CN108547287A - 一种现浇大管桩成孔器外活瓣及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现浇大管桩成孔器外活瓣及其使用方法，可与双层套管组合成现浇大管桩的桩模，双层套管包括内管和外管，外活瓣包括活瓣单元，活瓣单元为同一圆台切割成形，活瓣单元连接在外管的下侧，活瓣单元可与内管外侧面搭接形成成孔圆台，活瓣单元和内管之间设有支撑组件，支撑组件包括顶块，顶块可同时贴合内管和成孔圆台；支撑组件内设有磁性材料体。本发明的好处是活瓣单元组合后对位整齐，防止桩模的环腔内进泥，提高大直径管桩的结构强度；支撑组件可以增强活瓣单元的受压能力，提高现浇大管桩的结构强度和可靠性；磁性材料体增强活瓣单元与内管的连接密封性和稳定性；顶块在脱模时振捣，增强混凝土的结构强度。

Description

一种现浇大管桩成孔器外活瓣及其使用方法

技术领域

本发明涉及现浇大管桩技术领域，尤其涉及一种现浇大管桩成孔器外活瓣及其使用方法。

背景技术

现浇混凝土大直径管桩即PCC桩采用振动方式将钢质内外双层套管空腔结构在闭合的活瓣桩靴保护下，沉入地基设计深度，通过混凝土分流器向该结构空腔中均匀注入混凝土，然后振动拨出该空腔结构，活瓣桩靴在该空腔结构拨出时自动分开，混凝土注入空腔结构拨出后形成的环形槽内，形成现浇混凝土大直径管桩。PCC桩技术是建筑行业一种高效经济的优质桩型技术。同等混凝土用量即同等横截面积条件下，PCC桩可提高桩柱承载力50％以上。

例如，中国专利文献中授权公告号为CN102296598B，公开日为2011年12月28日公开的名为“现浇钢筋混凝土大直径管桩施工方法”的发明专利，该申请案公开了现浇钢筋混凝土大直径管桩施工方法，包括以下步骤：桩机就位；活动内支撑转动到贴近限位器；活瓣桩尖闭合；沉入桩模；移开振动头；下放钢筋笼；装上振动头；灌注混凝土；振动拔管；活瓣桩尖和内支撑打开；混凝土和钢筋笼进入地基；桩模拔出成桩。活动内支撑和限位器可沿桩模均匀设置3个或3个以上。钢筋笼上设置横向支撑钢筋，其两端设置半圆形弯头，且在钢筋笼每个横向截面上设置3根或3根以上，沿纵向每3~5m设置一组。本发明巧妙地设置活动内支撑和带横向支撑钢筋的钢筋笼，有效解决了钢筋混凝土PCC桩施工的问题，拓展了PCC桩的应用范围，造价低，以较少的混凝土用量得到较高的承载力。其不足之处在于，活瓣桩尖完成打桩，活动内支撑支撑内管和外管，活动内支撑通过转轴与内管相连，在沉入桩模时，压力由转轴承受，活瓣桩尖容易被扭曲从而造成桩模倾斜，甚至容易造成桩模的损坏，使环形腔挤入泥而造成大直径管桩的结构强度降低，影响大直径管桩的使用；桩模的环形腔容易进泥，管桩的密封性不够。

因此，设计一种结构强度高且密封强度好的现浇大管桩成孔器外活瓣来提高现浇大管桩成孔器的使用寿命和现浇大管桩的结构强度就很有必要了。

发明内容

本发明要克服现有的现浇大管桩活瓣结构强度和活瓣密封性不足的缺陷，提供了一种现浇大管桩成孔器外活瓣及其使用方法，旨在提高现浇大管桩活瓣的结构强度和组合密封性，从而提高现浇混凝土大直径管桩的施工水平和施工效率,提高大直径管桩施工质量与承载能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种现浇大管桩成孔器外活瓣，可与双层套管组合成现浇大管桩的桩模，双层套管包括内管和与内管同轴线的外管，外活瓣包括活瓣单元，活瓣单元为同一圆台切割成形，活瓣单元可转动的连接在外管的下侧，活瓣单元可与内管外侧面搭接形成成孔圆台，活瓣单元朝向内管的内侧和内管的外侧之间设有支撑组件，支撑组件包括顶块，顶块可同时贴合内管和成孔圆台；支撑组件内设有磁性材料体。

