CN103556636B - 一种用于穿越深厚密实砂层的phc管桩沉桩装置 - Google Patents

Abstract

一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，包括:PHC管桩(2),上部和下部分别连有桩帽(1)和桩靴(3),进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)穿过桩帽(1)上的孔装在PHC管桩(2)的內孔中。其优点是：一、保证返浆顺利溢出；二、防止过度冲刷；三、可以定量控制进浆管、进气管、排气管下放位置，保证穿透效果及质量。四、将传统冲水改为冲浆，浆液采用传统的钻探用泥浆加5％-10％的水泥及0.2％的缓凝剂调配而成，确保冲刷砂层过程中，不易塌孔及发生流砂现象，不过度冲刷，保证引孔质量及PHC管桩的侧摩阻力。五、设计合理，结构简单，安装操作方便，密闭性可靠，穿透效果好，经济实用。

Description

一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置

技术领域

本发明涉及基础工程技术领域，具体地说是一种新型的用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置。

背景技术

PHC管桩与钻孔灌注桩相比具有造价低廉、施工周期短、环保且工程质量易于保证等诸多优点，在高层建筑、工业厂房中广泛使用。尤其是在一些工业厂房中，用于放置精密仪器设备，在厂房使用过程中对地基沉降的要求非常高，因此必须增加PHC管桩的深度，穿越深厚密实砂层，达到更稳定的持力层，而这些深厚密实砂层标贯击数一般均大于50击，不论是静压还是锤击沉桩，均遇到无法沉桩穿越的问题。

解决方法一般是采用水冲气举引孔沉桩，但传统的沉桩设备在使用过程中遇到以下问题：一、桩头处未设置密封固定装置及排气管，如新型PHC桩及水冲气举静压沉桩法(专利号：200410061106.9)，未设置密封固定装置及排气管，在施工过程中，注水及注气压力不易保证和控制，有时压力过大，造成过度冲刷，施工质量无法保证，桩头返浆四处飞溅，埋下安全隐患；压力过小桩靴回水孔及出水孔活塞可能无法正常打开，造成无法冲水，或大块砂砾无法随浆液一起返出；再如一种用于钢筋混凝土预制桩沉桩的冲水设备(专利号：02278050.5)，它是由进水管、进气管、腔体、套管和出水管构成，无排气管，该专利虽提到上部密封装置，但未进行详细描述，是否能起到密封作用尚不明确；二、在冲水过程中，砂层易发生塌孔、流砂，甚至如果邻孔也采用此种方法沉桩时，会出现砂层掏空连通等情况，造成施工后的承载力不稳定和施工质量不易控制等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计合理、结构简单穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩设备，以从根本上解决现有技术存在的问题。

本发明的一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，包括:PHC管桩,PHC管桩的上部和下部连有桩帽和桩靴,进浆管、进气管及排气管穿过桩帽上的孔装在PHC管桩的孔中。

所述的进浆管、进气管、排气管上端部分别设置有可以控制的进浆阀、进气阀、排气阀；下端分别设置有高压喷嘴、进气管过滤阀、排气管过滤阀。

所述的桩帽包括:桩帽侧方开有出浆管，桩帽的上金属隔板上有供进浆管、进气管、排气管下放的上金属隔板空心区域，密闭固定装置A叶片及密闭固定装置Aˊ叶片，其中密闭固定装置A叶片和密闭固定装置Aˊ叶片通过活动页片连接，密闭固定装置A叶片与上金属隔板为一体，密闭固定装置Aˊ下金属挡板高于上金属隔板，可以绕着活动页片活动，密闭固定装置Aˊ下金属挡板形状及大小与上金属隔板空心区域B相匹配，通过螺栓孔、利用螺栓连接密封，也可以视情况通过其他固定方式(如卡扣等)固定，桩帽与PHC管桩及进浆管、进气管、排气管接触处有防止浆液溢出的胶套(垫)。

