CN115142418B - 用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置及其施工方法，该装置包括桩靴(1)、抗拔筋(2)、限位筋(3)、钢筋笼、架立筋(8)和桩管(9)；桩管(9)的底部通过固定组件可拆卸式连接在桩靴(1)上，钢筋笼设置在桩管(9)内，钢筋笼和桩管(9)随桩靴(1)同步下沉；架立筋(8)垂直设置在钢筋笼的底部；抗拔筋(2)固定设置在桩靴(1)上，限位筋(3)设置在抗拔筋(2)上，限位筋(3)横向设置在桩靴(1)的上方并能抵接在架立筋(8)的顶部，使钢筋笼与桩靴(1)相对固定，桩管(9)通过非振动设备拔管。本发明能降低沉管灌注桩的非振动拔管带笼率。

Description

用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种沉管灌注桩施工装置及方法，尤其涉及一种用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置及其施工方法。

背景技术

目前，沉管灌注桩施工工艺在建筑领域中比较少见且工艺比较老，沉管灌注桩包括锤击沉管灌注桩和振动沉管灌注桩。其中，振动沉管灌注桩是用振动沉桩机将有活瓣式桩尖或钢筋混凝土预制桩靴的桩管(上部开有加料口)，利用振动锤产生的垂直定向振动和锤、桩管自重等对桩管施加压力，使桩管沉入土中，然后边向桩管内浇筑混凝土，边振边拔出桩管，使混凝土留在土中而形成桩。

振动沉管灌注桩在沉管灌注桩施工中是最常用的施工方式，但振动沉管灌注桩在吊装机振动拔管时，导管上提时其挂钩容易带出钢筋笼。尤其是对于桩径较大(平均桩径约700mm)、桩长较长(平均桩长约35m)的沉管灌注桩，在沉管灌注桩施工过程中，往往带笼率过高(达到10％)，无法满足施工要求。

另外，在沉管灌注桩的混凝土浇筑过程中，砼对钢筋笼形成顶托，容易导致钢筋笼上浮，从而进一步提高拔管时的带笼率。为了防止钢筋笼上浮，通常采取放慢砼灌注速度并控制导管提升速度的方式，同时计算准其底口的位置，使导管口不要处在与钢筋笼顶面相近的地方，不仅影响了施工的进度，也仍然无法有效避免拔管带出钢筋笼的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置及其施工方法，能降低沉管灌注桩的非振动拔管带笼率。

本发明是这样实现的：

一种用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置，包括桩靴、抗拔筋、限位筋、钢筋笼、架立筋和桩管；桩管的底部通过固定组件可拆卸式连接在桩靴上，钢筋笼设置在桩管内，钢筋笼和桩管随桩靴同步下沉；架立筋垂直设置在钢筋笼的底部；抗拔筋固定设置在桩靴上，限位筋设置在抗拔筋上，限位筋横向设置在桩靴的上方并能抵接在架立筋的顶部，使钢筋笼与桩靴相对固定，桩管通过非振动设备拔管。

所述的抗拔筋上设有辅助限位筋，辅助限位筋与限位筋在竖直方向和水平方向上均错开设置，且辅助限位筋能抵接在架立筋的顶部。

所述的架立筋为多根钢筋连接构成的网格状结构，辅助限位筋和限位筋均向下倾斜设置并能压在架立筋的钢筋上。

所述的限位筋的长度大于辅助限位筋的长度。

所述的固定组件包括第一倒勾、第二倒勾和连接件；若干个第一倒勾分别间隔设置在桩靴上，若干个第二倒勾分别间隔设置在桩管的底部，若干个第一倒勾与若干个第二倒勾一一对应设置，且第一倒勾与第二倒勾通过连接件可拆卸式连接。

所述的第一倒勾和第二倒勾均呈J形结构，第一倒勾和第二倒勾的设置方向相反，使连接件能绑扎连接第一倒勾和第二倒勾。

所述的钢筋笼包括纵筋和箍筋，若干根纵筋平行于桩管的内壁间隔设置，若干道箍筋绑扎固定在若干根纵筋上；架立筋垂直固定在钢筋笼底部的纵筋上。

一种用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：桩靴吊至预打桩位置后，将抗拔筋同轴焊接在桩靴的中心处，并在抗拔筋上焊接限位筋；