若干块活瓣单元为整体圆台面切割成形，活瓣单元两两之间锥体面侧面的密封性能好。朝向内管的活瓣单元内侧与内管设有支撑组件连接；支撑组件安装有磁性材料体，实现顶块对于活瓣单元既顶又吸附的功能。通过支撑组件接触顶住内管和活瓣单元，活瓣上端芯轴受到的力就变得很小，土体传到给活瓣单元的大部分作用力由支撑组件承受，另一部分由活瓣上端面传到外管底平面承受；当现浇大管桩成孔器下方外活瓣在打入地下土体时候，因为支撑组件的连接限位作用，大大减小芯轴的受力，减少活瓣单元在打进桩模时的变形与错位，提高成孔器活瓣的使用寿命与效率。支撑组件可以增强活瓣单元的受压能力，防止活瓣单元在打进桩模时变形，使活瓣单元能够起到稳定的导向作用，防止桩模倾斜偏移，提高现浇大管桩的结构强度和可靠性。支撑组件中顶块部分安装有磁性材料体，顶块带磁性可以吸拉活瓣单元和顶块贴合，增强活瓣单元与内管的连接密封性和稳定性，防止活瓣单元脱出；支撑组件的顶块在脱模时因为震动锤带来的震动，并振捣位于支撑组件上下左右的混凝土，增强混凝土的结构强度。

作为优选，支撑组件还包括夹持块，夹持块固定在活瓣单元朝向内管的侧面，夹持块包括两块平行的夹持壁，顶块位于两块夹持壁所夹内部且与两块夹持壁过盈配合。方便完成顶块和夹持块的位置固定，防止顶块晃动；通过夹持块和顶块可以配合定位，防止活瓣单元晃动。支撑组件的顶块和夹持块配合，既夹又顶，解决传统大管桩成孔器活瓣打入就位时不牢固与就位不稳定以及强度不足的问题，支撑组件可同时贴合内管外侧和活瓣单元内侧。

作为优选，磁性材料体位于顶块或夹持块的一端，顶块与夹持块分别位于内管外侧及活瓣单元内侧，或顶块与夹持块分别位于活瓣单元内侧及内管外侧，顶块与夹持块卡接固定。通过磁力辅助顶块和夹持块之间的固定，顶块带磁性还可以吸拉顶块和活瓣单元贴合，增强活瓣单元与内管的连接密封性和稳定性，防止活瓣单元脱出，从而防止大直径管桩的混凝土内混入泥土，增强大直径管桩的结构强度；顶块在脱模时可以挤压并搅拌位于顶块上侧的混凝土，增强混凝土的结构强度。

作为优选，顶块固定在内管上，顶块包括纵截面为长方形的固定段和位于固定段下方纵截面为直角三角形的支撑段，固定段位于内管和外管之间，支撑段位于内管和活瓣单元之间，支撑段的斜边所在的一侧与活瓣单元的内侧贴合，顶块朝向活瓣单元的一侧设有与活瓣单元贴合的支撑弧面。

作为优选，活瓣单元上端面与外管底平面在活瓣单元闭合时水平密封，活瓣单元下端设有立式圆柱面从而与内管外侧面搭接形成圆柱面密封。活瓣单元下端分别与内管外侧面搭接形成圆柱形立面密封，完成活瓣单元下端与内管之间的密封。

作为优选，活瓣单元的上端设有连接套管，连接套管内设有芯轴，芯轴的两端位于连接套管的外部从而形成两个连接部，外管的下端设有配合连接部的配合套管。通过连接套管和芯轴完成活瓣单元和外管的可转动连接，方便桩模在浇筑混凝土后脱模。

