CN113266004A - 一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置及浇筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置及浇筑方法，有效的解决了水下灌注桩桩顶和桩底成桩质量差的问题；解决的技术方案包括圆形的内钢筋网、环形的外钢筋网和辊筒提升机，内钢筋网和外钢筋网上均连接有提升索，辊筒提升机经提升索拉动内钢筋网和外钢筋网同步提升，内钢筋网上设有用于穿设浇注管的圆孔，在钢筋网上依次铺设砾石层、碎石层、细砂层，在混凝土与泥浆之间形成隔离带，浇筑混凝土的同时同步提升隔离带；本发明能够避免桩底和桩底混凝土与泥浆混合，有效避免灌注桩桩底和桩顶出现空穴、结构松散、混凝土标号降低等缺陷，有效的提高灌注桩的成桩质量。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁施工领域，具体是一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置及浇筑方法。
背景技术
目前水下灌注桩的施工一般采用钢护筒辅助施工的方法，钢护筒下方定位后在钢护筒内注入泥浆进行加固筒壁避免坍塌，浇筑时从泥浆底部浇筑混凝土，利用混凝土的大比重将泥浆排出；在浇筑时，桩顶混凝土与泥浆长时间直接接触，即使混凝土比重大于泥浆，依然不可避免的会出现泥浆与混凝土混合的情况，因此会在桩顶形成空穴、结构松散、混凝土标号降低等缺陷，桩基浇筑完成后要对桩基顶端松散砼进行凿除；另外，连续浇筑前需要进行一次混凝土初灌，初灌的作用是利用混凝土与泥浆产生的压力差，在隔水栓的作用下就象打针筒一样泥浆会快速的冲向孔底，能冲掉孔底大部分的沉渣，由于混凝土快速填埋孔底，不会使孔底的混凝土由于与泥浆混合致使砼质量变得很差，初灌量虽然能大大减小泥浆与底部混凝土的混合，但是依然无法将其完全避免，这就导致桩底也会出现上述缺陷，更为严重的是桩底的缺陷在浇筑后是无法处理的，因此，目前的钢护筒施工工艺无论在桩顶还是桩底，都无法避免的会出现空穴、结构松散、混凝土标号降低等缺陷。
发明内容
本发明提供了一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置及浇筑方法，目的在于解决水下灌注桩桩顶和桩底成桩质量差的问题。
其解决的技术方案是，一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置及浇筑方法，包括圆形的内钢筋网、环形的外钢筋网和辊筒提升机，内钢筋网和外钢筋网上均连接有提升索，辊筒提升机经提升索拉动内钢筋网和外钢筋网同步提升，内钢筋网上设有用于穿设浇注管的圆孔；内钢筋网上安装有一个浇筑位检测单元，浇筑位检测单元包括一个竖直固定在内钢筋网上的套筒，套筒内壁下端为直筒状，上端为小端朝上的锥形，套筒的直筒段内装有一个活塞，套筒的锥形段内装有一个竖杆，竖杆上套装有一个第一弹簧，在第一弹簧的作用下，竖杆下端与活塞上端接触，竖杆的上开有一个横向的通孔，通孔内装有两个柱塞，两个柱塞外端伸出通孔外且与套筒的锥形内壁接触，两个柱塞的内端之间安装有第二弹簧，其中一个柱塞的内端装有一个压力传感器，压力传感器所受压力增大时，压力传感器向辊筒提升机发出控制信号使辊筒提升机的提升速度加快。
所述的外钢筋网为外缘高于内缘的漏斗形，所述的内钢筋网为中心高于边缘的锥形。
所述的套筒的上端设有一个帽子型的挡板。
使用上述装置的浇筑方法包括如下步骤：
步骤一，埋设钢护筒，在测定的桩位处准确的埋设钢护筒，并确保钢护筒下端座在原状土层；
