一種空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)及施工方法與流程

本發(fā)明涉及空心預(yù)制樁施工領(lǐng)域，特別是涉及一種空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)及施工方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，高層建筑、高速鐵路、公路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求不斷增加，樁基礎(chǔ)因其承載力高和變形小的優(yōu)點(diǎn)，成為各類建筑物和構(gòu)筑物最常采用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。

樁的類型按施工方法主要分預(yù)制樁和灌注樁，而現(xiàn)行預(yù)制樁的沉樁方法大致分為：錘擊法、振動(dòng)法、靜壓法、中掘法。

錘擊法是由柴油燃燒或液壓驅(qū)動(dòng)，將錘體提至一定高度自由落體，沖擊樁頂，利用錘擊的沖擊能量克服土對(duì)樁阻力，使樁沉至預(yù)定深度或持力層的沉樁施工方法；振動(dòng)法是利用一個(gè)大功率電力振動(dòng)器(振動(dòng)錘)，沉樁時(shí)，把振動(dòng)錘安裝在樁頂上，利用其高頻振動(dòng)，以高加速度振動(dòng)樁身，使樁周圍的土體結(jié)構(gòu)因振動(dòng)發(fā)生變化，強(qiáng)度降低，從而減少樁側(cè)與土體的摩擦阻力，使樁沉入土中；靜壓樁法是通過(guò)靜力壓樁機(jī)的壓樁設(shè)備實(shí)施，以壓樁機(jī)自重和機(jī)架上的配重提供反力，以克服壓樁過(guò)程中的入土阻力，將預(yù)制樁分節(jié)壓入至預(yù)定深度的沉樁施工方法。

但是，以上三種方法在沉樁過(guò)程中均為完全擠土，要克服土體對(duì)樁基的側(cè)摩擦阻力和樁端阻力的共同作用，沉樁阻力大，很難完成長(zhǎng)大預(yù)制樁的施工，且在打樁的過(guò)程中也容易出現(xiàn)斷樁。

中掘法是一種在樁中空部插入專用鉆頭，邊鉆孔取土邊沉樁的方法。該方法在鉆頭臨近持力層時(shí)，通過(guò)油閥打開擴(kuò)大鉆翼，在持力層中鉆進(jìn)一定深度后進(jìn)行底部注漿攪拌，與持力層的土(砂)拌和并形成擴(kuò)大的球根，并將樁插入球根內(nèi)形成擴(kuò)大端，以提高單樁承載力。

該方法沉樁過(guò)程較為復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)需要包括打樁機(jī)、注漿后臺(tái)、空壓機(jī)、履帶吊、挖機(jī)等多項(xiàng)大型配套設(shè)備，對(duì)于場(chǎng)地狹小、周邊建筑物密集的城市中心或場(chǎng)地不平整的區(qū)域施工難度較大。該方法施工的基樁為非擠土樁，旋鉆取土導(dǎo)致樁側(cè)土體卸載和擾動(dòng)，致使成樁后的樁側(cè)壓力和樁側(cè)阻力大大衰減，樁的承載力難以保證。

因此，需要改進(jìn)空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)及施工方法，使得預(yù)制樁的承載力、質(zhì)量可靠，同時(shí)施工效率高，能適應(yīng)于各種長(zhǎng)度和直徑的預(yù)制樁的施工，具有重要意義和廣闊應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)及施工方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)幾種沉樁方法的不足，并利用現(xiàn)有的沉樁設(shè)備，完成具有高承載力長(zhǎng)大空心預(yù)制樁的施工。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)，利用該施工系統(tǒng)進(jìn)行空心預(yù)制樁的施工，以克服現(xiàn)有技術(shù)幾種沉樁方法的不足，并利用現(xiàn)有的沉樁設(shè)備，完成具有高承載力長(zhǎng)大的空心預(yù)制樁的施工。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)，包括推送部分；

所述推送部分包括由下至上設(shè)置的樁尖、遮護(hù)臂套以及連接部件，所述連接部件包括上下設(shè)置的n組連接單件，n為大于等于2的自然數(shù)；

所述連接單件包括受到沉壓力而實(shí)現(xiàn)沉降的預(yù)制樁樁體和推桿，所述沉壓力作用于最上端的所述連接單件中的所述推桿和所述預(yù)制樁樁體的上端；所述預(yù)制樁樁體為中部設(shè)有空腔的結(jié)構(gòu)，相鄰設(shè)置的兩組所述預(yù)制樁樁體之間互相連接；同一所述連接單件中的所述推桿貫穿與之對(duì)應(yīng)的所述預(yù)制樁樁體的空腔設(shè)置；位于最下端的所述連接單件中的所述推桿的下端與所述樁尖連接或相接觸，第i組所述連接單件中的所述推桿的下端與第i-1組所述連接單件中的所述推桿的上端連接，i為大于等于2小于等于n的自然數(shù)；

