CN102220762A - 处理水下灌注混凝土断桩事故的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理水下灌注混凝土断桩事故的方法及装置，该方法使用一个混凝土灌注桩修复装置，该修复装置包括混凝土灌注修复导管、导管密封垫、导入锥体、打捞索；混凝土灌注修复导管底部安装导入锥体和导管密封垫，连接处用防渗速凝混凝土密实填充，使混凝土灌注修复导管和导入锥体临时形成一个密封的体系；重新进行水下灌注混凝土时，利用混凝土灌注修复导管内外压力差自动冲开导管密封垫，使混凝土连续从导管底部流出，直至完成灌注作业，保证混凝土断裂面的无水连接；使用打捞索将导入锥体及导管密封垫回收再利用。应用本发明处理过的试验桩，桩基检测均为I类桩基，如能大范围推广本发明，具有良好的经济、社会效益。

Description

处理水下灌注混凝土断桩事故的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种处理水下灌注混凝土断桩事故的方法及装置，使用一个混凝土灌注桩修复装置，该修复装置包括混凝土灌注修复导管、导管密封垫、导入锥体、打捞索；从混凝土灌注修复导管顶端灌注修复量的混凝土，利用灌注的修复量的混凝土冲开导管密封垫，进行混凝土断桩的修复性灌注处理。

背景技术

现有技术中，水下灌注混凝土在我国基础设施建设中占有很大的比例，仅2007年-2010年期间，我国铁路客专建设就施工桥梁钻孔灌注桩近100万根，灌注混凝土3000万方以上。中国专利98116992.9公开了一种灌注桩，该灌注桩是在等径钢筋混凝土实心桩的不同深度位置上形成扩径的混凝土扩大头，还可设有直抵桩底插入土层的灌浆管和直抵每个混凝土扩大头底部的至少两根灌浆管，且沿桩周形成灌浆渗透强化网，其施工方法是用钻头和扩孔钻头自上而下逐段形成桩孔和扩大头孔，再设置钢筋笼和灌浆管，在灌注混凝土成桩后，经灌浆管自下而上高压注入水泥浆液，上述混凝土扩大头和强化网提高了桩的承载力，即可通过减少桩径、桩高和桩数，降低施工成本。从概率角度讲，在如此巨量的钻孔灌注桩施工中，断桩是在所难免的，根据施工单位以往经验，断桩率约在5‰左右。通常的处理方式是采取“二次吹球法”进行处理。具体操作方法：将导管插入已灌注混凝土中0.5-0.8m，而后按照水下封底的方法实施二次封底。此技术的缺点为：皮球与导管内壁摩擦力较小且不密封，在重新下导管的过程中，皮球易受泥浆压力向上浮起，当导管底部插入水下混凝土中时，皮球与水下混凝土之间形成泥浆带，导致新旧混凝土接茬处混入泥浆，极易造成混凝土断层，无法保证桩基础质量。并且处理一根断桩的平均费用约3万元，损失工期约3-7天。因此，需要提出一种新的处理水下灌注混凝土断桩事故的方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理水下灌注混凝土断桩事故的方法及装置，使用一个混凝土灌注桩修复装置，该修复装置包括混凝土灌注修复导管、导管密封垫、导入锥体、打捞索；从混凝土灌注修复导管顶端灌注修复量的混凝土，利用灌注的修复量的混凝土冲开导管密封垫，进行混凝土断桩的修复性灌注处理。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种处理水下灌注混凝土断桩事故的方法，使用一个混凝土灌注桩修复装置，该修复装置包括混凝土灌注修复导管、导管密封垫、导入锥体、打捞索；操作步骤是：

A、提升混凝土灌注管，使混凝土灌注管脱离断桩孔；

B、将导管密封垫与混凝土灌注修复导管底端安装在一起，使用防渗速凝混凝土对连接处进行密封处理；将导入锥体的端面与导管密封垫固定在一起，将打捞索固定在导入锥体上；构成混凝土灌注桩修复装置；

