一种严酷环境下免拆UHPC薄壳的基础构造及施工方法

摘要

本发明公开了一种严酷环境下免拆UHPC薄壳的基础构造及施工方法，所述基础构造包括带有集簇式栓钉的预制UHPC薄壁外壳、核心区现浇普通混凝土内芯和薄壁外壳底部设置纵横向拼装结构三部分。本发明的免拆超高性能混凝土薄壳基础的施工方法包括，在工厂预制UHPC薄壁外壳后，在现场利用设置的纵横向拼装构造进行定位与拼装连接，最后浇筑普通混凝土核心区域。本发明的免拆UHPC薄壳基础，在充分发挥UHPC强度高、延性好、耐久性强等材料特性的同时，利用底部纵横向拼装构造实现工厂化生产与装配式施工等优点。

说明书

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种严酷环境下免拆UHPC薄壳的基础构造及施工方法。

背景技术

普通钢筋混凝土结构存在耐久性能差的特点，尤其是在西北寒旱灌区，由于冻融和化学侵蚀的长期复合作用，当地地下混凝土基础设施耐久性能劣化严重。通过研究，西北地区混凝土基础的病害主要为三种类型，第一种为由于温度过低产生的混凝土裂缝，第二种为由于热胀冷缩温度变化影响产生的渗漏，第三种为冻融剥蚀和碳化。这些病害给结构的安全与适用带来了严峻的挑战。超高性能混凝土(UHPC)是一种掺有钢纤维的新型水泥基复合材料，其强度高、延性好、耐久性强，可以在较小的尺寸下达到设计所需的承载能力，故将UHPC运用于基础的外表壳面具有其合理性。因此，为了适应严酷环境，本发明提供一种严酷环境下免拆UHPC薄壳的基础构造及施工方法。

发明内容

为了提高混凝土结构抗严酷环境的能力，本发明提供一种严酷环境下免拆UHPC薄壳的基础构造及施工方法。

一种严酷环境下免拆UHPC薄壳的基础构造，所述基础构造由带有集簇式栓钉的预制UHPC薄壁外壳和核心区现浇普通混凝土内芯组成，拼装之后的预制UHPC薄壁外壳底部形成纵横向拼装构造，所述纵横向拼装构造的横向与纵向均呈凹凸交错状且由凹凸交错的坑槽、横向环状钢筋、纵向孔洞和纵向钢筋组合而成，在凹凸交错的坑槽的凸起部上设置有纵向孔洞，所述纵向钢筋穿过纵向孔洞将预制UHPC薄壁外壳进行纵向串接，所述横向环状钢筋横跨凹凸交错的坑槽的凹槽部且在横向上绕过纵向钢筋且两端部固接于凹凸交错的坑槽的凸起部、所述横向环状钢筋将预制UHPC薄壁外壳进行横向连接。

进一步地，所述预制UHPC薄壁外壳采用超高性能混凝土制成。

一种严酷环境下免拆UHPC薄壳的基础构造的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

步骤1、根据工程需求确定UHPC薄壁外壳的尺寸与数目；

步骤2、工厂预制UHPC薄壁外壳，并在UHPC薄壁外壳上预埋集簇式栓钉；

步骤3、对预制UHPC薄壁外壳进行蒸汽养护；

步骤4、将预制UHPC薄壁外壳运输到施工现场，在施工现场将两根纵向钢筋分别穿过预制UHPC薄壁外壳两侧的纵向孔洞、横向环形钢筋绕过纵向钢筋且两端部固接与纵横向拼装构造的凸起部实现对预制UHPC薄壁外壳的定位与拼装连接，拼装过程中利用环氧树脂协助实现UHPC薄壁外壳的定位、拼装与连接；

步骤5、将拼装好的UHPC薄壁外壳放入预定位置中，利用普通混凝土现场浇筑基础构造的内芯，浇筑结束后进行保温保湿养护14～21天后投入使用。

有益效果：本发明能够适应严酷的环境，尤其是像西北寒旱灌区的受冻融和化学侵蚀的长期复合作用的严酷环境，基础结构的耐久性强，具有以下有益效果：

1)本发明采用预制UHPC薄壁外壳，充分利用UHPC的强度高、延性好、耐久性强等材料特性，在较小的几何尺寸条件下实现刚度与承载力的设计需求，避免或减少混凝土在使用阶段的损伤问题，并实现了现场的无模板施工。