作为优选，顶块贴合外管的侧面的上端设有过渡圆角。通过过渡圆角防止顶块应力集中，提高顶块的使用寿命；方便活瓣单元脱模，提高桩模的脱模效率。

作为优选，两相邻活瓣单元相互配合的侧面与经过活瓣单元最外侧边沿的轴切面倾斜。提高活瓣单元装配后成为成孔圆台的密封性，防止成孔圆台内进泥，提高大管桩的浇筑强度。

一种基于上述现浇大管桩成孔器外活瓣的使用方法，包括以下步骤：

a、桩机就位，活瓣单元与双层套管通过芯轴组装成桩模；

b、利用支撑组件上的磁性材料体吸附内管和活瓣单元，活瓣单元闭合；

c、沉入桩模，通过桩机将桩模沉入地下设计深度；

d、在双层套管的空腔内灌注混凝土；

e、提升双层套管，活瓣单元在混凝土的压力下自动打开，混凝土凝固形成管桩。

本发明的有益之处在于：

1、活瓣单元为同一个圆台切割而成，组合后对位整齐，密封性好，能够有效防止桩模的环腔内进泥，提高大直径管桩的结构强度；

2、支撑组件可以增强活瓣单元的受压能力，防止活瓣单元在打进桩模时变形，使活瓣单元能够起到稳定的导向作用，防止桩模倾斜偏移，提高现浇大管桩的结构强度和可靠性；

3、支撑组件中顶块部分安装有磁性材料体，顶块带磁性可以吸拉活瓣单元和顶块贴合，增强活瓣单元与内管的连接密封性和稳定性，防止活瓣单元脱出；

4、支撑组件的顶块在脱模时因为震动锤带来的震动，振捣位于支撑组件上下左右的混凝土，增强混凝土的结构强度；

5、活瓣单元结构稳定，使成孔平台能够起到稳定的导向作用，防止桩模倾斜偏移，提高现浇大管桩的结构强度和可靠性；

6、打桩时，活瓣单元的受力主要由顶块承受，芯轴受力小，有利于提高芯轴的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

图2是本发明中成孔圆台的安装展开图。

图3是本发明另一种实施例的结构示意图。

图4是活瓣单元安装在外管时的俯视图。

图5是顶块的结构示意图。

图中：外管1 配合套管11 内管2 成孔锥面21 连接套管3 芯轴4 成孔圆台5 活瓣单元51 立式圆柱面511 顶块6 固定段601 支撑段602 支撑弧面603 过渡圆角604 磁性材料体61 夹持块7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步描述。

图1、图2和图4中，一种现浇大管桩成孔器外活瓣，可与双层套管组合成现浇大管桩的桩模，双层套管包括内管2和与内管2同轴线的外管1，外活瓣包括活瓣单元51，活瓣单元51为同一圆台切割成形，活瓣单元51的上端设有连接套管3，连接套管3内设有芯轴4，芯轴4的两端位于连接套管3的外部从而形成两个连接部，外管1的下端设有配合连接部的配合套管11，通过芯轴4和配合套管11的连接使活瓣单元51可转动的连接在外管1的下侧。内管的下端设有成孔锥面21，成孔锥面21位于内管下端的外侧，方便双层套管向下打入地面。活瓣单元51可与内管2外侧面搭接形成成孔圆台5，活瓣单元51朝向内管2的内侧和内管2的外侧之间设有支撑组件，支撑组件包括顶块6，顶块6可同时贴合内管2和成孔圆台5；支撑组件内设有磁性材料体61。支撑组件还包括夹持块7，夹持块7固定在活瓣单元51朝向内管2的侧面，夹持块7包括两块平行的夹持壁，顶块6位于两块夹持壁所夹内部且与两块夹持壁过盈配合。顶块6焊接在内管2外侧，夹持块7焊接在活瓣单元51的内侧，在活瓣单元51贴合内管2后，顶块6与夹持块7能刚好贴合，通过夹持块7完成顶块6朝向内管2一侧的轴向固定。磁性材料体61位于顶块6或夹持块7的一端，顶块6与夹持块7分别位于内管2外侧及活瓣单元51内侧，或顶块6与夹持块7分别位于活瓣单元51内侧及内管2外侧，顶块6与夹持块7卡接固定。图1和图5中，顶块6固定在内管2上，顶块6包括纵截面为长方形的固定段601和位于固定段601下方纵截面为直角三角形的支撑段602，固定段601位于内管2和外管1之间，支撑段602位于内管2和活瓣单元51之间，支撑段602的斜边所在的一侧与活瓣单元51的内侧贴合，顶块6朝向活瓣单元51的一侧设有与活瓣单元51贴合的支撑弧面603。根据图1和图5可看出，顶块6朝向外管1的一侧设有一段圆环槽和圆柱孔，分别用于容纳连接套管3和磁性材料体61，防止活瓣单元51的运动干涉。磁性材料体61固定在顶块6朝向活瓣单元51的一侧。活瓣单元51上端面与外管1底平面在活瓣单元51闭合时水平密封，活瓣单元51下端设有立式圆柱面511从而与内管2外侧面搭接形成圆柱面密封。顶块6贴合外管1的侧面的上端设有过渡圆角604。两相邻活瓣单元51相互配合的侧面与经过活瓣单元51最外侧边沿的轴切面倾斜，图3中倾斜角α为45度。提高活瓣单元51装配后成为成孔圆台5的密封性，防止成孔圆台5内进泥，提高大管桩的浇筑强度。

图3所示的实施例和图1的区别之处在于图3中内管2的成孔锥面21位于内管2下端的内侧。

一种基于上述现浇大管桩成孔器外活瓣的使用方法，包括以下步骤：桩机就位，活瓣单元51与双层套管通过芯轴4组装成桩模；利用支撑组件上的磁性材料体61吸附内管2和活瓣单元51，活瓣单元51闭合；沉入桩模，通过桩机将桩模沉入地下设计深度；在双层套管的空腔内灌注混凝土；提升双层套管，活瓣单元51在混凝土的压力下自动打开，混凝土凝固形成管桩。

