沉管壓灌樁全過程施工用組合樁管及其使用方法與流程

本發(fā)明涉及沉管壓灌樁全過程施工使用的一種組合樁管及其使用方法，屬于樁基礎施工技術領域。

背景技術：
申請?zhí)枮?01110172486.3、申請日為2011年6月24日、申請人為畢建東的中國發(fā)明專利：沉管灌注樁全過程施工方法及其專用裝置(以下簡稱為：201110172486.3專利)，提出了沉管壓灌樁的概念，做法是：沉管到位后，上拔樁管的同時，通過灌注管泵送混凝土，插入鋼筋籠后成樁；并給出了試樁、測樁的方法及其專用裝置。201110172486.3專利所存在的問題或可優(yōu)化的地方是：(1)泵送混凝土是用地面上的混凝土泵，通過輸送管，包括向上的輸送管，將混凝土輸送到灌注管上口，路線較長，彎曲較多，容易造成堵管。在錘擊的過程中，如不將輸送管、灌注管斷開，向上的輸送管中的混凝土中的石子受振下沉堵管，處理麻煩，影響效率，浪費混凝土；如將輸送管、灌注管斷開，將造成反復斷、接，亦很麻煩。最嚴重的問題是：因較難有效排氣，不易保證混凝土質量——這是壓灌樁的通病，樁承載力越高，這個問題越突出。(2)需要單獨設置拔管裝置，如用油缸靜力拔管，或用振動裝置振動拔管，因此，樁機構造較為復雜，成本相對較高；上拔樁管、同時泵送混凝土，難以保證拔管與泵送混凝土的速度匹配，控制難度較大，易造成斷樁。(3)內錘直接打擊樁管下板，沖擊應力較高，貫入效率較低。

技術實現(xiàn)要素：
為進一步降低沉管壓灌樁成本、提高質量和效率，結合沉管壓灌樁的特點，以201110172486.3專利為技術基礎，本發(fā)明提供了沉管壓灌樁全過程施工方法使用的一種組合樁管及其使用方法。1.組合樁管本發(fā)明提供的沉管壓灌樁全過程施工方法使用的組合樁管為由沉管系統(tǒng)、混凝土壓灌系統(tǒng)和端阻力檢測系統(tǒng)組合而成的樁管。如圖1、圖2和圖3所示，其構成如下：1.1主管2與動力總成6、容積約1m3的料斗9為同心且等外徑的圓形，主管2在動力總成6下，容積約1m3的料斗9在動力總成6上，用螺紋連接或焊接成為整體；1.2主管2、動力總成6、料斗9外的一側，通過連接板17與圓形的灌注管3焊接；另一側通過連接板17與圓形的排氣管4焊接；1.3下板1為外形略大于主管2與灌注管3、排氣管4用連接板17焊好后的外形的柱形臺體，兩側有與灌注管3、排氣管4同心且等內徑的圓孔15；1.4下板1上部有與主管2同心且等內徑的凹入，凹入內有緩沖墊12；下部上有水平通道13，下有豎直通道14；1.5水平通道13的水平截面為與主管2同心的圓環(huán)形，并與圓孔15連通；水平通道13的豎直截面為圓形；1.6數(shù)量不少于兩個的豎直通道14的水平截面為圓形，上與水平通道13連通，下通到下板1底面，沿水平通道13的環(huán)向均勻分布；1.7主管2、灌注管3、排氣管4下端周邊與下板1焊接；1.8灌注管3上端有排氣閥10，排氣管4上端有排氣閥11；1.9排氣管4內套有圓管形的壓桿5；壓桿5上端與排氣閥11螺紋連接，下端插入下板1的圓孔15內；1.10動力總成6下端，通過鋼絲繩8，與置于主管2內的、圓柱形的內錘7相連；動力總成6上端，通過穿過容積約1m3的料斗9側壁的連接管16，與灌注管3相連；1.11動力總成6下可驅動內錘7，通過緩沖墊12，錘擊下板1；上可振動料斗9內的混凝土，并通過連接管16，向灌注管3泵送混凝土。2.墊板用組合樁管進行全過程施工需用圖4所示的墊板，其構成如下：2.1外形不小于下板1的薄鋼板21；2.2薄鋼板21底面焊有與下板1的圓孔15、豎直通道14同心、直徑略大的圓形厚鋼板22；2.3薄鋼板21頂面焊有能套進下板1兩側圓孔15或豎直通道14內的、數(shù)量不少于兩個且對稱布置的圓形定位環(huán)23。3.