CN102677657B - 联排浇结薄壁混凝土复合桩墙的施工处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直径大、联排、浇结、联体、防渗水、环保、节能减排、施工快捷方便、适应性强、多功能的大直径联排浇结薄壁混凝土复合桩墙的施工方法及其专用成孔器。其中包括中高频振动锤和专用夹具装置、3～5根为一组的独立联排的外钢护简、1套内钢护筒和1套适应“硬土层”特定咬合钢活瓣环型板或1套适应“超软土层”C30标号的钢筋砼环形密封桩尖组成。本发明方案作为连续薄壁混凝土复合防水桩墙、可降低施工成本20％以上、节约砼50％、减少施工出土量50％、降低桩机设备自重70％、避免二次清淤运输的污染、适应不同的软弱土层、夹砂砾层和复杂场地的施工。

Description

联排浇结薄壁混凝土复合桩墙的施工处理方法

技术领域

本发明涉及一种大直径联排浇结薄壁混凝土复合桩墙的施工方法，它适用于各类深厚软弱土、回填土、夹砂层土的复合联排桩墙的施工。可广泛应用于海堤复合桩基础、港口码头护岸结构体、水利水渠挡土墙和建筑深基坑的支护结构体等。

背景技术

目前，在处理各类港口、码头、水利、机场、铁路和建筑深厚软弱土、回填土、夹砂层土的大直径现浇钢筋混凝土排桩基础施工中，绝大部分还是采用传统的施工工艺，即先将大直径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、给现场环境带来污染，而且还在二次清淤运输中再次染污了周围环境。同时，在浇注桩体时需用到大量的混凝土，不仅耗时费工，还加大了工程费用。

另外，目前许多土木工程基础项目开始采用旋挖桩施工，此工艺同样存在上述所指的桩内泥土被大量排出和清淤运输而出现的沿途被污染现象。除此之外，其桩基础造价高、在深厚软弱土、回填土、夹砂层的浅水地层施工时，在未设有深厚外护筒保护下，所浇筑的混凝土容易大量与坍塌渗进桩孔内的泥土砂石和工地水混合在一起，严重影响成桩质量。

目前国家实用新型专利中公开了一种“用于大直径现浇薄壁混泥土复合桩的成孔器”的技术工艺，专利号为201020287874.7及受理了一种“用于超软地基现浇薄壁混凝土复合桩的环形密封桩头”的技术工艺，申请号为201020656167.0。上述两种专利技术的施工原理均是在中高频振动锤和专用夹具装置作用下，先完成外钢护筒沉到设计施工土层标高处后，再把内钢护筒沉到设计施工土层标高处的单根桩基独立施工体系。完成后的桩与桩间复合体不具备联排浇结联体防渗水功效。

为了克服上述传统方法和专利201020287874.7工艺在施工过程中存在的不足，使施工后群桩整体性能达到具有联排浇结联体防渗水一体化的功效，更能适应不同土层和场地的施工，便成为本发明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直径大、联排、浇结、联体、防渗水、绿色环保、节能减排、施工快捷方便、适应性强、多功能的大直径联排浇结薄壁混凝土复合桩墙的施工方法及其专用成孔器。

为实现该技术目的，本发明的方案是：一种大直径联排浇结薄壁混凝土复合桩墙的施工方法，包括如下步骤：

a、先由吊机带动中高频振动锤和专用液压夹具系统移到施工位置。启动中高频液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4，夹紧第一根外钢护筒6顶端施振，使之快速振沉到设计施工土层标高处，松开夹具夹头4，移开液压(电动)振动锤1到第二根外钢护筒6处，重复上述步骤工序，直到把三～五根为一组的外钢护筒6全部沉到设计施工土层标高处止。

b、上述步骤工序完成后，再把内钢护筒7吊到第一根已沉到位的外钢护筒6的位置处定位，打开内钢护筒底端铰接的外开型咬合钢活瓣环形组合板桩尖10，由带有伸缩臂的挖机临时固定，先靠自重力使内钢护筒6下沉入土一小段，此时再把钢护筒隔离块13放置于外钢护筒6顶部内侧指定位置做隔离。启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4，夹紧内钢护筒7顶端施振，使内钢护筒7和咬合钢活瓣环形板桩尖10快速振沉到设计施工土层标高处，松开夹具夹头4，移开液压(电动)振动锤。

