CN1137313C - 长螺旋干成孔压灌混凝土桩施工工艺及其钢筋笼振动送笼器 - Google Patents

Abstract

一种长螺旋干成孔压灌混凝土桩施工工艺及其钢筋笼振动送笼器。该送笼器是在振动平台的下面设置至少三个导向管固定接头，每一导向管固定接头通过销轴各联接有一根导向管，工作时导向管的下端管口套在钢筋笼的下端弯钩上。该工艺是在长螺旋钻具等设备成孔成桩连贯完成形成素混凝土基桩后，开启导向管穿插在钢筋笼中间的振动送笼器，利用导向管对钢筋笼下端的振动下拉力将钢筋笼送入基桩内的设计深度，并在导向管的提升过程中振动密实桩体混凝土，从而形成钢筋混凝土桩。

Description

长螺旋干成孔压灌混凝土桩施工工艺及其钢筋笼振动送笼器

                                技术领域

本发明涉及建筑工程领域基础施工中的成桩技术，具体地指一种长螺旋干成孔压灌混凝土桩施工工艺及其钢筋笼振动送笼器。

                                背景技术

目前，在工业与民用建筑工程的基础施工中，利用长螺旋桩机、混凝土搅拌机、混凝土输送泵以及输送管道等配套设施进行的CFG桩施工工艺已得到了广泛的应用。该工艺采用长螺旋钻具干作业成孔，并借助长螺旋钻具的中心管将混凝土高压泵入孔底，然后边压灌混凝土边提升螺旋钻具，连续作业成孔成桩一次完成。其机械化作业程度高、施工速度快、成本低，所成桩体为高压泵入砼性质的压灌混凝土桩，桩体混凝土均匀，对桩周土有一定的挤压密实作用，且桩体的充盈系数大，使桩体与土之间的关系得到了充分的改善，进而提高了桩周土摩阻力q_s值，增大了桩体的承载能力，是近几年来兴起的一种无噪声、无污染、无震动、科技含量高的环保型施工工艺。但由于该施工工艺成孔成桩连贯完成，所形成的是素混凝土桩，虽然单桩的承载能力很高，却因未能在桩体内安置钢筋笼，使桩体不能满足抗震要求而单独作为桩基础之用，只能作为复合地基的基础，从而限制了它的适用范围。为此，人们试图在初灌成素混凝土桩之时，利用置于钢筋笼顶部的振动装置，从上施加压力将钢筋笼振动沉入素混凝土桩之中。但由于钢筋笼本身的刚度并不高，加上压灌在桩孔内的混凝土的阻力非常大，在下沉钢筋笼的过程中，钢筋笼在桩孔内很容易产生严重的弯曲变形，且笼底钢筋也很容易插入到桩孔壁面而形成插帮，造成很大的笼周摩阻力和笼底端阻力，使下沉钢筋笼的工作无法正常进行，即使下沉进去了也无法保证成桩的质量，特别对于小直径的钢筋笼更是如此。当钢筋笼的长度超过5米时，很难甚至不可能将钢筋笼下至设计的深度。如何使其单桩承载力高的潜力得到充分发挥，攻克钢筋笼安置技术而使其成为钢筋混凝土桩便成了关键的环节。

                                发明内容

本发明的目的就是要提供一种长螺旋干成孔压灌混凝土桩施工工艺及其钢筋笼振动送笼器，它能将钢筋笼顺利送入初成的素混凝土桩内的预定深度，使之成为质量可靠的钢筋混凝土桩。

为实现此目的，本发明所设计的长螺旋干成孔压灌混凝土桩施工工艺，包括以下工序：1)测量放线定好桩位；2)长螺旋桩机就位，并调整好其水平度和垂直度；3)长螺旋钻具干作业成孔至设计深度后停钻，并将钻具滞留在孔底；4)配制并均匀搅拌好灌桩所需要的混凝土；5)将混凝土通过长螺旋钻具的中心管高压泵入孔底，保持钻具在混凝土中一定的埋深，同时以与混凝土泵入量相匹配的提升速度提拔钻具，直至设计的桩顶标高，从而形成素混凝土基桩；6)将完成了基桩工序的长螺旋钻具迅速移离基桩孔口，并将孔口工作面清理干净；7)起吊导向管穿插在钢筋笼中间的振动送笼器，将其连同钢筋笼一起置于基桩孔口内；8)开启振动送笼器，利用其导向管对钢筋笼下端的振动下拉力将钢筋笼送入基桩内的设计深度；9)继续开启并起拔提升振动送笼器，使其导向管与钢筋笼脱离直至完全从基桩中抽出，在导向管提升过程中也振动密实了所压灌的混凝土，从而形成最终的钢筋混凝土桩。