若干块活瓣单元51为整体圆台面切割成形，活瓣单元51两两之间锥体面侧面的密封性能好；通过支撑组件接触顶住内管2和活瓣单元51，活瓣上端芯轴4受到的力就变得很小，土体传到给活瓣单元51的大部分作用力由支撑组件承受，另一部分由活瓣上端面传到外管1底平面承受；当现浇大管桩成孔器下方外活瓣在打入地下土体时候，因为支撑组件的连接限位作用，大大减小芯轴4的受力，减少活瓣单元51在打进桩模时的变形与错位，提高成孔器活瓣的使用寿命与效率。支撑组件可以增强活瓣单元51的受压能力，防止活瓣单元51在打进桩模时变形，使活瓣单元51能够起到稳定的导向作用，防止桩模倾斜偏移，提高现浇大管桩的结构强度和可靠性。支撑组件中顶块6部分安装有磁性材料体61，顶块6带磁性可以吸拉活瓣单元51和顶块6贴合，增强活瓣单元51与内管2的连接密封性和稳定性，利用夹持组件的综合功能，固定吸附活瓣单元51，使全部活瓣单元51闭合，防止活瓣单元51脱出；支撑组件的顶块6在脱模时因为震动锤带来的震动，振捣位于支撑组件上下左右的混凝土，增强混凝土的结构强度。

Claims (9)

1.一种现浇大管桩成孔器外活瓣，可与双层套管组合成现浇大管桩的桩模，双层套管包括内管和与内管同轴线的外管，其特征是，所述外活瓣包括活瓣单元，活瓣单元为同一圆台切割成形，活瓣单元可转动的连接在外管的下侧，活瓣单元可与内管外侧面搭接形成成孔圆台，活瓣单元朝向内管的内侧和内管的外侧之间设有支撑组件，支撑组件包括顶块，顶块可同时贴合内管和成孔圆台；支撑组件内设有磁性材料体。

2.根据权利要求1所述的一种现浇大管桩成孔器外活瓣，其特征是，所述支撑组件还包括夹持块，夹持块固定在活瓣单元朝向内管的侧面，夹持块包括两块平行的夹持壁，顶块位于两块夹持壁所夹内部且与两块夹持壁过盈配合。

3.根据权利要求2所述的一种现浇大管桩成孔器外活瓣，其特征是，所述磁性材料体位于顶块或夹持块的一端，顶块与夹持块分别位于内管外侧及活瓣单元内侧，或顶块与夹持块分别位于活瓣单元内侧及内管外侧，顶块与夹持块卡接固定。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种现浇大管桩成孔器外活瓣，其特征是，所述顶块固定在内管上，顶块包括纵截面为长方形的固定段和位于固定段下方纵截面为直角三角形的支撑段，固定段位于内管和外管之间，支撑段位于内管和活瓣单元之间，支撑段的斜边所在的一侧与活瓣单元的内侧贴合，顶块朝向活瓣单元的一侧设有与活瓣单元贴合的支撑弧面。

5.根据权利要求1所述的一种现浇大管桩成孔器外活瓣，其特征是，所述活瓣单元上端面与外管底平面在活瓣单元闭合时水平密封，活瓣单元下端设有立式圆柱面从而与内管外侧面搭接形成圆柱面密封。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种现浇大管桩成孔器外活瓣，其特征是，所述活瓣单元的上端设有连接套管，连接套管内设有芯轴，芯轴的两端位于连接套管的外部从而形成两个连接部，外管的下端设有配合连接部的配合套管。

7.根据权利要求1或2或3或5所述的一种现浇大管桩成孔器外活瓣，其特征是，所述顶块贴合外管的侧面的上端设有过渡圆角。

8.根据权利要求1或2或3或5所述的一种现浇大管桩成孔器外活瓣，其特征是，所述两相邻活瓣单元相互配合的侧面与经过活瓣单元最外侧边沿的轴切面倾斜。

9.一种基于权利要求1到8所述的现浇大管桩成孔器外活瓣的使用方法，包括以下步骤：

a、桩机就位，活瓣单元与双层套管通过芯轴组装成桩模；

b、利用支撑组件上的磁性材料体吸附内管和活瓣单元，活瓣单元闭合；

c、沉入桩模，通过桩机将桩模沉入地下设计深度；

d、在双层套管的空腔内灌注混凝土；

e、提升双层套管，活瓣单元在混凝土的压力下自动打开，混凝土凝固形成管桩。