CN103161155A - 沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了设有混凝土压灌系统和钢筋笼后插系统的、采用中空振动锤并配有内锤的沉管压灌桩专用桩机,以及使用该桩机进行混凝土压灌施工、钢筋笼后插施工的方法,可保证混凝土压灌和钢筋笼后插施工的质量,加大了沉管压灌桩的适用范围,具有较好的技术、经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用,属于桩基础施工技术领域。
背景技术
申请号为201110172486.3、申请日为2011年6月24日、申请人为毕建东的中国发明专利:沉管灌注桩全过程施工方法及其专用装置(以下简称:201110172486.3专利),提出了沉管压灌桩的概念,做法是:沉管到位后,上拔桩管的同时,通过灌注管泵送混凝土,插入钢筋笼后成桩;并给出了试桩、测桩的方法及其专用装置。
201110172486.3专利所存在的问题是:
泵送混凝土是用地面上的混凝土泵,通过输送管,包括向上的输送管,将混凝土输送到灌注管上口,路线较长,弯曲较多,容易造成堵管。
在锤击的过程中,如不将输送管与灌注管断开,向上的输送管中的混凝土中的石子受振下沉、堆积,造成堵管,处理麻烦,影响效率,浪费混凝土;如输送管、灌注管反复断、接,亦非常麻烦。
目前工程中应用的长螺旋钻孔压灌桩,采用有芯管的长螺旋钻成孔,通过芯管泵送混凝土,同时上提钻杆,然后插入钢筋笼。这种桩为非挤土桩,振动小、噪音低、成孔穿透能力强、成桩质量好,但后插钢筋笼的操作不便、钢筋笼易偏位;插入长度较小,一般不超过25m;桩端承载力较低。
发明内容
为进一步提高沉管压灌桩施工水平和施工质量,本发明以201110172486.3专利为技术基础,提供了一种沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用。
1.桩管
本发明提供的沉管压灌桩专用桩机,需用依照201110172486.3专利设计的桩管,如图1~图4所示,其构成如下:
1.1主管2、灌注管3、排气管4均为圆形钢管;
1.2通过连接板8,灌注管3焊在主管2外一侧;通过连接板8,排气管4焊在主管2外另一侧;
1.3下板1为外形略大于主管2与灌注管3、排气管4用连接板8焊好后的外形的柱形台体,一侧有与灌注管3同心且等内径的圆孔9,另一侧有与排气管4同心且上半段与排气管4等内径、下半段内径略大的圆孔10;
1.4下板1上部有与主管2同心且等内径的凹入,凹入内可放置缓冲材料;
1.5主管2、灌注管3、排气管4下端周边与下板1焊接;
1.6灌注管3、排气管4上端有排气阀6、7;
1.7压杆5为下部外径略大的等内径圆形钢管,外形与排气管4、圆孔10匹配,套在排气管4、圆孔10内;
1.8压杆5上端与排气阀7螺纹连接。
2.垫板
使用本发明提供的沉管压灌桩专用桩机,进行沉管压灌桩施工,需用图5所示的垫板,其构成如下:
2.1薄钢板11外形同或略大于桩管的下板1的外形;
2.2与桩管下板1两侧的圆孔9、10对位,且直径略大于圆孔9和压杆5内径的、圆形的厚钢板12、13,焊在薄钢板11下;
2.3与桩管下板1两侧的圆孔9、10对位,且直径略小于圆孔9和压杆5内径的、圆形的定位环14、15焊在薄钢板11上。
3.沉管压灌桩专用桩机
本发明提供的沉管压灌桩专用桩机,为设有混凝土压灌系统和钢筋笼后插系统的、采用中空振动锤并配有内锤的沉管压灌桩机。
如图7所示,所提供的沉管压灌桩专用桩机的构成如下:
3.1卷扬机组22、混凝土泵23放在底盘21上;
3.2混凝土泵23通过输送管24,与桩管25上的灌注管3上部相连;输送管24为软管,中部固定在桩架29侧面;混凝土泵23可回抽混凝土;
3.3中空振动锤26夹在桩管25上,松开可套着桩管25上下滑动;
3.4中部有圆孔33的压板31,与中空振动锤26侧焊;
3.5口朝下的喇叭筒形套筒32,与压板31的圆孔33中心对位,顶焊在压板31下;
