CN116732989A - 一种保持静压管桩垂直度的植桩装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体为一种保持静压管桩垂直度的植桩装置及其施工方法。本发明中的保持静压管桩垂直度的植桩装置包括导向筒和凸肩部；凸肩部中间处设有上下贯通的正方形槽，正方形槽的边长与导向筒的外径尺寸匹配；导向筒顶部焊接固定在正方形槽内，能够有效的保证管桩落入基孔内时的垂直度，从而提高了施工的质量，且整体结构简单，布局合理，保证施工工序更加简便，使用时的投入成本降低，具有较高的实用性。本发明中的施工方法适用于建筑/构筑物对沉降有较高要求的施工，在岩面起伏较大，强风化（中风化）岩面较高，但又无法设置天然基础的情况时，其他桩基施工工艺均不适用的情况下也能够很好的适用，且施工的连续性强，能够有效的缩短施工的周期。

Description

一种保持静压管桩垂直度的植桩装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及桩基工程技术领域，具体为一种保持静压管桩垂直度的植桩装置及其施工方法。

背景技术

在主城区内一般不得选用锤击桩机，因噪音极大会干扰周边社会正常生产生活，大多城市明令禁止，因此在主城区进行施工，通常会采用静压桩的方式进行施工。在静压桩施工过程中，若遇到全风化、强风化或中风化岩面较高（顶标高距离承台底10m以内），或者砂层、黏土层超过3m厚时，又难以压入。

在设计为钻孔灌注桩时，若需要压入中风化或微风化岩层，入岩投入的费用高，且施工效率低，导致总造价高。

在设计为天然基础时，遇水浸化砂土、软土等不良地质，需要进行地基处理，或需利用全风化岩、强风化岩、中风化岩作为承台持力层时，一般天然基础的尺寸较大，相应的造价也较高昂。

植桩是指在土地或岩石中钻孔并以混凝土或其他材料填充孔以固定预制桩或柱的过程。这种技术通常用于建筑物、桥梁、码头和其他结构的基础。植桩可适用于管桩难以直接沉入地质，也可以增加构造物的稳定性和承载能力，防止下沉和移动。在植桩之前，需要对地质条件进行分析，以确定合适的桩和安装方法，植桩过程中的基础设计一般为锤击管桩和静压管桩。静压植桩可以解决锤击植桩无法在主城区施工的问题、管桩无法直接进入某些地质的问题以及灌注桩及天然复合地基造价高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保持静压管桩垂直度的植桩装置及其施工方法，有效的解决上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

一种保持静压管桩垂直度的植桩装置，包括导向筒和凸肩部；凸肩部中间处设有上下贯通的正方形槽，正方形槽的边长与导向筒的外径尺寸匹配；导向筒顶部焊接固定在正方形槽内，凸肩部的上表面与导向筒的上端面齐平;凸肩部上表面位于正方形槽两侧对称设有两挂接件。

由此可见，通过凸肩部对导向筒起到定位作用，防止导向筒过度向基坑深处下移，并保证导向筒处于竖直状态，通过挂接件方便对由导向筒和凸肩部形成的整体进行起吊作业，通过将管桩引入导向筒内再置入基孔内时，利用导向筒能够为管桩提供导向作用，能够有效的保证管桩落入基孔内时的垂直度，从而提高了施工的质量，且整体结构简单，布局合理，保证施工工序更加简便，使用时的投入成本降低，具有较高的实用性。

进一步的，导向筒包括外筒和内筒;外筒套设在内筒的外部，外筒内壁和内筒外壁之间形成了中空腔；外筒和内筒上下两侧的端部之间分别对应焊接有环形板，用于将中空腔两端口封堵。

利用外筒和内筒内外式的设置，保证二者之间为中空状，从而降低了导向筒整体的重量，便于运输转运，且降低了成本，利用环形板将两端焊接固定，对中空腔两端口进行封堵，保证了导向筒的完整性，避免导向筒和凸肩部出现错位的情况，同时也避免泥浆进入中空腔内而带来不利影响。