步骤二，灌注泥浆前对泥浆进行搅拌，然后用泥浆泵将泥浆泵送至钢护筒内形成泥浆护壁；
步骤三，成孔，采用旋挖钻机钻进成孔，边钻进边注入泥浆，维持泥浆液面稳定并利用泥浆循环进行排渣；
步骤四，钢筋笼就位，将钢筋笼竖直吊放入钢护筒内；
步骤五，将浇筑导管插入内钢筋网上的圆孔内，下入内钢筋网和外钢筋网，内钢筋网置于钢筋笼内，外钢筋网置于钢筋笼和护壁之间；
步骤六，铺设隔离层，隔离层由下至上依次由砾石层、碎石层和细砂层组成；
步骤七，灌注混凝土，首先将浇筑导管内的泥浆抽出排净，然后通过浇筑导管向孔底灌注混凝土，边浇筑边同步提升钢筋网和隔离层，浇筑初始段先不提升导管，直到导管埋入混凝土层2到4米时，在浇筑的同时同步提升浇筑导管，直至浇筑到桩顶标高；
步骤八，灌注桩成型并验收合格后，回收钢护筒。
在步骤三中，钻进孔深达到图纸规定深度，且成孔质量符合要求后，立即清孔。
在步骤五中，下入钢筋网和浇筑导管后，进行二次清孔。
在步骤六中，下入砾石层石块时可用吊框将石块下放到底部，下入碎石层石块时，由于其粒径小，冲击力小，可直接从孔口倾倒。
在步骤六中，铺设砾石层后以及铺设碎石层后，均通过辊筒提升机拉动钢筋网上下振动数次。
本发明能够避免桩底和桩底混凝土与泥浆混合，有效避免灌注桩桩底和桩顶出现空穴、结构松散、混凝土标号降低等缺陷，有效的提高灌注桩的成桩质量。
附图说明
图1为本发明浇筑混凝土前的主视剖视图。
图2为本发明浇筑混凝土过程中的主视剖视图。
图3为钢筋网提升速度落后于浇筑速度时的主视剖视图。
图4为隔离层位置的局部放大图。
图5为图1中A位置的放大图。
图6为图3中B位置的放大图。
图7为图5中C位置的放大图。
图8为提升辊筒的示意图。
具体实施方式
下文参照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明包括圆形的内钢筋网1、环形的外钢筋网2和辊筒提升机3，内钢筋网1和外钢筋网2上均连接有提升索4，辊筒提升机3经提升索4拉动内钢筋网1和外钢筋网2同步提升，内钢筋网1上设有用于穿设浇注管的圆孔；内钢筋网1上安装有一个浇筑位检测单元，浇筑位检测单元包括一个竖直固定在内钢筋网1上的套筒5，套筒5内壁下端为直筒状，上端为小端朝上的锥形，套筒5的直筒段内装有一个活塞6，套筒5的锥形段内装有一个竖杆7，竖杆7上套装有一个第一弹簧8，在第一弹簧8的作用下，竖杆7下端与活塞6上端接触，竖杆7的上开有一个横向的通孔9，通孔9内装有两个柱塞10，两个柱塞10外端伸出通孔9外且与套筒5的锥形内壁接触，两个柱塞10的内端之间安装有第二弹簧11，其中一个柱塞10的内端装有一个压力传感器12，压力传感器12所受压力增大时，压力传感器12向辊筒提升机3发出控制信号使辊筒提升机3的提升速度加快。
所述的外钢筋网2为外缘高于内缘的漏斗形，所述的内钢筋网1为中心高于边缘的锥形，此种形状一方面有助于砾石层14在钢筋网上铺开，另一方面能避免提升过程中钢筋网被钢筋笼的箍筋卡住。
所述的套筒5的上端设有一个帽子型的挡板13，可避免石块和细砂落入套筒5内。
使用上述装置的浇筑方法包括如下步骤：
步骤一，埋设钢护筒，在测定的桩位处准确的埋设钢护筒，并确保钢护筒下端座在原状土层；
步骤二，灌注泥浆前对泥浆进行搅拌，然后用泥浆泵将泥浆泵送至钢护筒内形成泥浆护壁；
步骤三，成孔，采用旋挖钻机钻进成孔，边钻进边注入泥浆，维持泥浆液面稳定并利用泥浆循环进行排渣；
步骤四，钢筋笼就位，将钢筋笼竖直吊放入钢护筒内，吊放钢筋笼过程中，必须始终保持骨架居中，不得碰撞孔壁，入孔后下落速度要均匀，不得猛落，就位后使骨架轴线与桩轴线吻合，并保证桩顶标高符合设计要求；
