一种用于抗浮施工的预应力张拉结构及方法
阅读说明：本技术 一种用于抗浮施工的预应力张拉结构及方法 (Prestress tensioning structure and method for anti-floating construction ) 是由 高作平 张畅 吴博 代艳辉 李志强 程海华 谭星舟 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种用于抗浮施工的预应力张拉结构及方法,通过斜拉钢绞线,通过转向支座对跨中区施加一个向下的力,抵消向上浮力的影响；设置永久锚和两成品锚具构成的预应力张拉装置,方便快速张紧钢绞线,且锚固后非常牢固；本发明提供了对应的张拉装置,方便快捷,完成张拉后可以快速拆卸；本发明的张拉结构和方法,具有施工工期短,抗浮见效快的优点,所有施工作业均在防水板面进行,施工简便,无需钻穿防水板,施工不受水压力的影响,不会破坏现有防水层,无大型施工机械设备,现有地下室净空满足施工要求,适合大规模推广使用。(The invention provides a prestressed tensioning structure and a method for anti-floating construction, wherein a steel strand is obliquely pulled, and a steering support applies a downward force to a midspan region to counteract the influence of upward buoyancy; the prestressed tensioning device consisting of the permanent anchor and the two finished anchorage devices is arranged, so that the steel strand can be conveniently and rapidly tensioned, and the steel strand is very firm after being anchored; the corresponding tensioning device is convenient and quick, and can be quickly disassembled after tensioning is finished; the tensioning structure and the method have the advantages of short construction period and quick anti-floating effect, all construction operations are carried out on the waterproof board surface, the construction is simple and convenient, the waterproof board does not need to be drilled through, the construction is not influenced by water pressure, the existing waterproof layer cannot be damaged, large-scale construction mechanical equipment is not needed, the existing basement clearance meets the construction requirements, and the tensioning structure and the method are suitable for large-scale popularization and use.)
技术领域
本发明涉及抗浮技术领域，尤其涉及一种用于抗浮施工的预应力张拉结构及方法。
背景技术
随着社会经济高速发展，新技术和新材料广泛应用于建筑工程项目之中，新建建筑物地下室深度越建越深，深挖地下室不可避免受到地下水位的影响，尤其是地下室底板在高压力地下水直接作用下极容易发生变形、开裂、渗水等病害，影响结构安全和正常使用。
针对上述病害，一般会采用加厚底板及压重抗浮、防水板后补抗浮锚杆抗浮、泄水减压等常规方法，但是采用常规方法解决上述地下室底板抗浮病害又会产生如下问题：1、加厚底板及压重抗浮：增加的底板厚度会大大减小地下室净高，影响使用；2、防水板后补抗浮锚杆抗浮：现有地下室结构已经形成，底板开孔时压力地下水会喷涌而出，基础下方泥沙会随之带出，严重时基础底部会被掏空，影响既有结构地基承载力，产生结构安全隐患，锚杆钻孔会将现有防水板防水破坏，且无法恢复；3、泄水减压：无法从根本上解决抗浮问题，排水沟及排水设施需要定期围护，运营成本高，且该方法适用于地下水为上层滞水，透水率较低的土层。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种用于抗浮施工的预应力张拉结构及方法，其能在不影响地下室使用空间和破坏地基的情况下增强地下室地基抗浮强度。