c、把已制作好的钢筋笼由上至下吊放到内外钢护筒薄壁内腔中，钢筋笼定位检查完成后，从外钢护筒6上部连有混凝土灌入口5处浇注混凝土。

d、薄壁混凝土浇注完成后，启动液压(电动)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，同时启动内钢护筒壁7上的真空排水系统12抽水。完成后，移开压土板装置14，松开夹具夹头4。也可通过预埋在内钢护筒7上的高压注浆系统11对内腔原状土实施高压注浆处理。

e、上述步骤工序完成后，启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4，夹紧内钢护筒7顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔内钢护筒7，边拔边查看薄壁腔内已浇的混凝土标高，直到满足设计施工标高为止。内钢护筒7振拔出地面后，直接移到第二根已沉到位的外钢护筒6的位置处定位。再重复上述b、c、d、e项步骤工序，把三～五根为一组的现浇薄壁钢筋混凝土复合桩墙全部完成为止。

f、上述步骤工序完成后，启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4，夹紧外钢护筒6顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔外钢护筒6。拔出地面后直接移到新的一组定位位置处，再按a项步骤工序施工。重复上述f项步骤工序，直至新的一组全部完成为止

g、若按图4、5的所示工艺施工，可按上述b、c、d、e、f项步骤工序施工。

作为本次发明专利技术，在所述步骤c、e、f中，待薄壁混凝土浇筑完后，其混凝土强度达到75％时，将薄壁混凝土内腔原状土取出，形成薄壁混凝土空腔柱。

一种用于实现权利要求1、2、3所述施工方法的专用成孔器，包括中高频液压(电动)振动锤1、法兰盘2、专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4，3～5根为一组的独立联排紧靠的外钢护筒6，1套内钢护筒7和1套适应“硬土层”特定咬合钢活瓣环型板桩尖10或1套适应“超软土层”C30标号的钢筋砼环形密封桩尖18组成。所述内钢护筒7的底端铰接9有一圈多片咬合钢活瓣环型板10，该咬合钢活瓣环型板的径向外环边缘近贴于外钢筒内壁6并保持钢活瓣板10可上下灵活滑动；或内钢护筒7底端采用专用的钢筋砼环形密封桩尖18，该桩尖设有桩尖腰线凹槽密封带16、桩尖顶面凹槽19、内钢护筒桩尖钢压板15和钢环密封圈17、桩尖钢筋骨架、桩尖吊环、桩尖锲角。所述中高频振动锤1装置通过连接的法兰盘2和专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4与内外钢护筒夹持、松开连接。

作为本专利，所述外钢护筒6在沉管过程中必须先于内钢护筒7沉到设计施工土层标高处。

作为本专利，所述内钢护筒7必须在外钢护筒6完全沉到设计施工土层标高处后，才开始把内钢护筒7沉到设计施工土层标高处。

作为本专利，所述内钢护筒7必须在完成薄壁混凝土浇筑完成后，先于外钢护筒6振拔出地面，并移开到下一工序定位好。

作为本专利，所述外钢护筒6必须在内钢护筒7完全振拔出地面并移开后，才可把外钢护筒6振拔出地面，并移开到下一工序定位好。作为本专利，所述内钢护筒7的内壁上还设置有真空排水系统12。

作为本专利，所述内钢护筒7的内壁上还设置有高压注浆系统11。

作为本专利，所述还包括内腔土桩压土板14，该板的形状大小与内钢护筒的横截面相匹配，可与中高频振动锤装置通过专用夹具夹头与压土板装置夹持、施力、提升、移位、松开夹持。

本发明的方案可实现直径大、联排、浇结、联体、防渗水、环保、节能减排、施工快捷、灵活方便、适应性强、多功能的大直径联排浇结薄壁混凝土复合桩墙。可减少施工强度和难度、降低设备自重、缩短施工周期、避免二次清淤运输和污染。可提高施工质量、降低施工成本费用、适应不同土层和场地的施工。可广泛应用于海堤复合基础、港口码头护岸结构、水利水渠挡土墙和建筑深基坑的支护结构体等。

附图说明

图1为本发明的完整综合工艺原理示意图。

图2为本发明的特定咬合钢活瓣环形组合板桩尖示意图。

图3为本发明的联排浇结薄壁混凝土复合桩墙平面示意图。

图4为本发明的专用钢筋砼环形密封桩尖剖面示意图。

图5为本发明的专用钢筋砼环形密封桩尖平面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明技术做进一步详细说明：

如图1、2、3、4、5所示，本发明提供的是一种通过带有中高频液压(电动)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咬合钢活瓣环型板桩尖10或内钢护筒底端采用专用的钢筋砼环形密封桩尖18实施振压入土及振拔出管的操作施工工艺。

