CN2238854Y

CN2238854Y - 大直径振动沉管内取土灌注桩成桩设备

Info

Publication number: CN2238854Y
Application number: CN 95228428
Authority: CN
Inventors: 蔡嘉明
Original assignee: YUNNAN FOUNDATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT CENTRE
Current assignee: YUNNAN FOUNDATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT CENTRE
Priority date: 1995-11-23
Filing date: 1995-11-23
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2005-11-23

Abstract

本实用新型是在振动沉管桩和冲抓桩的基础上，经过对机具的改造、重组而成，它成孔深、孔径大、震动小、噪音低、无场地泥浆污染和挤土效应、砼灌注质量稳定、适应各种土层，能有效地提高单桩承载力，成桩设备还能完成800～1000厚地下连续墙和变截面超深桩成桩，具有广泛的适应性。它的特征是：在振动锤与沉管之间有一个与沉管直径相匹配的变径接口，位于变径接口下面的冲抓机通过钢绳与桩架上的内击式卷扬机相连。

Description

大直径振动沉管内取土灌注桩成桩设备

本实用新型涉及基础工程施工领域，尤其是一种专用于大直径深基础施工的灌注桩成桩设备。

桩基础是一种常用的深基础形式，目前，对桩按直径可分为三类：大直径桩D≥800MM，中等直径桩250＜D＜800MM，小直径桩D≤250MM。

为了满足高层、超高层建筑物和重型构筑物对桩基础的高承载力、成桩质量、施工安全、经济合理、提高工效的要求，长期以来针对不同的地质条件和环境条件，研制出了各种适用机具和施工方法。由于打入桩存在的挤土效应等问题对环境的不良影响日益突出，在许多国家的城市中(包括我国台湾地区的城市)被禁止使用，且打入桩受设备能量的限制，承载力不可能很高，难以满足工程要求，在这种形势下，工程界将更多地依靠大直径灌注桩以弥补打入桩留下的空白，大直径灌注桩是桩基础技术中最富革命性的创举。

目前，应用较多的大直径灌注桩成桩有：人工挖孔桩、钻(冲)孔桩、冲抓桩、液压沉管桩(磨桩)等多种施工机械。其特点为：

——均属于非挤土桩和少量挤土桩，施工中不产生挤土效应，故无地面隆起或侧移，对周围建筑物、路面和地下设施影响小，同时，由于布桩间距较大，因而群桩效应小，单桩承载力较高，设计计算简便。

——可以通过施工取土对土层进行验证，从而按实际情况调整桩长。同时，可以进行扩底，以更好地发挥端承作用。

——在地下水位较高，存在流砂、塌孔的地方都不同程度存在施工困难、工艺复杂、泥浆污染、水下灌注砼、施工效力低下、需要吊车配合等问题。

——在成桩造价中，非直接成本(或辅助成本、设备成本)所占比例较高，因而综合造价较高。

本实用新型提出一种大直径振动沉管内取土灌注桩成桩设备，是在振动沉管桩和冲抓桩的基础上，经过对机具的改造、重组而成，它成孔深、孔径大、震动小、噪音低、无场地泥浆污染和挤土效应、砼灌注质量稳定、适应各种土层，能有效地提高单桩承载力。

本实用新型提出的成桩设备还能完成800～1000厚地下连续墙和变截面超深桩成桩，具有广泛的适应性。

本实用新型的目的采取以下措施达到：设备包括有桩架、振动锤、沉管、冲抓机、内击卷扬机及其附属配件，在振动锤与沉管之间有一个与沉管直径相匹配的变径接口，位于变径接口下面的冲抓机通过钢绳与桩架上的内击式卷杨机相连；变径接口与振动锤和沉管间采用机械连接或液压连接，变径接口上有砼进料口；联在变径接口下的冲抓机由吊装碰头、配重和抓片组成。

该设备集振动沉管灌注桩的高效率、经济性和冲抓桩的排土、扩底、嵌岩为一体，与人工挖孔桩、钻孔桩、冲孔桩、磨桩相比，具有明显的技术与经济优势。本实用新型与现有其它大直径灌注桩相比具有以下优点：

1、该设备采用振动沉管，成桩直径大(φ800以上)，因此，桩径、桩长可以变化，沉管速度快，效率高；由于采用振动、冲抓组合机具，可以穿透较厚的坚硬土层，能在桩端进行机械扩底或人工扩底，也能使桩端嵌入岩面，从而有效地提高单桩承载力。

