CN109811763B - 伸缩式钢筋笼及其压缩设备以及施工钻孔灌注桩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伸缩式钢筋笼及其及其压缩设备以及施工钻孔灌注桩的方法，该伸缩式钢筋笼，它包括纵向筋和环形的箍筋，纵向筋和箍筋经连接扣件连接，每个连接扣件包括一个与单根纵向筋固定的内夹套、一个与单根箍筋固定的外夹套和一个可转动连接上述内夹套和外夹套的铆钉；每个箍筋上的连接扣件与相邻层箍筋的连接扣件错开布设；该压缩设备包括用于下压钢筋笼一端的压头、中部的导向杆及底座，导向杆固定在底座上，压头与导向杆滑动配合，底座内设有经电动机带动的用于旋转钢筋笼另一端的转盘；该方法的关键在于将钢筋笼扭转折叠后放入成孔，再使其回弹伸展。上述的钢筋笼、压缩设备和方法在限高的施工现场施工效率高、速度快。

Description

伸缩式钢筋笼及其压缩设备以及施工钻孔灌注桩的方法

技术领域

本发明涉及土木工程中的钻孔灌注桩技术领域，具体讲是一种伸缩式钢筋笼及其压缩设备以及利用该钢筋笼和压缩设备施工钻孔灌注桩的方法。

背景技术

钻孔灌注桩由于其具备施工工艺成熟、承载力高、适用范围广等优点已被广泛应用于公路、铁路、桥梁等结构工程基础中。传统的钻孔灌注桩施工过程大致为，成孔、绑扎并放置钢筋笼、灌砼等步骤。

而在某些特殊场合施工钻孔灌注桩时，即在净低条件下或限高条件下，如在高架桥下、隧道内、飞机场跑道附近施工时，由于孔外高度受限，所以无法将完整的钢筋笼绑扎并吊装到孔内，只能采取分节绑扎、分节吊装、逐节焊接的方式，即绑扎制造多个钢筋笼节段，然后将一个节段吊运并下放至孔内，再将另一节段吊运至孔口，并将位于孔口的上下两个节段焊接固定，然后继续下沉，再吊运新的节段，焊接位于孔口的两个节段，并下沉……如此循环。所以，在孔外操作空间高度受限时，逐节施工的方式效率低，耗时久，人工费和台班费高，钢筋笼焊接需要消耗焊料，且逐节焊接成的钢筋笼整体性差，降低最后成桩质量。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能大幅度压缩以方便在限高的施工现场搬运和吊装，且装入孔内后能伸展恢复到设计要求的长度的伸缩式钢筋笼。

本发明的一种技术解决方案是，提供一种伸缩式钢筋笼，它包括纵向筋和环形的箍筋，每根纵向筋由多股钢绞线拧合而成，纵向筋和箍筋经连接扣件连接，每个连接扣件包括一个与单根纵向筋固定的内夹套、一个与单根箍筋固定的外夹套和一个可转动连接上述内夹套和外夹套的铆钉；每个箍筋上的连接扣件与相邻层箍筋的连接扣件错开布设。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种能将伸缩式钢筋笼的整体长度大幅度压缩的压缩设备。

本发明的另一种技术解决方案是，提供一种压缩设备，它包括用于下压钢筋笼一端的压头、中部的导向杆及底座，导向杆固定在底座上，压头与导向杆滑动配合，底座内设有经电动机带动的用于旋转钢筋笼另一端的转盘，转盘顶面设有用于夹持钢筋笼底端箍筋的夹具。

本发明要解决的又一个技术问题是，提供一种在限高的施工现场施工效率高、速度快，有效节省人工费和台班费，降低材料耗费，使钢筋笼整体性强，提高成桩质量的钻孔灌注桩的施工方法。

本发明的又一种技术解决方案是，提供一种钻孔灌注桩的施工方法，它包括以下步骤；

在工厂中预制出内夹套和外夹套，并利用铆钉将其可转动连接，形成连接扣件；

利用连接扣件的内夹套与外夹套分别卡住纵向筋和箍筋，并用内螺栓和外螺栓锁紧，使之形成伸展状态的钢筋笼，且使得每个箍筋上的连接扣件与相邻层箍筋的连接扣件错开布设；

使得钢筋笼一端与压头顶紧而另一端与转盘顶紧，驱动压头下压钢筋笼一端的同时驱动转盘扭转钢筋笼另一端，使得钢筋笼扭转折叠长度缩短，形成压缩状态的钢筋笼，并用吊钩筋钩挂住钢筋笼两端，防止其反弹；

