CN102108706A - 预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，解决清除预应力管桩桩芯里夹杂碎石、砖块、坚硬岩土等各类杂物问题。该取土装置包括钻杆，加力杆，提升机构；提升机构与钻杆上端连接，钻杆下端侧面设有螺旋捲土叶片，钻杆侧面设有多个插孔，加力杆与插孔插入式连接。螺旋捲土叶片整体设有开口向上的容腔。钻杆下端设有螺旋钻尖。提升机构包括简易三脚架与定滑轮组件。螺旋捲土叶片下端焊接合金钢耙齿。它满足了特定小桩径桩芯取土的实际需要，特别适用在密集桩头复杂场地条件下的应用，施工功效高，操作简单，很好的解决了小桩径桩芯取土的施工难题，安全便捷。

Description

预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置

技术领域    

本发明涉及一种建筑结构基础工程施工过程应用的工具，具体的说是一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置。

背景技术  

 近年来，高强预应力砼管桩（简称PHC）由于具有桩身成型质量好、砼强度高、单桩承载力高、耐冲击性能好、穿透力强、价格便宜、施工快捷且采取静压施工对周围环境影响小等优点而被广泛应用于多层及高层建筑结构的基础工程中。但应用预应力管桩在施工中，由于桩身为空心，其抗剪和抗裂性能相对较差，往往因为地址条件的复杂性，特别是土质较差的软弱地基、含有杂填土、地下孤石、穿越砂石夹层等不良地址条件下的地基的施工过程中对桩身造成损伤，常会发生桩身横截面断裂、纵向挤涨开裂、桩头破损、纠偏过程产生断裂等事故，频率很高，从而大大削弱了基础的承载力，不能满足设计承载力要求，因此发生此种情况后就必须对桩身加固补强。

加固补强主要处理措施是在桩芯内增加钢筋笼，采用压密注浆工艺灌注微膨胀砼或灌注细石砼的方式进行，预应力管桩分为开口桩和安装桩尖的闭口桩两类，在工程中为了有效降低打桩过程中的挤土作用，防止涌桩现象的发生，桩底未封闭的开口桩被广泛应用，开口桩在打入过程中桩芯切满岩土，因此对开口桩进行补强时就必须将开口桩桩孔内的岩土取出，对孔腔进行冲洗；但由于预应力管桩桩芯内径小，一般在150～400mm之间，预应力管桩深度大，一般均大于10m有的深达50m，无法采用人工进入井内清除；预应力管桩芯内岩土性质复杂，有夹杂碎石、砖块、坚硬岩土等各类杂物，位于地下水位范围内的岩土呈软塑或流塑状态，采用高压水枪冲击、泥浆泵抽取泥浆方式在遇到杂物沉积后无法向下深入，洛阳铲等简单工具也无法穿透坚硬杂物和提取软塑或流塑土体；采用各类专用钻机还存在设备无法在桩间行走、停放、就位、钻杆钻头与桩孔直径不配套无法进行作业的问题。

我们在武汉某电厂烟囱地基处理施工中，就是采用了开口式预应力管桩，打桩完成后经桩基低应变测试，结果显示：桩端及桩身在穿透砂石夹层时出现损伤，不满足承载力要求的Ⅲ类桩占有较大比率，经设计院论证确定了桩芯补强方案。但在施工过程中，面对坚硬、密实且含有各种杂物的桩芯土，由于没有适宜的挖土工具和方法，工程进行半年也未能完成桩基补强处理施工任务。

经反复研究试验，采用了简易手动螺旋取土器，仅用15天时间，即完成了桩芯取土的施工任务，取得了很好的技术经济效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种清除预应力管桩桩芯夹杂碎石、砖块、坚硬岩土等各类杂物的手动工具，具体就是提供一种结构简单、制作容易、造价低廉的预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置；该取土装置使用简易轻便，能将预应力管桩芯内岩土快速取出。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下:

一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，包括钻杆，加力杆，提升机构；提升机构与钻杆上端连接，钻杆下端侧面设有螺旋捲土叶片，钻杆侧面设有多个插孔，加力杆与插孔插入式连接。