2、由于取土采用振动沉管内取土，因此，钢套管既作为沉管工具，又作为成桩护壁工具，节省了人工挖孔桩的现浇钢筋砼护壁或其余大口径桩的泥浆护壁，无塌孔、流砂现象，不需泥浆护壁，对施工场地无污染和塌孔及降水破坏。从而极大地提高了工作效率，降低了工程造价。

3、振动桩原属于打入式挤土桩，由于采用内取土技术，从而产生质的变化，即把挤土桩变为非挤土桩，但同时保留了振动桩的经济、施工效率高、实用简便的特征，克服了原有的挤土效应，使地面无隆起、无侧向挤压而破坏地下设施，施工中对周围道路、地下管线、邻近建筑无挤土破坏或塌陷影响，震动小、噪音低，对场地适应性强。

同时该技术取消了打入式振动桩的桩尖，不仅降低了造价，更为重要的是减少了打入式振动桩的振动冲击力对土体的振动冲击，从而极大地降低了振动影响。

4、长期以来，人们对大直径灌注桩由于其施工方法带来的水下浇注砼以及砼的振捣所引起的砼浇注质量问题一直得不有效解决。在本实用新型的振动沉管内取土技术中，拔管时采用振动拔管，既解决了砼的振捣又起到消减钢套管侧壁摩阻力的作用，从而使大直径灌注桩的砼质量问题得以彻底解决，不需使用大塌落度砼，可大幅度减少水泥用量，充分发挥了设备特征，保证了砼成桩质量的稳定性。

5、采用振动沉管内取土技术，突破了震动桩机不能完成地下连续墙的禁区，同时，把地下连续墙的施工由泥浆护壁分段湿作业，提高为钢套管护壁连续干作业，根本性地提高了地下连续墙的施工技术和经济实用性。

6、采用震动沉管双套管内取土技术，即分段克服沉桩摩阻力的新概念，从而达到超深沉桩之目的。开创了大直径灌注桩施工的新领域，由此产生的变截面超深桩，既能节约砼，又能满足大直径超深桩的受力性能和相应的施工机械性能。

7、原振动桩机最大沉管深度受激振力和桩架高度双重限制，即最大沉桩深度不可能超过桩架高度的8～9/10，而增加桩架高度又受到桩架强度、稳定性、竖架等一系列问题的影响，本实用新型提出的管内取土技术采用变截面双套管可拼接工艺，因而在激振力能满足沉桩的前提下，可以完成超过桩架高度的超深桩。

8、该设备具有行走、起吊系统，能单机独立完成沉管、取土、钢筋笼吊装、砼灌注等，不需吊车等大型设备配合。除能完成φ275～φ480打入桩、φ800～φ1800冲抓取土桩和φ800～1000振动沉管冲抓取土桩外，还能完成800～1000厚地下连续墙和变截面超深桩，具有广泛的适应性。

9、该设备灵活，工艺简便、可靠、安全、高效。与同类机械成孔大直径灌注桩相比较，可降低造价20％左右，可提高工效2～3倍。

下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。

图1为依据本实用新型提出的大直径振动沉管内取土灌注桩成桩设备的构造示意图。图2～7为本实用新型提出的成桩设备施工流程图。图8为成桩设备用于地下连续墙工程中的布置示意图。图9为成桩设备用于大直径变截面超深桩成桩的双套管结构示意图。

如图1所示，以完成φ800～φ1000大直径沉管灌注桩为例。桩工设备配置采用型号DZ60KS、DZ80KS、DZ90KS、DZ60KSA、DZ80KSA、DZ90KSA或更大功率之振动中空打桩机和φ800～φ1000冲抓机进行重组改造。

1、由于振动打桩机(10)正常使用情况下最大沉管直径为φ480，要满足完成φ800～φ1000大直径沉管需对底盘加压滑轮组进行内移改造，以使加压钢绳内移，让出大直径沉管位置。根据施工要求，沉管选用φ800～1000可拼接钢套管进行拼接。

2、原振动锤仅能与φ325～φ480沉管连接，因此增加一个连接在振动锤(2)与沉管(7)之间、且能与φ800～φ1000沉管连接的变径接口(3)，该变径接口可采用机械连接或液压连接，在接口上设有砼进料口。

