CN109763489B - 桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法，包括原有桩基精确定位、内部管道连接到位、桩周高压水气喷射润滑套管连接到位、桩周高压水气喷射润滑套管下沉、液压千斤顶夹桩、拔出桩体等步骤。电力驱动桩周高压水气喷射润滑套管底部的回转钻头，钻头在钻进的同时启动加压加气设备，高压水气经过相应管道对桩周土体进行冲切形成润滑层，并通过泥浆循环系统排出泥渣和调节泥浆润滑性能。桩周高压水气喷射润滑套管下沉到位后，启动供油设备，夹持臂通过液压千斤顶的顶推力夹住待拔桩，利用起吊设备同步缓慢拔出桩周水气喷射润滑套管和待拔桩。本发明涉及的拔桩方法所采用的设备拆装方便，施工效率高，可周转循环使用，适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程拔桩技术领域，对人工填土、粘性土、粉土、砂土等土层中的预制方桩、管桩、钢筋混凝土灌注桩等效果极佳，尤其涉及一种桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法。
背景技术
在老城区进行市政建设、地下轨道交通、地下室建设等旧城改造工程中，地下原有基桩对新建工程的桩基础或地下空间开发施工形成很大的障碍，需将旧桩拔出，而传统的直接拔桩方法主要依靠起拔机的动力克服桩周阻力和桩的重力将桩拔出，其弊端在于桩顶受力过大，桩体容易出现拔不出或拔断现象，严重影响整个过程的施工效率。
针对传统拔桩存在的问题，有必要开发一种拔桩不断桩，桩周阻力小，且能适应不同深度待拔桩基的施工方法。本发明正是在这样的背景下开发而成的，应用于实际施工中产生较好的经济社会效益。
发明内容
本发明的目的在于针对传统拔桩桩体易断，拔桩过程中桩体与周边土体摩阻力过大，施工费时费力，成本较高等问题，提出了一种桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法。
为了达到该目的，本发明提供如下技术方案。
桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法，包括下列步骤：
步骤一、待拔桩精确定位：用全站仪精确定位待拔桩的桩位，在桩顶插入一根长为16mm的钢筋做标识，清理干净桩头桩周土体，并确定桩周高压水气喷射润滑套管长度；
步骤二、高压水气喷射润滑套管内部管道连接到位：通过连接软管、活动螺母和固定环将高压水气喷射润滑套管分段处的高压水主管、高压气主管和泥浆循环主管连通，形成内部管道连接结构，内部管道连接结构上端连接加压加气设备和泥浆循环设备，活动螺母内径与对应所需连接的高压水主管、高压气主管、泥浆循环主管外径一致，活动螺母的凸型块嵌入到固定环凹型槽内，活动螺母可在固定环内自由转动，高压水主管下端连接高压水支管，高压气主管下端连接有高压气支管，泥浆循环主管下端连接有泥浆循环支管；
步骤三、桩周高压水气喷射润滑套管连接到位：将外套管上下段上的带螺纹固定环和挡环对准，拧动连接环进行连接；
步骤四、桩周高压水气喷射润滑套管下沉：把连接好的桩周高压水气喷射润滑套管在待拔桩顶部准确定位后，电力驱动桩周高压水气喷射润滑套管底部的回转钻头钻进，桩周高压水气喷射润滑套管顶部施加一下压力，同时启动加压加气设备，高压水、气经过高压水主管、高压水支管、高压气主管、高压气支管对桩周土体进行冲切形成润滑层，启动泥浆循环设备，经泥浆循环支管、泥浆循环主管将多余的土屑、泥浆排出，调节润滑层的泥浆性能；
步骤五、液压千斤顶夹桩：启动供油设备，夹持臂通过液压千斤顶的顶推力夹住待拔桩，夹持臂沿圆周对称布置4个，并在垂直方向3~5m布置一组，夹持臂由液压千斤顶驱动夹紧待拔桩，在内套管相应位置设置预留孔，液压千斤顶的底座位于外套管上焊接的固定底板和固定支座上，并可在预留孔内自由伸缩，预留孔内壁设置加筋圈，液压千斤顶与内套管的内壁间设置隔离膜；
步骤六、拔出待拔桩：起吊设备利用钢绳同时缓慢拔出桩周高压水气喷射润滑套管和待拔桩；所述桩周高压水气喷射润滑套管由外套管和内套管组成，外套管和内套管之间通过套管肋板连接形成整体结构，外套管和内套管之间设有高压水主管、高压气主管和泥浆循环主管；高压水主管和高压气主管为同轴圆管，高压水主管位于高压气主管内，高压水主管和高压气主管沿圆周至少布置4对。
