CN106703021B - 一种螺杆桩桩帽的施工方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种螺杆桩桩帽的施工方法及其装置。螺杆桩的桩帽施工采用前截法的施工工艺，在螺杆桩灌注过程中，通过激光投线仪标高控制技术，控制螺杆桩桩顶标高，并用铁勺清除桩孔内灌注的多余混凝土，并采用振捣棒振捣桩头混凝土，再采用自制的桩帽坑旋挖装置开挖桩帽基坑，浇筑桩帽。装置包括挖掘机、桩帽坑旋挖装置和桩帽定位模板。本发明推出螺杆桩桩帽“前截法”的施工工艺及配套装置，有能有效加快桩帽施工进度，节约施工成本，省时省力，施工成本低，施工质量好，安全性好和使用效果好的优点。

Description

一种螺杆桩桩帽的施工方法及其装置
技术领域
本发明属于一种螺杆桩桩帽的施工方法及其装置。
背景技术
螺杆灌注桩(简称螺杆桩)作为建筑物的地基桩，己广泛应用。通常，螺杆桩的桩径直杆段采用0.4m，螺纹段桩芯直径0.299m，直杆段不小于总桩长的三分之一且不小于5m，顶部为桩帽，桩帽为直径110cm的圆柱形，高30cm。
现螺杆桩的桩帽采用“后截法”的施工工艺，即在螺杆桩灌注完成后，清除各螺杆桩之间的中间土到桩帽底标高，然后切除螺杆桩的多余桩头，安装组成桩帽的周边模板，浇筑桩帽混凝土与切除桩头的螺杆桩铸成一体结构，形成桩帽，等到桩帽混凝土达到设计强度后，回填各螺杆桩之间的中间土，碾压密实。该“后截法”的工艺需先将各螺杆桩之间的大量桩间土清除，然后再截除多余桩头，再安装组成桩帽的周边模板，施工浇筑桩帽混凝土桩帽后，经养生，再回填桩间土，存在桩间土先清除再回填的浪费工艺，费时费力，施工速度慢，截除桩头成本大，效率低。
发明内容
本发明的目的是设计一种螺杆桩桩帽的施工方法及其装置，推出螺杆桩桩帽“前截法”的施工工艺及配套装置，有能有效加快桩帽施工进度，节约施工成本，省时省力，施工成本低，施工质量好，安全性好和使用效果好的优点。
为此，本发明的方法是：螺杆桩的桩帽施工采用前截法的施工工艺，包括如下步骤：
(1)制备桩帽坑旋挖装置；
(2)按照设计标高对螺杆桩软基处理段落进行分段，按照设计要求对地基进行清表至设计高程；
(3)通过附近的控制水准点，在该段地基边引入临时水准点，并测量出临时水准点的高程值H；
(4)在螺杆钻前侧安装激光投线仪，并通过三脚螺栓将激光投线仪调整至水平；
(5)用激光投线仪，将水准尺立在临时水准点上，读出读数h1，计算出激光投线仪的水平线的高程H1，H1＝H+h1；
(6)根据螺杆桩的桩顶设计标高H2，计算出水准尺的读数h2，h2＝H1-H2，并在水准尺上用红色记号笔标识；
(7)螺杆桩钻机就位，开钻，提钻，对钻孔内灌注混凝土内，至钻孔内灌注的混凝土接近原地面处时，将水准尺立在钻孔内灌注的混凝土顶，钻孔内灌注的混凝土顶为螺杆桩桩顶标高，读出激光投线仪水平线与水准尺上标识线的差值D；
(a)若D小于零，激光投线仪水平线低于水准尺标识线，螺杆桩桩顶标高高于设计值，则采用铁勺将钻孔内多灌注的混凝土勺出；
(b)若D大于零，激光投线仪水平线高于水准尺标识线，螺杆桩桩顶标高小于设计值，则重新向钻孔内补充灌注的混凝土；
(8)重复(a)(b)步骤，直至螺杆桩桩顶标高满足设计要求；
(9)采用振捣棒插入桩孔内振捣灌注的混凝土，振捣棒应快插慢提，反复捣震，深入桩顶下2米的桩孔内，保证桩头混凝土质量；
(10)振捣完成后，在处理好的桩头上铺塑料布养生，保护好桩头；
(11)待螺杆桩的混凝土凝固期过后，进行桩帽施工，先将螺杆桩钻机在钻桩孔过程中周边遗留的弃土全部清理完毕，再采用平地机整平，并用18～20吨的压路机静压2遍；