3、由于取土功能需要，在变径接口上安置冲抓机，它的冲抓取土吊装碰头(4)取代冲抓机三角撑杆吊装架，同时，利用振动桩机内击快速卷杨机(9)作为冲抓取土机的卷杨系统，配置不旋转钢丝绳(1)将吊装碰头与卷杨机连接在一起，使该设备同时具有取土、内击功能。

4、由于沉管直径大，沉管重量增加较多，因此，需增加起吊滑轮组(8)，减少起吊卷杨负荷，同时对振动桩机架(10)进行适当加固。

5、由于原冲抓卷杨机钢绳短，直径重量都较小，改装后增加较大。因此还应根据直径不同对φ800～φ1000冲抓机增加配重(5)，以满足抓片(6)自动开闭碰接要求。

图2-7所示的普通灌注桩施工过程，可用作工程桩、护壁桩，成桩流程如下：

1、桩位定位。机械组装设备从生产基地运至施工现场组装、调试；施工要求进行钢套管拼接；场外进行试沉管，用定位木桩进行桩位定位，设备定位，准备沉管。图2所示。

2、振动沉管。复核桩位无误后，开机沉管；沉管达到设计要求深度，复核无误后停振；解开变径接口。图3所示。

3、冲抓取土。起吊冲抓取土机、试取土、调整、安装；取出钢套管内全部土体，复核成孔深度；内击锤夯实桩端干硬性砼，或进行重锤夯扩，或人工扩底；改换专用重型冲抓头或冲头进行嵌岩作业。如图4所示。

4、安装钢筋笼。起吊钢筋笼(11)，放入钢套管内；按设计要求用定位钢绳固定钢筋笼下管深度。如图5所示。

5、灌注砼。用砼料车或泵送砼向钢套管内灌注砼，塌落度8-12；按设计要求砼高度达1/2桩长时停止灌注；连接变径接口，开启振动锤使钢套管内砼振密，振动3～5分钟。如图6所示。

6、振动拔管。振动拔管，速度控制在600～800MM/min；通过变径接口上砼进料口向管内空中加砼，确保砼液面至钢套管端部至少1/3桩长，连续振动拔管；用测锤测定砼液面高度，以保证成桩砼桩顶标高，连续振动拔管；钢套管拔出地面，解开钢筋笼定位钢绳，本棵桩成桩工艺完成，如图7所示。保护桩孔，移机。

本实用新型提供的桩机为工程界在桩基础工程、深基坑支护工程、提供了一种经济实用、机械性能好的成桩设备。

在工程界，由于地下连续墙复杂的施工工艺，昂贵的工程造价，令人望而却步，但地下连续墙优越的支护、止水性能却是工程迫切需要予以利用的。

用大直径振动沉管内取土桩机进行地下连续墙施工，具有工艺简单，施工速度快、无泥浆排放、工程造价低。流程如下：

1、布桩及钢筋笼如图8所示；2、成桩工艺同前；3、施工要点：第二根桩施工要求在第一根桩砼终凝前进行重叠施工，以保证砼连接密实；施工分隔处需进行止水锁口处理(同转角接口处)。

大直径超深桩具有高承载力及高难度施工的双重特征，其中：尤以克服桩周巨大摩擦阻力沉桩最为困难。采用本实用新型的成桩设备，用变径双套管分段克服摩阻力，有效地利用机械性能，达到超深沉桩的目的。工艺流程如下：1、按设计要求配钢套管，2、外套管振动沉管、取土，3、内套管振动沉管、取土，4、内套管内放钢筋笼，5、内套管灌注砼，6、内套管振动拔管，灌注砼，直至地面，7、外套管振动拔管，成桩，8、其余工艺同普通桩。

Claims

1、一种大直径振动沉管内取土灌注桩成桩设备，包括有桩架(10)、振动锤(2)、沉管(7)、冲抓机、内击式卷扬机(9)及其附属配件，其特征在于：在振动锤(2)与沉管(7)之间有一个与沉管直径相匹配的变径接口(3)，位于变径接口下面的冲抓机通过钢绳(1)与固定于桩架上的内击式卷杨机相连。

2、根据权利要求1所述的成桩设备，其特征在于变径接口与振动锤和沉管间采用机械连接或液压连接，变径接口上有砼进料口。

3、根据权利要求1所述的成桩设备，其特征在于联在变径接口下的冲抓机由吊装碰头(4)、配重(5)和抓片(6)组成。