CN104652432A - 一种改进的灌注桩施工护筒 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改进的灌注桩施工护筒，所述护筒为钢护筒；所述护筒由护筒本体和与其平行的注浆管组成。这种装置结构简单、方便使用，可减小护筒拔出旋挖钻孔时的提拔力，提高吊车的提拔效率，还可以长期重复利用，极大的节约了施工成本。

Description

一种改进的灌注桩施工护筒

技术领域

本发明涉及一种施工装置，具体讲涉及一种改进的灌注桩施工护筒。

背景技术

灌注桩施工中，护筒能稳定孔壁，防止坍孔，还可以隔离地表水，导向钻头，固定桩位。为提高护筒的再利用率，降低施工成本，在混凝土浇灌完成后至混凝土初凝前，需将护筒拔出。

提拔过程需克服内部混凝土及外围土体对钢护筒的侧摩阻力，目前施工现场常用的提拔方式主要有两种：直接提拔与振动锤提拔。

如图1所示的直接提拔的方式，即使用提拔机械设备将护筒沿钻孔轴线方向拔出钻孔，显然提拔力必须大于护筒外围摩阻力，该方法存在的问题包括：1)提拔力大，因此需要大型吊装提拔机械或专用特殊设备；2)提拔机械或设备对地表的下压力大，因此地表沉陷的危险性增加甚至影响钻孔孔壁的稳定；3)输电线路等特殊工程桩基施工条件恶劣，大型设备受限无法进场难以完成提拔工作。

如图2所示的振动锤提拔方式，即在护筒与提拔设备之间连接一振动锤，工作时振动锤使护筒产生小幅上下垂直振动，迫使护筒周围土体产生液化、位移，进而减小其侧摩阻力。该方法存在的问题是：1)对含水量高的非粘性土适用性较好，对其它条件土层的效果较差；2)对周围环境产生噪音污染；3)振动锤减阻提拔效果不理想时，会出现如上列述直接提拔所遇到各种问题。

因此，需要提供一种新的技术方案以解决灌注桩成孔后护筒提拔难度大的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种改进的灌注桩施工护筒，通过焊接在钢护筒周围的注浆管，高压注入膨润土泥浆、水等材料，以降低护筒与周边土体摩阻力并增加护筒底部推力的方法，使得护筒被提拔设备顺利拔出。

本发明提供的技术方案是；一种改进的灌注桩施工护筒，所述护筒为钢护筒；其改进之处在于：所述护筒由护筒本体和与其平行的注浆管组成。

优选的，所述注浆管由内外管组成。

进一步，所述外管为空心钢管，所述外管的底部为锥形，所述外管焊接在所述护筒本体外壁上；所述外管壁上开有外管注浆孔。

进一步，内管为空心钢管，所述内管的底部为锥形，所述内管壁上开有内管注浆孔。

进一步，所述内管通过同轴安装在所述内管和外管之间的滚动轴承与所述外管转动连接。

进一步，所述滚动轴承由外圈、内圈、安装在所述内圈和外圈之间的保持架以及安装在所述保持架内的滚动体组成；所述滚动轴承的外圈与所述外管内壁焊接，其内圈与所述内管过盈配合安装。

进一步，所述滚动轴承间隔焊接在所述外管内，所述滚动轴承的上下部位设置有防水垫片。

进一步，所述外管顶部开有与其轴线垂直的圆弧状凹槽，所述凹槽的弧度为120°。

进一步，与所述凹槽相对应的内管壁上焊接有与所述内管垂直的旋转开关；所述旋转开关穿过所述凹槽，用于实现所述内管在所述外管内的120°旋转。

进一步，所述内管管身间隔设置有加粗段；所述加粗段的所述内管外壁与外管内壁相贴合；每段加粗段中部设有所述内管出浆孔，所述外管管身开有与所述内管出浆孔的位置和大小相适应的所述外管出浆孔。

进一步，所述内管底部锥形部分设计有加粗段，所述加粗段的内管外壁与外管内壁相贴合；所述加粗段中部开有内管出浆孔，所述外管底部锥形部分开有与所述内管出浆孔的大小和位置相适应的外管出浆孔。