(12)测量放样，恢复桩位，并用竹签做好标识；
(13)用桩帽坑旋挖装置对准桩头，启动装置开始下挖桩位周边的桩帽坑，至桩帽坑的设计标高，并将挖掘土运至弃渣场；
(14)人工清理桩帽坑内余下的渣土，并修整至设计标高；
(15)检查每个桩帽坑内的螺杆桩桩顶的标高和外观，采用激光投线仪和水准尺，判断桩顶标高是否满足设计要求，对高出设计要求和表面不平整的的桩头，进行人工修整；
(16)对螺杆桩按照设计要求进行检测，合格后，进行桩帽施工；
(17)对桩帽坑内的桩帽进行混凝土浇筑，采用覆盖土工布洒水养生，最后拆除定位摸板。
所述的桩帽坑的直径与设计的桩帽坑直径相同。所述的步骤(7)的工序是在向螺杆桩内浇灌混凝土时同步进行。所述的步骤(11)中采用平地机整平，并用18～20吨的压路机静压2遍，对各螺杆桩周边的地基面平整。
所述的对桩帽坑内的桩帽进行混凝土浇筑包括：
(a)为控制好桩帽的冒顶标高和外露面的线型，在桩帽冒顶向下5cm安装桩帽定位模板，桩帽定位模板直径40cm，采用1cm厚的钢板加工而成，并在桩帽定位模板的顶面焊接2道平行的呈间隔距离设置的铝合金板，并将两道铝合金板的中心线标识出，为模板定位用；
(b)采用十字线找出螺杆桩中心点，并标识出，然后将桩帽定位模板安装到已经开挖好的桩帽坑内上端；
(c)采用激光投线仪和水准尺调整桩帽定位模板的标高，通过锤球将定位模板调整到位，在通过铝合金板与木楔进行固定桩帽定位模板；
(d)在桩帽坑内浇筑混凝土直至桩帽定位模板，振捣棒振捣密实浇筑的混凝土，刮平收面；
(e)采用覆盖土工布洒水养生，最后拆除定位摸板。
一种实现螺杆桩桩帽的施工方法的装置，包括挖掘机、桩帽坑旋挖装置和桩帽定位模板所组成，其中：
挖掘机，挖掘机用于趋动桩帽坑旋挖装置，挖掘机的伸展臂的前端设有固定法兰盘。
桩帽坑旋挖装置，用于旋挖桩帽坑，桩帽坑旋挖装置由连接法兰盘、护壳、电机、旋挖桶和螺旋挖翅所组成，护壳的上端中部与连接法兰盘连为一体，桩帽坑旋挖装置通过连接法兰盘与伸展臂前端的固定法兰盘固定为一体，护壳内设有电机，电机轴穿过护壳与壳体下端的旋挖桶上端中心部连接，旋挖桶的外周壁上设有螺旋挖翅，螺旋挖翅由外周壁上的桶底螺旋至桶顶，旋挖桶的下端为开口端，旋挖桶的上端面中部设有与电机轴卡接的卡槽孔，卡槽孔周边的旋挖桶的上端面设有出渣孔。
桩帽定位模板，用于定位桩帽坑内浇筑混凝土的上端标高，桩帽定位模板为圆盘型，桩帽定位模板的直径40cm，采用1cm厚的钢板加工而成，桩帽定位模板的顶面焊接2道平行的呈间隔距离设置的铝合金板，两道铝合金板的中心线设有标识线，铝合金板上呈间隔距离设有固定孔。
所述的旋挖桶的开口端内径与螺杆桩上端面直径比为1.1～1.3∶1。
所述的旋挖桶直径及与位于直径线上的螺旋挖翅宽度之和等于桩帽上端面直径。
所述的铝合金板上呈间隔距离设有固定钩。所述的桩帽定位模板的直径小于桩帽坑内直径。
上述方法和装置达到了本发明的目的。
本发明推出螺杆桩桩帽“前截法”的施工工艺及配套装置，有能有效加快桩帽施工进度，节约施工成本，省时省力，施工成本低，施工质量好，安全性好和使用效果好的优点。
本发明较己有的“后截法”的施工工艺相比，去除了清除各螺杆桩之间的中间土到桩帽底标高的工序，切除螺杆桩多余桩头的工序，安装组成桩帽的周边模板的工序，回填各螺杆桩之间的中间土到桩帽底标高的工序。
用本发明比用传统方法和结构施工时间缩矩80％，节省施工材料90％，施工成本降低70％；施工质量好，节能环保效果好。
附图说明
图1为本发明的桩帽坑旋挖装置示意图。
图2为本发明的旋挖桶的底部结构示意图。