3.6卷扬机组22,通过固定在桩架29上端的鹅头28,用钢丝绳34、35、36,可起吊吊环30、内锤27和中空振动锤26;
3.7钢丝绳34从压板31的圆孔33、套筒32中穿过,与吊环30相连;
3.8中空振动锤26、内锤27、桩架29的构成同现有振动沉管桩机。
上述混凝土泵23、输送管24和桩管25上的灌注管3构成了桩机的混凝土压灌系统。对于液压混凝土泵,只要反向供、回油,即可实现混凝土泵23的回抽功能。
上述中空振动锤26、压板31、套筒32和桩管25构成了桩机的钢筋笼后插系统;该系统以中空振动锤26为动力,以桩管25为滑道。
4.混凝土压灌施工方法
参见图1~图5、图7,使用本发明提供的沉管压灌桩专用桩机,进行混凝土压灌施工的具体步骤如下:
4.1按已有方法,将桩管25对位压在桩点位置的垫板上,用中空振动锤26完成先期振动沉桩管25,再用卷扬机组22驱动内锤27完成后期内击沉桩管25;
4.2用混凝土泵23,通过输送管24,向桩管25上的灌注管3内泵送混凝土;然后,将近于混凝土泵23的、输送管24中的混凝土回抽;
4.3用中空振动锤26振动上拔桩管25,上拔约100mm后停振;拔管的同时,灌注管3内的混凝土填充到所形成的桩孔内;
4.4用混凝土泵23,通过输送管24和灌注管3,继续向桩管25底部泵送混凝土;借助泵送混凝土的压力,将桩管25同时顶起,至桩管25底面略高出地面;期间,可用中空振动锤26配合振动上拔桩管25;混凝土中的空气通过排气阀6、7排出;
4.5完成钢筋笼后插施工后,成桩;
4.6用混凝土泵23,回抽输送管24中的混凝土,结束。
5.钢筋笼后插施工方法
参见图1~图4、图6、图7,使用本发明提供的沉管压灌桩专用桩机,进行钢筋笼后插施工的具体步骤如下:
5.1混凝土压灌至桩管25底面到达地面后,桩机整体后退,套筒32对位于桩点;
5.2吊环30下落,插入地面上的、已与钢筋笼16配好的钢管17中,对位于钢管17上的圆孔18;穿过吊环30,销轴19插入圆孔18内;
5.3通过吊环30,用钢丝绳34将地面上的钢筋笼16和钢管17一起吊起,至钢管17上端插至套筒32内,顶到压板31下;这时,钢筋笼16下端对位于桩点;
5.4夹持在桩管25上的中空振动锤26松开后启动,套着桩管25,通过钢管17,将钢筋笼16振压插入混凝土中;
5.5钢筋笼16与钢管17脱开后,通过吊环30,用钢丝绳34将钢管17从混凝土中提出、放到地面,结束。
使用本发明提供的沉管压灌桩专用桩机进行试桩、测桩的方法,为201110172486.3专利提供的方法,不再赘述。
上述两套系统和两种方法,不仅可用于上述振动沉管压灌桩施工,还可用于静压或锤击沉管压灌桩机进行相应的沉管压灌桩施工。
有益效果
本发明的有益效果主要体现在如下两点:
1.防止堵管。
两次回抽混凝土的目的,都是为防止堵管。
(1)振拔桩管前,先向灌注管泵送混凝土,再回抽输送管中的部分混凝土,避免了这部分输送管中的混凝土中的石子,在下一步振拔桩管时受振下沉、堆积,造成堵管。
(2)混凝土压灌施工的最后一步的回抽混凝土,是为做下一根桩时,防止堵管创造条件。如果没有这一步,施工下一根桩时,输送管中是充满混凝土的,振动或内击沉管时,都会造成输送管中的混凝土中的石子下沉、堆积,造成堵管。
2.根本改进了后插钢筋笼的方法。
(1)地面操作时,由于没有了重量较大的振动器,钢管可很容易地插到钢筋笼内;
(2)用中空振动锤作为后插钢筋笼的动力,不需另配振动器,设备较简单,振插动力大;
(3)以桩管为滑道,钢筋笼顶部受控,不会摆动,可保证钢筋笼垂直度。
上述对后插钢筋笼方法的根本改进,可保证后插钢筋笼的质量,加大后插钢筋笼长度,加大沉管压灌桩的适用范围。
因此,本发明提供的沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用,具有较好的技术、经济效益。
附图说明
图1是桩管立面示意图;
图2是图1所示桩管底部纵剖面示意图;
图3是图1所示桩管底板纵剖面示意图;
图4是图2的横剖面示意图,其中:图a是主管部位横剖面示意图,图b是底板部位横剖面示意图;