将压缩状态的钢筋笼运输至施工现场，并根据现场的工程地质条件，泥浆护壁或干作业成孔；

利用反铲挖斗机将钢筋笼吊运至孔内，且松开吊钩筋，利用钢筋笼自重及纵向筋弹性并辅以挖斗机振抖，使得钢筋完全伸展，纵向筋完全处于竖直状态；

下放钢筋笼，并浇注混凝土。

采用以上结构的伸缩式钢筋笼和压缩设备以及施工钻孔灌注桩的方法与现有技术相比，具有以下优点。

首先，钢筋笼可从数十米的伸展状态扭转折叠，形成压缩状态，使得整体长度缩短为伸展状态的1/4～1/6，从而满足了在低净空或限高的施工现场安装的需求；且吊运至空中，钢筋笼可以凭借弹性、自重及抖动，快速回弹伸展至正常尺寸，无需焊接加长，现场施工快速方便高效，能有效降低人工费和台班费，且无需消耗焊料；且上述钢筋笼比焊接式的钢筋笼，整体性强，强度和承载力好，能保证成桩质量；况且，上述扣件旋转灵活方便，且自重比传统扣件轻，而且钢绞线构成的纵向筋比传统的粗钢筋的质量也轻，压缩后体积也更小，故更利于搬运和移动。

作为优选，纵向筋为12根，每根箍筋与四个连接扣件固定，上述四个连接扣件沿箍筋周向均匀分布，每根箍筋的连接扣件与相邻层箍筋的连接扣件错开30度；这样，首先控制了扣件数量，便于装配，且确保钢筋笼整体受力均匀稳定，且扣件错开布设，确保了钢筋笼整体上获得更大的扭转幅度，提升压缩比。

作为进一步优选，内夹套内侧设有供纵向筋挤入的内开口，且内开口由内螺栓锁紧，内夹套外侧设有内筒，内筒贯通有内孔；外夹套外侧设有供箍筋卡入的外开口，且外开口由外螺栓锁紧，外夹套内侧设有外筒，外筒贯通有外孔；铆钉的杆部穿过内孔和外孔且铆钉两端端头分别卡住内孔内端和外孔外端，内筒和外筒之间存在间隙，这样，用扣件连接箍筋和纵向筋的过程方便灵活，在扣件预制时铆钉已经将内夹套和外夹套连接，而装配时只需将纵向筋从内开口卡入内夹套并由内螺栓锁紧，再将箍筋从外开口卡入外夹套并由外螺栓锁紧，便于操作。

内夹套和外夹套的可转动连接优选为：铆钉杆部的外段与外孔固定，铆钉杆部的内段与内孔间隙套合，且内段设有一个盲孔，盲孔底部经压簧连接有卡块，内孔孔壁的十二点方位设有卡槽，当内夹套倾斜时，卡块内收在盲孔内，内夹套与外夹套周向可转动连接，当内夹套竖直时，卡块由压簧顶出卡入卡槽内，内夹套和外夹套沿周向锁死。

上述优选结构的具体操作过程如下。

制造连接扣件时，确保初始状态下，确保外夹套与内夹套不垂直，使得铆钉内段的卡块内收在盲孔内，再向内筒和外筒间隙内塞入2mm的卡片；

利用连接扣件将纵向筋和箍筋连接成钢筋笼时，由于初始状态下的外夹套与内夹套不垂直，故初始状态下的钢筋笼也不是完全伸展的，纵向筋与箍筋也不是完全垂直的；

将钢筋笼两端分别与压头和转盘抵靠后，再拆掉每个连接扣件的卡片，使得内夹套外夹套可以转动，便于钢筋笼的扭转压缩；

当钢筋笼吊运至孔内，并反弹伸展时，纵向筋恢复到竖直状态时，铆钉的盲孔与内孔十二点方位的卡槽正对，卡块顶入卡槽，使得外夹套和内夹套周向锁死，钢筋笼保持在完全伸展状态。

上述优选结构和操作过程的优点在于：钢筋笼的装配初期，由于连接扣件的内筒和外筒间塞入了卡片，临时卡住内夹套和外夹套，使两者暂时不能旋转，且使得内夹套和外夹套不垂直，进而保证初始状态下装配好的钢筋笼的纵向筋和箍筋不垂直，纵向筋处于略微倾斜的角度，将钢筋笼两端与压头和转盘抵紧后，再抽掉各个连接扣件的卡片，使得内夹套和外夹套重新可以自由转动，避免其阻碍下一步的压缩过程；将钢筋笼完全压缩后，吊运至孔内，在重力、弹性及挖斗机振抖等综合作用下，钢筋笼完全复位展开，此时纵向筋会完全竖直，且铆钉的卡块会卡入内孔的卡槽，使得内夹套和外夹套周向定位锁死；这样，钢筋笼的纵向筋与箍筋不再发生旋转错动，钢筋笼整体性好，后期成桩后的抗压和抗拉承载力更强。