进一步，所述内管管身的每段加粗段中部开有3个内管出浆孔；所述3个内管出浆孔圆周等分布在所述内管的加粗段中部，使所述3个内管出浆孔的孔轴线之间的夹角均为120°。

进一步，外管管身每间隔一定距离开有三个与内管出浆孔的大小相适应的外管出浆孔，所述三个外管出浆孔包括孔轴线与所述护筒本体壁垂直的一个正面外管出浆孔、以及位于所述正面外管出浆孔两侧的两个侧面外管出浆孔；所述三个外管出浆孔的孔轴线之间的夹角均为120°。

进一步，所述内管顶部内壁为螺纹状。

优选的，所述注浆管圆周等分布焊接在所述护筒外壁上；所述注浆管的长度小于所述护筒的长度；其顶端与所述护筒顶端平齐。

与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步：

1)本发明在护筒本体周围焊接注浆管，通过向注浆管内高压注入膨润土泥浆、水等材料，以降低护筒与周边土体摩阻力并增加护筒底部推力的方法，使得护筒被提拔设备顺利拔出；

2)注浆管设计比护筒本体长度稍短，底部设计为锥形，可方便打入时减小打入阻力；

3)注浆管设计有同轴的外管和内管，内管设计有加粗段，加粗段的内管外壁与外管内壁相切，打桩下套管时，内管出浆孔和外管出浆孔处于错位状态，可防止外部的土和泥浆进入注浆管内；

4)注浆管的外管在靠近顶端设有凹槽，与凹槽相对应的内管外壁设计有旋转开关，在润滑油的作用下，通过旋转开关可实现内管在外管内的120°转动，从而使内管出浆孔与外管出浆孔相重合，方便注浆管向外注浆；

5)注浆管的底部设计有出浆孔，可以提供拔管时的瞬间外推力，提高拔管成功率；

6)注浆管的内管顶端内壁为螺孔状，在护筒较长时，可通过备用接头与多段注浆管连接。

7)注浆管的内管和外管通过滚动轴承活动连接，并在滚动轴承的上下部位设置有防水垫片，可防止注浆时，浆液漏入内外管之间使滚动轴承转动不畅。

8)本发明结构简单、方便使用，可减小护筒提拔力，提高提拔效率，还可以长期重复利用，极大的节约了施工成本。

附图说明：

图1为传统的护筒直接提拔示意图；

图2为传统的护筒振动锤提拔示意图；

图3为本发明提供的护筒正视图；

图4为本发明提供的护筒俯视图；

图5为滚动轴承的正视图；

图6为滚动轴承的俯视图；

图7为注浆管管身出浆孔的正视图；

图8为注浆管管身出浆孔的侧视图；

图9为注浆管管身出浆孔的俯视图；

图10为注浆管管底出浆孔的主视图；

图11为注浆管管底出浆孔的侧视图；

图12为注浆管管底出浆孔的俯视图；

图13为备用接头的主视图；

图14为备用接头的俯视图；

图15为护筒本体周边形成泥浆套后的剖面示意图。

其中1-起重设备；2-孔内桩体；3-护筒；4-护筒本体；5-注浆管；6-外管；7-内管；8-滚动轴承；9-管身出浆孔；10-旋转开关；11-管底出浆孔；12-侧面出浆孔；13-正面出浆孔；14-外管出浆孔；15-内管出浆孔；16-护筒本体周围的泥浆套。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图对本发明的内容做进一步地说明。

传统的护筒直接提拔示意图如图1所示；传统的护筒振动锤提拔示意图如图2所示。本发明为一种改进的灌注桩施工护筒，其采用的护筒与传统不同，如图3、图4所示：护筒由两部分构成，分别为：护筒本体-4；注浆管-5。

(1)护筒本体-4

本发明中的护筒本体为钢护筒，钢护筒与传统的灌注桩中采用的护筒一样，为圆形设计(也可能根据灌注桩的设计形状进行调整)，钢护筒的大小根据施工的灌注桩大小确定，护筒钢板厚度不超过12mm。

(2)注浆管-5

注浆管-5为钢管，形状为圆形，通过焊接连接到护筒本体-4的外壁，根据护筒本体-4半径的大小确定注浆管-5焊接的数量，最少设计为2个，本发明的图例中为对称布置4个注浆管-5。为防止浆液从底部挤入未完全固结的桩体内，注浆管-5设计比护筒本体-4长度稍短(短0.5m～1.0m)，底部设计为锥形，便于打入时减小打入阻力。