图5是垫板构成示意图,其中:图a是平面示意图,图b是剖面示意图;
图6是钢管插入钢筋笼示意图;
图7是沉管压灌桩专用桩机构成立面示意图。
具体实施方式
某建筑工程场地,自上而下土层:2m厚杂填土,18m厚可塑状态粉质粘土与稍密至中密状态粉细砂、细砂互层,3m厚全风化泥岩,3m厚强风化泥岩,以下为中风化泥岩。
设计桩径600mm,桩长27m,桩端持力层为中风化泥岩,单桩极限承载力1500t,其中:桩端极限阻力1100t,桩侧极限阻力400t。
桩管基本数据:主管2外径600mm,壁厚25mm,高30m;灌注管3、排气管4外径133mm,壁厚10mm;压杆5下部加厚处直径133mm,内径93mm,加厚高度100mm,其余外径113mm,壁厚10mm;下板1周边大出主管2与灌注管3、排气管4焊好后的相应外形20mm,高度400mm;下板1与灌注管3对应的圆孔9直径113mm;下板1与排气管4、压杆5对应的圆孔10,下段直径133mm,高度100mm,上段直径113mm;下板1上部凹入直径550mm,深度150mm。
垫板基本数据:薄钢板11厚5mm,外形同桩管25的下板1;厚钢板12直径133mm,厚20mm;厚钢板13直径113mm,厚20mm;定位环14外径103mm,内径83mm,高20mm;定位环15外径83mm,内径63mm,高20mm。
沉管压灌桩专用桩机基本数据:中空振动锤26功率为2*45=90kW;内锤27直径500mm,长6.5m,重10t;混凝土泵23的最大压力10MPa,最大流量每小时100立方米;输送管24外径133mm,壁厚10mm;桩架29高度35m;套筒32用3mm薄钢板,喇叭口直径500mm,高300mm,直段直径、高均为250mm。
钢筋笼及钢管基本数据:钢筋笼16外径500mm,长27m;箍筋直径8mm,上部3m范围间距100mm,其余间距250mm;纵筋15根,直径12mm;钢管17长30m,直径219mm,壁厚5mm;圆孔18直径80mm,中心距管端150mm。
使用本发明提供的专用桩机,进行混凝土压灌施工的具体步骤如下:
(1)按已有方法,将桩管25对位压在桩点位置的垫板上,用中空振动锤26完成先期振动沉管,再用卷扬机组22驱动内锤27完成后期内击沉管;
(2)用混凝土泵23,通过输送管24,向桩管25上的灌注管3内泵送C70混凝土;然后,回抽输送管24中的、中部与桩架29的固定点至混凝土泵23之间的混凝土;
(3)用中空振动锤26振动拔管,拔管高度约100mm后停振;拔管的同时,灌注管3内的混凝土填充到所形成的桩孔内;
(4)用混凝土泵23,通过输送管24和桩管25上的灌注管3,继续向桩管25底部泵送混凝土;借助泵送混凝土的压力,将桩管25同时顶起,至桩管25底面到达地面;期间,可用中空振动锤26配合振动拔管;混凝土中的空气通过排气阀6、7排出;
(5)完成钢筋笼后插施工后,成桩;
(6)用混凝土泵23,回抽输送管24中的混凝土,结束。
使用本发明提供的专用桩机,进行钢筋笼后插施工的具体步骤如下:
(1)混凝土压灌至桩管25底面到达地面后,桩机整体后退,套筒32对位于桩点;
(2)吊环30下落,插入地面上的、已与钢筋笼16配好的钢管17中,对位于钢管17上的圆孔18;穿过吊环30,销轴19插入圆孔18内;
(3)通过吊环30,用钢丝绳34将地面上的钢筋笼16和钢管17一起吊起,至钢管17上端插至套筒32内,顶到压板31下;这时,钢筋笼16下端对位于桩点;
(4)夹持在桩管25上的中空振动锤26松开后启动,套着桩管25,通过钢管17,将钢筋笼16振压插入混凝土中;
(5)钢筋笼16与钢管17脱开后,通过吊环30,用钢丝绳34将钢管17从混凝土中提出、放到地面,结束。
Claims (6)
1.沉管压灌桩专用桩机,为设有混凝土压灌系统和钢筋笼后插系统的、采用中空振动锤并配有内锤的沉管压灌桩机,构成如下:
1.1卷扬机组(22)、混凝土泵(23)放在底盘(21)上;
1.2混凝土泵(23)通过输送管(24),与桩管(25)上的灌注管(3)上部相连;输送管(24)为软管,中部固定在桩架(29)侧面;混凝土泵(23)可回抽混凝土;
