CN102995642B - 水下混凝土灌注防浮浆隔水装置 - Google Patents

Abstract

本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，涉及建筑工程领域，该防浮浆隔水装置包括环形隔水板、橡胶阻隔圈、弹性毛刷及气囊，所述环形隔水板设置在灌注导管外侧及桩体内钢筋笼内壁之间，所述橡胶阻隔圈设置在环形隔水板内环内侧并套在灌注导管外壁上，所述弹性毛刷均匀连接在环形隔水板外圆周上并由环形隔水板外圆周延伸至桩体外壁，所述气囊连接在环形隔水板上侧，气囊连接有延伸至桩体外的充气导管。本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置其既能顺利沉入水中，又能紧贴混凝土灌注面，使混凝土灌注面与水隔离，有效保证桩头混凝土强度，施工简单，便于操作，成本低，工期短。

Description

水下混凝土灌注防浮浆隔水装置

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，尤其是一种在水下灌注时用的防浮浆隔水装置。

背景技术

目前水下混凝土的灌注方法为：在桩体内钢筋笼（图中未示出）安装完毕后，安装灌注导管（如图1所示），灌注导管底部离孔底的距离为300-500mm，灌注时，在灌注导管内放置隔水栓（如图2所示）。灌注混凝土要有足够的混凝土储备量，灌注导管一次埋入混凝土灌面不应少于0.8m。灌注混凝土时，控制灌注导管埋入混凝土深度为2-6m，不允许灌注导管提出混凝土灌注面。该方法原理：混凝土拌和物是在一定的落差压力作用下,通过密封连接的灌注导管进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的水逐步上升（如图3所示），将桩体内的水挤出桩体，形成连续密实的混凝土桩身。最后一次灌注混凝土一定要超灌，超灌混凝土高度一般为0.8-1m。若桩身过长，超灌高度需相应增加。最后凿去超灌混凝土部分，以保证桩顶混凝土强度达到设计值。水下混凝土灌注过程请参见图1至图4，图3中箭头方向为混凝土流动方向，图4中箭头方向为水流动方向。

上述现有技术存在以下不足之处：1、由于水下混凝土灌注是通过灌注导管将混凝土从下往上挤压，存在混凝土灌注面与水紧密接触的界面，随着混凝土的灌注，水慢慢渗入混凝土内，界面处部分混凝土强度受到影响，时间越长，影响混凝土部分厚度越大，这也就是普遍水下灌注桩抽芯检查混凝土强度比试块强度偏低的原因之一；2、由于水下灌注混凝土灌注面长时期受水浸泡，造成桩顶部分混凝土强度不够。国家规范规定，宜超灌0.8~1m，然后把超灌部分凿掉，以保证桩深混凝土强度，而在实际施工中，桩越长，桩顶不合格混凝土越厚，超灌高度往往需要超过1m；3、由于要凿掉桩顶部分不合格混凝土（简称：破桩头），造成混凝土浪费、增加人工费用、延长施工工期。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，其既能顺利沉入水中，又能紧贴混凝土灌注面，使混凝土灌注面与水隔离，有效保证灌注后桩头混凝土强度，施工简单，便于操作，成本低，工期短。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，该防浮浆隔水装置包括环形隔水板、橡胶阻隔圈、弹性毛刷及气囊，所述环形隔水板设置在灌注导管外侧及桩体内钢筋笼内壁之间，所述橡胶阻隔圈设置在环形隔水板内环内侧并套在灌注导管外壁上，所述弹性毛刷均匀连接在环形隔水板外圆周上并由环形隔水板外圆周延伸至桩体外壁，所述气囊连接在环形隔水板上侧，气囊连接有延伸至桩体外的充气导管。

本发明的进一步技术方案是：所述环形隔水板包括分别呈半圆环形的隔水板Ⅰ及隔水板Ⅱ，隔水板Ⅰ与隔水板Ⅱ通过螺栓连接件锚固形成整体式环形隔水板。

所述橡胶阻隔圈包括分别呈半圆环形的阻隔圈Ⅰ及阻隔圈Ⅱ，阻隔圈Ⅰ与阻隔圈Ⅱ对接形成整体式环形橡胶阻隔圈。

所述气囊包括分别呈C形的气囊Ⅰ及气囊Ⅱ，气囊Ⅰ设置在隔水板Ⅰ上，气囊Ⅱ设置在隔水板Ⅱ上，且气囊Ⅰ与气囊Ⅱ呈对称设置，气囊Ⅰ、气囊Ⅱ及充气导管通过气管三通相互连接。