C、将混凝土灌注桩修复装置插入到所述的断桩孔内，所述导入锥体位于所述混凝土灌注桩修复装置的底端，使所述混凝土灌注修复导管沉入到断桩的混凝土内；

D、从混凝土灌注修复导管顶端灌注修复量混凝土，利用灌注的修复量混凝土冲开导管密封垫，进行修复性灌注处理；

E、使用打捞索将导管密封垫及导入锥体提升出断桩孔；

F、进行连续灌注作业，向混凝土灌注修复导管内连续灌注混凝土，直至完成灌注作业。

本发明的另一个目的是由下述技术方案实现的：一种混凝土灌注桩修复装置，包括混凝土灌注修复导管、导管密封垫、导入锥体、打捞索；混凝土灌注修复导管底部安装所述导管密封垫，所述导入锥体的端面与导管密封垫固定在一起，所述打捞索固定在所述导入锥体上。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

l、由于本发明的混凝土灌注修复导管底部安装导入锥体和导管密封垫，连接处用防渗速凝混凝土密实填充，使混凝土灌注修复导管和导入锥体临时形成一个密封的体系，在导管下落过程中，阻止泥浆水进入；很好的保证了混凝土断裂面的无水连接，保证修复后混凝土灌注桩的质量。

2、由于目前处理一根断桩的平均费用约3万元，损失工期约3-7天，应用本发明处理过的试验桩，桩基检测均为I类桩基，如能大范围推广本发明，具有良好的经济、社会效益。

3、在重新进行水下灌注混凝土时，从混凝土灌注修复导管顶端灌注修复量混凝土，利用灌注的修复量混凝土冲开导管密封垫，使混凝土顺利从导管底部流出。

4、本发明的导入锥体与导管密封垫固定，导入锥体与打捞索连接，使用打捞索可以将导入锥体及导管密封垫回收，多次反复使用。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1、本发明的实施例一的流程框图；

图2、本发明的实施例二的流程框图；

图3、本发明的混凝土灌注桩修复装置的结构示意图（纵剖视图）；

图4、本发明的修复性灌注处理作业示意图；

图5、实施例四中导管密封垫的结构示意图；

图6、实施例四中导管密封垫下端面的结构示意图；

图7、实施例四中导入锥体的结构示意图

图8、实施例四中导入锥体端面的结构示意图（图7的俯视图）

图9、实施例五中混凝土灌注桩修复装置的结构示意图（纵剖视图）。

具体实施方式

实施例一：

参见图1、图3、图4，本发明的处理水下灌注混凝土断桩事故的方法，使用一个混凝土灌注桩修复装置，该修复装置包括混凝土灌注修复导管1、导管密封垫2、导入锥体3、打捞索4；混凝土灌注桩修复装置的详细技术内容参见实施例三中的描述。

现阶段水下混凝土灌注桩工程的施工通常采用导管法进行施工，将混凝土灌注管沉入到桩基孔内的首灌混凝土内，从混凝土灌注管口流出的混凝土托着首灌混凝土及上方的泥浆上升，形成混凝土桩身。由于测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致混凝土灌注桩埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。混凝土灌注管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与混凝土灌注管壁的磨擦力，加上混凝土灌注管采用已很落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的混凝土灌注管，在提升时连接螺栓拉断或混凝土灌注管破裂而产生断桩。认定发生断桩事故后，应立即停止混凝土的灌注，水下混凝土在30个小时内不会凝固，所以要及时对断桩进行修复处理。

具体的操作步骤是：

A、提升混凝土灌注管，使混凝土灌注管脱离断桩孔7；所述断桩孔即桩基孔。

B、组装混凝土灌注桩修复装置，将导管密封垫与混凝土灌注修复导管底端安装在一起，使用防渗速凝混凝土对导管密封垫与混凝土灌注修复导管的连接处进行密封处理，保证泥浆无法进入混凝土灌注修复导管内部；将导入锥体的端面与导管密封垫固定在一起，将打捞索固定在导入锥体上；构成混凝土灌注桩修复装置；防渗速凝混凝土也称HGM抢修料，是一种由高强胶结材料、多种外加剂复合和特选骨料经特殊工艺配制而成，具有大流动度、无收缩、早强及高强等特点的修复料。主要用于：1、紧急抢修工程、限时作业工程。2、冬季抢时工程。3、各种机械、电气设备一、二次灌浆。4、钢结构安装工程。5、民用建筑的加固。6、柱基、桩基、岩基灌浆固定。7、防渗、防漏工程。所述HGM抢修料能够与混凝土灌注桩完美的融合，不会使修复的混凝土灌注桩中产生断层或杂质，使混凝土灌注桩更加坚固。