在中高频液压(电动)振动锤1、法兰盘2、专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4共同施力下，使外钢护筒6和内钢护筒7、内外钢护筒隔离块13和环形桩尖10或18快速协同作用形成薄壁空腔。在施工时，须先把外钢护筒6振压入土，然后再把内钢护筒底端带有特定咬合钢活瓣环型板桩尖10或内钢护筒底端采用专用的钢筋砼环形密封桩尖18振压入土，破使外钢护筒6和内钢护筒7间的薄壁土体向下向内移动推进内腔中，并挤密原状土。在外钢护筒6保护下，桩与桩间土的施工应力可充分释放。多余的土可从内外钢护筒顶端排土处排出。

在浇筑薄壁混凝土前，须先把钢筋笼由上往下吊入到外钢护筒6和内钢护筒7间的薄壁空腔内后，再从连接于外钢护筒6上部的混凝土灌注入口处5浇筑混凝土。此种施工工艺可通过内外钢护筒薄壁腔上端直观了解观察到浇筑的混凝土浇注情况，便于有效管理施工。

本发明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墙的需求。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。最终使大直径现浇薄壁混凝土桩墙和管腔内改良后原状土柱做为一整体，大大提高了复合桩墙抗压、抗剪能力，节约了成本。

本实施例中的的专用成孔器主要为五部分组成：第一部分为带有中高频液压(电动)振动锤1、法兰盘2和专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4组成的联合体设备；第二部分为三～五根为一组的外钢护筒6和一套内钢护筒7组成；第三部分为铰接于内钢护筒7底端特定多片咬合钢活瓣桩尖10或内钢护筒7底端采用专用钢筋砼环形密封桩尖18组成的适应不同角度的外开型环形的桩尖；第四部分为固定于内钢护筒7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7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做支撑。

本发明采用的是中高频液压(电动)振动锤1、法兰盘2、专用夹具滑槽横梁3、移动伸缩夹头4组成的专用液压振动夹具系统，在吊机配合下如鱼得水，方便施工和移动，真正做到节能减排、避免二次清淤运输和污染、缩短施工周期、高效施工，保安全保质量、降低设备自重。在特殊复杂城市建筑环境下发挥着特效。

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墙类型

在完成了权利要求1中a、b步骤工序后，把已制作好的钢筋笼吊放到内外钢护筒薄壁内腔中，钢筋笼定位检查完成后，从外钢护筒上部连有混凝土灌入口5处浇注混凝土。待薄壁混凝土浇注完后，重新移动启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具3和夹头4，夹紧内钢护筒7顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔内钢护筒7，边拔边查看薄壁腔内已浇的混凝土标高，直到满足设计施工标高为止。内钢护筒7拔出地面后，直接移到下根已沉到位的外钢护筒6的定位位置处施工。当内钢护筒7拔出地面完成后，启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具3和夹头4，夹紧外钢护筒6顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔外钢护筒6。拔出地面后直接移到新的一组定位位置处施工。

2)内腔土柱土压密+高压注浆+放钢筋笼的现浇薄壁混凝土复合桩墙类型

在完成了权利要求1中a、b步骤工序后，把已制作好的钢筋笼吊放到内外钢护筒薄壁内腔中，钢筋笼定位检查完成后，从外钢护筒上部连有混凝土灌入口5处浇注混凝土。混凝土浇注完成后，用吊有液压(电动)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，启动液压(电动)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，吊开液压(电动)振动锤1，放下压土板装置14，松开夹具夹头4。待上述工序完后，重新移动启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具3和夹头4，夹紧内钢护筒7顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔内钢护筒7，边拔边查看薄壁腔内已浇的混凝土标高，直到满足设计施工标高为止。内钢护筒7拔出地面后，直接移到下根已沉到位的外钢护筒6的定位位置处施工。当内钢护筒7拔出地面完成后，启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具3和夹头4，夹紧外钢护筒6顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔外钢护筒6。拔出地面后直接移到新的一组定位位置处施工。

3)内腔土柱土压密+高压注浆+现浇薄壁素混凝土复合桩墙类型在完成了权利要求1中a、b步骤工序后，从外钢护筒上部连有混凝土灌入口5处浇注混凝土。混凝土浇注完成后，用吊有液压(电动)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，启动液压(电动)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，吊开液压(电动)振动锤1，放下压土板装置14，松开夹具夹头4。待上述工序完后，重新移动启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具3和夹头4，夹紧内钢护筒7顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔内钢护筒7，边拔边查看薄壁腔内已浇的混凝土标高，直到满足设计施工标高为止。内钢护筒7拔出地面后，直接移到下根已沉到位的外钢护筒6的定位位置处施工。当内钢护筒7拔出地面完成后，启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具3和夹头4，夹紧外钢护筒6顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔外钢护筒6。拔出地面后直接移到新的一组定位位置处施工。