在灌注导管底端外壁连接有至少两个呈对称设置可自动折叠的弹簧活动托架，当上述防浮浆隔水装置下移至靠近灌注导管底端时，弹簧活动托架自动向外伸展支撑在防浮浆隔水装置的环形隔水板下侧，当上述防浮浆隔水装置被混凝土向上顶起时，弹簧活动托架可自动向上收起最后靠在灌注导管底端外壁上。

由于采用上述结构，本发明之水下混凝土灌注防浮浆隔水装置具有以下有益效果：

1、本发明设置的防浮浆隔水装置紧贴在混凝土灌注面上，随着混凝土灌注面的上升而升高，有效隔离混凝土灌注面与混凝土灌注面上的水；

2、本发明的防浮浆隔水装置有效隔离混凝土灌注面与混凝土灌注面上的水，避免水下灌注混凝土灌注面长时期受水浸泡，造成桩顶部分混凝土强度不够，有效保证桩头混凝土强度，桩混凝土灌注时，防浮浆隔水装置浮到高于桩头标高50mm即可，不用超灌混凝土，不用破桩头，节约混凝土和破桩头所费人工、机械费用，缩短施工工期，是一项保证质量、节材、省工、省时的技术革新，是水下施工技术的一项突破，必将产生巨大的经济效益和社会效益；

3、本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置设置有气囊，可通过调节气囊气压来改变防浮浆隔水装置所受浮力大小，使这套装置既能顺利沉入水中，又能紧贴混凝土灌注面，施工简单，便于操作，适合工地使用。

下面结合附图和实施例对本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置作进一步说明。

附图说明

图1是现有技术水下混凝土的灌注导管伸进桩体内钢筋笼但未开始灌注前的结构示意图； 

图2是现有技术水下混凝土的灌注导管伸进桩体内钢筋笼且开始灌注的结构示意图；

图3是现有技术水下混凝土灌注一段时间后防水栓被推至灌注导管底部，混凝土由桩体底部向上灌注的结构示意图；

图4是现有技术水下混凝土完成灌注后的结构示意图；

图5是本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置的俯视图；

图6是图5的仰视图；

图7是图5的A-A方向截面图；

图8是本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置的弹簧活动托架向外伸展支撑在环形隔水板下侧的结构示意图；

图9是图8所示防浮浆隔水装置上移后弹簧活动托架向上收起靠在灌注导管底端外壁上的结构示意图；

图10是采用本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置进行水下混凝土，灌注导管伸进桩体内钢筋笼但未开始灌注前的结构示意图；

图11是采用本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置进行水下混凝土，灌注一段时间后防水栓被推至灌注导管底部的结构示意图；

图12是采用本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置进行水下混凝土，防水栓被推至灌注导管底部灌注一段时间后混凝土由桩体底部向上灌注的结构示意图；

图13是采用本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置进行水下混凝土，完成灌注后的结构示意图。

附图标号说明：1—桩体、2—灌注导管、3—水、4—隔水栓、5—混凝土、6—隔水板Ⅰ、7—气囊Ⅰ、8—螺栓连接件、9—气管三通、10—阻隔圈Ⅱ、11—阻隔圈Ⅰ、12—气囊Ⅱ、13—隔水板Ⅱ、14—边肋、15—弹性毛刷、16—充气导管、17—弹簧活动托架。

具体实施方式

如图5至图9所示，本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，该防浮浆隔水装置包括环形隔水板、橡胶阻隔圈、弹性毛刷15及气囊，所述环形隔水板设置在灌注导管2外侧及桩体1内钢筋笼（图中未示出）内壁之间，所述橡胶阻隔圈设置在环形隔水板内环内侧并套在灌注导管2外壁上，所述弹性毛刷15均匀连接在环形隔水板外圆周上并由环形隔水板外圆周延伸至桩体1外壁，弹性毛刷15为硬塑料制作形成，环形隔水板外缘连接有边肋14，弹性毛刷15均匀连接在边肋14上。所述气囊连接在环形隔水板上侧，气囊连接有延伸至桩体1外的充气导管16。