C、将混凝土灌注桩修复装置插入到所述的断桩孔内，所述导入锥体位于所述混凝土灌注桩修复装置的底端，使所述混凝土灌注修复导管沉入到断桩5的混凝土内；本实施例中，混凝土灌注修复导管沉入到断桩5的混凝土断面以下0.5米的位置，如图4所示。混凝土灌注修复导管下沉过程中，混凝土灌注修复导管内的压力小于混凝土灌注修复导管外泥浆6的压力，防止密封垫和导入锥体从混凝土灌注修复导管上脱落。在混凝土灌注桩修复装置插入到断桩孔内之前，需要先测量混凝土到断桩孔口的距离，测量时可以使用铅锤、钢丝绳，测量方法属于现有技术，此处不详细描述。在混凝土灌注修复导管下沉过程中，导入锥体将泥浆向四周分开，保证断桩的混凝土中无泥浆的混入，混凝土灌注桩修复装置与泥浆接触面无泥浆残留。

D、从混凝土灌注修复导管顶端23灌注修复量混凝土，利用灌注的修复量混凝土冲开导管密封垫，进行修复性灌注处理；灌注了修复量混凝土的混凝土灌注修复导管内的压力大于混凝土灌注修复导管外所受的断桩混凝土的压力，灌注的修复量混凝土自动冲开导管密封垫，使灌注的修复量混凝土顺利从混凝土灌注修复导管底口连续流出。

E、使用打捞索将导管密封垫及导入锥体提升出断桩孔。

F、进行连续灌注作业，向混凝土灌注修复导管内连续灌注混凝土，直至完成灌注作业。

本发明的处理水下灌注混凝土断桩事故的方法适用于断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一与三分之二之间，以及桩长大于40米设计桩出现断桩的情况。

实施例二：

本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，与实施例一中相同的操作步骤，参照实施例一中公开的内容，此处不作重复描述；实施例一中公开的内容也应当作为本实施例的内容。

参见图2，在本实施例中，在进行修复性灌注处理之前，使用一个电脑装置和一个摄像头对混凝土灌注桩修复装置内进行密封性能检测；将摄像头的数据线与电脑联机，将摄像头送入混凝土灌注修复导管底部，通过电脑屏幕观察混凝土灌注修复导管底部是否达到密封要求，如果符合密封要求，则开始进行修复性灌注处理，然后进行连续灌注作业。如果不符合密封要求，将混凝土灌注桩修复装置提升出断桩孔，对混凝土灌注桩修复装置进行重新组装，直至达到密封要求为止。本实施例中，电脑是便携式电脑或平板电脑，摄像头是130万像素摄像头，摄像头通过数据线与电脑的USB接口连接。

实施例三：

参见图3，本发明的混凝土灌注桩修复装置，包括混凝土灌注修复导管1、导管密封垫2、导入锥体3、打捞索4；混凝土灌注修复导管底部安装所述导管密封垫，所述导入锥体的端面与导管密封垫固定在一起，所述打捞索固定在所述导入锥体上。

在本实施例中，所述混凝土灌注修复导管1的内直径是290～300mm，外直径是296～306mm。本实施例中，混凝土灌注修复导管的内直径是294mm，外直径是300mm。所述导管密封垫2采用弹性塑料、橡胶加工而成，导管密封垫上部为圆台体，该圆台体的顶圆面的直径是290mm，底圆面直径是294mm。导管密封垫上部插入混凝土灌注修复导管内；导管密封垫下部的直径与混凝土灌注修复导管的外直径相等，防渗速凝混凝土将导管密封垫与混凝土灌注修复导管连接四周密封。

