大直径现浇薄壁混凝土复合桩的施工处理方法
技术领域
本发明涉及一种大直径现浇薄壁混凝土复合桩的施工处理方法,尤其适用于各类软弱土、回填土、夹砂层土的复合桩地基处理及堤坝、挡墙和基坑支护结构中。
背景技术
目前,在处理各类软弱土、回填土、夹砂层土的桩基施工中,传统的大直径现浇混凝土桩施工方法是先将单钢护筒打入或压入土中,再通过冲孔、挖掘或螺旋钻取土,这种施工方法在成孔过程中需要排出大量的泥土,不仅工程量大、给现场区域环境带来污染,而且在二次清淤运输中再次污染了环境,同样,在浇注桩体时需用到大量的混凝土,不但耗时又费工,还加大了工程费用。
目前国家发明专利中公开了一种“埋于软地基的混凝土筒体的施工方法及压入式一次成孔器”的技术工艺,专利号为ZL98113070.4。该专利的施工原理为一次性将内外护筒上端固定在法兰盘连接体上,再固定连接上电动振动锤为一整体,内外钢护筒下端支撑在预制环形桩靴上,并通过专用打桩架和设备系统共同施压,使成孔器一次性压入土中的一种施工方法;这种施工工艺在实际施工过程中除具有的优点外,还存在特有的缺陷:
1、若要在薄壁桩内放入钢筋笼,必须在施压前先把成孔器提升过钢筋笼的长度,再把钢筋笼从内外钢护筒下端拉升到钢护筒薄壁内腔中(此时钢筋笼容易受损)并固定好后,再按施工流程放低成孔器、定位、压进环形桩靴,最后进行施压入土;这个施工环节大大增加了施工强度和难度,也增加了设备成本费用。
2、由于成孔器内外钢护筒上下端均为统一体被压入土中,在入土过程中需同时克服内外钢护筒壁上的摩阻力和桩端反力,就需用笨重和大功率的桩机设备配套,造成设备自重加大和成本费用增高。
3、由于成孔器内外钢护筒上端为固定连接,通过浇筑入口浇筑的混凝土,不能直接观察到已浇注混凝土的顶面,需要在拔管过程,空中二次加入混凝土,实际操作中往往是加多了混凝土;这个环节除混凝土用量增加外,也大大增加了施工强度和难度。
4、由于整套桩机上设备总自重为100T应力较集中,要求施工场地具有一定的承载力度;机架平台占用面积大(12mx23m)有些场地受限。
5、由于整套桩机设备庞大笨重,移动缓慢增加了施工工期,若跨越两个相邻工区,又需拆机和安装桩机均需再增加20天的工夫,耗时耗力施工成本又增加。
为了克服上述传统方法和专利ZL98113070.4工艺在施工过程中存在的不足,避免钢筋笼容易受损、减少施工强度和难度、节约混凝土量、降低钢护筒入土摩阻力、降低设备自重、缩短施工周期、避免二次清淤运输的污染、提高施工效率、降低成本费用、适应不同土层和场地施工,便成为本专利技术方案要解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种绿色环保、节能减排、施工方便快捷、直观、适应性强、功能多的大直径现浇薄壁混凝土复合桩施工处理方法及配套的专用成孔器。
为实现该技术目的,本发明的方案是:
一种大直径现浇薄壁混凝土复合桩的施工处理方法,包括如下步骤:
一、启动中高频振动锤通过专用夹具夹持先将外钢护筒沉入到土层设计标高处。
二、启动中高频振动锤通过专用夹具夹持再把内钢护筒连同底端的特定多片咬合钢活瓣环型板沿外钢护筒内壁同时滑沉到土层设计标高处完成薄壁成孔工序。
