后张预应力地下连续墙及施工方法技术

本发明专利技术提供一种后张预应力地下连续墙，该地下连续墙的固定端锚具的固定端锚板有锥孔，与固定端夹片配合，利用锥孔的楔紧将预应力钢筋锚固，固定端锚垫板和固定端螺旋筋共同组成固定端锚板下受力构件，张拉端锚具包括有张拉端锚板、张拉端锚垫板、张拉端夹片、张拉端螺旋筋；预应力钢筋从波纹管中穿过，铺设并固定在钢筋笼上之后，预应力钢筋两端再分别固定到固定端锚具和张拉端锚具上，钢筋笼和波纹管外周填充有混凝土而形成后张预应力地下连续墙。同时提供一种后张预应力地下连续墙的施工方法。有益效果是后张预应力地下连续墙的截面减少15%、抗震性增加20%、钢筋节约30%，混凝土节约15%，符合了现代建筑结构的发展趋势。

Post tensioned prestressed concrete diaphragm wall and construction method thereof

The invention provides a prestressed underground continuous wall, fixed end anchor plate fixed end anchorage of the underground continuous wall of the hole, with the fixed end and the clamping piece, using cone wedge prestressed anchor bar, fixed end anchor plate and fixed end spiral bar is composed of fixed end anchor plate under stress components that tension anchorage comprises a tension anchor plate, Zhang Laduan anchor plate, tension tension clamp, spiral reinforcement; prestressed reinforcement from the bellows through, after laying and fixed in a steel cage, prestressed reinforced ends and then fixed respectively to the fixed end anchor and tension anchorage, steel reinforcement cage and bellows the peripheral is filled with concrete and the formation of post tensioned prestressed underground continuous wall. At the same time, a construction method of post tensioned underground continuous wall is provided. The beneficial effect is that the cross section of the post tensioned diaphragm wall is reduced by 15%, the seismic resistance is increased by 20%, the steel bar is saved by 30%, and the concrete is saved by 15%, which conforms to the development trend of the modern building structure.