在本实施例中，所述环形隔水板包括分别呈半圆环形的隔水板Ⅰ6及隔水板Ⅱ13，隔水板Ⅰ6及隔水板Ⅱ13是2mm厚铁板制作形成，隔水板Ⅰ6与隔水板Ⅱ13通过螺栓连接件8锚固形成整体式环形隔水板，隔水板Ⅰ6、隔水板Ⅱ13的外径与钢筋笼内径相等，隔水板Ⅰ6、隔水板Ⅱ13的内径略大于混凝土灌注导管2导管直径。所述橡胶阻隔圈包括分别呈半圆环形的阻隔圈Ⅰ11及阻隔圈Ⅱ10，阻隔圈Ⅰ11与阻隔圈Ⅱ10对接形成整体式环形橡胶阻隔圈，环形橡胶阻隔圈便于防浮浆隔水装置附着于灌注导管2上下滑动，并起到隔水效果。所述气囊包括分别呈C形的气囊Ⅰ7及气囊Ⅱ12，气囊Ⅰ7设置在隔水板Ⅰ6上，气囊Ⅱ12设置在隔水板Ⅱ13上，且气囊Ⅰ7与气囊Ⅱ12呈对称设置，气囊Ⅰ7、气囊Ⅱ12及充气导管16通过气管三通9相互连接，充气导管16充入的气体经过气管三通9后可同时进入气囊Ⅰ7和气囊Ⅱ12，通过调节气囊Ⅰ7、气囊Ⅱ12的气压改变防浮浆隔水装置所受浮力大小，使防浮浆隔水装置既能沉于水下，又能浮于混凝土灌注面上。在灌注导管2底端外壁连接有至少两个呈对称设置可自动折叠的弹簧活动托架17，在本实施例中设有四个弹簧活动托架17，当上述防浮浆隔水装置下移至靠近灌注导管2底端时，弹簧活动托架17自动向外伸展支撑在防浮浆隔水装置的环形隔水板下侧（如图8所示），起到定位支撑防浮浆隔水装置的作用，当上述防浮浆隔水装置被混凝土5向上顶起时，弹簧活动托架17可自动向上收起最后靠在灌注导管2底端外壁上（如图9所示），在完成灌注后不影响灌注导管2拔出。

本发明实施流程：制作防浮浆隔水装置→桩钢筋笼就位→安装第一节灌注导管和防浮浆隔水装置→防浮浆隔水装置下沉后并按顺序安装余下几节灌注导管→气囊充气，开始灌注混凝土→调节气囊气压，改变防浮浆隔水装置所受浮力→灌注混凝土到桩顶→排出气囊内的气体，拆除防浮浆隔水装置→抽出灌注导管→桩面整平。采用本发明水下混凝土灌注防浮浆隔水装置进行灌注过程请参见图10至图13，其中图11、12中箭头方向为混凝土5流动方向，图13中箭头方向为水3流动方向。

2、实施要点：

①制作防浮浆隔水装置：采用2mm厚铁板按钢筋笼的内径和灌注导管外径尺寸做成半圆环的隔水板Ⅰ6、隔水板Ⅱ13，便于安装。两个半圆环的隔水板Ⅰ6、隔水板Ⅱ13用螺栓锚固连接组成整体式环形隔水板，圆环外边沿根据桩壁尺寸镶嵌硬质塑料制作的弹性毛刷15，内环设橡胶阻隔圈，隔水板Ⅰ6、隔水板Ⅱ13上分别安装充气气囊Ⅰ7、气囊Ⅱ12，充气管道通长到桩面。第一节导管底部安装弹簧活动托架，弹簧活动托架受防浮浆隔水装置重力影响将呈水平状态，防浮浆隔水装置上浮后，弹簧活动托架自动收回、紧贴于灌注导管底部外壁；

②安装灌注导管和防浮浆隔水装置：采用桩机吊钩把灌注导管垂直吊起，正对桩心，平稳放在桩口护筒面支承架上，然后将灌注导管底部弹簧活动托架打开，将两个半圆环隔水板Ⅰ6、隔水板Ⅱ13套入灌注导管（灌注导管外已经安装橡胶阻隔圈），用螺栓连接固紧，放在弹簧活动托架17面上；再将吊钩上升，移开护筒面上支撑架，对准桩心慢慢沉入桩里，然后再按顺序接装余下灌注导管，防浮浆隔水装置随灌注导管沉入桩底设定的位置；