試樁方法使用組合樁管試樁的具體步驟如下：3.1組合樁管對位壓在樁點位置的墊板上；3.2用動力總成6，通過鋼絲繩8，驅動內錘7，通過緩沖墊12，錘擊下板1，組合樁管整體下沉，至預定的錘擊貫入度后，停止錘擊；3.3擰下排氣閥11，下壓壓桿5，得到壓桿5下的樁端阻力；3.4如果樁端阻力滿足要求，結束；如果樁端阻力未達到要求，再錘擊，達到新定錘擊貫入度，再測樁端阻力，直到樁端阻力滿足要求為止。4.做樁方法使用組合樁管做樁的具體步驟如下：4.1組合樁管對位壓在樁點位置的墊板上；4.2用動力總成6，通過鋼絲繩8，驅動內錘7，通過緩沖墊12，錘擊下板1，組合樁管整體下沉，至試樁確定的錘擊貫入度后，停止錘擊；4.3用動力總成6，將容積約1m3的料斗9內的混凝土，通過連接管16、灌注管3，泵送到下板1下部，進而通過水平通道13，進入豎直通道14，同時用樁架上的起吊裝置上吊組合樁管；隨著泵送壓力的加大，組合樁管頂起；期間，混凝土中的空氣，通過排氣閥10、排氣閥11排出；4.4當有混凝土中的水泥漿從組合樁管外側冒出時，降低壓力繼續(xù)泵送混凝土，至組合樁管底面出地面為止；4.5旁移組合樁管，讓出樁位后，按已有方法將鋼筋籠插入混凝土中，結束。5.測樁方法使用組合樁管測樁分樁端阻力檢測和樁側阻力檢測，為成樁前檢測。5.1樁端阻力檢測的具體步驟如下：5.1.1組合樁管對位壓在樁點位置的墊板上；5.1.2用動力總成6，通過鋼絲繩8，驅動內錘7，通過緩沖墊12，錘擊下板1，組合樁管整體下沉，至試樁確定的錘擊貫入度后，停止錘擊；5.1.3擰下排氣閥11，下壓壓桿5，得到壓桿5下的樁端阻力；5.1.4如果樁端阻力滿足要求，合格；如果樁端阻力未達到要求，不合格。5.2樁側阻力檢測的具體步驟如下：5.2.1檢測完樁端阻力后，用緩凝混凝土，按做樁方法將組合樁管頂起一定高度后，停止泵送混凝土；5.2.2整體下壓組合樁管，得到樁側阻力；5.2.3如果樁側阻力滿足要求，合格；接續(xù)進行泵送混凝土、插鋼筋籠操作，成樁；5.2.4如果樁側阻力未達到要求，不合格。從上述可看出組合樁管及墊板的如下特點：(1)動力總成6、內錘7、鋼絲繩8、緩沖墊12、主管2和下板1組成了組合樁管的沉管系統(tǒng)。緩沖墊12可采用盤繞鋼絲繩、碟簧或賽鋼板(聚甲醛板)以及機油拌砂或土等。(2)動力總成6、灌注管3、排氣管4、下板1以及容積約1m3的料斗9、排氣閥10、排氣閥11和連接管16組成了組合樁管的混凝土壓灌系統(tǒng)；利用泵送混凝土的壓力，該系統(tǒng)同時可完成頂管功能。(3)壓桿5、排氣管4組成了組合樁管的端阻力檢測系統(tǒng)；端阻力檢測是依照201110172486.3專利中的小面積法，用下壓壓桿5完成的；排氣管4在此起到保證壓桿5受壓穩(wěn)定的作用。(4)動力總成6具有驅動內錘7和振動、泵送混凝土的功能；其振動功能可排出容積約1m3的料斗9中的混凝土中的空氣。(5)如果僅用灌注管3頂管，因其水平截面積較小，所需的混凝土泵送壓力會相當大；下板1下部特殊設計的水平通道13和豎直通道14，目的是解決混凝土泵送壓力問題，同時要保證下板1的抗錘擊能力。(6)灌注管3、排氣管4以及排氣閥10、排氣閥11，可排出最初泵送混凝土時，灌注管3中的空氣，以及正常泵送混凝土期間，混凝土在容積約1m3的料斗9中未完全排出的空氣。(7)墊板：墊板的作用：一是將下板1底面與土隔離，使下板1底面不粘土，保證混凝土質量；二是封堵下板1底面的豎直通道14和圓孔15，防止水、土進入。定位環(huán)23可固定墊板與下板1的相對位置。試樁、做樁或測樁后，墊板留在樁底。有益效果與201110172486.3專利相比，本發(fā)明提供的組合樁管，將沉管系統(tǒng)、混凝土壓灌系統(tǒng)和端阻力檢測系統(tǒng)有機組合在一起，頂管與混凝土灌注兩項需求合二為一，完成包括試樁、做樁和測樁在內的沉管壓灌樁的全過程施工，設備簡單，控制容易，不易堵管，節(jié)省混凝土，利于保證混凝土質量、提高施工效率。