CN112523216A - 一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统 - Google Patents

一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统。所述高效无扰动型钢管桩插拔施工系统包括钢管桩和气压控制装置，所述钢管桩包括钢管桩和气压控制装置，所述钢管桩包括设置于上方且用于施加打桩及拔桩作用力的桩头、设置于下方且用于切割地层的桩尖、中空的内胆及用于密封所述桩头的密封板，所述桩尖的外壁深度大于内壁，形成一个坡口，所述气压控制装置通过一穿过所述密封板的通气管与所述钢管桩的内胆相连通，当进行打桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加真空，当进行拔桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加压。采用本发明的技术方案，可以降低钢管桩施工对周围地层环境的影响。

Description

一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统。
背景技术
在软土、河床及水底进行施工作业时，通常采用一定数量的钢管桩构成围堰结构，以便于在所述围堰结构中进行施工作业。但钢管桩打桩时存在挤土效应，拔桩时存在带土效应，使得钢管桩在打桩和拔桩时对周边地层的压力发生变化，导致影响周边的地层环境的稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，从而减少钢管桩在施工过程中对周边地层环境的影响。
本发明实施例中，提供了一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其包括钢管桩和气压控制装置，所述钢管桩包括设置于上方且用于施加打桩及拔桩作用力的桩头、设置于下方且用于切割地层的桩尖、中空的内胆及用于密封所述桩头的密封板，所述桩尖的外壁深度大于内壁，形成一个坡口，所述气压控制装置通过一穿过所述密封板的通气管与所述钢管桩的内胆相连通，当进行打桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加真空，当进行拔桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加压。
本发明实施例中，所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统还包括设置于所述密封板下方的管内测距仪和气压检测装置以及设置于所述钢管桩外的管外测距仪，所述管内测距仪用于所述钢管桩管内土体的上升高度，所述管外测距仪用于所述钢管桩的下沉深度，所述气压检测装置用于检测所述钢管桩管内胆的气压。
本发明实施例中，所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统还包括用于打桩的震动锤，进行打桩操作时，
当
Figure BDA0002851119290000021
时，所述气压控制装置对所述钢管桩的内胆加真空；
当
Figure BDA0002851119290000022
时，所述气压控制装置停止对所述钢管桩的内胆加真空；
其中，△h为所述钢管桩管内土体的上升高度，△H为所述钢管桩的下沉深度，S为所述钢管桩的外壁圆环面积，△S为所述钢管桩的内壁圆环面积。
本发明实施例中，所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统还包括用于拔起所述钢管桩的拔管装置，当进行拔桩操作时，
当
Figure BDA0002851119290000023
时，所述拔管装置稳定提升所述钢管桩；
当
Figure BDA0002851119290000024
时，所述气压控制装置对所述钢管桩的内胆加压；
当
Figure BDA0002851119290000025
时，所述气压控制装置对所述钢管桩的内胆减压，并停止提升所述钢管桩；
其中，△h为所述钢管桩管内土体的上升高度，△H为所述钢管桩的下沉深度，S为所述钢管桩的外壁圆环面积，△S为所述钢管桩的内壁圆环面积。
本发明实施例中，所述气压控制装置包括真空泵和空压机。
本发明实施例中，所述气压检测装置包括气压表和真空表。
本发明实施例中，所述坡口采用全断面坡口或半断面坡口。
本发明实施例中，所述坡口的断面圆周上设置有锯齿状的楔形块。
本发明实施例中，所述坡口采用全断面坡口或半断面坡口，所述坡口的断面圆周上设置有锯齿状的楔形块。
本发明实施例中，所述楔形块为三角形或者方形。
与现有技术相比较，采用本发明的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，所述钢管桩的桩头设置有用于密封所述桩头的密封板，所述气压控制装置通过一穿过所述密封板的通气管与所述钢管桩的内胆相连通，当进行打桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加真空，当进行拔桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加压，可以降低钢管桩打桩时的挤土效应和拔桩时带土效应、减少对周边环境的影响；所述钢管桩的桩头与桩尖可以重复使用，可以用在环境复杂及敏感的地方，对周边环境保护程度高；信息化施工，使得施工质量更可靠，更有保障。
附图说明
图1是本发明实施例的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统的结构示意图。
图2是本发明实施例的钢管桩的结构示意图。
图3(a)和图3(b)为本发明实施例的钢管桩的桩尖的结构示意图。
图4(a)和图4(b)为本发明实施例的钢管桩的桩尖的两种断面圆周的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。
如图1及图2所示，本发明实施例中，提供了一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其包括钢管桩1、气压控制装置2、用于打桩的震动锤(图未示)及用户拔桩的拔管装置(图未示)。
所述钢管桩1包括设置于上方且用于施加打桩及拔桩作用力的桩头11、设置于下方且用于切割地层的桩尖12、中空的内胆13及用于密封所述桩头11的密封板14。所述桩尖12的外壁深度大于内壁，形成一个坡口。如图3(a)和图3(b)所示，本发明实施例中，所述坡口采用全断面坡口或半断面坡口。如图4(a)和图4(b)所示，所述坡口的断面圆周上设置有三角形或者方形的锯齿状楔形块。