进一步的，凸肩部采用尺寸为60x40x4mm的方通焊接而成；凸肩部为具有四个直边和四个斜边的八边形状，且直边和斜边交替布置。

通过利用方通焊接而成的凸肩部，具有较高的结构强度，为导向筒提供了强有力的支撑，保证了装置整体再布置时的稳定性，从而有利于对管桩进行导向。

进一步的，凸肩部的上表面和下表面均焊接有辅强板，辅强板均与外筒的外壁焊接固定。

通过在凸肩部上下方与外筒的外壁之间焊接固定辅强板，起到一定的辅助支撑效果，进一步提升了装置整体在布置时的稳定性。

进一步的，挂接件包括弧形部和L形焊接部两个部分，L形焊接部为两个；两L形焊接部位于弧形部的两端，两L形焊接部端部焊接固定在凸肩部的上表面。

通过将两L形焊接部焊接固定在凸肩部的上表面，使得弧形部和凸肩部之间形成穿挂区，便于钢丝绳的穿入，且在起吊受力时，足够牢固。

进一步的，环形板和辅强板采用壁厚为4mm的钢板经切割制成。

采用钢板制成的环形板和辅强板，具有较厚的厚度，承载受力能力更大。

本发明提供的一种保持静压管桩垂直度施工方法，包括以下步骤：

步骤一：首根静压植桩时，先利用正反循环机或旋挖桩机引孔至强风化或中风化岩，形成基孔，并保证基孔的孔深大于设计有效桩长要求，基孔直径大于管桩外径200mm（常用管桩外径一般为500mm）；

步骤二：将混凝土浇筑管置入步骤一中基孔内，并灌注C30水下细石砼，其中灌注方量以计算为准，保证有效桩长的桩侧部布满混凝土即可，接着撤出混凝土浇筑管；

步骤三：将静压机自带的起重机挂钩通过钢丝绳与挂接件处挂接，随后起吊将导向筒竖直置入基孔内，且凸肩部底部与孔顶处的土面贴合，再将静压机和钢丝绳移机就位；

步骤四：利用静压机抱箍将管桩引至导向筒内，并在导向筒的导向作用下自由落入基孔内的C30水下细石砼内至一定深度，接着使用送桩器（若采用管桩送桩时应为另一节管桩）将基孔内的管桩静压至设计压力值及设计标高处，最终底部的桩端处于混凝土层或穿透混凝土层进入强风化层（或中风化岩面），混凝土上溢至设计桩顶标高处；

步骤五：用钢丝绳穿过挂接件，与送桩器（或送桩用的管桩）挂接，随后缓慢拔出送桩器（或送桩用的管桩），使导向筒和凸肩部一同上移，再连同导向筒和凸肩部一起，将设备移动至下一个已浇筑的基孔，再下放本装置，继续下一静压植桩施工，以此往复进行连续施工；

步骤六：待混凝土终凝后，管桩与细石砼粘结成整体，与岩土接触并产生一定桩侧摩阻力，大部分受力主要由下部混凝土或岩层提供，经静载及低应变检验合格后，可进行截桩及下一步施工。

进一步的，在步骤一中的钻基孔过程中，如遇塌孔情况，应使用泥浆对孔进行护壁。

与现有技术相比，本施工方法适用于建筑/构筑物对沉降有较高要求的施工，在面对岩面起伏较大，强风化（中风化）岩面较高，但又无法设置天然基础的情况时，依然能够适用，且施工的连续性强，能够有效的缩短施工的周期，同时还具有如下的有益效果：

相比于传统的直接静压桩工艺，本施工方法扩大了管桩的施工适用范围，在遇到厚砂层、厚黏土层等静压工艺难以穿越以及桩端需达到强风化岩、中风化岩等持力层的情况时，也能适用。

