CN102383431B - 中掘预应力离心管桩沉桩装置及其沉桩法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了中掘预应力离心管桩沉桩装置，包括履带式主机、卷扬机、动力头、液压拉锚装置、存土箱、螺旋形钻杆总成，其特征在于，在履带式主机上设有导杆，所述的导杆的顶端设置的多组滑轮通过卷扬机与钢丝绳和动力头连接，动力头下端与液压拉锚装置连接，液压油缸固定在液压拉锚装置上，液压油缸下端连接着存土箱，存土箱下端设有桩帽与预应力离心管桩连接，存土箱背后及主机底座上设有滑轮，滑轮通过反拉钢丝绳与卷扬机连接，动力头中心与螺旋形钻杆总成连接。本发明还提供了一种中掘预应力离心管桩沉桩方法，其步骤为：螺旋形钻杆总成在管桩中心钻进，一边喷气一边排土一边沉桩的沉桩法。本发明具有以下明显的优势和有益效果：具有低成本、高效益、低噪音、无振动、无泥浆、无污染的优势。

Description

中掘预应力离心管桩沉桩装置及其沉桩法

技术领域

本发明涉及一种中掘预应力离心管桩沉桩装置及其沉桩法，主要应用于建筑物的基础和大型设备基础，本方法可使在同样桩径同样桩长的范围里提高单桩承载力。

背景技术

预应力离心管桩它支撑着建筑物以及各种设备基础的荷重，使建筑物、构筑物造得更高，所以该桩的入土深度和桩的直径直接影响到该桩的承载力。

目前预应力离心管桩的沉桩方法多数采用锤击桩法和静压桩法，其次是取土压入法还有钻孔灌注桩法。

1、锤击桩法：当桩直径较大，周边居民少时可采用锤击法，锤击法噪音很大，锤击时又能产生大量黑烟，振动也很大，是一种高污染的沉桩方法，很多城市中心已禁止使用，同时目前国内最大的桩架只能挂80锤，冲击力最大也只能是800T，当承载力超过800T时就只能改为钻孔灌注桩法，故目前高铁和大桥桩基础都选用钻孔灌注桩施工。

2、静压桩法：静压桩法是利用设备自重把桩压入土中的一种方法，但由于设备自重大，对场地要求高，压入力也有限，目前国内最大的静压桩机为800T，单桩承载力超过600T就无法把桩压入，故25层以上房屋也只能采用钻孔灌注桩。

以上两种沉桩方法存在着一种无法解决的问题，大量的桩打(压)入土中，使土体向外膨胀，大量挤土影响周边的建筑物、道路、地铁、隧道和管线等，都能产生裂缝、位移等现象，所以在城市中心及地铁边、隧道旁和建筑物密集区都不能打(压)入预应力离心管桩，也只能改用钻孔灌注桩法。

3、钻孔取土压入法：即先用取土设备在原地上钻一个孔，再把压桩机把桩压入，这种方法在北方地区可以采用，因为土中含水量较小，孔可以形成，但在南方及长三角地区土中含水量较高，孔无法形成，桩就无法打(压)入，另外桩也容易偏位，其次桩较长时，钻孔取土就更难进行，目前国内最深取土设备也只能到30米左右。

4、另一种桩基础就是钻孔灌注桩法，这种沉桩方法是一种无挤土沉桩方法，目前一些超深超大的桩都用此方法，此方法是利用冲水钻孔，泥浆护壁到深度后进行一清，然后把预制好的钢筋笼放入孔中，再把导管放入笼中进行二清，达到标准后进行灌注混凝土，钻孔灌注桩具有造价高、工期长、质量又难以控制并且在钻孔过程中产生大量的泥浆，泥浆处置很难，施工现场污染严重，大量的泥浆都处置在河里、湖里、海里、下水道和小河浜都被堵塞，政府每年清理下水道和河浜泥浆费用巨大，同时对环境造成了极大的污染。

发明内容

本发明克服了以上多种沉桩方法的不足，完全能替代无挤土的钻孔灌注桩法，在市中心房屋密集区域、地铁边、隧道边都可沉大和深的预应力离心管桩。

本发明是一种在预应力离心管桩中心利用螺旋形取土钻杆和钻头上的喷气孔，一边喷气一边排土一边沉桩，当桩沉至标高后，继续旋转钻杆总成，钻到指定位置，启动高压浆泵，向喷气孔高压喷射水泥浆，一边连续提升钻杆总成两次，然后提起钻杆到桩孔处停止喷浆，桩根部形成圆球状球根桩，扩大了桩的承载力的沉桩法。