本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种用于抗浮施工的预应力张拉结构，其包括地基底板和桩基，地基底板包括浇筑成型并相互连接的跨中区和支座区，支座区底部固定连接桩基，还包括预应力张拉装置、两转向支座、两股钢绞线和两自锁锚固装置，其中，
两转向支座，分别固定在跨中区表面，且位于两支座区之间；
预应力张拉装置，设置于两转向支座之间，其包括一永久锚和两成品锚具，永久锚和成品锚具上设置有供钢绞线的单根钢线穿过的孔；
自锁锚固装置，两自锁锚固装置分别倾斜向下伸入支座区内并自锁锚固；
两股钢绞线一端分别倾斜向下并与自锁锚固装置固定，另一端分别相对穿过一成品锚具、永久锚和另一成品锚具后与靠近末端的成品锚具锚固，且两股钢绞线分别与永久锚锚固，两股钢绞线中间部位分别与两转向支座相抵持。
在以上技术方案的基础上，优选的，每股股钢绞线包括两根及以上的单根钢线。
进一步优选的，永久锚和成品锚具上环形均匀分布有若干供钢线穿过的孔，永久锚和成品锚具上相邻的孔由不同股的钢线穿过。
进一步优选的，所述跨中区和支座区之间沿钢绞线倾斜向下的方向设置有钻孔，钻孔底部设置有扩大孔，钢绞线从钻孔穿过且端部与扩大孔通过自锁锚固装置锚固。
更进一步优选的，所述自锁锚固装置包括自锁锚杆和转换锚具接头，所述自锁锚杆伸入钻孔内并与扩大孔形成自锁，自锁锚杆端部通过转换锚具接头固定连接钢绞线。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述转向支座包括承力座和第二锚杆，承力座表面为弧形面，底部通过第二锚杆固定在跨中区上，钢绞线与承力座弧形表面相抵持。
在以上技术方案的基础上，优选的，其应用于地下室地基抗浮，选取地下室地基四个相邻的支座区，相邻和相对的支座区之间分别设置有一预应力张拉装置、两转向支座、两股钢绞线和两自锁锚固装置。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括张拉装置，所述张拉装置包括两活动板和两千斤顶，活动板上设置有供单根钢线穿过的槽，活动板设置于成品锚具和永久锚之间并与成品锚具相抵持，两千斤顶设置于两活动板之间并驱动其相对运动。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括找平抗渗组件，所述找平抗渗组件包括抗渗混凝土层、钢筋网片和第一锚杆，抗渗混凝土层设置于地基底板表面并淹没预应力张拉装置和转向支座，钢筋网片铺设于抗渗混凝土层内并通过第一锚杆与地基底板锚固。
第二方面，本发明提供了一种用于抗浮施工的预应力张拉方法，包括以下步骤，
S1，标识安装位置：根据工程图纸，找出支座区的位置，以四个支座区中心为顶点连线形成四边形，在地基底板上标识四边形边线中点或对角线中点；
S2，安装转向支座：在步骤S1得到的四边形边线中点或对角线中点两侧对称安装转向支座；
S3，打孔、扩孔：从跨中区开始，往支座区倾斜向下钻孔直到支座区，再在得到的钻孔底部扩孔；
以上步骤S2和S3执行顺序不分先后；
S4，安装自锁锚固装置：将自锁锚固装置伸入钻孔内并与底部扩孔自锁，并与钢绞线固定；
S5，预应力张拉：将所述两股钢绞线的自由端穿过一成品锚具、永久锚和另一成品锚具后与靠近末端的成品锚具锚固，再驱动两成品锚具相对运动，张紧两股钢绞线，最后将两股钢绞线分别与永久锚锚固；
S6，找平：在所述地基上铺设混凝土，使得混凝土淹没所述转向支座和预应力张拉装置。
本发明的用于抗浮施工的预应力张拉结构及方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过斜拉钢绞线，通过转向支座对跨中区施加一个向下的力，抵消向上浮力的影响；
(2)设置永久锚和两成品锚具构成的预应力张拉装置，方便快速张紧钢绞线，且锚固后非常牢固；
(3)本发明提供了对应的张拉装置，方便快捷，完成张拉后可以快速拆卸；
(4)本发明的张拉结构和方法，具有施工工期短，抗浮见效快的优点，所有施工作业均在防水板面进行，施工简便，无需钻穿防水板，施工不受水压力的影响，不会破坏现有防水层，无大型施工机械设备，现有地下室净空满足施工要求，适合大规模推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的预应力张拉结构在地下室应用的平面布局图；
图2为本发明实施例一的预应力张拉结构正剖视结构示意图；
图3为图2中椭圆区域的放大图；
图4为图2中圆圈区域的放大图；
图5为本发明的预应力张拉装置操作的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1～5所示，本发明的用于抗浮施工的预应力张拉结构，其包括地基底板1、桩基2、预应力张拉装置3、两转向支座4、两股钢绞线5、自锁锚固装置6、张拉装置7和找平抗渗组件8。
