CN207244614U - 一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，施工装置包括预埋有预埋钢管的底座、顶层钢管和若干中层钢管；预埋钢管延伸出底座的上端、顶层钢管的下端，以及中层钢管的两端均设有用于三者相互拴接的法兰；预埋钢管在底座内部形成供钻孔灌注桩进入的中心孔；顶层钢管的侧壁设有泥浆排出管。施工时，根据钻孔灌注桩施工时孔内的设计泥浆压力大小确定泥浆排出管距离地面高度，在预埋钢管上由下至上依次安装中层钢管和顶层钢管。其优点是：在面临松散破碎、松软、胶结性差等复杂土层时，为提供更大的侧向泥浆压力，故将孔内的泥浆压力增加，来解决在钻孔灌注桩的施工过程中出现的孔壁坍塌、孔径缩小等问题。

Description

一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置

技术领域

本实用新型属于钻孔灌注桩技术领域，具体涉及一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置。

背景技术

采用常规的泥浆护壁钻孔灌注桩进行施工作业时，由于原地层应力的平衡破坏，对孔壁的稳定性会产生较大的影响。在地层应力的作用下，引起孔壁破坏的形式可分为挤压破坏和张力破坏，其中挤压破坏又是钻孔施工中主要的破坏形式。在松散破碎、胶结性差或松软的地层中进行钻孔灌注桩施工时，常规的钻孔灌注桩施工方法进行成孔，孔壁极易发生坍塌，或发生孔径收缩，影响成桩质量，且对近距离构筑物影响大。

为了防止孔壁坍塌与孔径收缩，以减小对近距离构筑物的影响，专利号为ZL201210242665.4(一种钻孔灌注桩微扰动施工方法)的专利提出了提前旋转压入钢套管，再进行泥浆循环成孔的钻孔灌注桩施工方法，但此工法的钢套管旋压入土施工费用高，在钢套管旋压入土时易对近距离构筑物产生影响，且钢套管不再取出，由此导致钻孔灌注桩的施工成本高，且将影响钻孔灌桩的承载力。若将钢套管再次取出进行反复利用，则对近距离构筑物产生二次影响。

为了减少孔壁坍塌，现有技术中在将要钻孔灌注桩施工的周围打降水井，在成孔作业时对降水井进行降水，以加大孔内泥浆压力与周围地层水压力之差。但是此技术施工工序多，施工成本高，且最大的孔内泥浆压力与周围地层水压力之差是受限的。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，该施工装置及施工方法在面临松散破碎、松软、胶结性差等复杂土层时，为提供更大的侧向泥浆压力，故将孔内的泥浆压力增加，来解决在钻孔灌注桩的施工过程中出现的孔壁坍塌、孔径缩小等问题。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，其特征在于：所述施工装置包括预埋有预埋钢管的底座、顶层钢管和若干中层钢管；所述预埋钢管与所述顶层钢管、所述中层钢管的管径相同，所述预埋钢管延伸出所述底座的上端、所述顶层钢管的下端，以及所述中层钢管的两端均设有用于三者相互拴接的法兰；所述预埋钢管在所述底座内部形成供钻孔灌注桩进入的中心孔，所述中心孔的轴线位于所述底座中轴线上；所述顶层钢管的侧壁设有泥浆排出管，所述泥浆排出管末端设有法兰。

所述施工装置还包括若干弹性密封垫，所述弹性密封垫与所述顶层钢管的法兰及所述法兰上螺孔形状相适配。

所述底座为圆柱状的钢筋混凝土结构，其外半径为3-5倍钻孔灌注桩直径，厚度为1-2m；所述中心孔半径大于设计孔洞半径3-5cm。

所述预埋钢管的法兰高出所述底座顶面15-20cm，所述预埋钢管螺孔之间的间隔为5-15cm。

所述泥浆排出管与所述顶层钢管的结合部到所述顶层钢管顶端距离30-70cm。

一种涉及任意一项所述的用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置的施工方法，其特征在于所述施工方法包括如下步骤：

