CN101936003B - 一种防止现浇x形混凝土桩拔模时带出桩周土的装置 - Google Patents
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Abstract
一种防止现浇X形混凝土桩拔模时带出桩周土的装置，包括钢制底座、承压板和套管，钢制底座对称布置在X形桩模两侧，并由活动轴与机架底部连接，可在水平平面内自由转动；承压板与其下方的套管固定连接成整体置于钢制底座之下，承压板为空心钢板，套管为内X形空心管，并套在X形桩模外。本发明装置通过在地表设置承压板，地表以下1.5～2.0米的X形桩模外侧设置内X形空心套管，解决现浇X形混凝土桩拔桩模时桩周土的带出问题，同时控制上部现浇X形混凝土桩体成形与混凝土充盈系数。该装置操作简单、使用方便，辅助成桩效果好。
Description
技术领域
本发明属于软土地基处理及桩基础技术领域，特别涉及一种现浇X形混凝土桩拔模时带出周围土体的装置。
背景技术
在高速公路、高速铁路等软土地基处理工程领域中，通过改变混凝土桩横截面形式，提高单位材料强度利用率、在节省建筑材料用量的同时提高桩基承载力是研究人员长期关注的重要课题之一。在本发明之前，中国专利“现浇X形钢筋混凝土桩施工方法”(专利申请号：200710020306.3)和“现浇X形桩沉模装置”(专利号：ZL200720036892.6)，公布了采用现浇的方法制成横截面形状为类似英文字母X形的横截面异形桩。该桩型通过改变横截面形状来提高桩侧比表面积，提高桩侧表面与桩周土体之间的侧向摩擦力，从而提高单位混凝土材料强度利用率、提高等混凝土用量情况下桩基承载力，且该新型桩施工工艺简单、可操作性强，便于质量控制、检测，单桩承载力高；在高速公路、市政工程等软土地基处理工程中得到了广泛地应用。
现场施工经验表明，由于横截面的异形效应，X形桩模凹弧段开弧角度θ相对较大、开弧半径R相对较小而导致沉管过程中桩周土扰动，拔桩模过程中由于凹弧处半封闭土体的半闭塞效应，使靠近凹弧处的桩周土被带出现象严重，以致削弱桩周土对桩的侧向约束、增大混凝土用量，使侧摩阻力得不到充分发挥，从而影响其实际应用效果。另外，拔桩模后由于靠近地表部分土体侧向约束作用较小，导致上部现浇X形混凝土桩充盈系数较大，尤其是凹弧段混凝土的充盈，距离地表以下2.0米左右深度段现浇X形混凝土桩成形质量差，这些因素将严重削弱现浇X形混凝土桩的侧比表面积，从而降低实际桩基承载力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，解决现浇X形混凝土桩拔模时桩周土被带出的问题，同时控制上部现浇X形混凝土桩体成形质量与混凝土充盈系数，提出一种防止现浇X形混凝土桩拔模时带出周围土体的装置。
一种防止现浇X形混凝土桩拔模时带出桩周土的装置，包括钢制底座、承压板和套管，钢制底座对称布置在X形桩模两侧，并由活动轴与机架底部连接，可在水平平面内自由转动；承压板与其下方的套管固定连接成整体置于钢制底座之下，承压板为空心钢板，套管为内X形空心管，并套在X形桩模外。
所述的钢制底座的一种实现方式是由“L”形钢架和加强肋组成，通过上下两个铰接点与机架连接。
所述的承压板为内X形空心与套管相同的空心圆形钢板，钢板直径为1.0～1.5m。
可在所述的承压板左右两侧各对称设置一个牛耳，用于成桩后吊出承压板和套管。
所述的套管可采用X形空心的柱形钢管，高度为1.5～2.0m，空心X形与X形桩模截面形状相似，略大于X形桩模，套管与桩模之间的空隙不大于5mm。
所述的装置还可以包括卡扣，设置在X形桩模上部，固定于进料口下方X形桩模沉桩深度处。在具体实施方式中，所述的卡扣由9根钢条组成，各钢条之间铰接，钢条闭合后形成包裹X形桩模的八边形卡扣，卡扣两端留有1～2cm的间隙，通过螺栓拧紧后可牢牢固定在桩模上，固定卡扣的位置可根据沉桩深度进行调节。
所述装置可用于防止现浇X形混凝土桩拔模时带出周围土体，使用方法为：沉桩时将X形空心钢制套管套在X形桩模外，直接或利用卡扣将该套管沉入土体中，承压板位于土体表面，转动钢制底座至承压板上方；拔桩模、灌注混凝土，移走可转动钢制底座。待混凝土桩初凝成形后，通过承压板上的牛耳拔出钢制套管，完成现浇X形混凝土桩的浇注。将其用于现浇X形混凝土桩施工中的使用方法，具体技术步骤为：
(1)场地平整，测量放线，将承压板和套管摆放到桩位，将带活瓣桩尖的X形桩模沉管穿过套管在指定的打桩位置就位，保证起重设备平稳、导向架与地面垂直偏角不大于1.4％，成孔中心与设计桩位偏差不大于50mm；
(2)启动振动机，把X形沉管沉入土中5.0m后，向沉管空腔内注入一定量的混凝土后继续沉管，每下沉2.0m留振1min；
(3)在设计深度以上2米左右停止沉模，在设计沉桩深度处安装卡扣后继续将X形沉管沉至设计深度，同时将套管打入土体中；
(4)将设置在机架底部的可转动钢制底座转动至承压板上方，利用机架自重和拔模反力压住承压板和套管；
(5)通过进料口向X形沉管空腔内注入一定量的混凝土；
(6)启动振动拔管，上拔速率为0.6-1.5m/min，且每拔管1m留振1min；
(7)重复(5)和(6)工序，将X形沉管向上拔出地面；
(8)转动钢制底座，使之从承压板顶部移开，通过上吊牛耳将套管拔出，最终形成现浇X形混凝土桩。