螺旋捲土叶片整体设有开口向上的容腔。

为保证钻杆下端顺利钻入土层，钻杆下端设有螺旋钻尖。

提升机构包括简易三脚架与定滑轮组件，使用时简易三脚架支撑到管桩上方，定滑轮装在简易三脚架上面并位于管桩正上方，钻杆放进管桩，加力杆插入钻杆插孔里，手工推动加力杆对其施加扭转力，克服阻力将钻杆头端深入到夹杂有碎石、砖块等杂物的桩芯里面，螺旋捲土叶片将碎石、砖块等杂物岩土进入到螺旋捲土叶片的容腔里面；绳索的一端固定连接在钻杆上端，由人力拉动绳索，提升钻杆，往复将由螺旋捲土叶片捲取的岩土提出桩口倾卸，实现桩芯取土作业。

本发明结构简单轻便，易于制作，可调整螺旋捲土叶片外径适用不同桩径要求，对现场场地条件要求不高，无需动力机械配合，即可完成桩芯岩土钻取作业，之后只需对桩芯浮动土冲洗、抽取残留泥浆后，即可达到桩心补强作业条件。

在武汉某电厂烟囱地基预应力管桩桩芯取土作业过程中，由于没有适宜的挖土工具和方法，工程基本处于停滞状态。在半年时间内，所有桩孔的取土作业均无法达到砼浇灌验收标准。采用本发明作业后，每组三人即可完成一根深15米、孔径250毫米管桩桩芯的取土作业。

本发明取材方便、加工制作难度小，经济实用，满足了特定小桩径桩芯取土的实际需要，特别适用在密集桩头复杂场地条件下的应用，施工功效高，操作简单，很好的解决了小桩径桩芯取土的施工难题，安全便捷，体现出了很好的技术、经济、安全、工期等方面的优势。

附图说明

图1是本发明应用状态的结构示意图，

图2是标准节的结构示意图，

图3是耙齿与螺旋捲土叶片的关系示意图，

图4是端头节的结构示意图，

图5是两段标准节连接关系示意图，

图6 是图5的Ι—Ι剖面图，

图7是钻尖的结构示意图。

图中：1—钻杆，2—螺旋捲土叶片，3—钻尖，4—节间传力内套管，5—螺栓固定销，6—加力杆，7—简易三脚架，8—固定滑轮，9—标准节，10—端头节，11—加力杆插入孔，12—预应力管桩，13—合金钢耙齿，14—绳索，15—螺栓固定孔， 16—容腔。

具体实施方式    下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示：一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，包括钻杆1，加力杆6，提升机构；钻杆1下端侧面设有螺旋捲土叶片2，钻杆1侧面设有多个插孔11，加力杆与插孔插入式连接，参见图4：螺旋捲土叶片2整体设有开口向上的容腔16；提升机构包括简易三脚架7与定滑轮组件，使用时简易三脚架7支撑到预应力管桩12上方，定滑轮8装在简易三脚架7上面并位于预应力管桩12正上方，钻杆1下端放进预应力管桩12桩芯，加力杆6插入钻杆1的插孔11里，绳索14的一端用挂钩连接在钻杆1上端，人工推动加力杆6，将钻杆1下端深入桩芯岩土里面，而后在拉动绳索14另一端，提升钻杆，将由螺旋捲土叶片2捲取的岩土提出桩口倾卸，完成桩芯取土作业。钻杆1为管状，操作轻便。

为保证钻杆下端顺利钻入土层，参见图1与图7：钻杆1下端设有螺旋钻尖3。由于是人工提升，为了提土方便，力所能及，参见图4：螺旋捲土叶片2的长度L以600～1000mm为佳。

为保证螺旋捲土叶片顺利轻快地切入土体并松动土体内碎砖、石块等杂物，作为本发明的完善，参见图1与图3：螺旋捲土叶片2下端焊接合金钢耙齿13。

为了便于深井桩的取土以及运输储存，便于钻杆随时提升取土，降低起吊高度，易于安装拆解，钻杆是分体结构，使用时安装为一体；钻杆由端头节10与数个标准节9组成；端头节10与最下端标准节9之间、标准节9与标准节9之间固定连接；端头节10与标准节9的长度以便于操作、提高功效确定；通常为2100～2700mm。