相比于传统的旋挖灌注桩工艺，本施工方法无需吊装或布置钢筋笼，安放速度更快，工效更高，同时减少混凝土用量减少，减少成本的投入，本施工方法重，由于受力主体仍是预制管桩，故不存在桩身夹渣情况，因而不存在由于地质原因导致出现断桩情况，牢固度更高。

相比于传统的天然基础工艺，本施工方法可避免由于地基土液化导致的不均匀沉降的情况，且本施工方法的造价更低。

相比于传统的锤击植桩工艺，本施工方法静压无噪音，更适用于城区桩基施工。

附图说明

图1为本保持静压管桩垂直度的植桩装置的整体结构示意图；

图2为本发明的导向筒结构示意图；

图3为本发明的凸肩部结构示意图；

图4为本发明的辅强钢板焊接结构示意图；

图5为本发明的挂接件结构示意图；

图6为本发明的施工结构示意图。

图中标号说明：1、导向筒；101、中空腔；11、外筒；12、内筒；13、环形板；2、凸肩部；21、正方形槽；3、挂接件；31、弧形部；32、L形焊接部；4、辅强板。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，本发明提供的一种保持静压管桩垂直度的植桩装置，包括导向筒1和凸肩部2，其中，导向筒1的长度为2m，外径为0.7m，内径为0.53m，凸肩部2中间处设有上下贯通的正方形槽21，正方形槽21的边长与导向筒1的外径尺寸匹配；导向筒1顶部焊接固定在正方形槽21内，凸肩部2的上表面与导向筒1的上端面齐平;凸肩部2上表面位于正方形槽21两侧对称设有两挂接件3。

在使用时，将导向筒1置入预先钻出的基坑内部，导向筒1的外壁与基坑内壁紧密贴合，凸肩部2会贴合在孔顶处的土地表面，对导向筒1起到定位作用，防止导向筒1过度向基坑深处下移，并保证导向筒1处于竖直状态，通过挂接件3方便对由导向筒1和凸肩部2形成的整体进行起吊作业，通过将管桩引入导向筒1内再置入基孔内时，利用导向筒1能够为管桩提供导向作用，能够有效的保证管桩落入基孔内时的垂直度，从而提高了施工的质量。

优选的，导向筒1包括外筒11和内筒12;外筒11套设在内筒12的外部，外筒11内壁和内筒12外壁之间形成了中空腔101；外筒11和内筒12上下两侧的端部之间分别对应焊接有环形板13，用于将中空腔101两端口封堵。利用外筒11和内筒12内外式的设置，保证二者之间为中空状，从而降低了导向筒1整体的重量，便于运输转运，且降低了成本，利用环形板13将两端焊接固定，对中空腔101两端口进行封堵，保证了导向筒1的完整性，避免导向筒1和凸肩部2出现错位的情况，同时也避免泥浆进入中空腔101内而带来不利影响。

优选的，凸肩部2采用尺寸为60x40x4mm的方通焊接而成；凸肩部2为具有四个直边和四个斜边的八边形状，且直边和斜边交替布置。通过利用60x40x4mm的方通焊接而成的凸肩部2，具有较高的结构强度，为导向筒1提供了强有力的支撑，保证了装置整体再布置时的稳定性，从而有利于对管桩进行导向。

优选的，凸肩部2的上表面和下表面均焊接有辅强板4，辅强板4均与外筒11的外壁焊接固定。通过在凸肩部2上下方与外筒11的外壁之间焊接固定辅强板4，起到一定的辅助支撑效果，进一步提升了装置整体在布置时的稳定性。

优选的，挂接件3包括弧形部31和L形焊接部32两个部分，L形焊接部32为两个；两L形焊接部32位于弧形部31的两端，两L形焊接部32端部焊接固定在凸肩部2的上表面。通过将两L形焊接部32焊接固定在凸肩部2的上表面，使得弧形部31和凸肩部2之间形成穿挂区，便于钢丝绳的穿入，且在起吊受力时，足够牢固。

