后一节锚杆桩桩顶上的弹簧装置，实现预应力的施加，避免了反力架及千斤顶的使用，施工更为便捷，同时也节省了大量材料和工期。弹簧装置进
入正常工作状态后，在其顶部安装涂有镀锌防腐涂层封桩不锈钢盖板，使弹簧装置与外界环境完全隔离。为了达到良好的封闭效果，不锈钢盖板需嵌入筏板或承台内一定深度，保证带压弹簧装置工作状态下的外部环境稳定，弹簧装置耐久性更强。此外，在建筑物正常使用阶段，可以再次打开弹簧装置随时检修，并根据使用需求，拧紧或松开螺母，灵活调整预应力大小，实现对建筑物基础全生命周期预应力的监控与反馈。
53.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：
1.一种预应力封桩装置，包括建筑物基础和锚杆桩，其特征在于，所述锚杆桩上方固定有基座，所述基座上设有弹簧装置，所述弹簧装置包括外套筒和设置在外套筒内部的穿心螺栓和第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧套设于穿心螺栓外侧，所述建筑物基础内设有锚杆，所述第一压缩弹簧的顶部设有承力钢板，所述承力钢板固定在所述锚杆的顶部，所述穿心螺栓的两端分别固定在基座和承力钢板上。2.根据权利要求1所述的预应力封桩装置，其特征在于，所述承力钢板通过紧固螺母和螺母垫圈固定在锚杆上。3.根据权利要求1所述的预应力封桩装置，其特征在于，所述穿心螺栓的两端分别通过紧固螺母和螺母固定在基座和承力钢板上。4.根据权利要求1所述的预应力封桩装置，其特征在于，所述承力钢板上方设置有封桩盖板，所述封桩盖板固定在所述建筑物基础上。5.根据权利要求1所述的预应力封桩装置，其特征在于，所述基座通过粘接或焊接的方式固定在锚杆桩桩顶。6.根据权利要求1所述的预应力封桩装置，其特征在于，所述外套筒与锚杆桩孔之间的空隙采用细石混凝土或灌浆料浇筑填充。7.根据权利要求1所述的预应力封桩装置，其特征在于，所述锚杆上安装第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧位于承力钢板下方。8.一种权利要求1所述的预应力封桩装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：建筑物基础施工时，在建筑物基础上预埋或植入锚杆，当基础施工完毕并达到设计强度后，在承台或筏板上预留的锚杆桩孔内开始施工锚杆桩；步骤二：锚杆桩最后一节桩体施工完毕后，在锚杆桩的桩顶上涂抹结构胶，然后将基座粘贴或者焊接到锚杆桩桩顶上；步骤三：基座安装完毕后，即可开始浇筑外套筒与锚杆桩孔之间的空隙；步骤四：混凝土浇筑完毕后，在锚杆上安装第二压缩弹簧，并在安装承力钢板，承力钢板安装完毕后，在锚杆和螺杆上安装螺母垫圈和紧固螺母；步骤五：紧固螺母安装完毕后，拧紧锚杆和穿心螺栓上的紧固螺母，根据设计需要和紧固螺母上的刻度，计算出紧固螺母需要旋转的圈数，逐步将所有的紧固螺母慢慢拧紧至预定的刻度内，至此，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧进入带压工作状态；步骤六：将封桩盖板安装在承力钢板上并完全封闭；步骤七：最后施工建筑地坪，覆盖封桩盖板。

技术总结
本发明涉及一种预应力封桩装置及其施工方法，预应力封桩装置包括建筑物基础和锚杆桩，所述锚杆桩上方固定有基座，所述基座上设有弹簧装置，所述弹簧装置包括外套筒和设置在外套筒内部的穿心螺栓和第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧套设于穿心螺栓外侧，所述建筑物基础内设有锚杆，所述第一压缩弹簧的顶部设有承力钢板，所述承力钢板固定在所述锚杆的顶部，所述穿心螺栓的两端分别固定在基座和承力钢板上。通过本发明可以实现任意时刻施加预应力，且不用等待混凝土的龄期，节省了大量工期。弹簧装置的使用也可以提高建筑物的抗震性能。在建筑物的运营阶段，可以随时检修并灵活调整预应力大小，实现对建筑物基础全生命周期预应力的监控与反馈。力的监控与反馈。力的监控与反馈。


技术研发人员：张光建 梁冰冰 王尧 程琛 李冬菊 周东
受保护的技术使用者：湖北天利建筑技术有限责任公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/9/19