步骤2：将架立筋固定在钢筋笼的底部上，使架立筋沿水平方向布置；

步骤3：起吊桩管，并将桩管与桩靴对正，通过固定组件将桩管固定连接在桩靴上；

步骤4：将桩管和桩靴同步打入土层中，清孔后下放钢筋笼至桩管内，使钢筋笼底部的架立筋下放至限位筋的下方，浇筑混凝土；

步骤5：解除固定组件对桩靴和桩管的连接，利用限位筋勾住架立筋，使钢筋笼与桩靴固定连接，通过非振动设备向上拔出桩管。

所述的步骤5中，非振动设备向上拔出桩管的施工方法是：利用顶桩机缓慢顶起桩管顶部两端，再由吊装机起吊桩管，将桩管拔出。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明由于设有限位筋和架立筋，限位筋通过抗拔筋固定在桩靴上，架立筋固定在钢筋笼的底部，通过限位筋对架立筋的钩拉实现拔管过程中钢筋笼与桩靴的相对固定，从而有效避免了拔管时带出钢筋笼，大大降低了拔管带笼率和施工成本。

2、本发明由于采用非振动设备拔出桩管，不仅施工方便，而且材料获取简单，避免了后期因补桩而造成的工期和资金浪费，适用于不同工地的沉管灌注桩施工，可推广应用于各建筑工程中，对于现场施工进度及施工质量有促进作用。

附图说明

图1是本发明用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置中桩靴的结构示意图；

图2是本发明用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置中桩靴的俯视图；

图3是本发明用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置中钢筋笼的结构示意图；

图4是本发明用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置中钢筋笼的俯视图；

图5是本发明用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置中桩靴与桩管的连接示意图。

图中，1桩靴，2抗拔筋，3限位筋，4辅助限位筋，5第一倒勾，6纵筋，7箍筋，8架立筋，9桩管，10第二倒勾，11连接件。

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。

请参见附图1至附图5，一种用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置，包括桩靴1、抗拔筋2、限位筋3、钢筋笼、架立筋8和桩管9；桩管9的底部通过固定组件可拆卸式连接在桩靴1上，钢筋笼设置在桩管9内，钢筋笼和桩管9随桩靴1同步下沉；架立筋8垂直设置在钢筋笼的底部；抗拔筋2固定设置在桩靴1上，限位筋3设置在抗拔筋2上，限位筋3横向设置在桩靴1的上方并能抵接在架立筋8的顶部，使钢筋笼与桩靴1相对固定，桩管9通过非振动设备拔管。

在沉管时，钢筋笼和桩管9随桩靴1同步下放，钢筋笼下沉到位后，解除桩管9和桩靴1的连接。在拔管时，可采用非振动设备进行非振动拔管：利用顶桩机缓慢顶起桩管9顶部两端后，由吊装机起吊桩管9实现拔管。在拔管的过程中，限位筋3抵压在架立筋8上，将钢筋笼固定于桩靴1上，从而使桩管9拔出时不带出钢筋笼，将拔管带笼率从10％降至1％甚至更低。

优选的，桩靴1与抗拔筋2焊接固定，抗拔筋2的长度为35-40cm，直径不小于25mm。根据钢筋笼的重量，抗拔筋2可设置一根或两根，抗拔筋2的数量不超过两根，

所述的抗拔筋2上设有辅助限位筋4，辅助限位筋4与限位筋3在竖直方向和水平方向上均错开设置，且辅助限位筋4能抵接在架立筋8的顶部。

抗拔筋2、限位筋3和辅助限位筋4焊接成鱼骨状结构，且在拔管前，限位筋3和辅助限位筋4应当位于钢筋笼底部的架立筋8的下方，从而由上向下抵压架立筋8，进而防止钢筋笼随拔管同步带出，通过错开设置的限位筋3和/或辅助限位筋4能有效保证对架立筋8的限位。

优选的，辅助限位筋4设置在抗拔筋2的中部或底部，限位筋3设置在抗拔筋2的顶部，也可设置两层架立筋8，分别通过限位筋3和辅助限位筋4限位两层架立筋8，以保证拔管过程中钢筋笼与桩靴1的相对固定。