图3为本发明的桩帽坑结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种实现螺杆桩桩帽的施工方法的装置，包括挖掘机、桩帽坑旋挖装置和桩帽定位模板所组成，其中：
挖掘机，挖掘机用于趋动桩帽坑旋挖装置。挖掘机的伸展臂的前端1设有固定法兰盘101。挖掘机为传统的挖掘机，只需去掉伸展臂的前端的挖斗，安装固定法兰盘。
桩帽坑旋挖装置，用于旋挖桩帽坑11。桩帽坑旋挖装置由连接法兰盘2、护壳5、电机4、旋挖桶6和螺旋挖翅7所组成。护壳的上端中部与连接法兰盘连为一体。桩帽坑旋挖装置通过连接法兰盘与伸展臂前端的固定法兰盘固定为一体，两者可通过螺栓固定为一体。护壳内设有电机。电机轴穿过护壳与壳体下端的旋挖桶上端中心部连接。旋挖桶的外周壁上设有螺旋挖翅，螺旋挖翅由外周壁上的桶底螺旋至桶顶。旋挖桶的下端为开口端，旋挖桶的上端面中部设有与电机轴卡接的卡槽孔9，电机轴依次穿过护壳和卡孔槽后，用螺栓销与旋挖桶上端中心部连接固定。
卡槽孔周边的旋挖桶的上端面设有出渣孔8，以方便排出或清除旋挖桶内的挖渣。护壳的侧壁上设有通孔3，以方便连接导线，控制电机转速和启闭的操作盘位于挖掘机驾驶室内。
所述的旋挖桶的开口端内径与螺杆桩10上端面直径比为1.1～1.3∶1。
所述的旋挖桶直径及与位于直径线上的螺旋挖翅宽度之和等于桩帽上端面直径。桩帽上端面直径与桩帽坑11的上端直径相同。
使用时，旋挖桶的上升或下降均由挖掘机的伸展臂完成，将旋挖桶的中心对准螺杆桩的桩头中心，启动电机带动旋挖桶及螺旋挖翅开始下挖桩位周边的桩帽坑，至桩帽坑的设计标高后，上抬挖掘机的伸展臂，将桩帽坑内的土带出，并将挖掘土运至弃渣场。桩帽坑之间的中间土12则不清除。
桩帽定位模板，用于定位桩帽坑内浇筑混凝土的上端标高，桩帽定位模板为圆盘型，桩帽定位模板的直径40cm，采用1cm厚的钢板加工而成，桩帽定位模板的顶面焊接2道平行的呈间隔距离设置的铝合金板，两道铝合金板的中心线设有标识线，铝合金板上呈间隔距离设有固定孔。
所述的铝合金板上呈间隔距离设有固定钩。所述的桩帽定位模板的直径小于桩帽坑内直径。
一种实现螺杆桩桩帽的施工方法是：螺杆桩的桩帽施工采用前截法的施工工艺，包括如下步骤：
(1)制备桩帽坑旋挖装置。包括挖掘机的改装和桩帽定位模板的制备。
(2)按照设计标高对螺杆桩软基处理段落进行分段，按照设计要求对地基进行清表至设计高程。进行清表处理包括平整和初步压实地面等。
(3)通过附近的控制水准点，在该段地基边引入临时水准点，并测量出临时水准点的高程值H。
(4)在螺杆钻前侧安装激光投线仪，并通过三脚螺栓将激光投线仪调整至水平。
(5)用激光投线仪，将水准尺立在临时水准点上，读出读数h1，计算出激光投线仪的水平线的高程H1，H1＝H+h1。
(6)根据螺杆桩的桩顶设计标高H2，计算出水准尺的读数h2，h2＝H1-H2，并在水准尺上用红色记号笔标识。
(7)螺杆桩钻机就位，开钻，提钻，对钻孔灌注混凝土，至钻孔内灌注的混凝土接近原地面处时，将水准尺立在钻孔内灌注的混凝土顶，钻孔内灌注的混凝土顶为螺杆桩桩顶标高。读出激光投线仪水平线与水准尺上标识线的差值D。
(a)若D小于零，激光投线仪水平线低于水准尺标识线，螺杆桩桩顶标高高于设计值，则采用铁勺将钻孔内多灌注的混凝土勺出。
(b)若D大于零，激光投线仪水平线高于水准尺标识线，螺杆桩桩顶标高小于设计值，则重新向钻孔内补充灌注的混凝土。
(8)重复(a)(b)步骤，直至螺杆桩桩顶标高满足设计要求。
(9)采用振捣棒插入桩孔内振捣灌注的混凝土，振捣棒应快插慢提，反复捣震，深入桩顶下2米的桩孔内，保证桩头混凝土质量。
(10)振捣完成后，在处理好的桩头上铺塑料布养生，保护好桩头。