压缩设备的优选为，转盘顶面设有一圈环状凸起，转盘顶面沿周向设有多个径向驱动缸，径向驱动缸的活塞杆设有顶块，顶块将箍筋压紧在环状凸起内侧；这样，驱动缸外顶，使顶块和环状凸起夹紧钢筋笼一端的箍筋，确保钢筋笼扭转效果更好，压缩比更大。

附图说明

图1是本发明伸缩式钢筋笼的正视局部结构示意图。

图2是沿图1中A-A方向的剖视结构示意图。

图3是本发明伸缩式钢筋笼的连接扣件的正视结构示意图。

图4是本发明伸缩式钢筋笼连接扣件与纵向筋及箍筋节点处的结构示意图。

图5是本发明伸缩式钢筋笼的内筒横截面及卡块、压簧、卡槽处的放大示意图。

图6是本发明伸缩式钢筋笼的压缩设备的结构示意图。

图7是本发明伸缩式钢筋笼的压缩设备的转盘的俯视结构示意图。

图中所示1、纵向筋，2、箍筋，3、连接扣件，3.1、内夹套，3.2、外夹套，3.3、铆钉，3.4、内螺栓，3.5、内筒，3.6、内孔，3.7、外螺栓，3.8、外筒，3.9、外孔，4、盲孔，5、压簧，6、卡块，7、卡槽，8、压头，9、导向杆，10、底座，11、转盘，12、环状凸起，13、径向驱动缸，14、顶块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明伸缩式钢筋笼，它包括纵向筋1和环形的箍筋2，每根纵向筋1由多股钢绞线拧合而成，纵向筋1和箍筋2经连接扣件3连接。每个连接扣件3包括一个与单根纵向筋1固定的内夹套3.1、一个与单根箍筋2固定的外夹套3.2和一个可转动连接上述内夹套3.1和外夹套3.2的铆钉3.3。具体的说，内夹套3.1内侧设有供纵向筋1挤入的内开口，且内开口由内螺栓3.4锁紧，内夹套3.1外侧设有内筒3.5，内筒3.5贯通有内孔3.6；外夹套3.2外侧设有供箍筋2卡入的外开口，且外开口由外螺栓3.7锁紧，外夹套3.2内侧设有外筒3.8，外筒3.8贯通有外孔3.9；铆钉3.3的杆部穿过内孔3.6和外孔3.9且铆钉3.3两端端头分别卡住内孔3.6内端和外孔3.9外端，内筒3.5和外筒3.8之间存在间隙，且该间隙中可一般塞入2mm的卡片。

本实施例中，纵向筋1为12根，每根箍筋2与四个连接扣件3固定，上述四个连接扣件3沿箍筋2周向均匀分布，每根箍筋2的连接扣件3与相邻层箍筋2的连接扣件3错开30度。当然，还可以错开30～45度之间的任意角度。

铆钉3.3与内夹套3.1和外夹套3.2的具体连接方式如下。铆钉3.3杆部的外段与外孔3.9固定，铆钉3.3杆部的内段与内孔3.6间隙套合，且内段设有一个盲孔4，盲孔4底部经压簧5连接有卡块6，内孔3.6孔壁的十二点方位设有卡槽7，当内夹套3.1倾斜时，卡块6内收在盲孔4内，内夹套3.1与外夹套3.2周向可转动连接，当内夹套3.1竖直时，卡块6由压簧5顶出卡入卡槽7内，内夹套3.1与外夹套3.2沿周向锁死。

如图6、图7所示，本发明伸缩式钢筋笼的压缩设备，它包括用于下压钢筋笼一端的压头8、中部的导向杆9及底座10，导向杆9固定在底座10上，压头8与导向杆9滑动配合，底座10内设有经电动机带动的用于旋转钢筋笼另一端的转盘11，转盘11顶面设有用于夹持钢筋笼底端箍筋2的夹具。

该压缩设备可以是竖直向设置，当然也可以是横向设置，压头8与液压油缸的活塞杆连接，电动机可以设置在底座10内，且电动机输出齿轮与转盘11经皮带或传动齿轮连接传动。

所述压缩设备的夹具具体结构优选为，转盘11顶面设有一圈环状凸起12，转盘11顶面沿周向设有多个径向驱动缸13，径向驱动缸13的活塞杆设有顶块14，顶块14将箍筋2压紧在环状凸起12内侧。