本实施例中，所述导入锥体3可以是空心圆锥体，也可以是空心棱锥体。导入锥体的锥度可以在50°～70°的范围进行选择；本实施例中，导入锥体是铝制空心圆锥体，导入锥体的锥度是60°。导入锥体由圆形端面和锥形曲面围成的全封闭结构，内部可以填充轻质材料，如泡沫塑料。所述导入锥体的端面与导管密封垫的固定方式可以是用强力胶水粘合。所述导入锥体上设有环形的拴鼻31，打捞索一端直接系住拴鼻或通过挂钩与拴鼻连接。所述打捞索是一根钢丝绳。

实施例四：

参见图5、图6、图7、图8，在本实施例中，所述导入锥体3与导管密封垫2扣接在一起。所述导管密封垫的下端面对称设有两个圆形插入孔21，以及与所述圆形插入孔连通的圆弧段滑槽22；所述导入锥体的端面上对称设有两个插头32，所述导入锥体上的插头与所述导管密封垫上的圆形插入孔对应设置。将导入锥体上的插头插入导管密封垫上的圆形插入孔内，顺时针旋转90°后，导入锥体上的插头沿圆弧段滑槽向圆形插入孔的远端移动，导入锥体与导管密封垫扣接在一起。在所述导入锥体与导管密封垫的端面上涂布强力胶水，使导入锥体与导管密封垫扣接更加牢固。

实施例五：

本实施例是对实施例三中的导入锥体进行改进，参见图9，本实施例中导入锥体3是子弹头形状的空心锥体。在子弹头形状的导入锥体的导引下，混凝土灌注桩修复装置穿过泥浆沉入断桩的混凝土的阻力更小，防止泥浆混入断桩混凝土中，影响灌注桩的质量。

本发明降低断桩的处理费用，避免由于断桩导致的重新钻孔。应用本发明处理过的试验桩，桩基检测均为I类桩基，如能大范围推广本发明，具有良好的经济、社会效益。

Claims (5)

1.一种处理水下灌注混凝土断桩事故的方法，其特征在于：使用一个混凝土灌注桩修复装置，该修复装置包括混凝土灌注修复导管、导管密封垫、导入锥体、打捞索；操作步骤是：

A、提升混凝土灌注管，使混凝土灌注管脱离断桩孔；

B、将导管密封垫与混凝土灌注修复导管底端安装在一起，使用防渗速凝混凝土对连接处进行密封处理；将导入锥体的端面与导管密封垫固定在一起，将打捞索固定在导入锥体上；构成混凝土灌注桩修复装置；

C、将混凝土灌注桩修复装置插入到所述的断桩孔内，所述导入锥体位于所述混凝土灌注桩修复装置的底端，使所述混凝土灌注修复导管沉入到断桩的混凝土内；

D、从混凝土灌注修复导管顶端灌注修复量混凝土，利用灌注的修复量混凝土冲开导管密封垫，进行修复性灌注处理；

E、使用打捞索将导管密封垫及导入锥体提升出断桩孔；

F、进行连续灌注作业，向混凝土灌注修复导管内连续灌注混凝土，直至完成灌注作业。

2.根据权利要求1所述的处理水下灌注混凝土断桩事故的方法，其特征在于：在进行修复性灌注处理之前，使用一个电脑装置和一个摄像头对混凝土灌注桩修复装置内进行密封性能检测；将摄像头的数据线与电脑联机，将摄像头送入混凝土灌注修复导管底部，通过电脑屏幕观察混凝土灌注修复导管底部是否达到密封要求，如果符合密封要求，则开始进行修复性灌注处理，然后进行连续灌注作业。

3.一种混凝土灌注桩修复装置，其特征在于：包括混凝土灌注修复导管、导管密封垫、导入锥体、打捞索；混凝土灌注修复导管底部安装所述导管密封垫，所述导入锥体的端面与导管密封垫固定在一起，所述打捞索固定在所述导入锥体上。

4.根据权利要求3所述的混凝土灌注桩修复装置，其特征在于：所述导入锥体是空心圆锥体或空心棱锥体。

5.根据权利要求3所述的混凝土灌注桩修复装置，其特征在于：所述导入锥体是子弹头形状的空心锥体。

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