三、将已制作好的钢筋笼吊放到内外钢护筒间的空腔内并定位,再从连接于外钢护筒6上部的混凝土灌入口处5和内外钢护筒间的空腔处,向内外钢护筒间的空腔处灌注混凝土,混凝土灌注完后,还需进行内腔原状土排水、注浆和压实压密步骤,通过预埋于内钢护筒上的真空排水系统对内腔原状土实施真空排水,通过预埋于内钢护筒上的高压注浆系统对内腔原状土实施高压注浆,将中高频振动锤通过专用夹具夹持住压土板装置,启动振动锤将内腔原状土压沉压密,通过压土板装置14使内钢护筒7中的土柱土快速压沉压密排水,同时启动内钢护筒壁7上的真空排水12系统抽水。
四、先振拔出内钢护筒和特定多片咬合钢活瓣板,然后再振拔出外钢护筒,使现浇薄壁混凝土桩与内腔原状土完全融合实现大直径现浇薄壁混凝土复合桩,重复上述一~四步骤项,再进行下道复合桩施工处理工序。
作为本专利进一步具体,所述施工处理方法的专用成孔器:包括中高频振动锤、专用夹具、两个不同直径、不同长度、不同厚度的内外钢护筒,特定多片咬合钢活瓣环型板、真空排水系统、高压注浆系统、压土板装置、多个隔离块。
作为本专利进一步具体,所述的施工处理方法,其特征还在于:从连接于外钢护筒6上部的混凝土灌入口处5和内外钢护筒间的空腔处,向内外钢护筒间的空腔处灌注混凝土。
作为本专利进一步具体,所述的施工处理方法,其特征还在于:外钢护筒顶端设置有多个隔离块与内钢护筒隔离,钢护筒隔离块13放好于外钢护筒6顶部指定位置,外钢护筒6和内钢护筒7是依靠外钢护筒6顶端的多个钢护筒隔离块13和内钢护筒7底端带有铰接轴9和特定多片咬合钢活瓣10的外开型环形板协同作用构成的薄壁空腔,在成孔过程中放于外钢护筒顶端的隔离块13把内外钢护筒分开并保持相对稳定距离。
作为本专利进一步具体,所述施工处理方法,其特征还在于:所述内钢护筒的底端铰接有一圈特定多片咬合钢活瓣10。
作为本专利进一步具体,所述施工处理方法,其特征还在于:已浇注完后的薄壁混凝土桩强度达到75%时,把薄壁混凝土桩内腔原状土取出,形成薄壁混凝土空腔桩。
本发明的方案可减少施工强度和难度、节约混凝土量、降低钢护筒入土摩阻力、降低设备自重、缩短施工周期、避免二次清淤运输的污染、提高施工效率、降低施工成本费用、适应不同土层和场地施工;还能有效避免钢筋笼容易受损。
附图说明
图1为本发明的完整综合工艺原理示意图。
图2为本发明的外钢护筒沉入到土层设计标高位的示意图。
图3为本发明的内钢护筒沉入到土层设计标高位的示意图。
图4为本发明的特定咬合钢活瓣环形组合板的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术做进一步详细说明:
如图1、2、3、4所示,本发明提供的是一种通过中高频振动锤1、法兰盘2、专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4设备组成的专用夹具联合体,依次分别对外钢护筒6和内钢护筒7及内钢护筒底端带有特定多片咬合钢活瓣10组成的适应多角度外开型的环形板进行实施振压入土及振拔出管的操作施工工艺。
外钢护筒6和内钢护筒7是依靠外钢护筒6顶端的多个钢护筒隔离块13和内钢护筒7底端带有铰接轴9和特定多片咬合钢活瓣10环形板协同作用构成的薄壁空腔,在施工时,先把外钢护筒6振压入土,然后再把带有特定多片咬合钢活瓣10环形板的内钢护筒7一同振压入土,使外钢护筒6和内钢护筒7间的薄壁土体推向内腔中,并推进挤密原状土。
本专利施工处理技术,可方便把钢筋笼由上往下吊入到外钢护筒6和内钢护筒7间的薄壁空腔中后,可方便从混凝土灌注入口处5浇筑混凝土,可方便通过薄壁腔上端可直观看到浇注的混凝土面;可方便夹持紧钢护筒顶端便施力和移除,这种施工处理方法既方便施工,又可保证施工质量和速度。