本發(fā)明提供的組合樁管中設有緩沖墊，內錘錘擊下板時，可降低組合樁管各部位應力，提高貫入效率。綜上所述，本發(fā)明較201110172486.3專利，具有更好的技術、經(jīng)濟效益。附圖說明圖1是組合樁管構成示意圖；圖2是圖1的橫剖面示意圖，其中：圖a是內錘7部位橫剖面示意圖，圖b是下板1的水平通道13部位橫剖面示意圖；圖3是圖1中的下板1軸測示意圖，其中：圖a是頂面下看軸測示意圖；圖b是底面上看軸測示意圖；圖4是墊板構成示意圖，其中：圖a是平面示意圖，圖b是剖面示意圖。具體實施方式某建筑工程場地，自上而下的土層：2m厚雜填土，8m厚可塑狀態(tài)粉質粘土，2m厚全風化泥巖，2m厚強風化泥巖，以下為中風化泥巖。設計樁徑800mm，樁長16m，樁端持力層為中風化泥巖，單樁極限承載力2100t，其中：樁端極限阻力1700t，樁側極限阻力400t。組合樁管基本數(shù)據(jù)：主管2外徑800mm，壁厚30mm，高12m；灌注管3、排氣管4、連接管16外徑133mm，壁厚10mm；壓桿5外徑113mm，壁厚10mm；下板1周邊大出主管2、灌注管3、排氣管4焊好后的相應外形20mm，高度500mm，兩側圓孔15直徑113mm；下板1上部凹入直徑740mm，深度200mm；水平通道13水平向圓環(huán)形外徑740mm，內徑514mm；水平通道13豎向為圓形，直徑113mm，中心距下板1底面150mm；六個豎直通道14沿水平通道13環(huán)向均勻分布，直徑113mm；動力總成6外徑800mm，高5m，總功率200kW，用液壓方式驅動內錘7，最高頻率每分鐘50次，最低頻率每分鐘20次；動力總成6用液壓方式泵送混凝土，最大壓力25MPa，最大流量每小時100立方米；內錘7直徑700mm，長6m，重18t；緩沖墊12為圓形賽鋼板，直徑720mm，厚150mm；容積約1m3的料斗9外徑800mm，壁厚10mm，高2.5m。組合樁管總高度為20m。墊板基本數(shù)據(jù)：薄鋼板21：厚3mm，周邊較下板1周邊大出10mm；厚鋼板22：厚20mm，直徑133mm；定位環(huán)23：外徑103mm，內徑83mm，高20mm。1.試樁：(1)組合樁管對位壓在樁點位置的墊板上，開始錘擊，最大落距2.0m；當最后10錘平均貫入度不大于10mm時，停止錘擊，此時組合樁管入土深度約15.5m；(2)擰下排氣閥11，下壓壓桿5，得到壓桿5下的樁端阻力為55t，換算至全截面樁端極限阻力為1370t，未達到要求；(3)再錘擊，當最后10錘平均貫入度不大于5mm時，停止錘擊，此時組合樁管入土深度約16.5m；(4)再下壓壓桿5，得到壓桿5下的樁端極限阻力為69t，換算至全截面樁端極限阻力為1720t，滿足要求，試樁結束。2.做樁：(1)按試樁的步驟，達到預定的錘擊貫入度——最后10錘平均貫入度不大于5mm，停止錘擊，組合樁管入土深度在16～17m；(2)通過灌注管3，以最大20MPa的壓力泵送C80混凝土，同時用樁架上的起吊裝置上吊組合樁管；當組合樁管上移約8m時，組合樁管周邊冒漿；(3)降低壓力繼續(xù)泵送混凝土，至組合樁管底面出地面為止；(4)旁移組合樁管，讓出樁位后，按已有方法將鋼筋籠插入混凝土中，結束。3.測樁：(1)按試樁方法的步驟，達到預定的錘擊貫入度，停止錘擊；(2)檢測樁端阻力：下壓壓桿5，得出壓桿5下的樁端極限阻力為70t，換算至全截面樁端極限阻力為1750t，滿足要求；(3)檢測樁側阻力：通過灌注管3，以最大20MPa的壓力泵送C80緩凝混凝土；當組合樁管上頂約100mm時，暫停泵送混凝土；然后，整體下壓組合樁管，檢測樁側極限阻力為410t，滿足要求；(4)接續(xù)進行泵送混凝土、插鋼筋籠等步驟的操作，成樁。