所述的桩靴包括:靴体侧壁有回浆阀，底部有出浆阀，其中回浆阀及出浆阀为简易单向阀，回浆阀正向承受的极限压力为0.5～1MPa,出浆阀承受的正向极限压力为2MPa，而逆向极限压力可认为无穷大，当压力达到极限压力时单向阀破坏冲开，变为出浆孔及回浆孔。

所述的泵入注浆管的浆液为传统的钻探用泥浆加5％-10％的水泥及0.2％的缓凝剂调配而成，确保不过度冲刷砂层及塌孔，保证引孔质量及PHC管桩的侧摩阻力不会因砂层冲刷扰动而减小。

本发明一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩设备优点是：

一、增加了桩帽，形成密闭空腔，便于通过排气阀及出浆阀控制压力，保证返浆顺利溢出，防止其四处飞溅，确保出浆(孔)阀及回浆(孔)阀顺利打开；

二、增加排气孔，施工过程压力得到控制，防止过度冲刷；

三、增加上部密闭固定装置A叶片及密闭固定装置Aˊ叶片，保证了空腔的密闭性，压力易于保证，可以定量控制进浆管、进气管、排气管下放位置，保证穿透效果及质量。

四、将传统冲水改为冲浆，浆液采用传统的钻探用泥浆加5％-10％的水泥及0.2％的缓凝剂调配而成，确保冲刷砂层过程中，不易塌孔及发生流砂现象，不过度冲刷，保证引孔质量及PHC管桩的侧摩阻力。

五、本发明集成了现有水冲气举引孔沉桩设备的优点，同时，对现有水冲气举引孔沉桩设备的技术不足从根本上进行了改进，设计合理，结构简单，安装操作方便，密闭性可靠，穿透效果好，经济实用。

附图说明

图1—本发明结构示意图。

图2—桩帽结构大样图。

图3—桩靴结构大样图。

图4—上部密封固定装置结构大样图。

图中：1-桩帽、2-PHC管桩、3-桩靴、4-进浆管、5-排气管、6-进气管、7-土层、8-空腔、12-出浆管、13-活动页片、14-螺栓、15-上金属隔板、16-胶套(垫)、121-出浆阀、181～183-螺栓孔、31-回浆(孔)阀、32-出浆(孔)阀、33-合金钻齿、41-进浆阀、51-排气阀、61-进气阀、42-高压喷嘴、52-进气管过滤阀、62-排气管过滤阀、A-密闭固定装置A叶片、Aˊ-密闭固定装置Aˊ叶片、B-上金属隔板空心区域、Bˊ-密闭固定装置Aˊ下金属挡板。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

如图2、4所示，桩帽1侧方开有出浆管12，桩帽1的上金属隔板15上有供进浆管4、进气管6、排气管5下放的上金属隔板空心区域B，密闭固定装置A叶片A及密闭固定装置Aˊ叶片Aˊ,其中密闭固定装置A叶片A及密闭固定装置Aˊ叶片Aˊ通过活动页片13连接，密闭固定装置A叶片A与上金属隔板15为一体，密闭固定装置Aˊ下金属挡板Bˊ略高于上金属隔板15，可以绕着活动页片13活动，密闭固定装置Aˊ下金属挡板Bˊ形状及大小与上金属隔板空心区域B相匹配，密闭固定时通过螺栓孔181、螺栓孔182及螺栓孔183利用螺栓连接密封，桩帽1与PHC管桩2及进浆管4、进气管6、排气管5接触处有防止浆液溢出的胶套(垫)16；

如图3所示，桩靴3侧壁有回浆(孔)阀31，底部有出浆(孔)阀32，其中回浆(孔)阀31及出浆(孔)阀32为简易单向阀，回浆(孔)阀31正向承受的极限压力为0.5～1MPa,出浆(孔)阀32承受的正向极限压力为2MPa，而逆向极限压力可近似认为无穷大，当压力达到极限压力时单向阀破坏冲开，变为出浆孔及回浆孔。