【技术实现步骤摘要】
后张预应力地下连续墙及施工方法
本专利技术涉及一种承载能力高、刚度大、抗裂能力强且用钢量少的地连墙结构，特别是一种后张预应力地下连续墙及施工方法。
技术介绍
目前，地连墙结构一般应用在房建、市政及港口等地下工程和近岸工程领域，并作为主体或者围护结构。传统地连墙主要施工步骤：1）采用专业地连墙成槽设备开挖槽段；2）制作钢筋笼；3）起吊并下放钢筋笼；4）水下浇注混凝土；5）桩头凿除。按此步骤一幅地连墙施工完成，每幅地连墙循环往复以上步骤。随着科技的快速进步和社会经济的高速发展，大型基坑和深水板桩码头等工程对地连墙强度、刚度和耐久性提出了更高的要求，为了满足地连墙承载力、变形和裂缝控制的要求，地连墙的截面尺寸、深度及钢筋量不断地增加。带来的问题是，一旦地连墙厚度、深度和用钢量增大，其抗震性能将会削弱，同时地连墙成槽、钢筋笼吊装和混凝土浇注等施工难度和风险也将会上升，随之带来的地连墙成本也会加大。在港口工程建设中，单锚地连墙通常仅适用于3万吨级以下的中小型码头，船舶大型化和码头深水化的发展趋势对该种结构提出了更高的要求。当码头前沿水深达到一定深度，单纯靠增加地连墙的厚度已经无法解决承载力的问题，因为厚度的增加也加剧了弯矩的增大。此时，为使地连墙能满足深水码头的使用功能，往往需要在地连墙后增设遮帘桩或卸荷承台等其他减小土压力的结构措施，以达到减小前地连墙弯矩的目的，以上措施大大增加了码头水工建筑物的造价。而如果采用后张预应力地下连续墙结构，则可以考虑取消地连墙后的减压构件。以唐山港曹妃甸港区某10万吨级煤炭码头为例，如果按照常规结构设计，需要采用后面带有遮帘桩的地下连续墙结构，此时，前地连墙弯矩为1708KN.m/m,地连墙含钢量为μ非预应力＝180kg/m3；如果采用后张预应力地下连续墙形式，则可以取消遮帘桩，此时前地连墙弯矩为2971KN.m/m,地连墙所需含钢量为μ预应力＝29kg/m3，μ非预应力＝142kg/m3。在以上断面优化设计中，码头工程按照每单延米考虑，在前地连墙总含钢量基本没有增加的前提下，取消遮帘桩可以节省约30％钢筋混凝土，故可见后张预应力地下连续墙的开发应用带来的经济性是非常显著的。另一方面，地连墙的组成主要为钢筋和混凝土。理论上讲，通过提高地连墙钢筋和混凝土的强度可以提高地连墙的承载力。但是，从以往大型基坑和深水板桩码头的地连墙原型观测来看，地连墙受力在远没达到设计值时，地连墙的变形和裂缝就已经达到了设计值，这说明对于使用高强钢筋和混凝土的地连墙来说，承载力已经不是影响地连墙的主要因素，挠度和裂缝才是地连墙设计和施工的决定性因素，因此地连墙采用高强钢筋和高强混凝土不能充分发挥它们的作用。另外，地连墙施工需要水下浇注混凝土，混凝土必须具有良好的和易性和流动性，在地连墙施工中混凝土强度等级一般不会超过C40，而提高混凝土强度等级对提高地连墙的抗裂性和控制裂缝的宽度作用也是极其有限的。传统地连墙采用HRB400钢筋作为抗拉材料，该钢筋的抗拉强度设计值fy=360N/mm2。而后张预应力地下连续墙是采用钢绞线作为抗拉材料，钢绞线的抗拉强度设计值fpy=1320N/mm2。在同等的拉力作用下，采用钢绞线能有效降低用钢量，从而节约成本、减少资源的消耗。如果地连墙继续沿用桥梁、房建等预应力结构的工艺施工时，会出现一些问题：1）预应力钢筋铺设完成后，需要吊装方能达到预定位置，预应力钢筋在下放过程中可能发生局部变形或移位，影响受力效果；2）水下浇注混凝土，混凝土质量控制难度较陆上浇筑混凝土大，特别是预应力固定端和张拉端混凝土附近混凝土一旦强度不足，将严重影响后续施工（即施加预应力时，固定端或张拉端混凝土破碎）；3）由于地连墙埋于地下，故孔道灌浆时无法像桥梁、房建等预应力结构一样在侧壁开排气孔。综上，传统的地连墙结构在面临大型基坑和深水板桩码头等工程建设时，已经出现施工风险大、耗材多和施工成本高等弊病，地连墙的发展已经不再符合我国向节约型和科技创新型社会发展的趋势，需要一种新的地连墙形式来实现其可靠性、耐久性和经济性的协调一致。
技术实现思路
为了解决上述地连墙发展过程中的存在的问题，本专利技术的目的是提供一种后张预应力地下连续墙及施工方法，以提高地连墙的承载力、刚度和抗裂能力；另外，后张预应力地下连续墙有效地减少了地连墙的钢筋量，从而降低了地连墙钢筋笼吊装的难度和风险。为实现上述目的，本专利技术提供一种后张预应力地下连续墙，其中：该地下连续墙包括有固定端锚具、张拉端锚具、预应力钢筋、波纹管、钢筋笼及混凝土；所述固定端锚具包括有固定端锚板、固定端锚垫板、固定端夹片、固定端螺旋筋，固定端锚板有锥孔，与固定端夹片配合，利用锥孔的楔紧将预应力钢筋锚固，固定端锚垫板和固定端螺旋筋共同组成固定端锚板下受力构件，以满足承载和传递预应力的要求；所述张拉端锚具包括有张拉端锚板、张拉端锚垫板、张拉端夹片、张拉端螺旋筋，其连接方式与固定端锚具相同；所述预应力钢筋从波纹管中穿过，铺设并固定在钢筋笼上之后，预应力钢筋两端再分别固定到固定端锚具和张拉端锚具上，钢筋笼和波纹管外周填充有混凝土，这样就形成后张预应力地下连续墙。同时提供一种后张预应力地下连续墙的施工方法。本专利技术的效果是后张预应力地下连续墙在外荷载作用于地连墙之前，利用设预应力钢筋张拉后的弹性回缩，对地连墙受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使后张预应力地下连续墙充分发挥预应力钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以显著提高地连墙的承载能力。另一方面，后张预应力地下连续墙在外荷载作用时，首先抵消预应力，然后随着外荷载的增加，受拉区混凝土才开始受拉，从而延迟了地连墙裂缝的出现和开展，提高了地连墙的刚度和抗裂能力。另外，后张预应力地下连续墙有效地减少了地连墙的钢筋量，从而降低了地连墙钢筋笼吊装的难度和风险。也就是说，后张预应力地下连续墙能够提高地连墙的强度、刚度、抗裂性，减少用钢量。与传统地连墙相比，在同样条件下，后张预应力地下连续墙截面减少15%、抗震性增加20%、钢筋节约30%，混凝土节约15%等优势，符合了现代建筑结构的发展趋势。附图说明图1为本专利技术的后张预应力地下连续墙示意图；图2为本专利技术的施加预应力时地连墙受力示意图；图3-1、3-2为本专利技术的施加预应力后地连墙工作受力和传统地连墙工作受力比较示意图；图4为本专利技术的预应力钢筋下料示意图；图5为本专利技术的带预应力钢筋的地连墙钢筋笼起吊示意图；图6为本专利技术的施加初始预应力前预应力筋位置示意图；图7为本专利技术的施加初始预应力后预应力筋位置示意图；图8为本专利技术的混凝土浇注示意图；图9为传统桥梁、房建等预应力结构的孔道灌浆示意图；图10为本专利技术的孔道灌浆示意图。图中：1、地连墙混凝土2、固定端锚板3、固定端锚垫板4、固定端夹片5、固定端螺旋筋6、张拉端锚板7、张拉端锚垫板8、张拉端夹片9、张拉端螺旋筋10、波纹管11、预应力钢筋12、压浆孔道13、封锚混凝土14、地连墙钢筋笼15、排气孔道16、加长主筋17、套管18、千斤顶19、卷扬机20、导墙L1、预应力孔道长度L2、固定端锚具厚度L3、张拉端锚具厚度L4、千斤顶工作长度L5、固定端长度富余量L6、张拉端长度富余量L7、预应力钢筋超出导墙长度L8、加长钢筋超出导墙长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种后张预应力地下连续墙，该地下连续墙包括有固定端锚具、张拉端锚具、预应力钢筋(11)、波纹管(10)、钢筋笼(14)及地连墙混凝土(1)；所述固定端锚具包括有固定端锚板(2)、固定端锚垫板(3)、固定端夹片(4)、固定端螺旋筋(5)，固定端锚板(2)有锥孔，与固定端夹片(4)配合，利用锥孔的楔紧将预应力钢筋(11)锚固，固定端锚垫板(3)和固定端螺旋筋(5)共同组成固定端锚板(2)下受力构件，以满足承载和传递预应力的要求；其特征是：所述张拉端锚具包括有张拉端锚板(6)、张拉端锚垫板(7)、张拉端夹片(8)、张拉端螺旋筋(9)，其连接方式与固定端锚具相同；所述波纹管(10)中安置一道通长的压浆孔道(12)，预应力钢筋(11)从波纹管(10)中穿过，铺设并固定在钢筋笼(14)上之后，预应力钢筋(11)两端再分别固定到固定端锚具和张拉端锚具上，钢筋笼(14)和波纹管(10)外周填充有地连墙混凝土(1)，这样就形成后张预应力地下连续墙。