a、对场地进行勘察，确定钻孔灌注桩的直径和深度，以及所述钻孔灌注桩施工时孔内的设计泥浆压力大小；并基于勘察结果制作预埋钢管、顶层钢管和多根中层钢管；

b、对场地进行平整硬化，并在设计孔洞处开挖底座浇筑槽，所述底座浇筑槽半径为3-5倍所述钻孔灌注桩直径，深度为1-2m；

c、将所述底座浇筑槽内设10cm的素混凝土垫层，并安装钢筋；在所述设计孔洞处安放所述预埋钢管；之后现场浇筑混凝土形成底座；之后根据所述钻孔灌注桩施工时孔内的设计泥浆压力大小确定泥浆排出管距离地面高度，在所述预埋钢管上由下至上依次安装所述中层钢管和所述顶层钢管，并通过弹性密封垫密封所述预埋钢管、所述中层钢管和所述顶层钢管之间的接头缝隙；在所述顶层钢管的泥浆排出管上安装连通沉淀池的泥浆流出管；

d、钻孔机械设备将制备好的泥浆压入成孔设备的中空钻杆内；

e、钻孔机械设备进行泥浆正循环成孔作业；

f、待成孔到设计深度后，再清孔，钢筋笼安放，并进行混凝土灌注，混凝土灌注高度不可超出所述底座顶面；

g、待所述钻孔灌注桩的混凝土灌注完成48-60小时后，再拆除所述中层钢管和所述顶层钢管，并将所述底座上的所述预埋钢管高出地面的部分切除。

本实用新型的优点是：（1）可普遍适应任意孔径大小、各种复杂土层的钻孔灌注桩施工；与常规钻孔灌注桩施工相比，本实用新型使孔壁坍塌的情况得以较大程度的抑制，更使孔径缩小的发生率极大地降低，避免了在施工过程中的不必要的财物损失；（2）本实用新型灵活地控制超出地面的泥浆液面高度，从而控制孔内的泥浆压力，以防止成孔过程中的孔壁坍塌、缩径等现象；而通过底座的固定作用，解决了孔位偏斜、孔口塌陷等问题；装置中钢管之间、钢管与底座之间通过法兰连接，使装置整体的稳定性提高。

附图说明

图1为本实用新型中用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置示意图；

图2为本实用新型图1中A处的局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1、2，图中标记1-12分别为：底座1、预埋钢管2、中心孔21、法兰盘22、中层钢管3、法兰盘31、螺栓32、顶层钢管4、泥浆排出管41、弹性密封垫5、泥浆流出管6、硬化地面7、沉淀池8、中空钻杆9、钻头10、泥浆泵11、泥浆流入管12。

实施例：如图1、2所示，本实施例首先提供一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，包括：

底座1

底座1为圆柱形，采用钢筋混凝土结构。底座1外半径为3-5倍钻孔灌注桩直径，厚度为1—2m。底座1外缘设有4个绕其轴线旋转对称的预留钢筋环。预留钢筋环为圆形或椭圆形，半径为3-5cm，其底部与底座1平面相切。

底座1预埋有预埋钢管2。预埋钢管2的轴线位于底座1的几何中心，预埋钢管2在底座1的内部形成供钻孔灌注桩进入的中心孔21，中心孔21半径比设计孔洞半径大3-5cm。预埋钢管2上端还设有法兰盘22。法兰盘22高出底座1顶面15-20cm，其上螺孔之间的间隔为5-15cm。

中层钢管3和顶层钢管4

预埋钢管2、中层钢管3和顶层钢管4具有相同管径。其中：

顶层钢管4的下端，以及中层钢管3的两端均设有与法兰盘22相适配的法兰。顶层钢管的侧壁距其上端30-70cm处设有泥浆排出管41。泥浆排出管41末端设有用于安装泥浆流出管6的法兰，泥浆排出管41的半径不小于10cm。

顶层钢管4的顶部外缘处开设有与预留钢筋环数量相同（本实施例中为4个）的对称分布的孔洞。每个孔洞距顶层钢管4上边缘的距离为3-5cm，孔洞的半径为3-5cm。通过钢缆将顶层钢管4的孔洞与底座1的连接环进行连接固定，以增加其稳定性。

另外，施工装置还可以包括若干弹性密封垫5。弹性密封垫5与中层钢管3之间的法兰盘31及其上孔眼相适配。在装配时，法兰盘31之间通过弹性密封垫5密封，以达到防止泥浆渗漏，并通过螺栓32进行固定连接。