注浆管-5主要由6部分构成，分别为：内管-7；外管-6；旋转开关-10；管身出浆孔-9；管底出浆孔-11；滚动轴承-8。

①内管-7

注浆管-5的内管-7为具有一定壁厚的空心钢管，内管-7套在外管-6的内部，通过滚动轴承-8连接。为方便高压注浆时与外部注浆管-5连接，内管-7顶部内侧设计为螺纹状。沿内管-7管身每隔1m(也可根据实际情况调整)有一段加粗段，加粗段沿管身长度7cm(也可根据实际情况调整)，内管-7底部锥形段设计有4cm加粗段(也可根据实际情况调整)。加粗段外径与注浆管-5外管-6内径近乎相切，在润滑油的作用下可通过与其顶部焊接的旋转开关-10实现120°内的转动。

②外管-6

注浆管-5的外管-6为具有一定壁厚的空心钢管，外管-6壁与护筒本体-4外壁直接焊接。外管-6套在内管-7的外部，通过滚动轴承-8连接(滚动轴承-8与外管-6焊接)。外管-6靠近顶部处沿管壁开1/3槽，槽宽1.4cm(也可根据实际情况调整)，旋转开关-10穿过槽与内管-7外壁焊接，并实现内管-7在120°范围内转动。在与内管-7加粗段相对应的管身位置设计三个外管出浆孔-14，其中与护筒本体-4壁垂直方向设置一个开孔，另两个开孔则对应设置在两侧与正面出浆孔-13轴线呈120°夹角处。

③旋转开关-10

旋转开关-10主要功能是实现内管-7的旋转，位于注浆管-5顶部，与内管-7直接焊接。当打桩下套管时，通过旋转开关-10旋转内管-7，使内管出浆孔-15与外观出浆孔处于错位状态(此处规定为0°状态)，这样外部的土和泥浆不会进入到注浆管-5内。当打桩完成，开始拔管前，将旋转开关-10顺时针旋转至60°，此时外管出浆孔-14与内管出浆孔-15完全相对应，通过注浆孔顶部连接外部注浆设备开始高压注浆(可为膨润土泥浆、水等材料)，浆液通过注浆管-5渗入护筒本体-4四周，形成泥浆套。拔管时，将旋转开关-10继续顺时针旋转至120°，此时管身外管出浆孔-14与内管出浆孔-15完全错位闭合，而底部则外管出浆孔-14与内管出浆孔-15正好完全对应，高压浆液对底部土形成推力作用，通过护筒本体-4外壁润滑泥浆套、底部推力及上部吊车的上拔力联合作用将护筒沿其轴线拔出。

④管身出浆孔-9

如图7、图8、图9所示：管身出浆孔-9分为内管出浆孔-15和外管出浆孔-14，设计为圆孔(也可为其它形状)，孔径为3cm(也可根据实际情况调整)。内管出浆孔-15位于内管-7加粗段中部，每个位置处设计3个出浆孔，3个孔轴线之间的夹角皆为120°。内管出浆孔-15可随着内管-7的转动实现各阶段与外管出浆孔的相对位置关系。外管出浆孔-14与内管出浆孔-15处于注浆管-5相对应的位置处，但其开孔位置相对固定，与护筒本体-4垂直反方向正面开1个孔，两侧开2个孔，其中两侧孔轴线与正面孔轴线呈120°夹角。管身出浆孔-9的作用主要是实现往护筒本体-4四周注浆，形成泥浆套，减小拔管摩阻力。

⑤管底出浆孔-11

如图10、图11、图12所示：管底出浆孔-11分为内管出浆孔-15和外管出浆孔-14，设计为圆孔(也可为其它形状)，孔径为3cm(也可根据实际情况调整)。内管出浆孔-15位于内管-7加粗段中部，设置1个底部出浆孔，孔径3cm(也可根据实际情况调整)。内管出浆孔-15可随着内管-7的转动实现各阶段与外管出浆孔-14的相对位置关系。外管出浆孔-14与内管出浆孔-15处于注浆管-5相对应的位置处，但其开孔位置相对固定，在护筒本体-4垂直反方向正面开1个孔。管底出浆孔-11的作用是提供拔管时的瞬间反推力，提高拔管的成功率。