本发明实现了一种中掘预应力离心管桩的沉桩装置，包括履带式主机、卷扬机、动力头、液压拉锚装置、存土箱、螺旋形钻杆总成，在履带式主机上设有导杆，所述的导杆的顶端设置的多组滑轮通过卷扬机与钢丝绳和动力头连接，动力头下端与液压拉锚装置连接，液压油缸固定在液压拉锚装置上，液压油缸下端连接着存土箱，存土箱下端设有桩帽与预应力离心管桩连接，存土箱背后及主机底座上设有滑轮，滑轮通过反拉钢丝绳与卷扬机连接，动力头中心与螺旋形钻杆总成连接，螺旋形钻杆总成穿过存土箱直接伸进预应力离心管桩中心孔中，螺旋形钻杆总成下端钻头上设置有两个孔，分别为喷气孔和喷浆孔。

本发明提供了一种中掘预应力离心管桩沉桩法，

其步骤为：

步骤一、履带式主机就位，将主机就位到沉桩位置；

步骤二、桩位复测，用两台经纬仪在两个不同角度的控制点上复测桩位置是否正确；

步骤三、用履带吊吊起第一节预应力离心管桩和预先放进桩孔中的第一节螺旋形钻杆总成移到桩位上；

步骤四、把动力头下端中心连接第一节螺旋形钻杆总成，把预应力离心管桩连接在存土箱下端的桩帽上，继续用两台经纬仪在不同的两个方向校正主机导杆的垂直度，也就是校正桩的垂直度；

步骤五、起动动力头旋转装置，把螺旋形钻杆总成向土内钻进，同时起动高压喷气装置，一边高压喷气一边钻进排土一边沉桩，第一节桩沉至地面时，开启存土箱门，把松土倒进专用小车，运至指定堆放场地；

步骤六、将动力头、液压拉锚装置、存土箱及桩帽离开第一节桩，然后用履带吊起第二节预应力离心管桩和预先穿进桩孔中的第二节钻杆，移至第一节桩上，先接好钻杆然后把第二节桩与第一节桩重合，起动卷扬机，通过导杆顶端设置的多组滑轮和钢丝绳，将与所述钢丝绳连接的动力头、动力头下端连接的液压拉锚装置，液压拉锚装置上固定的液压油缸，液压油缸下端连接的存土箱一并提升到第二节桩上端，先连接钻杆后再把桩帽与第二节桩上端连接；

步骤七、再用两台经纬仪校正第二节桩的垂直度，另外校正是否与第一节桩重合；

步骤八、将二氧化碳气焊设备把第二节桩和第一节桩焊接在一起；

步骤九、焊接饱满，无空隙，符合验收规范要求，继续第五步骤把第二节桩沉至地面，有第三节、第四节同样流程实施；

步骤十、按上送桩器，接上钻杆，边喷气边排土边沉桩，把桩沉至标高为止；

步骤十一、继续旋转钻杆，钻进到指定位置，启动高压泵，向喷浆孔高压喷射水泥浆，一边高压喷射水泥浆一边连续提升钻杆总成二次；

步骤十二、一边高压喷射水泥浆一边把钻杆总成提升至桩孔处，停止喷射水泥浆，桩根部形成圆球状球根桩，扩大了桩的承载力；

步骤十三、注水清洗喷浆管，退出螺旋形钻杆总成，拔起送桩器，一根桩施工结束，移至第二根桩位。

本发明具有以下明显的优势和有益效果：

1、具有低成本、高效益、低噪音、无振动、无泥浆、无污染的优势。

2、通过边喷气边排土边沉桩，喷气能使土质变松，高气压又能顺利的把土排入存土箱，确保安全生产，文明施工，是一种环保工法。

3、通过一边喷气一边掘土一边压桩，实现了无挤土，确保了在城市密集地区沉超大超深的桩，填补了国内的空白。

4、通过高压喷射水泥浆在桩的根部形成球根桩，扩大了桩的承载力。

附图说明

图1是本发明中掘预应力离心管桩沉桩装置的履带式主机示意图；

图2是本发明中掘预应力离心管桩沉桩装置的螺旋形钻杆二重管大样示意图；

图3是本发明中掘预应力离心管桩沉桩装置的螺旋形钻杆总成、喷气孔、喷浆孔示意图；

图4是本发明中掘预应力离心管桩沉桩装置及其沉桩法的桩根部形成了圆球形球根桩示意图；

图5是本发明中掘预应力离心管桩沉桩法的施工工艺流程图。

其中：1履带式主机；2-动力头；3-液压拉锚装置；4-液压油缸；5-存土箱；6-预应力离心管桩；7-螺旋形钻杆总成；8-钢丝绳；9-卷扬机；10-桩帽；11-滑轮；12-反拉滑轮；13-反拉钢丝绳；14-喷气孔；15-喷浆孔；16-导杆；17-桩根。