本发明具体实施步骤：

如图1所示，将桩靴3焊接在PHC桩2的桩脚上，待进入深厚密实砂(砾)层无法沉桩时，将桩帽1用螺栓14固定在PHC桩2的桩头上，将进浆管4、进气管6及排气管5通过上金属隔板空心区域B下放至预定深度，利用固定密封装置A叶片A及固定密封装置Aˊ叶片Aˊ将进浆管4、进气管6及排气管5固定密封，形成密闭空腔8；

打开进浆阀41及出浆阀121，浆液进入密闭空腔8，空腔8内气体从出浆阀121排出，继续泵入浆液，待浆液从出浆阀121溢出时，关闭出浆阀121，继续缓慢加压泵浆，当压力首先达到桩靴3的回浆(孔)阀31的正向极限压力时，回浆(孔)阀31将被破坏压开，形成回浆孔31，然后打开进气阀61，同时泵入高压浆液及压缩空气，当压力达到桩靴出浆(孔)阀32的正向极限压力时，出浆(孔)阀被破坏冲开，形成出浆孔32；

然后，依靠高压浆液及高压气流冲击粉碎砂层，混合浆液进入出浆孔32侧向回浆孔31通过空腔8从出浆管12溢出，根据内部压力情况，视情况打开排气阀51，控制内部压力，防止过度冲刷，连续不断形成空隙，使PHC桩体2缓慢穿越深厚密实砂层；

可根据实际砂层冲刷及桩体下沉情况，打开密封固定装置A叶片A及密封固定装置Aˊ叶片Aˊ，重新调整进浆管4、进气管6及排气管5的下放位置，重复上述步骤，待冲刷至深厚密实砂层底层0～0.5m时，停止冲刷，撤去桩帽1及进浆管4、进气管6及排气管5，按常规方法继续沉桩。

Claims (3)

1.一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，其特征在于：包括:PHC管桩(2),PHC管桩(2)的上部和下部分别连有桩帽(1)和桩靴(3),进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)穿过桩帽(1)上的孔装在PHC管桩(2)的孔中；所述的进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)上端部分别设置有可以控制的进浆阀(41)、进气阀(61)、排气阀(51)；下端分别设置有高压喷嘴(42)、进气管过滤阀(52)、排气管过滤阀(62)；所述的桩帽(1)包括:桩帽(1)侧方开有出浆管，桩帽(1)的上金属隔板(15)上有供进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)下放的上金属隔板空心区域(B)，密闭固定装置A叶片(A)及密闭固定装置Aˊ叶片(Aˊ),其中密闭固定装置A叶片(A)及密闭固定装置Aˊ叶片(Aˊ)通过活动页片(13)连接，密闭固定装置A叶片(A)与上金属隔板(15)为一体，密闭固定装置Aˊ下金属挡板(Bˊ)高于上金属隔板(15)，可以绕着活动页片(13)活动，密闭固定装置Aˊ下金属挡板(Bˊ)形状及大小与上金属隔板空心区域(B)相匹配，通过螺栓孔(181、182、183)利用螺栓连接密封，桩帽(1)与PHC管桩(2)及进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)接触处有防止浆液溢出的胶套(16)。

2.根据权利要求1所述的一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，其特征在于：所述的桩靴(3)包括:靴体侧壁有回浆阀(31)，底部有出浆阀(32)，其中回浆阀(31)及出浆阀(32)为简易单向阀，回浆阀(31)正向承受的极限压力为0.5～1MPa,出浆阀(32)承受的正向极限压力为2MPa，而逆向极限压力可认为无穷大，当压力达到极限压力时单向阀破坏冲开，变为出浆孔及回浆孔。

3.根据权利要求1所述的一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，其特征在于：泵入进浆管(4)的浆液为传统的钻探用泥浆加5％-10％的水泥及0.2％的缓凝剂调配而成，确保不过度冲刷砂层及塌孔，保证引孔质量及PHC管桩(2)的侧摩阻力不会因砂层冲刷扰动而减小。