⑥滚动轴承-8

如图5、图6所示：滚动轴承-8的主要作用是连接内外管，实现内管-7的转动，滚动轴承-8处于内管-7与外管-6之间的位置，如图3所示，轴承内环套住内管-7，外环与外管-6内壁焊接。沿注浆管-5管身每隔3～4m布置一个滚动轴承-8。滚动轴承-8上下部需设置一些防水的垫片，防止注浆时，浆液漏入内外管-6之间，使滚动轴承-8长时间后转动不畅。

另外，考虑到护筒本体-4长度较长时，通常是采用分段焊接的形式，因此，注浆管-5设置有备用接头。如图13、图14所示，备用接头为中空的接头，接头两端外壁为螺纹状，其中间部分为六角形，六角形对角最宽处小于外管的内径，便于连接时使用扳手旋转。接头两端的螺纹与注浆管-5的内管-7内侧靠近连接端的螺纹相匹配，使接头可以连接上下两部分内管。接头的中间六角形部分的高度为2cm，因此上部分的注浆管比护筒本体在连接处短2cm。接长护筒时，需在上下两段护筒焊接前，将内管用接头连接好，为了防止外管与内管之间进入泥浆，外管外部的连接部位包裹铁皮，将上下两段间距为2cm的外管通过焊接的方式连接。

如图15所示：图15为护筒本体-4周边形成泥浆套后的剖面示意图。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种改进的灌注桩施工护筒，所述护筒为钢护筒；其特征在于：所述护筒由护筒本体和与其平行的注浆管组成。

2.如权利要求1所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述注浆管由内外管组成。

3.如权利要求2所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述外管为空心钢管，所述外管的底部为锥形，所述外管焊接在所述护筒本体外壁上；所述外管壁上开有外管注浆孔。

4.如权利要求3所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

内管为空心钢管，所述内管的底部为锥形，所述内管壁上开有内管注浆孔。

5.如权利要求4所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述内管通过同轴安装在所述内管和外管之间的滚动轴承与所述外管转动连接。

6.如权利要求5所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述滚动轴承由外圈、内圈、安装在所述内圈和外圈之间的保持架以及安装在所述保持架内的滚动体组成；所述滚动轴承的外圈与所述外管内壁焊接，其内圈与所述内管过盈配合安装。

7.如权利要求6所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述滚动轴承间隔焊接在所述外管内，所述滚动轴承的上下部位设置有防水垫片。

8.如权利要求2所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述外管顶部开有与其轴线垂直的圆弧状凹槽，所述凹槽的弧度为120°。

9.如权利要求8所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

与所述凹槽相对应的内管壁上焊接有与所述内管垂直的旋转开关；所述旋转开关穿过所述凹槽，用于实现所述内管在所述外管内的120°旋转。

10.如权利要求4所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述内管管身间隔设置有加粗段；所述加粗段的所述内管外壁与外管内壁相贴合；每段加粗段中部设有所述内管出浆孔，所述外管管身开有与所述内管出浆孔的位置和大小相适应的所述外管出浆孔。

11.如权利要求4所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述内管底部锥形部分设计有加粗段，所述加粗段的内管外壁与外管内壁相贴合；所述加粗段中部开有内管出浆孔，所述外管底部锥形部分开有与所述内管出浆孔的大小和位置相适应的外管出浆孔。

12.如权利要求10所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述内管管身的每段加粗段中部开有3个内管出浆孔；所述3个内管出浆孔圆周等分布在所述内管的加粗段中部，使所述3个内管出浆孔的孔轴线之间的夹角均为120°。

13.如权利要求12所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

外管管身每间隔一定距离开有三个与内管出浆孔的大小相适应的外管出浆孔，所述三个外管出浆孔包括孔轴线与所述护筒本体壁垂直的一个正面外管出浆孔、以及位于所述正面外管出浆孔两侧的两个侧面外管出浆孔；所述三个外管出浆孔的孔轴线之间的夹角均为120°。

14.如权利要求4所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述内管顶部内壁为螺纹状。

15.如权利要求1所述的一种改进的灌注桩施工护筒，其特征在于：

所述注浆管圆周等分布焊接在所述护筒外壁上；所述注浆管的长度小于所述护筒的长度；其顶端与所述护筒顶端平齐。