具体实施方式

如图1-5所示，中掘预应力离心管桩沉桩装置，包括履带式主机1、卷扬机9、动力头2、液压拉锚装置3、存土箱5、螺旋形钻杆总成7，在履带式主机上1设有导杆16，所述的导杆16的顶端设置的多组滑轮11通过卷扬机9与钢丝绳8和动力头2连接，动力头2下端与液压拉锚装置3连接，液压油缸4固定在液压拉锚装置3上，液压油缸4下端连接着存土箱5，存土箱5下端设有桩帽10与预应力离心管桩6连接，存土箱5背后及主机1底座上设有滑轮12，滑轮12通过反拉钢丝绳13与卷扬机9连接，动力头2中心与螺旋形钻杆总成7连接，螺旋形钻杆总成7穿过存土箱5直接伸进预应力离心管桩6中心孔中，螺旋形钻杆总成7下端钻头上设置有两个孔，分别为喷气孔14和喷浆孔15。

本发明的拉锚沉桩法和反拉沉桩法具体施工如下：

拉锚沉桩法是用螺旋形钻杆锚入土中，然后起动固定在拉锚装置上的液压油缸(因为油缸活塞杆下端是连接在存土箱上的，桩帽又连接在存土箱下面)，所以伸出活塞杆就能把桩压下。

反拉沉桩法是利用主机的自重和设置在存土箱背后的几组滑轮片及设置在主机底座上的几组滑轮片，通过连接卷扬机钢丝绳，反拉把桩压入。

本发明还提供了一种中掘预应力离心管桩沉桩法，具体施工步骤为：

步骤一、履带式主机1就位，将主机就位到沉桩位置；

步骤二、桩位复测，用两台经纬仪在两个不同角度的控制点上复测桩位置是否正确；

步骤三、用履带吊吊起第一节预应力离心管桩6和预先放进桩孔中的第一节螺旋形钻杆总成7移到桩位上；

步骤四、把动力头2下端中心连接第一节螺旋形钻杆总成7，把预应力离心管桩6连接在存土箱5下端的桩帽10上，继续用两台经纬仪在不同的两个方向校正主机导杆的垂直度，也就是校正桩的垂直度；

步骤五、起动动力头2旋转装置，把螺旋形钻杆总成7向土内钻进，同时起动高压喷气装置，一边高压喷气一边钻进排土一边沉桩，第一节桩沉至地面时，开启存土箱5门，把松土倒进专用小车，运至指定堆放场地；

步骤六、将动力头2、液压拉锚装置3、存土箱5及桩帽10离开第一节桩，然后用履带吊起第二节预应力离心管桩6和预先穿进桩孔中的第二节钻杆，移至第一节桩上，先接好钻杆然后把第二节桩与第一节桩重合，起动卷扬机9，通过导杆16顶端设置的多组滑轮11和钢丝绳8，将与所述钢丝绳8连接的动力头2、动力头2下端连接的液压拉锚装置3，液压拉锚装置3上固定的液压油缸4，液压油缸4下端连接的存土箱5一并提升到第二节桩上端，先连接钻杆后再把桩帽与第二节桩上端连接；