4)内腔土柱土取土+放钢筋笼的现浇薄壁混凝土复合桩墙类型

在完成了权利要求1中a、b步骤工序后，把已制作好的钢筋笼吊放到薄壁内腔中，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5处浇注混凝土。待上述工序完后，重新移动启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具3和夹头4，夹紧内钢护筒7顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔内钢护筒7，边拔边查看薄壁腔内已浇的混凝土标高，直到满足设计施工标高为止。内钢护筒7拔出地面后，直接移到下根已沉到位的外钢护筒6的定位位置处施工。当内钢护筒7拔出地面完成后，启动液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具3和夹头4，夹紧外钢护筒6顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔外钢护筒6。拔出地面后直接移到新的一组定位位置处施工。待已浇筑完的薄壁混凝土强度达到75％时，可采用螺杆钻机法(或人工法)把内腔土柱土取出。满足实体大直径复合桩基在设计施工功能上的不同要求。

以上所述，仅为本发明专利技术施工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。

Claims (3)

1.一种大直径联排浇结薄壁混凝土复合桩墙的施工方法，包括如下步骤：

a、先由吊机带动中高频振动锤和液压夹具系统移到施工位置，启动中高频振动锤(1)，通过连接的法兰盘(2)和夹具滑槽横梁(3)、移动伸缩夹头(4)，夹紧第一根外钢护筒(6)顶端施振，使之快速振沉到设计施工土层标高处，松开移动伸缩夹头(4)，移开中高频振动锤(1)到第二根外钢护筒(6)处，重复上述步骤工序，直到把三～五根为一组的外钢护筒(6)全部沉到设计施工土层标高处止；

b、再把内钢护筒(7)吊到第一根已沉到位的外钢护筒(6)的位置处定位，打开内钢护筒底端铰接的外开型咬合钢活瓣环形组合板桩尖(10)，由带有伸缩臂的挖机临时固定，先靠自重力使内钢护筒(7)下沉入土一小段，此时再把钢护筒隔离块(13)放置于外钢护筒(6)顶部内侧指定位置做隔离，启动中高频振动锤(1)，通过连接的法兰盘(2)和夹具滑槽横梁(3)、移动伸缩夹头(4)，夹紧内钢护筒(7)顶端施振，使内钢护筒(7)和外开型咬合钢活瓣环形组合板桩尖(10)快速振沉到设计施工土层标高处，松开移动伸缩夹头(4)，移开中高频振动锤；

c、把已制作好的钢筋笼由上至下吊放到内外钢护筒薄壁内腔中，钢筋笼定位检查完成后，从外钢护筒(6)上部连有混凝土灌入口(5)处浇注混凝土；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(7)上的真空排水系统(12)对内腔原状土实施真空排水；通过预埋于内钢护筒(7)上的高压注浆系统(11)对内腔原状土实施高压注浆；将中高频振动锤(1)通过夹具夹住压土板装置，启动中高频振动锤将内腔原状土压沉压密；

d、启动中高频振动锤(1)，通过连接的法兰盘(2)和夹具滑槽横梁(3)、移动伸缩夹头(4)，夹紧内钢护筒(7)顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔内钢护筒(7)，边拔边查看薄壁腔内已浇的混凝土标高，直到满足设计施工标高为止，内钢护筒(7)振拔出地面后，直接移到第二根已沉到位的外钢护筒(6)的位置处定位，再重复上述b、c、d项步骤工序，把三～五根为一组的现浇薄壁钢筋混凝土复合桩墙全部完成为止；

e、完成了a、b、c、d项步骤工序后，启动中高频振动锤(1)，通过连接的法兰盘(2)和夹具滑槽横梁(3)、移动伸缩夹头(4)，夹紧外钢护筒(6)顶端施振，先振动5秒钟后，开始慢拔外钢护筒(6)，拔出地面后直接移到新的一组定位位置处，再按a项步骤工序施工，重复上述e项步骤工序，直至新的一组全部完成为止。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述内钢护筒(7)的内壁上还设置有高压注浆系统(11)。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述内钢护筒(7)的内壁上还设置有真空排水系统(12)。