本发明的优点和效果在于：通过在现浇X形混凝土桩模外侧、地表以下1.5～2.0m左右深度范围内，设置内X形空心套管，控制上部现浇X形混凝土桩体成形质量与混凝土充盈系数。通过设置在土体表面的承压板，解决现浇X形混凝土桩拔桩模时桩周土的带出问题。本发明装置巧妙地采用机架自重和拔模反力作为压制承压板的力，不需另外增加重物，压重设备简单，制作容易，费用低。钢制底座与机架通过活动轴连接在一起，可随时将钢制底座转动拨向两侧，使用方便，且移机时和机架一起移动，实施方便，不增加工作量。卡扣位置根据沉桩深度移动和调节，可适应不同的桩长。
总之，该技术装置操作简单、使用方便、造价低廉，辅助成桩效果好。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为X形桩模和内X形空心套管横截面示意图；
图3为图1中A的局部放大图；
图4为本发明装置的俯视图；
图5为本发明装置用于X形桩施工过程的示意图
其中(1)为振动沉桩模，(2)为桩模沉管完成，并压入套管，(3)为浇注混凝土填料，振动、拔管形成现浇X形混凝土桩，(4)为振动拔管完成桩身浇注，(5)移走钢制底座，上吊内X形空心套管，最终成桩。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。
如图1～4所示，振动打桩机1上部设有振动头2和底部设有可转动钢制底座9，法兰盘3螺丝铆接振动头2和带刻度的X形沉管5，带刻度X形沉管5为具有较高的刚度和强度的中间为空腔的X形钢板，在上端设置可根据设计桩长移动的活动卡扣7，沉管5下部连接活瓣桩靴6；沉管5上部外侧设置进料口4；X形桩模沉管外侧设置一内X形空心套管8；套管8顶部与承压板10固定连接；钢制底座9的活动轴14通过活动铰13与机架11连接，钢制底座9可以在水平平面内转动；卡扣7由九根活动连接的钢条组成，卡扣7两端部设有连接孔通过螺栓15连接后形成包裹X形沉管5的结构。
实施时，如图5(1)所示，先平整场地并将振动打桩机1就位，保证起重设备平稳、导向架与地面垂直偏角不大于1.4％，成孔中心与设计桩位偏差不大于50mm；将桩模沉管5从内X形空心套管8中间打入土体，当沉入5.0m左右时，向沉管内注入一定量混凝土填料，以利于沉管和防止地下水的渗入；如图5(2)所示，将下部连接活瓣桩靴6的带刻度和可移动卡扣7的沉管5在指定的打桩位置定位，启动振动头2向下振动，使与之相连接的法兰盘3、沉管5和活瓣桩靴6一起沉入地基土中并至设计深度，且每下沉2.0m留振1min，同时内X形空心套管8也通过可移动卡扣7压入设计土体中，转动钢制底座9使其压在内X形空心套管8上的承压板10上表面，拔管时，钢制底座9利用机架11自重和拔管的反力压住承压板10，使X形桩的桩模凹弧段12内的半封闭土体不被带出；如图5(3)所示，通过沉管5上部外侧的进料口4向沉管5空腔内注一定量的混凝土填料；如图5(4)所示，启动振动头拔管，上拔速率为0.6-1.5m/min，且每拔管1.0m留振1min，直至将X形桩模5拔出地面，这时X形桩顶部1.5～2m范围内的混凝土在内X形空心套管8的保护下能保持较好的X形成桩形状，而2m深度以下土压力较大，较大的土体侧压力能使X形桩混凝土能自然保持较好的X形成桩形状；如图5(5)所示，转动钢制底座9，将钢制底座9从承压板10顶部移开，通过牛耳16上吊拔出内X形空心套管8，最终完成现浇X形混凝土桩。
Claims (7)
1.一种防止现浇X形混凝土桩拔模时带出桩周土的装置，其特征在于所述装置包括钢制底座、承压板和套管，钢制底座对称布置在X形桩模两侧，并由活动轴与机架底部连接，可在水平平面内自由转动；承压板与其下方的套管固定连接成整体置于钢制底座之下，承压板为空心钢板，套管为内X形空心管，并套在X形桩模外。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的钢制底座由“L”形钢架和加强肋组成，通过上下两个铰接点与机架连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的承压板为内X形空心与套管相同的空心圆形钢板，钢板直径为1.0～1.5m。
4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于：所述的承压板左右两侧各对称设置一个牛耳。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的套管为X形空心的柱形钢管，高度为1.5～2.0m，空心X形与X形桩模截面形状相似，套管与桩模之间的空隙不大于5mm。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的装置还包括卡扣，设置在X形桩模上部，固定于进料口下方X形桩模沉桩深度处。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的卡扣由9根钢条组成，各钢条之间铰接，钢条闭合后形成包裹X形桩模的八边形卡扣，卡扣两端留有1～2cm的间隙，通过螺栓拧紧后固定在桩模上。
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