为实现上述旋工工艺而专门设计的钢筋笼振动送笼器，包括有一振动电机，振动电机通过电机安装螺栓固定在电机安装板上，电机安装板的下面连接有一振动击环，振动击环下方设置有一振动平台，振动平台通过导向螺栓与电机安装板可松动连接，振动平台的下面设置有至少三个导向管固定接头，每一导向管固定接头通过销轴各连接有一根导向管。该振动送笼器工作时，其导向管的下端管口套在钢筋笼的下端弯钩上。

本发明的优点在于：施工中所采用的振动送笼器的导向管与钢筋笼的下端有机地结合为一体，对钢筋笼底部施以向下的拉力，从根本上克服了对钢筋笼顶端施压所易出现的弯曲变形等弊端；同时借助于导向管的大刚度限制作用，也进一步确保了钢筋笼在下放过程中不会弯曲形变和插帮。这样，在初灌成桩混凝土和易性较好时，利用两者的自重以及共同振动，能使钢筋笼顺利地沉入到桩体内的设计标深。而当送笼器边振动边上抽时，其导向管的下端管口自然与钢筋笼的下端弯钩脱离，导向管的振动又进一步加强了混凝土的密实度，从而确保了所成钢筋混凝土的质量。本施工工艺及装置成功地解决了泵压混凝土成桩后安置钢筋笼的技术难题，使原CFG桩由素混凝土桩提升为钢筋混凝土桩，充分发挥了CFG桩承载能力高的潜力，满足了防震设计要求，拓宽了CFG桩的应用领域。

                                附图说明

图1为一种长螺旋干成孔压灌混凝土桩的钢筋笼振动送笼器的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖示结构示意图。

                              具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

图中所示的钢筋笼振动送笼器，具有一台高频振动电机2，它是送笼器的振动源，功率约为3～6KW，可购买现有技术产品而得。该高频振动电机2通过电机安装螺栓3固定在电机安装板4上，高频振动电机2的顶部具有一吊环1，用于起吊整个送笼器及其上的钢筋笼14。电机安装板4的两边设有牵引绳环6，用于系扶正绳，通过人操纵扶正绳来保证送笼器和钢筋笼安放的垂直度。电机安装板4的下面焊接有一振动击环7，振动击环7下方设置有一振动平台8，振动平台8通过导向螺栓5与电机安装板4可松动连接，以将高频振动电机2的动能均匀地向下传递。振动平台8的下面沿一圆周方向均布焊接有三个导向管固定接头10，每一导向管固定接头10通过一销轴12连接有一根导向管13。各个导向管13又是由若干段管体细成的，每段相邻管体之间由导向管活动接头16和销轴12连为一体，这样既可方便导向管的连接和拆卸，提高劳动效率，又具有极好的操作性，适应下沉不同长度的钢筋笼的需要。在各个组合而成的导向管13上，处于同一高度的三个导向管活动接头16两侧还焊接有弧形支撑板15，该弧形支撑板15通过螺栓将三个导向管活动接头16连为一体，这样使三根导向管13共同作用，不会发生相对位移，确保了送笼器的整体性。在振动平台8的两边还设计有挂钩9，挂钩9可通过铁丝11将钢筋笼14的上端悬挂定位，钢筋笼14的下端弯钩挂在导向管13的下端管口内，从而导向管13向下振动时给钢筋笼14的下端施以下拉力。之所以如上所述设置三根导向管13，是因为三根导向管13通过弧形支撑板15连为一体时已具有最为稳定的支撑结构，结构也最为简单可靠，同时钢筋笼特别是小直径的钢筋笼14内图容量有限，导向管13的根数太多会影响桩体内混凝土的密实度，从而影响最终成桩质量。导向管13可选用高强度的厚壁无缝钢管材料制成，这样导向管13既具有一定的重量，又具有很强的刚度，从而保证其振动时不弯曲变形，使钢筋笼14导正下沉到位，同时导向管13还起振动棒的作用。