步骤五，将浇筑导管插入内钢筋网1上的圆孔内，下入内钢筋网1和外钢筋网2，内钢筋网1置于钢筋笼内，外钢筋网2置于钢筋笼和护壁之间，用辊筒提升机3匀速将钢筋网下放至底部，浇筑导管随钢筋网同步下放；
步骤六，铺设隔离层，隔离层由下至上依次由砾石层14、碎石层15和细砂层16组成，首先向钢筋笼内外下入粒径大于钢筋网孔径的石块，使其在内钢筋网1和外钢筋网2上铺开；然后向钢筋笼内外下入粒径小于砾石层14的碎石块，碎石块填充砾石层14中的缝隙并形成碎石层15；最后向钢筋笼内外倒入细砂并静置10到15分钟，使细砂沉降在碎石层15上形成细砂层16；
步骤七，灌注混凝土，首先将浇筑导管内的泥浆抽出排净，然后通过浇筑导管向孔底灌注混凝土，边浇筑边同步提升钢筋网和隔离层，浇筑初始段先不提升导管，直到导管埋入混凝土层2到4米时，在浇筑的同时同步提升浇筑导管，直至浇筑到桩顶标高；浇筑位检测单元可辅助调节钢筋网的提升速度，使钢筋网的提升速度与混凝土液面的上升速度一致，具体的：当钢筋网提升速度小于混凝土的浇筑速度时，在浇筑压力的作用下，混凝土会推动活塞6向上运动，活塞6推动竖杆7克服第一弹簧8的作用向上运动，第一弹簧8向上运动时，套筒5的锥形内壁会将两个柱塞10向内挤，第二弹簧11压缩，则第二弹簧11对压力传感器12的压力增大，压力传感器12发出控制信号使辊筒提升及提升速度加快；若钢筋网的提升速度大于混凝土的浇筑速度，则辊筒提升机3的负载会明显变大，此时需降低提升速度；
步骤八，灌注桩成型并验收合格后，回收钢护筒。
在步骤三中，钻进孔深达到图纸规定深度，且成孔质量符合要求后，立即清孔。
在步骤五中，下入钢筋网和浇筑导管后，进行二次清孔。
在步骤六中，下入砾石层14石块时可用吊框将石块下放到底部，下入碎石层15石块时，由于其粒径小，冲击力小，可直接从孔口倾倒。
在步骤六中，铺设砾石层14后以及铺设碎石层15后，均通过辊筒提升机3拉动钢筋网上下振动数次，使砾石层14和碎石层15的石块铺开。
本发明通过在混凝土和泥浆之间铺设隔离层，将桩顶混凝土与泥浆隔离，避免了桩顶混凝土与泥浆混合，同时，隔离层在浇筑前将底部泥浆排出，既不需再进行首批混凝土灌注，又避免了底部混凝土与泥浆混合，因此，本发明可以有效避免灌注桩桩底和桩顶出现空穴、结构松散、混凝土标号降低等缺陷，有效的提高灌注桩的成桩质量。
Claims (8)
1.一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置，其特征在于，包括圆形的内钢筋网（1）、环形的外钢筋网（2）和辊筒提升机（3），内钢筋网（1）和外钢筋网（2）上均连接有提升索（4），辊筒提升机（3）经提升索（4）拉动内钢筋网（1）和外钢筋网（2）同步提升，内钢筋网（1）上设有用于穿设浇注管的圆孔；内钢筋网（1）上安装有一个浇筑位检测单元，浇筑位检测单元包括一个竖直固定在内钢筋网（1）上的套筒（5），套筒（5）内壁下端为直筒状，上端为小端朝上的锥形，套筒（5）的直筒段内装有一个活塞（6），套筒（5）的锥形段内装有一个竖杆（7），竖杆（7）上套装有一个第一弹簧（8），在第一弹簧（8）的作用下，竖杆（7）下端与活塞（6）上端接触，竖杆（7）的上开有一个横向的通孔（9），通孔（9）内装有两个柱塞（10），两个柱塞（10）外端伸出通孔（9）外且与套筒（5）的锥形内壁接触，两个柱塞（10）的内端之间安装有第二弹簧（11），其中一个柱塞（10）的内端装有一个压力传感器（12），压力传感器（12）所受压力增大时，压力传感器（12）向辊筒提升机（3）发出控制信号使辊筒提升机（3）的提升速度加快。