所述的架立筋8为多根钢筋连接构成的网格状结构，辅助限位筋4和限位筋3均向下倾斜设置并能压在架立筋8的钢筋上。

优选的，辅助限位筋4和限位筋3向下的倾斜角度为45°辅助限位筋4和限位筋3的夹角为90°。为了保证辅助限位筋4和限位筋3对架立筋8和钢筋笼的上浮限制以及钢筋笼的下沉安装，辅助限位筋4和限位筋3的横向投影长度应略小于架立筋8的钢筋间距，钢筋笼下沉后可小幅度转动，从而将架立筋8的钢筋转动至辅助限位筋4和限位筋3的下方。

优选的，架立筋8通过四根钢筋连接构成井字形结构，将钢筋笼截面大致等分呈9个部分，架立筋8的钢筋直径不小于25mm，钢筋间距不小于20cm。

所述的辅助限位筋4和限位筋3的直径不小于25mm，限位筋3的长度大于辅助限位筋4的长度，优选的，限位筋3的长度为8cm，辅助限位筋4的长度为5cm。

所述的固定组件包括第一倒勾5、第二倒勾10和连接件11；若干个第一倒勾5分别间隔设置在桩靴1上，若干个第二倒勾10分别间隔设置在桩管9的底部，若干个第一倒勾5与若干个第二倒勾10一一对应设置，且第一倒勾5与第二倒勾10通过连接件11可拆卸式连接。

第一倒勾5和第二倒勾10的数量可根据桩靴1和桩管9的直径大小增减，可在桩靴1和桩管9的两侧对称设置一对第一倒勾5和第二倒勾10，保证桩靴1和桩管9的可靠连接和均匀受力。

优选的，所述的第一倒勾5和第二倒勾10均呈J形结构，第一倒勾5和第二倒勾10的设置方向相反，使连接件11能绑扎连接第一倒勾5和第二倒勾10。

连接件11可采用对折缠绕的流线型铁丝，铁丝直径不小于2.032mm，每3根成组对折后，采用螺旋缠绕的方式，可快速连接第一倒勾5与第二倒钩10，拆装方便、快捷，连接可靠性高，能防止桩靴1与桩管9之间的脱离和相对转动。

所述的钢筋笼包括纵筋6和箍筋7，若干根纵筋6平行于桩管9的内壁间隔设置，若干道箍筋7绑扎固定在若干根纵筋6上；架立筋8垂直固定在钢筋笼底部的纵筋6上。

架立筋8与箍筋7之间可采用焊接固定，优选的，架立筋8的钢筋长度大于箍筋7的环形直径但不超过桩管9的内径，以保证架立筋8的设置。

请参见附图1至附图5，一种用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：桩靴1吊至预打桩位置后，将抗拔筋2同轴焊接在桩靴1的中心处，并在抗拔筋2的顶部和底部分别焊接限位筋3和辅助限位筋4。

步骤2：将架立筋8焊接固定在钢筋笼底部的纵筋6上，使架立筋8沿水平方向布置在钢筋笼底部。

步骤3：起吊桩管9，并将桩管9与桩靴1对正，通过固定组件将桩管9固定连接在桩靴1上。

步骤4：将桩管9和桩靴1同步打入土层中，清孔后下放钢筋笼至桩管9内，使钢筋笼底部的架立筋8下放至限位筋3和辅助限位筋4的下方，浇筑混凝土。

桩管9和桩靴1打入土层、清孔、混凝土浇筑均为沉管灌注桩的常规施工步骤，采用传统施工工序操作，此处不再赘述。

步骤5：解除固定组件对桩靴1和桩管9的连接，利用限位筋3或辅助限位筋4勾住架立筋8，使钢筋笼与桩靴1固定连接，通过非振动设备向上拔出桩管9。

非振动设备包括顶桩机、吊装机等。所述的步骤5中，非振动设备向上拔出桩管9的施工方法是：利用顶桩机缓慢顶起桩管9顶部两端，再由吊装机起吊桩管9，将桩管9拔出。

可在桩管9的顶部设置吊耳，便于顶桩机通过吊耳顶起桩管9，也便于吊装机起吊桩管9。

请参见附图1至附图5，本发明的工作原理是：

利用顶桩机缓慢顶起桩管9顶部两端后，由吊装机起吊桩管9实现拔管，采用非振动设备进行拔管操作，利用浇筑的混凝土的自重及桩靴1的摩擦力，拉出桩管9。不仅施工方便，而且材料获取简单，避免了后期因补桩而造成的工期和资金浪费，适用于不同工地，可推广到广大施工现场，对于现场施工进度及施工质量有促进作用。