以下结合使用该装置后的新施工方法，对上述施工装置使用方式进行详细描述。施工方法包括如下步骤：

a、对场地进行勘察，根据土体的稳定性、物理力学性能、密实状态、地下水位高度确定钻孔灌注桩的直径和深度，以及钻孔灌注桩施工时孔内的设计泥浆压力大小；

并基于勘察结果制作如上所述的预埋钢管2、顶层钢管4和多根中层钢管3；中层钢管3的数量和长度应根据设计泥浆压力大小进行设计；在优选的实施例中，中层钢管3应当分为2米规格（多根）和1米规格（1根），这样无论设计泥浆压力为多少，通过上述组合均能将误差控制在0.5m之内。需要说明的是，当地面以上的各钢管高度过高时，需采取适当的防止中层钢管3和顶层钢管4发生倾斜或倾倒的措施，例如加设斜撑或斜拉钢丝绳；

b、对场地进行平整硬化，并在设计孔洞处开挖底座浇筑槽，底座浇筑槽半径为3-5倍钻孔灌注桩直径，深度为1-2m；

c、将底座浇筑槽底部设10cm的素混凝土垫层，并安装钢筋；在设计孔洞处安放预埋钢管2，预埋钢管2的法兰露出地面至少15-20cm；之后现场浇筑混凝土形成底座1；底座1硬化完后在其上做硬化地面7；

之后根据钻孔灌注桩施工时孔内的设计泥浆压力大小确定泥浆排出管41距离地面高度，在预埋钢管2上由下至上依次安装中层钢管3和顶层钢管4，并通过弹性密封垫5密封预埋钢管2、中层钢管3和顶层钢管4之间的缝隙。顶层钢管4的泥浆排出管41上安装连通沉淀池8的泥浆流出管6。此时，顶层钢管4上泥浆排出管41距离地面高度即为设计泥浆压力大小；

d、泥浆泵11将制备好的泥浆压入到泥浆流入管12，最后进入到成孔设备的中空钻杆9内；

e、钻孔机械设备进行泥浆正循环成孔作业；

f、待成孔到设计深度后，再清孔，钢筋笼安放，并进行混凝土灌注，混凝土灌注高度不可超出底座1顶面（地面）；

g、待钻孔灌注桩的混凝土灌注完成48-60小时后，再拆除中层钢管3和顶层钢管4，并将底座1上预埋钢管2高出地面的部分切除。

在上述步骤中，从钻孔灌注桩施工到混凝土灌注完工，泥浆始终保持在顶层钢管4的泥浆排出管41高度，从而提高的钻孔灌注桩施工过程中孔内的泥浆压力。

本实施例的有益效果是：本实施例可普遍适应任意孔径大小、各种复杂土层的钻孔灌注桩施工。与常规钻孔灌注桩施工相比，本实用新型使孔壁坍塌的情况得以较大程度的抑制，更使孔径收缩的发生率极大地降低，避免了在施工过程中的不必要的财物损失。

本实施例灵活地控制超出地面的泥浆液面高度，从而控制孔内的泥浆压力，以防止成孔过程中孔壁坍塌、缩径等现象。而通过底座的固定作用，解决了孔位偏斜、孔口塌陷等问题。装置中钢护管之间通过法兰连接，钢护管与底座之间通过法兰连接；当地面以上全部钢管连接后总高度较大时，又可通过四周施作型钢斜撑或四周张拉钢丝绳进一步加固组装钢管，使组装钢管整体的稳定性提高。

Claims (5)

1.一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，其特征在于：所述施工装置包括预埋有预埋钢管的底座、顶层钢管和若干中层钢管；所述预埋钢管与所述顶层钢管、所述中层钢管的管径相同，所述预埋钢管延伸出所述底座的上端、所述顶层钢管的下端，以及所述中层钢管的两端均设有用于三者相互拴接的法兰；所述预埋钢管在所述底座内部形成供钻孔灌注桩进入的中心孔，所述中心孔的轴线位于所述底座中轴线上；所述顶层钢管的侧壁设有泥浆排出管，所述泥浆排出管末端设有法兰。

2.根据权利要求1所述的一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，其特征在于：所述施工装置还包括若干弹性密封垫，所述弹性密封垫与所述顶层钢管的法兰及所述法兰上螺孔形状相适配。

3.根据权利要求1所述的一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，其特征在于：所述底座为圆柱状的钢筋混凝土结构，其外半径为3-5倍钻孔灌注桩直径，厚度为1-2m；所述中心孔半径大于设计孔洞半径3-5cm。

4.根据权利要求1所述的一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，其特征在于：所述预埋钢管的法兰高出所述底座顶面15-20cm，所述预埋钢管螺孔之间的间隔为5-15cm。

5.根据权利要求1所述的一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，其特征在于：所述泥浆排出管与所述顶层钢管的结合部到所述顶层钢管顶端距离30-70cm。