软弱土层地区利用无粘结预应力砼梁预防大面积地坪沉降、开裂的方法

摘要

本发明涉及一种软弱土层地区利用无粘结预应力砼梁预防大面积地坪沉降、开裂的方法。软弱土层地区利用无粘结预应力砼梁预防大面积地坪沉降、开裂的方法，其特征在于它包括如下步骤：1)在设计的钢筋混凝土地坪下方的软弱土层上设置夯实的带状素土带；2)设置带状土工布或带状土工格栅；3)设置带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层；4)设置带状素砼垫层；5)按设计的波浪形的走向的无粘结预应力钢绞线的布置形式；6)浇注无粘结预应力砼梁的砼，再浇注钢筋混凝土地坪的砼；7)当浇注的钢筋混凝土地坪和无粘结预应力砼梁达到其设计强度的75％时，对无粘结预应力钢绞线进行张拉。该方法简单、易行，可预防大面积地坪的沉降、开裂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种软弱土层地区利用无粘结预应力砼梁预防大面积地坪沉降、开裂的方法。

背景技术

目前，在软弱土地区或软弱土层较厚的场地，建筑物或厂房的大面积地坪出现不均匀沉 降和开裂是普遍现象，导致建筑物或厂房不能正常使用；为了防止建筑物或厂房大面积地坪 的沉降和开裂，需在地坪区域采用满堂红式的桩基础布置形式，以保证大面积地坪不沉降和 不开裂；这样做固然可以保证地坪不沉降和不开裂，但成本高、工期长。建筑物或厂房大面 积地坪出现不均匀沉降和开裂的特点是：与柱相连接的地梁处的沉降小，四根柱子围成的方 形区域的中部的地坪沉降大，即所谓的锅底状不均匀沉降。

缓粘结预应力砼结构是常用的一种结构形式，但均用于地上结构如建筑物的楼面结构和屋 面结构以及桥梁结构等；缓粘结预应力砼结构是在钢筋砼结构中(钢筋+砼)加入无粘结预应 力钢绞线，可提高原钢筋砼结构的承载能力和抵抗变形的能力，但均是在钢筋砼梁中加入无 粘结预应力钢绞线形成缓粘结预应力砼结构(钢筋+砼+缓粘结预应力钢绞线)；传统无粘结预 应力钢绞线布置在钢筋砼梁内的并且钢筋砼的梁为相同断面的矩形断面或支座处断面大、跨 中断面小的钢筋砼变断面梁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软弱土层地区利用无粘结预应力砼梁预防大面积地坪沉降、 开裂的方法，该方法简单、易行，可预防大面积地坪的沉降、开裂。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：软弱土层地区利用无粘结预应力砼梁 预防大面积地坪沉降、开裂的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)根据跨度的分布情况，在设计的钢筋混凝土地坪下方的软弱土层上设置夯实的带状素 土带5，相邻带状素土带与带状素土带之间的间距为2～5m，带状素土带的宽度为10～50cm， 带状素土带的厚度为10～50cm；

2)在带状素土带5上设置带状土工布或带状土工格栅14；

3)在带状土工布或带状土工格栅14上设置带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳 定砂层8，带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层的宽度为10～50cm，厚度为10～ 100cm；

4)在带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层8上设置带状素砼垫层6，带状 素砼垫层的宽度为10～50cm，厚度为10～50cm；

5)按波浪形走向的无粘结预应力钢绞线的布置形式，在带状素砼垫层6上设置无粘结预 应力钢绞线的固定支架10，该无粘结预应力钢绞线的固定支架的下部嵌入带状素砼垫层6中， 根据无粘结预应力钢绞线的波浪形的走向确定无粘结预应力钢绞线的固定支架10的定位和 高度，然后在无粘结预应力钢绞线的固定支架10上布置无粘结预应力钢绞线9，无粘结预应 力钢绞线的两端分别与设置在地梁3上的锚具12相连；

6)浇注无粘结预应力砼梁11的砼(混凝土)，无粘结预应力钢绞线9位于无粘结预应力 砼梁11的砼内，再浇注钢筋混凝土地坪4的砼；无粘结预应力砼梁11内可布置钢筋也可不 布置钢筋而只设无粘结预应力钢绞线；