所述桩头11设置有穿过所述密封板的通气管15，所述通气管15用于连通所述内胆13及所述钢管桩1外部的气压控制装置2。所述通气管15中设置有气阀151。当进行打桩时，所述气压控制装置2向所述钢管桩1的内胆13加真空，当进行拔桩时，所述气压控制装置2向所述钢管桩1的内胆13加压。本发明实施例中，所述气压控制装置2包括真空泵和空压机。
所述密封板14下方设置有管内测距仪16和气压检测装置17。所述钢管桩1外还设置有管外测距仪18。所述管内测距仪16用于所述钢管桩1管内土体的上升高度。所述管外测距仪16用于所述钢管桩的下沉深度，所述气压检测装置17用于检测所述钢管桩管内胆的气压。本发明实施例中，所述气压检测装置17包括气压表和真空表。
下面对上述高效无扰动型钢管桩插拔施工系统的施工过程进行说明。
进行打桩操作时，将链接好的钢管桩1吊至桩位处，连接上震动锤，通气管15连接好真空泵。向下打入钢管桩1，同时抽取钢管桩1管内空气形成真空，真空作用下管底部内外土体存在一定压力差，管壁外土压力大于管壁内土压力，同时在坡口内侧的作用下，使管壁沉入过程中产生余土向管内运动，减少对管外土体的挤压。钢管桩1在高频振动下会使某些含水层液化在管壁周边形成一定的水膜，以水泥浆的形态被吸入到管内，更加减少沉管过程中的挤土效应。通过对所述钢管桩1内外土体高度的监测，控制真空度的大小：
当
Figure BDA0002851119290000041
时，真空泵对所述钢管桩1的内胆13加真空；
当
Figure BDA0002851119290000042
时，真空泵停止对所述钢管桩1的内胆13加真空。
进行拔桩操作时，安装好振动锤、拔管装置和空压机，空压机向钢管桩的内胆注入高压空气，使钢管桩1内的土体受一定的压力并传递至管底位置起拔钢管桩1，钢管桩1在刃脚处留下的缝隙在压力作用下被桩内的土体填充，减少桩外土体的沉降。
通过对内外高差的监测，控制管内压力。
当
Figure BDA0002851119290000051
时，稳定提升钢管桩1；
当
Figure BDA0002851119290000052
时，空压机对所述钢管桩1的内胆13加压；
当
Figure BDA0002851119290000053
时，空压机对所述钢管桩1的内胆13减压，所述拔管装置停止提升所述钢管桩1；
其中，△h为所述钢管桩管内土体的上升高度，△H为所述钢管桩的下沉深度，S为所述钢管桩的外壁圆环面积，△S为所述钢管桩的内壁圆环面积。
综上所述，采用本发明的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，所述钢管桩的桩头设置有用于密封所述桩头的密封板，所述气压控制装置通过一穿过所述密封板的通气管与所述钢管桩的内胆相连通，当进行打桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加真空，当进行拔桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加压，可以降低钢管桩打桩时的挤土效应和拔桩时带土效应、减少对周边环境的影响；所述钢管桩的桩头与桩尖可以重复使用，可以用在环境复杂及敏感的地方，对周边环境保护程度高；信息化施工，使得施工质量更可靠，更有保障。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，包括钢管桩和气压控制装置，所述钢管桩包括设置于上方且用于施加打桩及拔桩作用力的桩头、设置于下方且用于切割地层的桩尖、中空的内胆及用于密封所述桩头的密封板，所述桩尖的外壁深度大于内壁，形成一个坡口，所述气压控制装置通过一穿过所述密封板的通气管与所述钢管桩的内胆相连通，当进行打桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加真空，当进行拔桩时，所述气压控制装置向所述钢管桩的内胆加压。
2.如权利要求1所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，还包括设置于所述密封板下方的管内测距仪和气压检测装置以及设置于所述钢管桩外的管外测距仪，所述管内测距仪用于所述钢管桩管内土体的上升高度，所述管外测距仪用于所述钢管桩的下沉深度，所述气压检测装置用于检测所述钢管桩管内胆的气压。
3.如权利要求2所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，还包括用于打桩的震动锤，进行打桩操作时，
当
Figure FDA0002851119280000011
时，所述气压控制装置对所述钢管桩的内胆加真空；
当
Figure FDA0002851119280000012
时，所述气压控制装置停止对所述钢管桩的内胆加真空；
其中，△h为所述钢管桩管内土体的上升高度，△H为所述钢管桩的下沉深度，S为所述钢管桩的外壁圆环面积，△S为所述钢管桩的内壁圆环面积。
4.如权利要求2所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，还包括用于拔起所述钢管桩的拔管装置，当进行拔桩操作时，
当
Figure FDA0002851119280000013
时，所述拔管装置稳定提升所述钢管桩；
当
Figure FDA0002851119280000014
时，所述气压控制装置对所述钢管桩的内胆加压；
当
Figure FDA0002851119280000015
时，所述气压控制装置对所述钢管桩的内胆减压，并停止提升所述钢管桩；
其中，△h为所述钢管桩管内土体的上升高度，△H为所述钢管桩的下沉深度，S为所述钢管桩的外壁圆环面积，△S为所述钢管桩的内壁圆环面积。
5.如权利要求1所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，所述气压控制装置包括真空泵和空压机。
6.如权利要求1所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，所述气压检测装置包括气压表和真空表。
7.如权利要求1所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，所述坡口采用全断面坡口或半断面坡口。
8.如权利要求7所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，所述坡口的断面圆周上设置有锯齿状楔形块。
9.如权利要求8所述的高效无扰动型钢管桩插拔施工系统，其特征在于，所述楔形块为三角形或者方形。
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