本发明的方案可以兼顾到多功能、多用处的大直径现浇薄壁混凝土复合桩的需求,可对内钢护筒7腔内的原状土可采用连接于内钢护筒7壁上的真空排水系统12进行主动排水;可采用连接于内钢护筒7壁上的高压注浆系统11进行注浆;可采用匹配于内钢护筒7上的压土板装置14进行压土挤密排水;以上施工处理方法综合使用可大大改良管腔内原状土的物理力学性质,大大提高原状土的抗压、抗剪模量,进而提高了原状土的地基承载力和抗剪能力,可把大直径现浇薄壁混凝土桩和管腔内改良后原状土柱混为一整体,最终形成具有多样功能的大直径现浇薄壁混凝土复合桩。
本实施例中的的专用成孔器主要为五部分组成:第一部分为中高频振动锤1、法兰盘2和专用夹具3和夹头4设备的联合体组成;第二部分为两个不同直径、不同长度、不同壁厚的内7外6钢护筒组成;第三部分为铰接于内钢护筒底端特定多片咬合钢活瓣10组成的适应不同角度的外开型环形板;第四部分为固定于内钢护筒内壁上的一组高压注浆系统11和一组真空排水系统12组成;第五部分为匹配于内钢护筒内腔中的压土板装置14;在成孔过程中放于外钢护筒顶端的隔离块13把内外钢护筒分开并保持相对稳定距离。
在实际施工中,本发明的施工方法具体采用如下步骤:
一、按照图2的示意,由吊机先把外钢护筒6吊到指定的桩位上定位,再由带有伸缩臂的挖机临时固定,用吊有中高频振动锤1、法兰盘2和专用夹具3和夹头4,夹持紧外钢护筒6顶端,启动中高频振动锤1,使外钢护筒6快速沉到土层设计施工标高处,松开夹具夹头中高频振动锤1,移开中高频振动锤1。
二、按照图3的示意,由吊机再把内钢护筒7吊到已沉到位的外钢护筒6桩位上定位,打开外开型特定多片咬合钢活瓣环形组合板(如图4所示),再由带有伸缩臂的挖机临时固定,再用吊有中高频振动锤1、法兰盘2和专用夹具3和夹头4,夹持紧内钢护筒7顶端,先靠重力下沉一小段内钢护筒入土,此时再把钢护筒隔离块13放好于外钢护筒6顶部指定位置,启动中高频振动锤1,使内钢护筒7和特定多片咬合钢活瓣10环形板桩靴快速沿着外钢护筒内壁沉到土层设计施工标高处,松开夹具夹头4,移开中高频振动锤1。
三、把已制作好的钢筋笼吊放到已成好孔的薄壁内腔中,钢筋笼定位检查完成后,可从外钢护筒上部连有混凝土灌入口处5浇注混凝土,混凝土浇注完成后,用吊有中高频振动锤1、法兰盘2和专用夹具3和夹头4,夹持紧压土板14顶端,启动中高频振动锤1,通过压土板装置14使内钢护筒7中的土柱土快速压沉压密排水,同时启动内钢护筒壁7上的真空排水12系统抽水,完成后,吊开中高频振动锤1,放下压土板装置14,松开夹具夹头4,再重新移动中高频振动锤1,夹紧内钢护筒7顶端,先振动5秒钟后,开始慢拔内钢护筒7,查看薄壁腔内已浇的混凝土够不够量,不够就添加混凝土至设计施工标高处,内钢护筒7拔出后,直接吊到下一流程已沉到位的外钢护筒6桩位上定位。
具体实施方法和结果
1)放钢筋笼的大直径现浇薄壁混凝土复合桩类型