7)当浇注的钢筋混凝土地坪和无粘结预应力砼梁达到其设计强度的75％时，对无粘结预 应力钢绞线9进行张拉，满足设计要求后停止张拉，用锚具将无粘结预应力钢绞线锚紧。

所述的带状素土带与带状素土带呈平行布置，带状土工布或带状土工格栅14、带状碎石 垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层8、带状素砼垫层6、无粘结预应力砼梁11的布置 与带状素土带的布置相同。位于同一垂直面上的带状素土带5、带状碎石垫层或带状砂石垫 层或带状水泥稳定砂层8、带状素砼垫层6构成复合带状垫层(即位于同一带状素土带5上 的，以及其带状素土带5)。每根有粘结预应力砼梁及其下方的复合带状垫层与旁边的有粘结 预应力砼梁及其下方的复合带状垫层呈平行布置。复合带状垫层包括位于同一垂直面上的带 状素土带、带状土工布或带状土工格栅、带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层、 带状素砼垫层。

所有的带状素土带构成网格状结构，带状土工布或带状土工格栅14、带状碎石垫层或带 状砂石垫层或带状水泥稳定砂层8、带状素砼垫层6、无粘结预应力砼梁11的布置与带状素 土带的布置相同。所述的每根有粘结预应力砼梁及其下方的复合带状垫层与相交的有粘结预 应力砼梁及其下方的复合带状垫层呈纵横向布置构成网格状结构。

所述的与柱子相连的地梁不设预应力钢绞线。

所述的无粘结预应力砼梁11的纵向断面形状为矩形，或无粘结预应力砼梁11的纵向断 面形状为上大下小的梯形或上宽下窄的台阶形的不等断面(四根柱子围成的方形区域中部的 无粘结预应力砼梁的断面高度大，靠近地梁区域的无粘结预应力砼梁的断面高度小)。

所述的无粘结预应力砼梁11的纵向断面形状为波浪形不等截面，其下部为波浪形，无粘 结预应力砼梁11的上部和钢筋混凝土地坪4的底部在同一标高，靠近地梁3处的断面小而跨 中断面大；所述的带状土工布或带状土工格栅14、带状素砼垫层6、带状碎石垫层或带状砂 石垫层或带状水泥稳定砂层8均为波浪形。

在相邻的四根柱子所围成的方形区域的中部设置第二桩13和承台，无粘结预应力砼梁 11设在上述承台之上，承台设置在第二桩13上。

本发明采用“多种形状和断面的无粘结预应力砼梁+复合带状垫层构造的组合方式”预防 大面积地坪的沉降、开裂。尤其是无粘结预应力砼梁中不配置钢筋，而只有无粘结预应力钢 绞线，即素砼梁和无粘结预应力钢绞线(无粘结预应力钢绞线+砼)进行组合，取消钢筋后成 本低，工期短；并且无粘结预应力砼梁的形状(沿梁的纵向)为台阶形(四根柱子围成的方 形区域中部的预应力梁的高度大，靠近地梁区域的预应力梁的高度小)或波浪形(其下部为 波浪形，上部和钢筋砼地坪的底部在同一标高，靠近支座处的断面小而跨中断面大，其目的 是有利于无粘结预应力钢绞线波形的形成和提高预应力梁对地坪的顶托能力和影响范围，同 时降低成本)；无粘结预应力砼梁的断面(沿梁的横向)为矩形或上大下小的梯形或上宽下窄 的台阶形不等断面。

根据土层和荷载情况确定复合带状垫层构造的尺寸(带状素土带+状土工布或带状土工 格栅+带状碎石垫层或砂石垫层或水泥稳定砂层+带状素砼垫层)。同时提供向上的顶托力和带 状垫层的承载力及降低成本。

本发明的有益效果是：采用“多种形状(纵向)和断面(横向)的无粘结预应力砼梁+复 合带状垫层构造的组合方式”，同时提供向上的顶托力和带状垫层的承载力，可预防软弱土 层地区大面积地坪的沉降、开裂；该方法操作性强，成本低，工期短，可预防大面积地坪的 沉降、开裂。