2.根据权利要求1所述的一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置，其特征在于，所述的外钢筋网（2）为外缘高于内缘的漏斗形，所述的内钢筋网（1）为中心高于边缘的锥形。
3.根据权利要求1所述的一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置，其特征在于，所述的套筒（5）的上端设有一个帽子型的挡板（13）。
4.一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置的浇筑方法，其特征在于，所述的用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置为权利要求1-3任一装置，包括如下步骤：
步骤一，埋设钢护筒，在测定的桩位处准确的埋设钢护筒，并确保钢护筒下端座在原状土层；
步骤二，灌注泥浆前对泥浆进行搅拌，然后用泥浆泵将泥浆泵送至钢护筒内形成泥浆护壁；
步骤三，成孔，采用旋挖钻机钻进成孔，边钻进边注入泥浆，维持泥浆液面稳定并利用泥浆循环进行排渣；
步骤四，钢筋笼就位，将钢筋笼竖直吊放入钢护筒内，吊放钢筋笼过程中，必须始终保持骨架居中，不得碰撞孔壁，入孔后下落速度要均匀，不得猛落，就位后使骨架轴线与桩轴线吻合，并保证桩顶标高符合设计要求；
步骤五，将浇筑导管插入内钢筋网（1）上的圆孔内，下入内钢筋网（1）和外钢筋网（2），内钢筋网（1）置于钢筋笼内，外钢筋网（2）置于钢筋笼和护壁之间，用辊筒提升机（3）匀速将钢筋网下放至底部，浇筑导管随钢筋网同步下放；
步骤六，铺设隔离层，隔离层由下至上依次由砾石层（14）、碎石层（15）和细砂层（16）组成，首先向钢筋笼内外下入粒径大于钢筋网孔径的石块，使其在内钢筋网（1）和外钢筋网（2）上铺开；然后向钢筋笼内外下入粒径小于砾石层（14）的碎石块，碎石块填充砾石层（14）中的缝隙并形成碎石层（15）；最后向钢筋笼内外倒入细砂并静置10到15分钟，使细砂沉降在碎石层（15）上形成细砂层（16）；
步骤七，灌注混凝土，首先将浇筑导管内的泥浆抽出排净，然后通过浇筑导管向孔底灌注混凝土，边浇筑边同步提升钢筋网和隔离层，浇筑初始段先不提升导管，直到导管埋入混凝土层2到4米时，在浇筑的同时同步提升浇筑导管，直至浇筑到桩顶标高；
步骤八，灌注桩成型并验收合格后，回收钢护筒。
5.根据权利要求4所述的一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置的浇筑方法，其特征在于，在步骤三中，钻进孔深达到图纸规定深度，且成孔质量符合要求后，立即清孔。
6.根据权利要求4所述的一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置的浇筑方法，其特征在于，在步骤五中，下入钢筋网和浇筑导管后，进行二次清孔。
7.根据权利要求4所述的一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置的浇筑方法，其特征在于，在步骤六中，下入砾石层（14）石块时可用吊框将石块下放到底部，下入碎石层（15）石块时，由于其粒径小，冲击力小，可直接从孔口倾倒。
8.根据权利要求4所述的一种用于浇筑桥梁水下灌注桩的装置的浇筑方法，其特征在于，在步骤六中，铺设砾石层（14）后以及铺设碎石层（15）后，均通过辊筒提升机（3）拉动钢筋网上下振动数次。
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