在完成了上述专利技术施工处理方案中一、二步骤薄壁成孔工序后,把已制作好的钢筋笼吊放到已成好孔的薄壁内腔中,钢筋笼定位检查完成后,从混凝土灌入口处5浇注混凝土,混凝土浇注完成后,启动吊有中高频振动锤1、法兰盘2和专用夹具3和夹头4,夹紧压土板装置14顶端,使内钢护筒7中的土柱土快速压沉压密,同时启动内钢护筒壁7上的真空排水系统12抽水,完成后吊开中高频振动锤1,放下压土板装置14,松开夹具夹头4,重新移动中高频振动锤1夹紧内钢护筒7顶端,先振动5秒钟后,开始慢拔内钢护筒7,查看薄壁腔内已浇注的混凝土添加至设计施工标高处;内钢护筒7拔出后,直接吊到下一流程已沉到位的外钢护筒6桩位上定位,并重复上述专利技术施工处理方案中二、步骤薄壁成孔工序;回过头来,才把前步骤中外钢护筒6慢速拔出,直接吊到下一流程,继续重复完成上述专利技术施工处理方案中一、步骤。
2)现浇薄壁素混凝土复合桩类型
在完成了上述专利技术施工处理方案中一、二步骤薄壁成孔工序后,直接从混凝土灌入口处5浇注混凝土,混凝土浇注完成后,启动吊有中高频振动锤1、法兰盘2和专用夹具3和夹头4,夹紧压土板装置14顶端,使内钢护筒7中的土柱土快速压沉压密,同时启动内钢护筒壁7上的真空排水系统12抽水,完成后吊开中高频振动锤1,放下压土板装置14,松开夹具夹头4,重新移动中高频振动锤1夹紧内钢护筒7顶端,先振动5秒钟后,开始慢拔内钢护筒7,查看薄壁腔内已浇注的混凝土添加至设计施工标高处;内钢护筒7拔出后,直接吊到下一流程已沉到位的外钢护筒6桩位上定位,并重复上述专利技术施工处理方案中二、步骤薄壁成孔工序;回过头来,才把前步骤中外钢护筒6慢速拔出,直接吊到下一流程,继续重复完成上述专利技术施工处理方案中一、步骤。
3)内腔土柱土高压注浆+放钢筋笼的现浇薄壁混凝土复合桩类型
在完成了上述专利技术施工处理方案中一、二步骤后,把已制作好的钢筋笼吊放到已成好孔的薄壁内腔中,钢筋笼定位检查完成后,从混凝土灌入口处5浇注混凝土,混凝土浇注完成后,启动吊有中高频振动锤1、法兰盘2和专用夹具3和夹头4,夹紧压土板装置14顶端,使内钢护筒7中的土柱土快速压沉压密,同时启动内钢护筒壁7上的真空排水系统12抽水,完成后利用预先连接于内钢护筒壁7中的高压注浆系统11配合高压注浆管对土柱土实施高压注浆,完成后吊开中高频振动锤1,放下压土板装置14,松开夹具夹头4,完成后重新移动中高频振动锤1夹紧内钢护筒7顶端,先振动5秒钟后,开始慢拔内钢护筒7,查看薄壁腔内已浇注的混凝土添加至设计施工标高处;内钢护筒7拔出后,直接吊到下一流程已沉到位的外钢护筒6桩位上定位,并重复上述专利技术施工处理方案中二、步骤薄壁成孔工序;回过头来,才把前步骤中外钢护筒6慢速拔出,直接吊到下一流程,继续重复完成上述专利技术施工处理方案中一、步骤。
4)内腔土柱土取土+放钢筋笼的现浇薄壁混凝土复合桩类型
在完成了上述专利技术施工处理方案中一、二步骤后,把已制作好的钢筋笼吊放到已成好孔的薄壁内腔中,钢筋笼定位检查完成后,可从外钢护筒上部连有混凝土灌入口处5浇注混凝土,混凝土浇注完成后,先振动内钢护筒5秒钟开始慢拔,查看薄壁腔内已浇的混凝土添加至设计施工标高处;内钢护筒7拔出后,直接吊到下一流程已沉到位的外钢护筒6桩位上定位,并重复上述专利技术施工处理方案中二、步骤薄壁成孔工序;回过头来,才把前步骤中外钢护筒6慢速拔出,直接吊到下一流程,继续重复完成上述专利技术施工处理方案中一、步骤;待已浇注的薄壁混凝土强度达到75%时,可采用螺杆钻机或人工把内腔土柱土取出,满足不同设计功能的使用要求。
以上所述,仅为本发明专利技术施工处理方案中较佳实施案例,凡是依据本发明专利技术对以上实施案例所作的任何实质细微修改、等同替换和改进,均应包含在本发明专利技术方案的保护范围之内。