1.3中空振动锤(26)夹在桩管(25)上,松开后可套着桩管(25)上下滑动;
1.4中部有圆孔(33)的压板(31),与中空振动锤(26)侧焊;
1.5口朝下的喇叭筒形的套筒(32),与压板(31)的圆孔(33)中心对位,顶焊在压板(31)下;
1.6卷扬机组(22),通过固定在桩架(29)上端的鹅头(28),用钢丝绳(34)、(35)、(36),可起吊吊环(30)、内锤(27)和中空振动锤(26);
1.7钢丝绳(34)从压板(31)的圆孔(33)、套筒(32)中穿过,与吊环(30)相连;
1.8中空振动锤(26)、内锤(27)、桩架(29)的构成同现有振动沉管桩机。
2.如权利要求1所述沉管压灌桩专用桩机使用的桩管,构成如下:
2.1主管(2)、灌注管(3)、排气管(4)均为圆形钢管;
2.2通过连接板(8),灌注管(3)焊在主管(2)外一侧;通过连接板(8),排气管4焊在主管(2)外另一侧;
2.3下板(1)为外形略大于主管(2)与灌注管(3)、排气管(4)用连接板(8)焊好后的外形的柱形台体,一侧有与灌注管3同心且等内径的圆孔(9),另一侧有与排气管(4)同心且上半段与排气管(4)等内径、下半段内径略大的圆孔(10);
2.4下板(1)上部有与主管(2)同心且等内径的凹入,凹入内可放置缓冲材料;
2.5主管(2)、灌注管(3)、排气管(4)下端周边与下板(1)焊接;
2.6灌注管(3)、排气管(4)上端有排气阀(6)、(7);
2.7压杆(5)为下部外径略大的等内径圆形钢管,外形与排气管(4)、圆孔(10)匹配,套在排气管(4)、圆孔(10)内;
2.8压杆(5)上端与排气阀(7)螺纹连接。
3.使用权利要求1的沉管压灌桩专用桩机进行混凝土压灌施工的方法,步骤如下:
3.1按已有方法,将桩管(25)对位压在桩点位置的垫板上,用中空振动锤(26)完成先期振动沉桩管(25),再用卷扬机组(22)驱动内锤(27)完成后期内击沉桩管(25);
3.2用混凝土泵(23),通过输送管(24),向桩管(25)上的灌注管(3)内泵送混凝土;然后,将近于混凝土泵(23)的、输送管(24)中的部分混凝土回抽;
3.3中空振动锤(26)振动上拔桩管(25),上拔约100mm后停振;拔管的同时,灌注管(3)内的混凝土填充到所形成的桩孔内;
3.4用混凝土泵(23),通过输送管(24)和灌注管(3),继续向桩管(25)底部泵送混凝土;借助泵送混凝土的压力,将桩管(25)同时顶起,至桩管(25)底面到达地面;期间,可用中空振动锤(26)配合振动上拔桩管(25);混凝土中的空气通过排气阀(6)、(7)排出;
3.5完成钢筋笼后插施工后,成桩;
3.6用混凝土泵(23)回抽输送管(24)中的混凝土,结束。
4.使用权利要求1的沉管压灌桩专用桩机进行钢筋笼后插施工的方法,步骤如下:
4.1混凝土压灌至桩管(25)底面到达地面,桩机整体后退,套筒(32)对位于桩点;
4.2吊环(30)下落,插入地面上的、已与钢筋笼(16)配好的钢管(17)中,对位于钢管(17)上的圆孔(18);穿过吊环(30),销轴(19)插入圆孔(18)内;
4.3通过吊环(30),用钢丝绳(34)将地面上的钢筋笼(16)和钢管(17)一起吊起,至钢管(17)上端插至套筒(32)内,顶到压板(31)下;这时,钢筋笼(16)下端对位于桩点;
4.4夹持在桩管(25)上的中空振动锤(26)松开后启动,套着桩管(25),通过钢管(17),将钢筋笼(16)振压插入混凝土中;
4.5钢筋笼(16)与钢管(17)脱开后,通过吊环(30),用钢丝绳(34)将钢管(17)从混凝土中提出、放到地面,结束。
5.权利要求1、3提供的混凝土压灌系统、使用方法,可用于静压或锤击沉管压灌桩机及其混凝土压灌施工。
6.权利要求1、4提供的钢筋笼后插系统、使用的方法,可用于静压或锤击沉管压灌桩机及其钢筋笼后插施工。
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