地基底板1，为现有技术，采用钢筋混凝土浇筑而成。地基底板1包括一体浇筑成型并相互连接的跨中区11和支座区12，支座区12为建筑主要承力区，底部一般设置承台区，底部固定连接桩基2，其浇筑厚度一般较厚，面积相对较小，因此其抗浮能力更强；跨中区11为连接支座区12之间的浇筑区域，其厚度相对薄弱，且面积较大，因此抗浮能力差，容易在地下水的浮力作用下发生破裂的情况，本发明就是为了解决其抗浮问题而设计。
本发明的主要设计思路为：将跨中区11承受的浮力，通过斜拉钢线传导到支座区12，从而对跨中区11提供抗浮力，防止其破裂。
具体的，两转向支座4，分别固定在跨中区11表面，且位于两支座区12之间。转向支座4设置于钢绞线5转向处，对其提供支撑，具体的，其包括承力座41和第二锚杆42，承力座41表面为弧形面，底部通过第二锚杆42固定在跨中区11上，钢绞线5与承力座41弧形表面相抵持。设置弧形表面，是为了防止单根钢线与其摩擦断裂，并使二者成线接触，将钢绞线5的力均匀分散开。
预应力张拉装置3，设置于两转向支座4之间，张紧并固定两股钢绞线5。预应力张拉装置3包括一永久锚31和两成品锚具32，永久锚31和成品锚具32上设置有供钢绞线5的单根钢线穿过的孔。
自锁锚固装置6，两自锁锚固装置6分别倾斜向下伸入支座区12内并自锁锚固。具体的，所述跨中区11和支座区12之间沿钢绞线5倾斜向下的方向设置有钻孔，钻孔底部设置有扩大孔，钢绞线5从钻孔穿过且端部与扩大孔通过自锁锚固装置6锚固。所述自锁锚固装置6包括自锁锚杆61和转换锚具接头62，所述自锁锚杆61伸入钻孔内并与扩大孔形成自锁，自锁锚杆61端部通过转换锚具接头62固定连接钢绞线5。自锁锚固装置6可采用现有的自锁技术，不限于本实施例提供的自锁锚杆61。
钢绞线5，两股钢绞线5一端分别倾斜向下并与自锁锚固装置6固定，另一端分别相对穿过一成品锚具32、永久锚31和另一成品锚具32后与靠近末端的成品锚具32锚固，且两股钢绞线5分别与永久锚31锚固，两股钢绞线5中间部位分别与两转向支座4相抵持。在转向支座4的支撑作用下，钢绞线5对转向支座4施加一个向下的力，并传导到跨中区11，提高其抗浮能力。
作为一种优选实施方式，每股股钢绞线5包括两根及以上的单根钢线，多根钢线抗拉强度更高，且便于锚固。
为了提高永久锚31和成品锚具32受力均衡性，作为一种优选实施方式，永久锚31和成品锚具32上环形均匀分布有若干供钢线穿过的孔，永久锚31和成品锚具32上相邻的孔由不同股的钢线穿过。
本发明进一步提供了张拉用的张拉装置7，所述张拉装置7包括两活动板71和两千斤顶72，活动板71上设置有供单根钢线穿过的槽，活动板71设置于成品锚具32和永久锚31之间并与成品锚具32相抵持，两千斤顶72设置于两活动板71之间并驱动其相对运动。通过两千斤顶72驱动两活动板71相对运动，从而分开两成品锚具32，从而张紧与成品锚具32锚固的钢绞线5，然后再将钢绞线5与永久锚31锚固，即可完成张拉锚固，张拉装置7在张拉完成后可以拆除掉。
针对地下室地基抗浮的应用场景，选取地下室地基四个相邻的支座区12，相邻和相对的支座区12之间设置转向支座4，相邻和相对的支座区12之间分别设置有一预应力张拉装置3、两转向支座4和两股钢绞线5。如此，转向支座4在跨中区11上多点分布，能起到更好的抗浮作用。
以下介绍本实施例的用于抗浮施工的预应力张拉方法，包括以下步骤，
S1，标识安装位置：根据工程图纸，找出支座区12的位置，以四个支座区12中心为顶点连线形成四边形，在地基底板1上标识四边形边线中点或对角线中点。一般而言，所述四边形边线中点或对角线中点的位置附近设置预应力张拉装置3。
S2，安装转向支座4：在步骤S1得到的四边形边线中点或对角线中点两侧对称安装转向支座4。具体的，将承力座41通过第二锚杆42固定在跨中区11上，第二锚杆42深度不能超过跨中区11厚度，否则就会出现打穿漏水的问题。
S3，打孔、扩孔：从跨中区11开始，往支座区12倾斜向下钻孔直到支座区12，再在得到的钻孔底部扩孔。钻孔和扩孔属于成熟的技术，在此不再赘述。
以上步骤S2和S3执行顺序不分先后，可以同步进行，也可以先后进行。
S4，锚固钢绞线5：将自锁锚固装置6伸入钻孔内并与底部扩孔自锁，并与钢绞线5固定。以上自锁锚固技术可以采用现有技术，在此不再赘述。
S5，预应力张拉：将所述钢绞线5的自由端通过转向支座4后张紧，并与预应力张拉装置3锚固。具体的，如图5所示，先将一股钢绞线5上的钢线相对穿过一成品锚具32、永久锚31和另一成品锚具32后与靠近末端的成品锚具32锚固，再驱动两成品锚具32相对运动，张紧两股钢绞线5，最后将两股钢绞线5分别与永久锚31锚固。具体的，在张紧两股钢绞线5的过程中，通过两千斤顶72驱动两活动板71相对运动，从而分开两成品锚具32，从而张紧与成品锚具32锚固的钢绞线5，然后再将钢绞线5与永久锚31锚固，即可完成张拉锚固，张拉装置7在张拉完成后可以拆除掉。如此，两股钢绞线5就能形成互锚。
S6，找平：在所述地基1上铺设混凝土，使得混凝土淹没所述转向支座4和预应力张拉装置3。具体的，可以在地基1上铺设抗渗混凝土层81，在此过程中，植入钢筋网片82并通过第一锚杆83与地基底板1锚固。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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