③桩混凝土灌注：钢筋笼、灌注导管和防浮浆隔水装置安装完毕，检查合格后，可以准备灌注混凝土，开始灌注混凝土时，应储够足量的混凝土，并对防浮浆隔水装置气囊充气，使防浮浆隔水装置整体密度略大于水的密度（该压力预先通过实验测定），这时打开灌注导管中隔水栓4（该隔水栓4采用与桩身混凝土强度同等级细石混凝土制作）固定装置，混凝土5跟着隔水栓4一直灌到桩底，当混凝土灌注面到达比灌注导管底部高0.8m时，将气囊放气，使防浮浆隔水装置在重力作用下往下沉，慢慢把水挤到隔水板面上，然后控制气囊压力（该压力预先实验确定），使防浮浆隔水装置可紧贴在混凝土灌注面上，随着混凝土5不断灌注，防浮浆隔水装置随灌注面上升而升高，将水不断挤压、排出桩外，防浮浆隔水装置到达比桩顶标高高50mm时，停止混凝土5灌注；

④拆除防浮浆隔水装置，提拔灌注导管：先将防浮浆隔水装置气囊内气体放完，用扳手拆除隔水板Ⅰ、隔水板Ⅱ上螺栓连接件，拆除防浮浆隔水装置；然后慢慢提拔灌注导管，提拔灌注导管时，每提500mm，又放下300mm，这样使灌注导管在混凝土中的空隙通过反复提放，使混凝土填满。灌注导管拔出后，将桩顶浮浆刮出，把桩面抹平，并清除桩钢筋表面污染。

 作为本发明的变换形式，环形隔水板、橡胶阻隔圈也可为一体式结构，气囊也不一定要分为两个，也可为一体式气囊，因此本发明并不限于上述实施例所列举的形式，只要在本发明的范围内所做的变换均属于本发明的范畴。 

Claims (5)

1.一种水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，其特征在于，该防浮浆隔水装置包括环形隔水板、橡胶阻隔圈、弹性毛刷(15)及气囊，所述环形隔水板设置在灌注导管(2)外侧及桩体(1)内钢筋笼内壁之间，所述橡胶阻隔圈设置在环形隔水板内环内侧并套在灌注导管(2)外壁上，所述弹性毛刷(15)均匀连接在环形隔水板外圆周上并由环形隔水板外圆周延伸至桩体(1)外壁，所述气囊连接在环形隔水板上侧，气囊连接有延伸至桩体(1)外的充气导管(16)。

2.如权利要求1所述的水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，其特征在于，所述环形隔水板包括分别呈半圆环形的隔水板Ⅰ(6)及隔水板Ⅱ(13)，隔水板Ⅰ(6)与隔水板Ⅱ(13)通过螺栓连接件(8)锚固形成整体式环形隔水板。

3.如权利要求1所述的水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，其特征在于，所述橡胶阻隔圈包括分别呈半圆环形的阻隔圈Ⅰ(11)及阻隔圈Ⅱ(10)，阻隔圈Ⅰ(11)与阻隔圈Ⅱ(10)对接形成整体式环形橡胶阻隔圈。

4.如权利要求1所述的水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，其特征在于，所述气囊包括分别呈C形的气囊Ⅰ(7)及气囊Ⅱ(12)，气囊Ⅰ(7)设置在隔水板Ⅰ(6)上，气囊Ⅱ(12)设置在隔水板Ⅱ(13)上，且气囊Ⅰ(7)与气囊Ⅱ(12)呈对称设置，气囊Ⅰ(7)、气囊Ⅱ(12)及充气导管(16)通过气管三通(9)相互连接。

5.如权利要求1所述的水下混凝土灌注防浮浆隔水装置，其特征在于，在灌注导管(2)底端外壁连接有至少两个呈对称设置可自动折叠的弹簧活动托架(17)，当上述防浮浆隔水装置下移至靠近灌注导管(2)底端时，弹簧活动托架(17)自动向外伸展支撑在防浮浆隔水装置的环形隔水板下侧，当上述防浮浆隔水装置被混凝土(5)向上顶起时，弹簧活动托架(17)可自动向上收起最后靠在灌注导管(2)底端外壁上。