[发明专利]一种高抗拔力的加劲桩

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及深基坑支护及地基快速加固与锚固工程中使用的抗拔桩。

背景技术

目前深基坑主动支护采用的桩锚结构和建筑物抗浮与抗倾斜的抗拔桩，主要有土层锚杆。该土层锚杆一般采用钻孔灌浆以及旋喷注浆形成水泥浆锚固体或水泥土锚固体并插入锚筋，由于工期要求紧，在较短的养护期内，就需要对其中的锚筋进行张拉，常常使得灌浆体或旋喷注浆形成的锚固体被拉压损伤。可以说，在目前3～7天的养护期内，由灌浆或旋喷注浆形成的锚固体抗压强度一般较低，无法取得较高的抗拔力。为了在较短的养护期内得到较好的锚固效果，急需解决高抗拔力下如何提高加筋体与锚固体之间的粘结问题。

为了使得加劲桩体在较短的养护期内能提供较高的抗拔力，常常采用速凝剂或早期剂来提高水泥土体或水泥浆体的强度，或采用化学胶凝剂，但这些均增加较多施工成本，且提高的幅度较小。

当前常用的锚杆一般采用全粘结钢绞线和一个锚锭板作为锚固件，这种锚杆在较长的养护期内能够满足设计要求，但当养护时间较短，锚固体的强度较低时，经过工程的实测发现这种锚杆常常出现位移大的现象，特别是在淤泥质土中，变形大的状况更加明显。

土层锚杆的荷载传递机理是：全粘结锚杆内部荷载传递机理主要分两部分：钢绞线受力通过与浆体的接触面传递给浆体，浆体通过与岩土的接触面传递给岩土，这两个传递过程形式都是剪力形式，所以同时伴随两种破坏形式。一种即由于锚杆滑面处的粘结力不足，当滑面处的剪切力达到最大值时锚杆杆体与灌浆体之间就会发生相对滑动，剪切力以渐进的方式向锚固段远端传递，随着锚杆承受荷载值的增加，沿锚固长度以类似于摩擦桩的方式转移结合应力最终由于锚杆不能承受其值而导致破坏，称为注浆体与杆体界面失效。另外一种由于锚固段地层对于砂浆的摩擦力不能承受极限拉力，锚杆将会发生和注浆体一同被拔出的现象，称为注浆体与土体的界面失效。

六七十年代，Lutz、Gergeley、Hanson和Goto等分别研究了荷载从锚杆(索)到注浆体的力学性质。他们认为锚杆(索)表面上存在着微观的粗糙皱曲，这种粗糙的表面对锚固力起着主要作用。在锚杆(索)和注浆体之间力的传递主要为粘结力；当锚杆(索)和注浆体发生一定的相对位移之后，两者界面的某些地方就会遭到破坏，这时锚杆(索)和注浆体之间摩擦阻力就发挥主要作用。研究表明，锚杆体的粗糙程度以及本身的强度是影响锚固力的主要因素。有人研究发现当锚杆滑面处的粘结力不足的时候，滑面处的剪切力达到最大值时锚杆杆体与灌浆体之间就会发生相对滑动，剪切力以渐进的方式向锚固段远端传递；如下图所示，随着锚杆承受荷载值的增加，沿锚固长度以类似于摩擦桩的方式转移结合应力；最终由于锚杆不能承受其值而导致破坏，如图1所示。加载过程中沿锚杆长度结合应力的变化示意图；现有的研究成果表明注浆体与土体之间的应力表现为两种特性：临界长度和不均匀性。临界长度指注浆体与土体之间的应力只分布在一定区域，并不是所有长度上都有应力分布，超出临界长度外的锚杆就理论上而言起不到锚固效果，并不是锚杆越长锚固力越大。不均匀性指注浆体与土体之间接触面上的应力表现为不均匀性，出现应力集中的现象，应力最大的点是最容易发生破坏的点。

综合当今的理论研究与工程实测成果，针对锚杆的常见两种破坏形式，我们发现提高锚杆抗拔力的切入点为如何提高锚筋体和注浆体接触面的面积和强度，以及如何改善加筋体与锚固体之间的粘结力及作用力方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有锚固桩存在的技术问题和结构缺陷，提供一种高抗拔力的加劲桩结构，其锚固件(由加筋体、锚锭板等组成)与桩体粘结面积较大，能有效提高桩体的抗拔力、并缩短了水泥土体或水泥浆体的养护时间，达到缩短工期、减少预拉力损失和降低工程造价的目的。

为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：

一种高抗拔力的加劲桩，包括一个桩体，桩体内带有加筋体，其特征是，加筋体连接1个及以上的抗拔结构体，所述加筋体与抗拔结构体组成锚固件与桩体粘结在一起。

所述抗拔结构体为锚定板，锚锭板由金属或高强非金属材料制成。

加筋体的锚固段内设置有一个锚锭板，该锚定板设置在加筋体的锚固段前端。

加筋体的锚固段内设置有两个以上的锚锭板，其中一个锚定板设置在加筋体的锚固段前端。

锚锭板与加筋体采用挤压套连接、焊接或螺栓连接。

所述的锚锭板呈圆盘形或多边形，如三角形、四边形、五边形等，边长50～500mm，厚度5～100mm。

所述的锚锭板需带有中心孔，中心孔直径20～80mm。