2)本发明在预制UHPC薄壁外壳内侧埋置了集簇式栓钉，优化了现有的满布栓钉设计方式，在节约材料、优化空间布置的基础上，充分保证UHPC薄壁外壳与核心普通混凝土内芯的有效粘结与协同共同服役，用UHPC薄壁外壳保护和约束内部普通混凝土，充分利用两种材料各自优势。

3)本发明在预制UHPC薄壁外壳底部设置了由凹凸交错的坑槽、横向环状钢筋、纵向孔洞和纵向钢筋组成的新型纵横向连接，使得本发明可以在现场实现快速拼装施工，加快施工速度的同时降低施工难度。

附图说明

图1为本发明免拆UHPC薄壳的基础建造的三维示意图；

图2为本发明单个预制UHPC薄壁外壳的三维示意图；

图3为本发明经拼装后的单侧带有集簇式栓钉的预制UHPC薄壁外壳三维示意图；

图4为本发明经拼装后的带有集簇式栓钉的预制UHPC薄壁外壳三维示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明的基础构造由带有集簇式栓钉的预制UHPC薄壁外壳1与核心区现浇普通混凝土内芯2组成，并在薄壁外壳底部设置有纵横向拼装构造3。

预制UHPC薄壁外壳1采用超高性能混凝土，工厂化的预制薄壁外壳能够充分利用UHPC材料强度高、延性好、耐久性强等材料特性，大幅减小截面的几何尺寸，并实现对混凝土内芯的约束保护和无模板浇筑。

本发明可以根据实际工程的具体情况确定预制UHPC薄壁外壳的具体几何尺寸与布置数目，在工厂进行预制浇筑，充分利用UHPC材料的优异材料性能，在较小的尺寸条件下满足结构设计所需的承载力与耐久性要求，实现核心区混凝土强度与耐久性的有效提高，有效降低混凝土基础在严苛服役环境下的开裂、剥落等病害的发生概率。

通过在UHPC薄壁外壳的内壁布置有优化确定的集簇式栓钉，用以增强预制UHPC薄壁外壳与核心区现浇普通混凝土内芯之间的粘结能力，保证二者能够长期协同工作。

采用普通混凝土现场浇筑内芯，利用UHPC薄壳约束并保护核心区域的普通混凝土，实现核心区混凝土强度与耐久性的有效提高，避免了普通混凝土强度较低、耐久性能较差的缺点，有效降低混凝土基础在严苛服役环境下的开裂、剥落等病害的发生概率。

拼装后在UHPC薄壁外壳的底部构成纵横向拼装构造3，该拼装构造由凹凸交错的坑槽4、横向环状钢筋5、纵向孔洞6和纵向钢筋7组成。该新型连接构造能够使得本发明提出的免拆UHPC薄壳基础在现场快速拼装施工，加快施工速度，降低施工难度，便于本发明的推广应用。该新型构造能够有效保证本发明的纵横向有效连接，并帮助实现本发明在现场的快速拼装连接。

本发明的一种严酷环境下免拆UHPC薄壳的基础构造的施工方法，包括如下步骤：

步骤1、根据工程需求确定UHPC薄壁外壳的尺寸与数目；

步骤2、工厂预制UHPC薄壁外壳，并在UHPC薄壁外壳上预埋集簇式栓钉；

步骤3、对预制UHPC薄壁外壳进行蒸汽养护；

步骤4、将预制UHPC薄壁外壳运输到施工现场，在施工现场将两根纵向钢筋分别穿过预制UHPC薄壁外壳两侧的纵向孔洞、横向环形钢筋绕过纵向钢筋且两端部固接与纵横向拼装构造的凸起部实现对预制UHPC薄壁外壳的定位与拼装连接，拼装过程中利用环氧树脂协助实现UHPC薄壁外壳的定位、拼装与连接；

步骤5、将拼装好的UHPC薄壁外壳放入预定位置中，利用普通混凝土现场浇筑基础构造的内芯，浇筑结束后进行保温保湿养护14～21天后投入使用

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。