优选地，所述步骤四中，回转钻头位于桩周高压水气喷射润滑套管底部，由驱动器带动回转钻头进行切削土体，相应的电缆线布设在外套管和内套管间的空腔内。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）高压水、气管和泥浆循环管内置在高压水气喷射润滑套管中，可有效避免高压水、气管和泥浆循环管在打桩过程发生损坏和堵塞。
（2）拔桩时，微型液压千斤顶夹住旧桩，在桩周套管和待拔桩头处联合拔桩，变桩头集中受拉为全桩多处受拉，减小了桩身受力，有效减少桩体拔断现象。
（3）桩周高压水气喷射润滑套管下沉过程中持续喷射压缩空气与水，使桩周高压水气喷射润滑套管内外侧30-50mm范围内土体变成糊状泥浆，形成一环状薄壁泥浆隔离层，大幅降低桩周高压水气喷射润滑套管下沉或拔桩过程中桩周高压水气喷射润滑套管或桩体受到的侧摩阻力。
（4）高压水气喷射润滑套管下沉过程中泥浆循环，吸出高压水气喷射润滑套管内外侧泥浆和土屑，大幅降低高压水气喷射润滑套管下沉或拔桩过程中高压水气喷射润滑套管或桩体受到的侧摩阻力。
（5）采用隔离膜包裹形式，避免在下沉过程中泥浆回流入高压水气喷射润滑套管内，保证高压水气喷射润滑套管内不受泥浆影响。
附图说明
图1是桩周高压水气喷射润滑套管拔桩结构（1/2圆示意图）；
图2是液压千斤顶夹桩结构（图1中A-A剖面图）；
图3是液压千斤顶夹桩结构沿圆周布置图（图2中E-E剖面图，未包括高压水、气主管等）；
图4是高压水气主支管（图1中的B-B剖面图）；
图5是高压水气主管、泥浆循环主管沿圆周布置图（图4中的D-D剖面图）；
图6是泥浆循环主支管（图1中的C-C剖面图）；
图7是桩周高压水气喷射润滑套管底端结构；
图8是桩周高压水气喷射润滑套管中间段结构；
图9是桩周高压水气喷射润滑套管未安装管道和夹桩设备的截面示意图；
图10是高压水气主管连接结构（图4的1-1节点）；
图11是高压水气出口结构（图4中的2-2节点）；
图12是泥浆循环主管连接结构（图6中的3-3节点）；
图13是泥浆循环口结构（图6中的4-4节点）；
图14是液压千斤顶夹持结构三维图；
图15是（图14中的F-F剖面图）；
图16是连接软管结构示意图；
图17是固定接头结构示意图；
图18是自由接头结构示意图；
图19是连接软管与固定接头连接结构示意图；
图20是内部管道连接结构示意图；
图21是高压水气喷射润滑套管连同桩体拔出示意图。
标注说明：1-桩周土体，201-外套管，202-内套管，203-回转钻头，204-带螺纹固定环，205-套管肋板，206-挡环，207-连接环，208-预留孔，301-高压水主管，302-高压水支管，303-高压气主管，304-高压气支管，305-高压水出口套管，306-加压加气设备，307-管道固定件，401-过滤口，402-泥浆循环设备，403-泥浆循环支管，404-泥浆循环主管，5-待拔桩，601-固定底板，602-固定支座，603-液压千斤顶，604-加筋圈，605-夹持臂，606-固定螺栓，607-供油管，608-保护管，609-供油设备，610-密封圈，611-隔离膜，7-内部管道连接结构，701-连接软管，702-固定环，703-活动螺母，8-润滑层，9-起吊设备，10-钢绳。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例：待拔桩5桩长10m，直径0.6m。
结合附图1~6，本发明涉及的一种桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法，采用一种拔桩设备，由套管结构、高压水气喷射系统、泥浆循环系统、液压千斤顶夹持结构等组成。套管结构由外套管201、内套管202、套管肋板205和回转钻头203组成，外套管201和内套管202之间通过套管肋板205连接形成整体结构；高压水气喷射系统由高压水主管301、高压水支管302、高压气主管303、高压气支管304、加压加气设备306、管道固定件307等组成，高压水主管301位于高压气主管303内，高压水主管301和高压气主管303沿圆周至少布置4对；泥浆循环系统由泥浆循环设备402、泥浆循环支管403、泥浆循环主管404等组成；液压千斤顶夹持结构由固定底板601、固定支座602、液压千斤顶603、夹持臂605、供油管607、供油设备609、隔离膜611等组成。高压水主管301和高压气主管303为同轴圆管。回转钻头203位于桩周高压水气喷射润滑套管底部，由驱动器带动回转钻头203进行切削土体，相应的电缆线布设在外套管201和内套管202间的空腔内。