附图说明

图1是实施例1建筑物或厂房地坪的俯视图。

图2是图1中沿A-A线的剖视图。

图3是实施例1中无粘结预应力钢绞线的示意图。

图4是实施例1中无粘结预应力钢绞线的固定支架示意图。

图5是实施例2中无粘结预应力砼梁和复合带状垫层构造构成网格状结构的布置图。

图6是台阶式无粘结预应力砼梁和台阶式复合带状垫层构造的纵向示意图。

图7是波浪式无粘结预应力砼梁和波浪式复合带状垫层构造的纵向示意图。

图8是台阶式无粘结预应力砼梁和台阶式复合带状垫层构造的横向断面示意图(图6中 沿B-B线的剖视图)。

图9是实施例5建筑物或厂房地坪的俯视图。

图10是图9中沿C-C线的剖视图。

图中：1-柱基础，2-柱子，3-地梁，4-钢筋混凝土地坪，5-带状素土带，6-带状素砼垫 层，7-桩，8-带状碎石垫层或带状砂石(沙石)垫层或带状水泥稳定砂层，9-无粘结预应力 钢绞线，10-无粘结预应力钢绞线的固定支架，11-无粘结预应力砼梁，12-锚具，13-第二 桩，14-带状土工布或带状土工格栅。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容并 不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

如图1、图2、图3、图4所示，软弱土层地区利用无粘结预应力砼梁预防大面积地坪沉 降、开裂的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)根据跨度的分布情况，在设计的钢筋混凝土地坪下方的软弱土层上设置夯实的带状素 土带5，相邻带状素土带与带状素土带之间的间距为2～5m，带状素土带的宽度为10～50cm， 带状素土带的厚度为10～50cm；带状素土带5的材料为粘土；

2)在带状素土带5上设置带状土工布或带状土工格栅14；

3)在带状土工布或带状土工格栅14上设置带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳 定砂层8，带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层的宽度为10～50cm，厚度为10～ 100cm；

带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层8是带状碎石垫层时的材料为碎石， 是带状砂石垫层时的材料为砂石，是带状水泥稳定砂层时的材料为水泥、砂(或石屑)和水 的混合物。混合物中水泥、砂(或石屑)和水质量比为1∶(4-6)∶1。

4)在带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层8上设置带状素砼垫层6，带状 素砼垫层的宽度为10～50cm，厚度为10～50cm；

带状素砼垫层6的材料为水泥、砂(或石屑)和水的混合物。混合物中水泥、砂(或石 屑)和水质量比为1∶(4-6)∶1。

5)按设计的波浪形的走向的无粘结预应力钢绞线的布置形式，在带状素砼垫层6上设置 无粘结预应力钢绞线的固定支架10，该无粘结预应力钢绞线的固定支架的下部嵌入带状素砼 垫层6中，根据无粘结预应力钢绞线的波浪形的走向确定无粘结预应力钢绞线的固定支架10 的定位和高度，然后在无粘结预应力钢绞线的固定支架10上布置无粘结预应力钢绞线9，无 粘结预应力钢绞线的两端分别与设置在地梁3上的锚具12相连；

地梁3固定在柱子2上，柱子2的下端固定在柱基础1上，柱基础1设置在桩7上；

6)浇注无粘结预应力砼梁11的砼(混凝土)，无粘结预应力钢绞线9位于无粘结预应力 砼梁11的砼内，再浇注钢筋混凝土地坪4的砼；无粘结预应力砼梁11内不布置钢筋而只设 无粘结预应力钢绞线；

无粘结预应力砼梁11的材料为混凝土(为现有的混凝土)；钢筋混凝土地坪4的材料为 混凝土和钢筋(为现有的混凝土和钢筋)；

7)当浇注的钢筋混凝土地坪和无粘结预应力砼梁达到其设计强度的75％时，对无粘结预 应力钢绞线9进行张拉，满足设计要求后停止张拉，用锚具将无粘结预应力钢绞线锚紧。

所述的带状素土带与带状素土带呈平行布置，带状土工布或带状土工格栅14、带状碎石 垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层8、带状素砼垫层6、无粘结预应力砼梁11的布置 与带状素土带的布置相同。位于同一垂直面上的带状素土带5、带状碎石垫层或带状砂石垫 层或带状水泥稳定砂层8、带状素砼垫层6构成复合带状垫层(即位于同一带状素土带5上 的，以及其带状素土带5)。每根有粘结预应力砼梁及其下方的复合带状垫层与旁边的有粘结 预应力砼梁及其下方的复合带状垫层呈平行布置。复合带状垫层包括位于同一垂直面上的带 状素土带、带状土工布或带状土工格栅、带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层、 带状素砼垫层。