利用本发明的伸缩式钢筋笼及压缩设备施工钻孔灌注桩的方法的一个实施例，它包括以下步骤。

在工厂中预制出内夹套3.1和外夹套3.2，并利用铆钉3.3将其可转动连接，形成连接扣件3；本实施例中，铆钉7杆部是可转动配合在内孔3.6和外孔3.9中的，而内夹套3.1与外夹套3.2在整个过程中都是可转动的。

利用连接扣件3的内夹套3.1与外夹套3.2分别卡住纵向筋1和箍筋2，并用内螺栓3.4和外螺栓3.7锁紧，使之形成完全伸展状态的钢筋笼，且使得每个箍筋2上的连接扣件3与相邻层箍筋2的连接扣件3错开布设；便于增大钢筋笼扭转变形的压缩量。

使得钢筋笼一端与压头8顶紧而另一端与转盘11顶紧，驱动压头8下压钢筋笼一端的同时驱动转盘11扭转钢筋笼另一端，使得钢筋笼扭转折叠长度缩短，形成压缩状态的钢筋笼，并用吊钩筋钩挂住钢筋笼两端，防止其反弹。本实施例中，钢筋笼是由吊机吊运到竖直状态再压缩的，当然，也可以横向作业，绑扎和压缩钢筋笼。吊钩筋是指带有吊钩的拉结筋。

将压缩状态的钢筋笼运输至施工现场，并根据现场的工程地质条件，泥浆护壁或干作业成孔。

利用反铲挖斗机将钢筋笼吊运至孔内，且松开吊钩筋，利用钢筋笼自重及纵向筋1弹性并辅以挖斗机振抖，使得钢筋完全伸展，纵向筋1完全处于竖直状态。

下放钢筋笼，按照常规方式浇注混凝土。

本发明施工钻孔灌注桩的方法的另一个实施例，它与前一个实施例的区别在于，连接扣件3的铆钉3.3外段与外孔3.9固定，而内段设有压簧5、卡块6等结构。

制造连接扣件3时，确保初始状态下，外夹套3.2与内夹套3.1不垂直，使得铆钉3.3内段的卡块6内收在盲孔4内，再向内筒3.5和外筒3.8间隙内塞入2mm的卡片以阻挡内夹套3.1和外夹套3.2发生旋转。

利用连接扣件3将纵向筋1和箍筋2连接成钢筋笼时，由于初始状态下的外夹套3.2与内夹套3.1不垂直，故初始状态下的钢筋笼也不是完全伸展的，纵向筋1与箍筋2也不是完全垂直的；纵向筋1处于略微倾斜状态。

将钢筋笼两端分别与压头8和转盘11抵靠后，再拆掉每个连接扣件3的卡片，使得内夹套3.1外夹套3.2可以转动，便于钢筋笼的扭转压缩。

该实施例中，钢筋笼绑扎和压缩均是横向操作。

当钢筋笼吊运至孔内，并反弹伸展时，纵向筋1恢复到竖直状态时，铆钉3.3的盲孔4与内孔3.6十二点方位的卡槽7正对，卡块6顶入卡槽7，使得外夹套3.2和内夹套3.1周向锁死，钢筋笼保持在完全伸展状态。

Claims (6)

1.一种伸缩式钢筋笼，它包括纵向筋（1）和环形的箍筋（2），其特征在于：每根纵向筋（1）由多股钢绞线拧合而成，纵向筋（1）和箍筋（2）经连接扣件（3）连接，每个连接扣件（3）包括一个与单根纵向筋（1）固定的内夹套（3.1）、一个与单根箍筋（2）固定的外夹套（3.2）和一个可转动连接上述内夹套（3.1）和外夹套（3.2）的铆钉（3.3）；每个箍筋（2）上的连接扣件（3）与相邻层箍筋（2）的连接扣件（3）错开布设；

内夹套（3.1）内侧设有供纵向筋（1）挤入的内开口，且内开口由内螺栓（3.4）锁紧，内夹套（3.1）外侧设有内筒（3.5），内筒（3.5）贯通有内孔（3.6）；外夹套（3.2）外侧设有供箍筋（2）卡入的外开口，且外开口由外螺栓（3.7）锁紧，外夹套（3.2）内侧设有外筒（3.8），外筒（3.8）贯通有外孔（3.9）；铆钉（3.3）的杆部穿过内孔（3.6）和外孔（3.9）且铆钉（3.3）两端端头分别卡住内孔（3.6）内端和外孔（3.9）外端，内筒（3.5）和外筒（3.8）之间存在间隙；