上述高压水气喷射润滑套管的内套管202采用内径700mm，厚12mm的钢管，外套管201采用内径850mm，厚12mm的钢管，套管肋板205采用壁厚5mm、间隔50cm布置的钢环板，高压水主管301采用DN32钢管，高压水支管302采用DN25钢管，高压气主管303采用DN40钢管，高压气支管304采用DN32钢管，泥浆循环主管404采用DN40钢管，泥浆循环支管403采用DN32钢管。
结合附图7、11，上述与高压水出口套管305相连的高压水支管302外部设有螺纹，高压水出口套管305内部设有螺纹。
结合附图7、13，上述与过滤口401相连的泥浆循环支管403外部设有螺纹，过滤口401内部设有螺纹，过滤口401与外部泥浆接触处设有钢丝网。
结合附图10、12、16~20，活动螺母703内径与对应所需连接的高压水主管301、高压气主管303、泥浆循环主管404外径一致，活动螺母703的凸型块嵌入到固定环702凹型槽内，活动螺母703可在固定环702内自由转动。
结合附图1、4、6、10、12，通过连接软管701、活动螺母703和固定环702将高压水气喷射润滑套管分段处的高压水主管301、高压气主管303和泥浆循环主管404连通，形成内部管道连接结构7，内部管道连接结构7上端连接加压加气设备306和泥浆循环设备402；桩周高压水气喷射润滑套管连接时，将高压喷射外套管201上下段上的带螺纹固定环204和挡环206对准，拧动连接环207进行连接。
结合附图1、2~3、14~15，夹持臂605沿圆周对称布置4个，并在垂直方向3~5m布置一组，夹持臂605由液压千斤顶603驱动夹紧待拔桩5，在内套管202相应位置设置预留孔208，液压千斤顶603的底座位于外套管201上焊接的固定底板601和固定支座602上，并可在预留孔208内自由伸缩，预留孔208内壁设置加筋圈604，液压千斤顶603与内套管202的内壁间设置隔离膜611，供油管607外设保护管608进行保护，保护管608采用PVC管或薄壁钢管。
结合附图1~6、21，上述桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法包括以下步骤：
步骤一、待拔桩精确定位：用全站仪精确定位待拔桩5的桩位，在桩顶插入一根长约为16mm的钢筋做标识，清理干净桩头桩周土体1，并确定桩周高压水气喷射润滑套管长度；
步骤二、高压水气喷射润滑套管内部管道连接到位：通过连接软管701、活动螺母703和固定环702将高压水气喷射润滑套管分段处的高压水主管301、高压气主管303和泥浆循环主管404连通，形成内部管道连接结构7，内部管道连接结构7上端连接加压加气设备306和泥浆循环设备402；
步骤三、桩周高压水气喷射润滑套管连接到位：将高压喷射外套管201上下段上的带螺纹固定环204和挡环206对准，拧动连接环207进行连接；
步骤四、桩周高压水气喷射润滑套管下沉：把连接好的桩周高压水气喷射润滑套管在待拔桩5顶部准确定位后，电力驱动高压水气喷射润滑套管底部的回转钻头203钻进，高压水气喷射润滑套管顶部施加一下压力，同时启动加压加气设备306，高压水、气经过高压水主管301、高压水支管302、高压气主管303、高压气支管304对桩周土体1进行冲切形成润滑层8，启动泥浆循环设备402，经泥浆循环支管403、泥浆循环主管404将多余的土屑、泥浆等排出，调节润滑层8的性能；
步骤五、液压千斤顶603夹桩：启动供油设备609，夹持臂605通过液压千斤顶603的顶推力夹住待拔桩5；
步骤六、拔出待拔桩5：起吊设备9利用钢绳10同时缓慢拔出桩周高压水气喷射润滑套管和待拔桩5。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一、待拔桩精确定位：用全站仪精确定位待拔桩（5）的桩位，在桩顶插入一根长为16mm的钢筋做标识，清理干净桩头桩周土体（1），并确定桩周高压水气喷射润滑套管长度；