优选的，环形板13和辅强板4采用壁厚为4mm的钢板经切割制成。采用壁厚为4mm的钢板制成的环形板13和辅强板4，具有较厚的厚度，承载受力能力更大。

本发明还提供了一种保持静压管桩垂直度施工方法，具体操作过程如附图6所示，其中，01为C30水下细石砼，02为预先置入的管桩，03为用于静压预先置入的管桩的另一节管桩，具体包括以下步骤：

步骤一：首根静压植桩时，先利用正反循环机或旋挖桩机引孔至强风化或中风化岩，形成基孔，并保证基孔的孔深大于设计有效桩长要求，基孔直径大于管桩外径200mm（常用管桩外径一般为500mm），如遇塌孔情况，应使用泥浆对孔进行护壁；

步骤二：将混凝土浇筑管置入步骤一中基孔内，并灌注C30水下细石砼，其中灌注方量以计算为准，保证有效桩长的桩侧部布满混凝土即可，接着撤出混凝土浇筑管；

步骤三：将静压机自带的起重机挂钩通过钢丝绳与挂接件3处挂接，随后起吊将导向筒1竖直置入基孔内，且凸肩部2底部与孔顶处的土面贴合，再将静压机和钢丝绳移机就位；

步骤四：利用静压机抱箍将管桩引至导向筒1内，并在导向筒1的导向作用下自由落入基孔内的C30水下细石砼内至一定深度，接着使用送桩器（若采用管桩送桩时应为另一节管桩）将基孔内的管桩静压至设计压力值及设计标高处，最终底部的桩端处于混凝土层或穿透混凝土层进入强风化层（或中风化岩面），混凝土上溢至设计桩顶标高处；

步骤五：用钢丝绳穿过挂接件3，与送桩器（或送桩用的管桩）挂接，随后缓慢拔出送桩器（或送桩用的管桩），使导向筒1和凸肩部2一同上移，再连同导向筒1和凸肩部2一起，将设备移动至下一个已浇筑的基孔，再下放本装置，继续下一静压植桩施工，以此往复进行连续施工；

步骤六：待混凝土终凝后，管桩与细石砼粘结成整体，与岩土接触并产生一定桩侧摩阻力，大部分受力主要由下部混凝土或岩层提供，经静载及低应变检验合格后，可进行截桩及下一步施工。

可见，本施工方法适用于建筑/构筑物对沉降有较高要求的施工，在岩面起伏较大，强风化（中风化）岩面较高，但又无法设置天然基础的情况时，也能够适用。

相比于传统的直接静压桩工艺，本施工方法扩大了管桩的施工适用范围，在遇到厚砂层、厚黏土层等静压工艺难以穿越以及桩端需达到强风化岩、中风化岩等持力层的情况时，也能适用。

相比于传统的旋挖灌注桩工艺，本施工方法无需吊装或布置钢筋笼，安放速度更快，工效更高，同时减少混凝土用量减少，减少成本的投入，本施工方法重，由于受力主体仍是预制管桩，故不存在桩身夹渣情况，因而不存在由于地质原因导致出现断桩情况，牢固度更高。

相比于传统的天然基础工艺，本施工方法可避免由于地基土液化导致的不均匀沉降的情况，且本施工方法的造价更低。

相比于传统的锤击植桩工艺，本施工方法静压无噪音，更适用于城区桩基施工。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种保持静压管桩垂直度的植桩装置，其特征在于：

包括导向筒（1）和凸肩部（2）；

所述凸肩部（2）中间处设有上下贯通的正方形槽（21），所述正方形槽（21）的边长与所述导向筒（1）的外径尺寸匹配；

所述导向筒（1）顶部焊接固定在所述正方形槽（21）内，所述凸肩部（2）的上表面与所述导向筒1的上端面齐平;