步骤七、再用两台经纬仪校正第二节桩的垂直度，另外校正是否与第一节桩重合；

步骤八、将二氧化碳气焊设备把第二节桩和第一节桩焊接在一起；

步骤九、焊接饱满，无空隙，符合验收规范要求，继续第五步骤把第二节桩沉至地面，有第三节、第四节同样流程实施；

步骤十、按上送桩器，接上钻杆，边喷气边排土边沉桩，把桩沉至标高为止；

步骤十一、继续旋转钻杆，钻进到指定位置，启动高压泵，向喷浆孔高压喷射水泥浆，一边高压喷射水泥浆一边连续提升钻杆总成二次；

步骤十二、一边高压喷射水泥浆一边把钻杆总成提升至桩孔处，停止喷射水泥浆，桩根部形成圆球状球根桩，扩大了桩的承载力；

步骤十三、注水清洗喷浆管，退出螺旋形钻杆总成，拔起送桩器，一根桩施工结束，移至第二根桩位。

这里重点说明的是：

1、主机为履带式；

2、动力头有液压和电动两种；

3、螺旋形钻杆是二重管，一管喷气，一管喷水泥浆或水；

4、钻头有两种孔，一是喷气孔，二是喷浆孔；

5、拉锚装置、反拉装置都具备，它可沉超大或超深的预应力离心管桩，填补了国内的空白；

6、一边喷气一边排土一边沉桩，顺利的把松土送至存土箱；

7、每节桩压至地面时，开启存土箱门，把松土用专用小车运至指定堆放场地；

8、待桩压至标高后，继续把螺旋形钻杆总成钻至指定深度，一面高压喷射水泥浆一面连续升降两次，最后提升钻杆至桩孔处，停止喷射水泥浆，桩根部形成圆球状球根桩，扩大了桩的承载力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.中掘预应力离心管桩沉桩装置，包括履带式主机、卷扬机、动力头、液压拉锚装置、存土箱、螺旋形钻杆总成，其特征在于，在履带式主机上设有导杆，所述的导杆的顶端设置的多组滑轮通过卷扬机与钢丝绳和动力头连接，动力头下端与液压拉锚装置连接，液压油缸固定在液压拉锚装置上，液压油缸下端连接着存土箱，存土箱下端设有桩帽与预应力离心管桩连接，存土箱背后及主机底座上设有滑轮，滑轮通过反拉钢丝绳与卷扬机连接，动力头中心与螺旋形钻杆总成连接，螺旋形钻杆总成穿过存土箱直接伸进预应力离心管桩中心孔中，所述的螺旋形钻杆总成下端钻头上设置有两个孔，分别为喷气孔和喷浆孔。

2.中掘预应力离心管桩的沉桩法，其特征在于，其步骤为：

步骤一、履带式主机就位，将主机就位到沉桩位置；

步骤二、桩位复测，用两台经纬仪在两个不同角度的控制点上复测桩位置是否正确；

步骤三、用履带吊吊起第一节预应力离心管桩和预先放进桩孔中的第一节螺旋形钻杆总成移到桩位上；

步骤四、把动力头下端中心连接第一节螺旋形钻杆总成，把预应力离心管桩连接在存土箱下端的桩帽上，继续用两台经纬仪在不同的两个方向校正主机导杆的垂直度；

步骤五、起动动力头旋转装置，把螺旋形钻杆总成向土内钻进，同时起动高压喷气装置，一边高压喷气一边钻进排土一边沉桩，第一节桩沉至地面时，开启存土箱门，把松土倒进专用小车，运至指定堆放场地；

步骤六、将动力头、液压拉锚装置、存土箱及桩帽离开第一节桩，然后用履带吊吊起第二节预应力离心管桩和预先穿进桩孔中的第二节钻杆，移至第一节桩上，先接好钻杆然后把第二节桩与第一节桩重合，起动卷扬机，通过导杆顶端设置的多组滑轮和钢丝绳，将与所述钢丝绳连接的动力头、动力头下端连接的液压拉锚装置，液压拉锚装置上固定的液压油缸，液压油缸下端连接的存土箱一并提升到第二节桩上端，先连接钻杆后再把桩帽与第二节桩上端连接；

步骤七、再用两台经纬仪校正第二节桩的垂直度，另外校正是否与第一节桩重合；

步骤八、将二氧化碳气焊设备把第二节桩和第一节桩焊接在一起；

步骤九、焊接饱满，无空隙，符合验收规范要求，继续第五步骤把第二节桩沉至地面，有第三节、第四节同样流程实施；

步骤十、安上送桩器，接上钻杆，边喷气边排土边沉桩，把桩沉至标高为止；

步骤十一、继续旋转钻杆，钻进到指定位置，启动高压泵，向喷浆孔高压喷射水泥浆，一边高压喷射水泥浆一边连续提升钻杆总成二次；

步骤十二、一边高压喷射水泥浆一边把钻杆总成提升至桩孔处，停止喷射水泥浆，桩根部形成圆球状球根桩，扩大了桩的承载力；

步骤十三、注水清洗喷浆管，退出螺旋形钻杆总成，拔起送桩器，一根桩施工结束，移至第二根桩位。