步骤二、高压水气喷射润滑套管内部管道连接到位：通过连接软管（701）、活动螺母（703）和固定环（702）将高压水气喷射润滑套管分段处的高压水主管（301）、高压气主管（303）和泥浆循环主管（404）连通，形成内部管道连接结构（7），内部管道连接结构（7）上端连接加压加气设备（306）和泥浆循环设备（402），活动螺母（703）内径与对应所需连接的高压水主管（301）、高压气主管（303）、泥浆循环主管（404）外径一致，活动螺母（703）的凸型块嵌入到固定环（702）凹型槽内，活动螺母（703）可在固定环（702）内自由转动，高压水主管（301）下端连接高压水支管（302），高压气主管（303）下端连接有高压气支管（304），泥浆循环主管（404）下端连接有泥浆循环支管（403）；
步骤三、桩周高压水气喷射润滑套管连接到位：将外套管（201）上下段上的带螺纹固定环（204）和挡环（206）对准，拧动连接环（207）进行连接；
步骤四、桩周高压水气喷射润滑套管下沉：把连接好的桩周高压水气喷射润滑套管在待拔桩（5）顶部准确定位后，电力驱动桩周高压水气喷射润滑套管底部的回转钻头（203）钻进，桩周高压水气喷射润滑套管顶部施加一下压力，同时启动加压加气设备（306），高压水、气经过高压水主管（301）、高压水支管（302）、高压气主管（303）、高压气支管（304）对桩周土体（1）进行冲切形成润滑层（8），启动泥浆循环设备（402），经泥浆循环支管（403）、泥浆循环主管（404）将多余的土屑、泥浆排出，调节润滑层（8）的泥浆性能；
步骤五、液压千斤顶（603）夹桩：启动供油设备（609），夹持臂（605）通过液压千斤顶（603）的顶推力夹住待拔桩（5），夹持臂（605）沿圆周对称布置4个，并在垂直方向3~5m布置一组，夹持臂（605）由液压千斤顶（603）驱动夹紧待拔桩（5），在内套管（202）相应位置设置预留孔（208），液压千斤顶（603）的底座位于外套管（201）上焊接的固定底板（601）和固定支座（602）上，并可在预留孔（208）内自由伸缩，预留孔（208）内壁设置加筋圈（604），液压千斤顶（603）与内套管（202）的内壁间设置隔离膜（611）；
步骤六、拔出待拔桩（5）：起吊设备（9）利用钢绳（10）同时缓慢拔出桩周高压水气喷射润滑套管和待拔桩（5）；
所述桩周高压水气喷射润滑套管由外套管（201）和内套管（202）组成，外套管（201）和内套管（202）之间通过套管肋板（205）连接形成整体结构，外套管（201）和内套管（202）之间设有高压水主管（301）、高压气主管（303）和泥浆循环主管（404）；高压水主管（301）和高压气主管（303）为同轴圆管，高压水主管（301）位于高压气主管（303）内，高压水主管（301）和高压气主管（303）沿圆周至少布置4对。
2.根据权利要求1所述的桩周套管高压水气喷射润滑拔桩施工方法，其特征在于，所述步骤四中，回转钻头（203）位于桩周高压水气喷射润滑套管底部，由驱动器带动回转钻头（203）进行切削土体，相应的电缆线布设在外套管（201）和内套管（202）间的空腔内。
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Effective date of registration: 20200622 Address after: No.486 Banqiao Road, Fengzhen, Yongtai County, Fuzhou City, Fujian Province Applicant after: Fujian Sanqiao Construction Engineering Co.,Ltd. Address before: 310000 Room 1708, Block B, Wanda Commercial Center, 666 Hanghang Road, Gongshu District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: HANGZHOU ANGCHUANG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20210126 Termination date: 20220218 |