通过实验和实施证明，采用本实施例的方法后(上述标号8和14的各种组合形式)，软弱 土层地区的建筑物或厂房的大面积地坪没有出现沉降、开裂的现象。

实施例2：

如图5所示，与实施例1基本相同，不同之处在于：所有的带状素土带构成网格状结构， 带状土工布或带状土工格栅14、带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层8、带状 素砼垫层6、无粘结预应力砼梁11的布置与带状素土带的布置相同。所述的每根有粘结预应 力砼梁及其下方的复合带状垫层与相交的有粘结预应力砼梁及其下方的复合带状垫层呈纵横 向布置构成网格状结构。

通过实验和实施证明，采用本实施例的方法后，软弱土层地区的建筑物或厂房的大面积 地坪没有出现沉降、开裂的现象。

实施例3：

如图6、图8所示，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的无粘结预应力砼梁11 的纵向断面形状为上宽下窄的台阶形的不等断面(四根柱子围成的方形区域中部的无粘结预 应力砼梁的断面高度大，靠近地梁区域的无粘结预应力砼梁的断面高度小)。有利于无粘结预 应力钢绞线波形的形成和提高无粘结预应力砼梁对地坪的顶托能力和影响范围，同时降低成 本；所述的带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层或带状素砼垫层为台阶形，有 利于无粘结预应力钢绞线的布置和降低成本。

通过实验和实施证明，采用本实施例的方法后，软弱土层地区的建筑物或厂房的大面积 地坪没有出现沉降、开裂的现象。

实施例4：

如图7所示，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的无粘结预应力砼梁11的纵向 断面形状为波浪形不等截面，其下部为波浪形，无粘结预应力砼梁11的上部和钢筋混凝土地 坪4的底部在同一标高，靠近地梁3处的断面小而跨中断面大；所述的带状土工布或带状土 工格栅14、带状素砼垫层6、带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层8均为波浪 形。

有利于无粘结预应力钢绞线波形的形成和提高无粘结预应力砼梁对地坪的顶托能力和影 响范围，同时降低成本；所述的带状碎石垫层或带状砂石垫层或带状水泥稳定砂层或带状素 砼垫层为波浪形，有利于有粘结钢绞线的布置和减少地坪出现沉降、开裂的现象。

通过实验和实施证明，采用本实施例的方法后，软弱土层地区的建筑物或厂房的大面积地 坪没有出现沉降、开裂的现象。

实施例5：

如图9、图10所示，与实施例1基本相同，不同之处在于：在相邻的四根柱子所围成的 方形区域的中部设置第二桩13和承台，无粘结预应力砼梁11设在上述承台之上，承台设置 在第二桩13上，但无粘结预应力砼梁11的跨度不变依然是两根柱子之间的距离，即图9、 图10中的无粘结预应力砼梁11为两跨，钢绞线也是按两跨布置，即加桩而不减跨度，从而可 进一步减少“锅底状”不均匀沉降。该方形区域设置的第二桩13可以为1-4根，承台设在 该第二桩13之上，可进一步减少大面积地坪出现沉降、开裂的现象。传统的方法是在设置了 第二桩13和承台以后，就将该第二桩13和承台作为无粘结预应力砼梁11的支座，无粘结预 应力砼梁11的跨度减少一半，即传统的方法是将图9、图10中的无粘结预应力砼梁11变为 4跨，钢绞线也是按4跨布置，使得第二桩13和承台的受力变大，传统的方法从而无法减少 “锅底状”不均匀沉降。

通过实验和实施证明，采用本实施例的方法后，软弱土层地区的建筑物或厂房的大面积地 坪没有出现沉降、开裂的现象。

实施例6：

与实施例1基本相同，不同之处在于：无粘结预应力砼梁11内布有置钢筋。

通过实验和实施证明，采用本实施例的方法后，软弱土层地区的建筑物或厂房的大面积地 坪没有出现沉降、开裂的现象。