所述凸肩部（2）上表面位于所述正方形槽（21）两侧对称设有两挂接件（3）。

2.根据权利要求1所述的一种保持静压管桩垂直度的植桩装置，其特征在于：

所述导向筒（1）包括外筒（11）和内筒（12）;

所述外筒（11）套设在所述内筒（12）的外部，所述外筒（11）内壁和所述内筒（12）外壁之间形成了中空腔101；

所述外筒（11）和所述内筒（12）上下两侧的端部之间分别对应焊接有环形板（13），用于将所述中空腔101两端口封堵。

3.根据权利要求1所述的一种保持静压管桩垂直度的植桩装置，其特征在于：

所述凸肩部（2）采用尺寸为60x40x4mm的方通焊接而成；

所述凸肩部（2）为具有四个直边和四个斜边的八边形状，且直边和斜边交替布置。

4.根据权利要求2所述的一种保持静压管桩垂直度的植桩装置，其特征在于：

所述凸肩部（2）的上表面和下表面均焊接有辅强板（4），所述辅强板（4）均与所述外筒（11）的外壁焊接固定。

5.根据权利要求1所述的一种保持静压管桩垂直度的植桩装置，其特征在于：

所述挂接件（3）包括弧形部（31）和L形焊接部（32）两个部分，所述L形焊接部（32）为两个；

两所述L形焊接部（32）位于所述弧形部（31）的两端，两所述L形焊接部（32）端部焊接固定在所述凸肩部（2）的上表面；

所述弧形部（31）和所述凸肩部（2）之间形成穿挂区。

6.根据权利要求4所述的一种保持静压管桩垂直度的植桩装置，其特征在于：

所述环形板（13）和所述辅强板（4）采用壁厚为4mm的钢板经切割制成。

7.一种保持静压管桩垂直度施工方法，采用权利要求1-6中任一项所述的保持静压管桩垂直度的植桩装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：首根静压植桩时，先利用正反循环机或旋挖桩机引孔至强风化或中风化岩，形成基孔，并保证所述基孔的孔深大于设计有效桩长要求，所述基孔直径大于管桩外径200mm，常用管桩外径一般为500mm；

步骤二：将混凝土浇筑管置入所述步骤一中所述基孔内，并灌注C30水下细石砼，其中灌注方量以计算为准，接着撤出混凝土浇筑管；

步骤三：将静压机自带的起重机挂钩通过钢丝绳与所述挂接件（3）处挂接，随后起吊将所述导向筒1竖直置入所述基孔内，且所述凸肩部（2）底部与孔顶处的土面贴合，再将静压机和钢丝绳移机就位；

步骤四：利用静压机抱箍将管桩引至所述导向筒1内，并在所述导向筒1的导向作用下自由落入所述基孔内的C30水下细石砼内至一定深度，接着使用送桩器，若采用管桩送桩时应为另一节管桩，将所述基孔内的管桩静压至设计压力值及设计标高处，最终底部的桩端处于混凝土层或穿透混凝土层进入强风化层或中风化岩面，混凝土上溢至设计桩顶标高处；

步骤五：用钢丝绳穿过所述挂接件（3），与送桩器或送桩用的管桩挂接，随后缓慢拔出送桩器或送桩用的管桩，使所述导向筒1和所述凸肩部（2）一同上移，再连同所述导向筒1和所述凸肩部（2）一起，将设备移动至下一个已浇筑的所述基孔，再下放本装置，继续下一静压植桩施工，以此往复进行连续施工；

步骤六：待混凝土终凝后，管桩与细石砼粘结成整体，与岩土接触并产生一定桩侧摩阻力，大部分受力主要由下部混凝土或岩层提供，经静载及低应变检验合格后，可进行截桩及下一步施工。

8.根据权利要求7所述的一种保持静压管桩垂直度施工方法，其特征在于：

在所述步骤一中的钻基孔过程中，如遇塌孔情况，应使用泥浆对孔进行护壁。