(11)待螺杆桩的混凝土凝固期过后。进行桩帽施工，先将螺杆桩钻机在钻桩孔过程中周边遗留的弃土全部清理完毕，再采用平地机整平，并用18～20吨的压路机静压2遍。
(12)测量放样，恢复桩位，并用竹签做好标识。
(13)用桩帽坑旋挖装置对准桩头，启动装置开始下挖桩位周边的桩帽坑，至桩帽坑的设计标高，并将挖掘土运至弃渣场。
(14)人工清理桩帽坑内余下的渣土，并修整至设计标高。
(15)检查每个桩帽坑内的螺杆桩桩顶的标高和外观，采用激光投线仪和水准尺，判断桩顶标高是否满足设计要求，对高出设计要求和表面不平整的的桩头，进行人工修整。
(16)对螺杆桩按照设计要求进行检测，合格后，进行桩帽施工。
(17)对桩帽坑内的桩帽进行混凝土浇筑，包括：
(a)为控制好桩帽的冒顶标高和外露面的线型，在桩帽冒顶向下5cm安装桩帽定位模板，桩帽定位模板直径40cm，采用1cm厚的钢板加工而成，并在桩帽定位模板的顶面焊接2道平行的呈间隔距离设置的铝合金板，并将两道铝合金板的中心线标识出，为模板定位用。
(b)采用十字线找出螺杆桩中心点，并标识出，然后将桩帽定位模板安装到已经开挖好的桩帽坑内上端。
(c)采用激光投线仪和水准尺调整桩帽定位模板的标高，通过锤球将定位模板调整到位，在通过铝合金板与木楔进行固定桩帽定位模板。
(d)在桩帽坑内浇筑混凝土直至桩帽定位模板，振捣棒振捣密实浇筑的混凝土，刮平收面。
(e)采用覆盖土工布洒水养生，最后拆除定位摸板。
所述的桩帽坑的直径与设计的桩帽坑直径相同。所述的步骤(7)的工序是在向螺杆桩内浇灌混凝土时同步进行。所述的步骤(11)中采用平地机整平，并用18～20吨的压路机静压2遍，对各螺杆桩周边的地基面平整。
总之，本发明推出螺杆桩桩帽“前截法”的施工工艺及配套装置，有能有效加快桩帽施工进度，节约施工成本，省时省力，施工成本低，施工质量好，安全性好和使用效果好的优点。

Claims (9)

1.一种螺杆桩桩帽的施工方法，其特征在于：螺杆桩的桩帽施工采用前截法的施工工艺，包括如下步骤：
(1)制备桩帽坑旋挖装置；
(2)按照设计标高对螺杆桩软基处理段落进行分段，按照设计要求对地基进行清表至设计高程；
(3)通过附近的控制水准点，在该段地基边引入临时水准点，并测量出临时水准点的高程值H；
(4)在螺杆钻前侧安装激光投线仪，并通过三脚螺栓将激光投线仪调整至水平；
(5)用激光投线仪，将水准尺立在临时水准点上，读出读数h1，计算出激光投线仪的水平线的高程H1，H1＝H+h1；
(6)根据螺杆桩的桩顶设计标高H2，计算出水准尺的读数h2，h2＝H1-H2，并在水准尺上用红色记号笔标识；
(7)螺杆桩钻机就位，开钻，提钻，对钻孔灌注混凝土，至钻孔内灌注的混凝土接近原地面处时，将水准尺立在钻孔内灌注的混凝土顶，钻孔内灌注的混凝土顶为螺杆桩桩顶标高，读出激光投线仪水平线与水准尺上标识线的差值D；
(a)若D小于零，激光投线仪水平线低于水准尺标识线，螺杆桩桩顶标高高于设计值，则采用铁勺将钻孔内多灌注的混凝土勺出；
(b)若D大于零，激光投线仪水平线高于水准尺标识线，螺杆桩桩顶标高小于设计值，则重新向钻孔内补充灌注的混凝土；
(8)重复(a)(b)步骤，直至螺杆桩桩顶标高满足设计要求；
(9)采用振捣棒插入桩孔内振捣灌注的混凝土，振捣棒应快插慢提，反复捣震，深入桩顶下2米的桩孔内，保证桩头混凝土质量；
(10)振捣完成后，在处理好的桩头上铺塑料布养生，保护好桩头；
(11)待螺杆桩的混凝土凝固期过后，进行桩帽施工，先将螺杆桩钻机在钻桩孔过程中周边遗留的弃土全部清理完毕，再采用平地机整平，并用18～20吨的压路机静压2遍；
(12)测量放样，恢复桩位，并用竹签做好标识；