进行本发明的长螺旋干成孔压灌混凝土桩施工时，先测量放线定好桩位，使长螺旋桩机就位，并调整好其水平度和垂直度，用长螺旋钻具干作业成孔至设计深度后停钻，并将钻具滞留在孔底。于此同时配制并均匀搅拌好灌桩所需要的混凝土，将其通过长螺旋钻具的中心管高压泵入孔底，保持钻具在混凝土中一定的埋深，以与混凝土泵入量相匹配的提升速度提拔钻具，直至设计的桩顶标高，从而形成素混凝土基桩。然后将长螺旋钻具迅速移离基桩孔口，并快速将孔口工作面清理干净。再利用长螺旋桩机上的副卷扬起吊导向管13已穿插在钢筋笼14中间的振动送笼器，将其连同钢筋笼14一起置于初成的基桩孔口内，开启高频振动电机2，利用导向管13的下端管口对钢筋笼14下端弯钩的振动下拉力，将钢筋笼14送入基桩内的设计深度。最后继续开启高频振动电机2，并起拔提升导向管13，使其与钢筋笼14脱离直至完全从基桩中抽出，在导向管13的提升过程中也振动密实了所压灌的混凝土，从而形成质量可靠的钢筋混凝土桩。本发明特别适合于成桩的直径为φ300mm～800mm这种钻孔灌注桩难以放置钢筋笼的小口径桩，可将长度大于9m的钢筋笼轻易送入桩体内设计要求的深度，而且开挖后的桩体强度、完整性和笼顶标高控制均很理想。

Claims (7)

1.一种长螺旋干成孔压灌混凝土桩施工工艺，包括以下工序：1)测量放线定好桩位；2)长螺旋桩机就位，并调整好其水平度和垂直度；3)长螺旋钻具干作业成孔至设计深度后停钻，并将钻具滞留在孔底；4)配制并均匀搅拌好灌桩所需要的混凝土；5)将混凝土通过长螺旋钻具的中心管高压泵入孔底，保持钻具在混凝土中一定的埋深，同时以与混凝土泵入量相匹配的提升速度提拔钻具，直至设计的桩顶标高，从而形成素混凝土基桩；其特征在于：该工艺还包括下列步骤：6)将完成了基桩工序的长螺旋钻具迅速移离基桩孔口，并将孔口工作面清理干净；7)起吊导向管穿插在钢筋笼中间的振动送笼器，将其连同钢筋笼一起置于基桩孔口内；8)开启振动送笼器，利用其导向管对钢筋笼下端的振动下拉力将钢筋笼送入基桩内的设计深度；9)继续开启并起拔提升振动送笼器，使其导向管与钢筋笼脱离直至完全从基桩中抽出，在导向管提升过程中也振动密实了所压灌的混凝土，从而形成最终的钢筋混凝土桩。

2.一种采用权利要求1所述的施工工艺而专门设计的钢筋笼振动送笼器，包括振动电机(2)，振动电机(2)通过电机安装螺栓(3)固定在电机安装板(4)上，电机安装板(4)的下面连接有振动击环(7)，振动击环(7)下方设置有振动平台(8)，振动平台(8)通过导向螺栓(5)与电机安装板(4)可松动连接，其特征在于：振动平台(8)的下面设置有至少三个导向管固定接头(10)，每一导向管固定接头(10)通过销轴(12)各连接有一根导向管(13)。

3.根据权利要求2所述的钢筋笼振动送笼器，其特征在于：所说的各个导向管(13)是由若干段管体组成的，每段相邻管体之间由导向管活动接头(16)和销轴(12)连为一体。

4.根据权利要求3所述的钢筋笼振动送笼器，其特征在于：所说的各个导向管(13)上，处于同一高度的导向管活动接头(16)之间由弧形支撑板(15)连为一体。

5.根据权利要求2或3或4所述的钢筋笼振动送笼器，其特征在于：所说的振动平台(8)的两边还设计有用于使钢筋笼悬挂定位的挂钩(9)。

6.根据权利要求2或3或4所述的钢筋笼振动送笼器，其特征在于：所说的振动平台(8)的下面设置三个导向管固定接头(10)，相应连接的导向管(13)也为三根。

7.根据权利要求5所述的钢筋笼振动送笼器，其特征在于：所说的振动平台(8)的下面设置三个导向管固定接头(10)，相应连接的导向管(13)也为三根。