利用限位筋3和/或辅助限位筋4限制架立筋8，从而使钢筋笼固定在桩靴1上而不随桩管9的拔出而上浮，从而将拔管带笼率从现有工艺的10％降至1％。

沉管灌注桩每米成本约为473.85元，按照沉管灌注桩平均有效桩长为35m计，每根沉管灌注桩成本约为473.85×35＝16584.75元。采用本发明后，拔管带笼率从10％降为1％以下，累计减少带笼桩约为1873×(0.1-0.01)＝169根，按照每根废桩平均需要1.3根补桩计，累计节省补桩成本约为169×1.3×16584.75＝3643669.58元，大大节省项目成本。同时，因补桩而造成承台变大的成本增加及工期延误也可以相应避免。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置，其特征是：包括桩靴(1)、抗拔筋(2)、限位筋(3)、钢筋笼、架立筋(8)和桩管(9)；桩管(9)的底部通过固定组件可拆卸式连接在桩靴(1)上，钢筋笼设置在桩管(9)内，钢筋笼和桩管(9)随桩靴(1)同步下沉；架立筋(8)垂直设置在钢筋笼的底部；抗拔筋(2)固定设置在桩靴(1)上，限位筋(3)设置在抗拔筋(2)上，限位筋(3)横向设置在桩靴(1)的上方并能抵接在架立筋(8)的顶部，使钢筋笼与桩靴(1)相对固定，桩管(9)通过非振动设备拔管；

所述的抗拔筋(2)上设有辅助限位筋(4)，辅助限位筋(4)与限位筋(3)在竖直方向和水平方向上均错开设置，且辅助限位筋(4)能抵接在架立筋(8)的顶部；

所述的架立筋(8)为多根钢筋连接构成的网格状结构，辅助限位筋(4)和限位筋(3)均向下倾斜设置并能压在架立筋(8)的钢筋上；

所述的限位筋(3)的长度大于辅助限位筋(4)的长度。

2.根据权利要求1所述的用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置，其特征是：所述的固定组件包括第一倒勾(5)、第二倒勾(10)和连接件(11)；若干个第一倒勾(5)分别间隔设置在桩靴(1)上，若干个第二倒勾(10)分别间隔设置在桩管(9)的底部，若干个第一倒勾(5)与若干个第二倒勾(10)一一对应设置，且第一倒勾(5)与第二倒勾(10)通过连接件(11)可拆卸式连接。

3.根据权利要求2所述的用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置，其特征是：所述的第一倒勾(5)和第二倒勾(10)均呈J形结构，第一倒勾(5)和第二倒勾(10)的设置方向相反，使连接件(11)能绑扎连接第一倒勾(5)和第二倒勾(10)。

4.根据权利要求1所述的用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置，其特征是：所述的钢筋笼包括纵筋(6)和箍筋(7)，若干根纵筋(6)平行于桩管(9)的内壁间隔设置，若干道箍筋(7)绑扎固定在若干根纵筋(6)上；架立筋(8)垂直固定在钢筋笼底部的纵筋(6)上。

5.一种权利要求1所述的用于沉管灌注桩的非振动拔管防带笼装置的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：桩靴(1)吊至预打桩位置后，将抗拔筋(2)同轴焊接在桩靴(1)的中心处，并在抗拔筋(2)上焊接限位筋(3)；

步骤2：将架立筋(8)固定在钢筋笼的底部上，使架立筋(8)沿水平方向布置；

步骤3：起吊桩管(9)，并将桩管(9)与桩靴(1)对正，通过固定组件将桩管(9)固定连接在桩靴(1)上；

步骤4：将桩管(9)和桩靴(1)同步打入土层中，清孔后下放钢筋笼至桩管(9)内，使钢筋笼底部的架立筋(8)下放至限位筋(3)的下方，浇筑混凝土；

步骤5：解除固定组件对桩靴(1)和桩管(9)的连接，利用限位筋(3)勾住架立筋(8)，使钢筋笼与桩靴(1)固定连接，通过非振动设备向上拔出桩管(9)；

所述的步骤5中，非振动设备向上拔出桩管(9)的施工方法是：利用顶桩机缓慢顶起桩管(9)顶部两端，再由吊装机起吊桩管(9)，将桩管(9)拔出。