(13)用桩帽坑旋挖装置对准桩头，启动装置开始下挖桩位周边的桩帽坑，至桩帽坑的设计标高，并将挖掘土运至弃渣场；
(14)人工清理桩帽坑内余下的渣土，并修整至设计标高；
(15)检查每个桩帽坑内的螺杆桩桩顶的标高和外观，采用激光投线仪和水准尺，判断桩顶标高是否满足设计要求，对高出设计要求和表面不平整的的桩头，进行人工修整；
(16)对螺杆桩按照设计要求进行检测，合格后，进行桩帽施工；
(17)对桩帽坑内的桩帽进行混凝土浇筑，采用覆盖土工布洒水养生，最后拆除定位摸板。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的桩帽坑的直径与设计的桩帽坑直径相同。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(7)的工序是在向螺杆桩内浇灌混凝土时同步进行。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的对桩帽坑内的桩帽进行混凝土浇筑包括：
(a)为控制好桩帽的帽顶标高和外露面的线型，在桩帽帽顶 向下5cm安装桩帽定位模板，桩帽定位模板直径40cm，采用1cm厚的钢板加工而成，并在桩帽定位模板的顶面焊接2道平行的呈间隔距离设置的铝合金板，并将两道铝合金板的中心线标识出，为模板定位用；
(b)采用十字线找出螺杆桩中心点，并标识出，然后将桩帽定位模板安装到已经开挖好的桩帽坑内上端；
(c)采用激光投线仪和水准尺调整桩帽定位模板的标高，通过锤球将定位模板调整到位，在通过铝合金板与木楔进行固定桩帽定位模板；
(d)在桩帽坑内浇筑混凝土直至桩帽定位模板，振捣棒振捣密实浇筑的混凝土，刮平收面；
(e)采用覆盖土工布洒水养生，最后拆除定位摸板。
5.一种实现权利要求1所述方法的装置，包括挖掘机、桩帽坑旋挖装置和桩帽定位模板所组成，其中：
挖掘机，挖掘机用于趋动桩帽坑旋挖装置，挖掘机的伸展臂的前端设有固定法兰盘；
桩帽坑旋挖装置，用于旋挖桩帽坑，桩帽坑旋挖装置由连接法兰盘、护壳、电机、旋挖桶和螺旋挖翅所组成，护壳的上端中部与连接法兰盘连为一体，桩帽坑旋挖装置通过连接法兰盘与伸展臂前端的固定法兰盘固定为一体，护壳内设有电机，电机轴穿过护壳与壳体下端的旋挖桶上端中心部连接，旋挖桶的外周壁上设有螺旋挖翅，螺旋挖翅由外周壁上的桶底螺旋至桶顶，旋挖桶的下端为开口端，旋挖桶的上端面中部设有与电机轴卡接的卡槽孔，卡槽孔周边的旋挖桶的上端面设有出渣孔；
桩帽定位模板，用于定位桩帽坑内浇筑混凝土的上端标高，桩帽定位模板为圆盘型，桩帽定位模板的直径40cm，采用1cm厚的钢板加工而成，桩帽定位模板的顶面焊接2道平行的呈间隔距离设置的铝合金板，两道铝合金板的中心线设有标识线，铝合金板上呈间隔距离设有固定孔。
6.按权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的旋挖桶的开口端内径与螺杆桩上端面直径比为1.1～1.3∶1。
7.按权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的旋挖桶直径及与位于直径线上的螺旋挖翅宽度之和等于桩帽上端面直径。
8.按权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的铝合金板上呈间隔距离设有固定钩。
9.按权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的桩帽定位模板的直径小于桩帽坑内直径。
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