铆钉（3.3）杆部的外段与外孔（3.9）固定，铆钉（3.3）杆部的内段与内孔（3.6）间隙套合，且内段设有一个盲孔（4），盲孔（4）底部经压簧（5）连接有卡块（6），内孔（3.6）孔壁的十二点方位设有卡槽（7），当内夹套（3.1）倾斜时，卡块（6）内收在盲孔（4）内，内夹套（3.1）与外夹套（3.2）周向可转动连接，当内夹套（3.1）竖直时，卡块（6）由压簧（5）顶出卡入卡槽（7）内，内夹套（3.1）与外夹套（3.2）沿周向锁死；

制造连接扣件（3）时，确保初始状态下，外夹套（3.2）与内夹套（3.1）不垂直，使得铆钉（3.3）内段的卡块（6）内收在盲孔（4）内，再向内筒（3.5）和外筒（3.8）间隙内塞入2mm的卡片；

利用连接扣件（3）将纵向筋（1）和箍筋（2）连接成钢筋笼时，由于初始状态下的外夹套（3.2）与内夹套（3.1）不垂直，故初始状态下的钢筋笼也不是完全伸展的，纵向筋（1）与箍筋（2）也不是完全垂直的；

每根箍筋（2）的连接扣件（3）与相邻层箍筋（2）的连接扣件（3）错开30~45度之间的任意角度。

2.根据权利要求1所述的伸缩式钢筋笼，其特征在于：纵向筋（1）为12根，每根箍筋（2）与四个连接扣件（3）固定，上述四个连接扣件（3）沿箍筋（2）周向均匀分布，每根箍筋（2）的连接扣件（3）与相邻层箍筋（2）的连接扣件（3）错开30度。

3.一种用于压缩权利要求1所述的伸缩式钢筋笼的压缩设备，其特征在于：它包括用于下压钢筋笼一端的压头（8）、中部的导向杆（9）及底座（10），导向杆（9）固定在底座（10）上，压头（8）与导向杆（9）滑动配合，底座（10）内设有经电动机带动的用于旋转钢筋笼另一端的转盘（11），转盘（11）顶面设有用于夹持钢筋笼底端箍筋（2）的夹具。

4.根据权利要求3所述的压缩设备，其特征在于：转盘（11）顶面设有一圈环状凸起（12），转盘（11）顶面沿周向设有多个径向驱动缸（13），径向驱动缸（13）的活塞杆设有顶块（14），顶块（14）将箍筋（2）压紧在环状凸起（12）内侧。

5.一种施工钻孔灌注桩的方法，该方法利用权利要求1或2所述的伸缩式钢筋笼以及权利要求3或4所述的压缩设备，该方法特征在于：它包括以下步骤；

在工厂中预制出内夹套（3.1）和外夹套（3.2），并利用铆钉（3.3）将其可转动连接，形成连接扣件（3）；

利用连接扣件（3）的内夹套（3.1）与外夹套（3.2）分别卡住纵向筋（1）和箍筋（2），并用内螺栓（3.4）和外螺栓（3.7）锁紧，使之形成伸展状态的钢筋笼，且使得每个箍筋（2）上的连接扣件（3）与相邻层箍筋（2）的连接扣件（3）错开布设；

使得钢筋笼一端与压头（8）顶紧而另一端与转盘（11）顶紧，驱动压头（8）下压钢筋笼一端的同时驱动转盘（11）扭转钢筋笼另一端，使得钢筋笼扭转折叠长度缩短，形成压缩状态的钢筋笼，并用吊钩筋钩挂住钢筋笼两端，防止其反弹；

将压缩状态的钢筋笼运输至施工现场，并根据现场的工程地质条件，泥浆护壁或干作业成孔；

利用反铲挖斗机将钢筋笼吊运至孔内，且松开吊钩筋，利用钢筋笼自重及纵向筋（1）弹性并辅以挖斗机振抖，使得钢筋完全伸展，纵向筋（1）完全处于竖直状态；

下放钢筋笼，并浇注混凝土。

6.根据权利要求5所述的施工钻孔灌注桩的方法，其特征在于：

将钢筋笼两端分别与压头（8）和转盘（11）抵靠后，再拆掉每个连接扣件（3）的卡片，使得内夹套（3.1）外夹套（3.2）可以转动，便于钢筋笼的扭转压缩；

当钢筋笼吊运至孔内，并反弹伸展时，纵向筋（1）恢复到竖直状态时，铆钉（3.3）的盲孔（4）与内孔（3.6）十二点方位的卡槽（7）正对，卡块（6）顶入卡槽（7），使得外夹套（3.2）和内夹套（3.1）周向锁死，钢筋笼保持在完全伸展状态。