【技术特征摘要】
1.一种后张预应力地下连续墙，该地下连续墙包括有固定端锚具、张拉端锚具、预应力钢筋(11)、波纹管(10)、钢筋笼(14)及地连墙混凝土(1)；所述固定端锚具包括有固定端锚板(2)、固定端锚垫板(3)、固定端夹片(4)、固定端螺旋筋(5)，固定端锚板(2)有锥孔，与固定端夹片(4)配合，利用锥孔的楔紧将预应力钢筋(11)锚固，固定端锚垫板(3)和固定端螺旋筋(5)共同组成固定端锚板(2)下受力构件，以满足承载和传递预应力的要求；其特征是：所述张拉端锚具包括有张拉端锚板(6)、张拉端锚垫板(7)、张拉端夹片(8)、张拉端螺旋筋(9)，其连接方式与固定端锚具相同；所述波纹管(10)中安置一道通长的压浆孔道(12)，预应力钢筋(11)从波纹管(10)中穿过，铺设并固定在钢筋笼(14)上之后，预应力钢筋(11)两端再分别固定到固定端锚具和张拉端锚具上，钢筋笼(14)和波纹管(10)外周填充有地连墙混凝土(1)，这样就形成后张预应力地下连续墙。2.一种后张预应力地下连续墙的施工方法，该方法包括以下步骤：1)采用地连墙成槽设备开挖槽段；2)在钢筋笼平台上加工钢筋骨架，安装固定端锚具、张拉端锚具，同时铺设并固定预应力钢筋(11)及波纹管(10)，并依据上述结构而形成后张预应力地下连续墙；3)起吊并下放钢筋笼(14)，此时预应力钢筋(11)也会随着钢筋笼(...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴信众，刘进生，申立明，王玉红，郑建民，林恒彦，舒宁，田自民，赵明时，王怀，魏方平，凌平，徐德生，
申请(专利权)人：中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津深基工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12