为保证钻杆在井桩腔孔内的往复转动功能，端头节10与最下端标准节9、标准节9与标准节9之间通过节间传力内套管4实现杆节连接；参见图2、图5与图6：以标准节与标准节之间的杆节连接方式为例，节间传力内套管4设有连接孔，标准节9两端设有螺栓固定孔15，节间传力内套管4位于被连接的两节标准节9管内，位于连接孔与螺栓固定孔15的螺栓固定销5将节间传力内套管4与两节标准节9相连接。

钻杆1选用Φ45X3.5钢管制作，螺旋捲土叶片2外径尺寸根据管桩规格对应的桩腔直径预留转动间隙确定。

为适应人体充分施力的生理特征，保证作业时加力杆施力高度始终处于人体最佳发力高度，钻杆1设有的加力杆插入孔11按照竖向间距300mm设置，以便于随机将加力杆插入适宜高度的孔内。

加力杆插入孔11沿钻杆径向四个方向设置。

加力杆插入孔11延竖向按间距300mm设置，以便于随机将加力杆插入适宜高度的孔内，保证了作业时加力杆施力高度始终处于人体最佳发力高度，适应于人体充分发力的生理特征，有利于提高工作效率。加力杆插入孔11不要求每组四个方向在同一水平面上。

使用该装置施工作业时，首先采用人工方式掏出桩内上端局部土体，再能保持钻杆1端节自立条件，插入钻杆，人力推动加力杆6对钻杆1施加扭转力，带钻尖3吃土负重产生的压力能够保证钻杆1自行下切土体。每次钻取的岩土由牵引绳索14提运标准节9进行接长或拆解，运出桩芯，往复循环直至钻入预定深度，在逐段提升对杆节拆除。

对桩底回落土采用高压水枪进行反复冲洗，抽取方式排出，达到补强回灌砼标准要求为止。

Claims (10)

1. 一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：该装置包括钻杆（1），加力杆（6），提升机构；所述提升机构与所述钻杆（1）上端连接，所述钻杆（1）下端侧面设有螺旋捲土叶片（2），所述钻杆（1）侧面设有多个插孔（11），所述加力杆（6）与所述插孔（11）插入式连接。

2. 如权利要求1所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述提升机构包括简易三脚架（7）与定滑轮组件；所述简易三脚架（7）位于预应力管桩（12）上方，定滑轮（8）装在所述简易三脚架（7）上面并位于所述预应力管桩（12）正上方，所述钻杆（1）下端位于所述预应力管桩（12）桩芯。

3. 如权利要求1所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述钻杆1下端设有螺旋钻尖（3）。

4. 如权利要求1所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述螺旋捲土叶片（2）整体设有开口向上的容腔（16）；所述螺旋捲土叶片（2）下端焊接合金钢耙齿（13）；所述钻杆（1）为管状。

5. 如权利要求1所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述钻杆（1）是分体结构；所述钻杆（1）由端头节（10）与数个标准节（9）组成；所述端头节10与所述标准节9之间、所述标准节（9）与所述标准节（9）之间固定连接。

6. 如权利要求5所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述端头节(10)与最下端标准节（9）、所述标准节（9）与所述标准节（9）之间通过节间传力内套管（4）固定连接。

7. 如权利要求6所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述节间传力内套管（4）设有连接孔，所述标准节（9）两端设有螺栓固定孔（15），所述节间传力内套管（4）位于被连接的两节所述标准节（9）管内，位于所述连接孔与所述螺栓固定孔（15）的螺栓固定销（5）将所述节间传力内套管（4）与两节所述标准节（9）相连接；所述端头节（10）与所述标准节（9）的长度是2100～2700mm。

8. 如权利要求1至7任意一项所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述螺旋捲土叶片（2）的长度是600～1000mm。

9. 如权利要求8所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述加力杆插入孔（11）按照竖向间距300mm设置；所述加力杆插入孔（11）沿所述钻杆（1）径向四个方向设置。

10. 如权利要求9所述的一种预应力管桩桩芯补强简易手动螺旋取土装置，其特征在于：所述钻杆（1）用Φ45X3.5钢管制作。

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