所述遮護(hù)壁套為空心柱狀體結(jié)構(gòu)，其下端與所述樁尖連接，其上端包裹位于最下端的所述連接單件中的所述預(yù)制樁樁體的下端，所述預(yù)制樁樁體能在所述遮護(hù)壁套內(nèi)進(jìn)行上下移動(dòng)。

特別地，所述樁尖為倒置的錐形結(jié)構(gòu)；位于最下端的所述連接單件中的所述推桿的下端與所述樁尖的上端端部可拆卸式連接。所述推桿在施工結(jié)束后可分段提取回收。

特別地，所述遮護(hù)壁套的內(nèi)部尺寸不大于所述樁尖的上表面外部尺寸；所述遮護(hù)壁套的高度為所述預(yù)制樁的樁徑的1-2倍，所述遮護(hù)壁套的內(nèi)部尺寸大于所述預(yù)制樁樁體的外部尺寸0.01-1cm。遮護(hù)臂套不能過(guò)長(zhǎng)也不能過(guò)短，過(guò)長(zhǎng)則達(dá)不到施工的最佳效果；過(guò)短則每次施工的長(zhǎng)度太小，太耗時(shí)。

特別地，所述預(yù)制樁樁體一端的空腔內(nèi)壁上設(shè)置有至少四個(gè)定位坎，所述定位坎沿所述空腔內(nèi)壁周向設(shè)置，所述定位坎用于限位及固定所述推桿，防止所述推桿在所述預(yù)制樁樁體的空腔內(nèi)偏位及失穩(wěn)。

特別地，所述定位坎的厚度為5mm-10mm，所述定位坎的高度不小于30mm，所述定位坎沿所述空腔內(nèi)壁周向圍成的區(qū)域呈上大下小的喇叭狀，使得所述推桿能夠準(zhǔn)確推入所述區(qū)域固定并限位。定位坎不能太厚，如果太厚，則會(huì)影響推桿的尺寸，使得推桿自身的穩(wěn)定性和剛性不滿足施工的要求；定位坎不能太低，太低會(huì)影響對(duì)推桿的定位及維持穩(wěn)定的作用。

特別地，所述推桿兩端分別設(shè)置有第一螺紋接頭和第二螺紋接頭，相鄰設(shè)置的兩組所述推桿通過(guò)所述第一螺紋接頭和第二螺紋接頭匹配連接。通過(guò)螺紋連接，便于施工及拆卸，節(jié)約時(shí)間。

特別地，相鄰設(shè)置的兩組所述預(yù)制樁樁體之間采用法蘭盤連接。采用法蘭盤連接，預(yù)制樁樁體結(jié)構(gòu)牢靠且施工簡(jiǎn)便。

一種采用上述空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)的施工方法，至少包括以下步驟：

步驟a、采用沉樁設(shè)備先單獨(dú)通過(guò)推桿將樁尖沉入土中，單次沉入推桿的行程不大于所述遮護(hù)壁套的凈高；

步驟b、再單獨(dú)將預(yù)制樁樁體沉入土中，所述預(yù)制樁樁體的行程不大于所述推桿的行程；

步驟c、重復(fù)步驟a和步驟b，直至所述樁尖的底部達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

特別地，在步驟a之前還包括步驟a1，所述步驟a1為采用沉樁設(shè)備將一組預(yù)制樁樁體和樁尖同時(shí)推入土中，并重復(fù)步驟a1直至沉樁設(shè)備達(dá)到最大的下沉功率。由于預(yù)制樁樁體共受到樁尖和樁側(cè)的阻力，即當(dāng)樁側(cè)和樁尖的總阻力達(dá)到一定值，以沉樁設(shè)備的最大功率也難以將樁整體性打入時(shí)。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的施工系統(tǒng)利用定位坎和推桿的配合，能保證樁尖在下沉過(guò)程中的垂直度。

2、本發(fā)明的施工系統(tǒng)采用推桿以及遮護(hù)臂套配合，進(jìn)行內(nèi)推式沉樁，每次樁基下沉深度一定，施工前可根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)計(jì)算出所需空心預(yù)制樁樁體的長(zhǎng)度及管節(jié)數(shù)量，可有效保證樁下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3、由于預(yù)制樁樁體在施工過(guò)程中同時(shí)受到樁尖和樁側(cè)的阻力，當(dāng)樁側(cè)和樁尖的總阻力達(dá)到一定值，以沉樁設(shè)備的最大功率也難以將樁整體性打入，而本發(fā)明的施工系統(tǒng)和施工方法在沉樁過(guò)程中，可以將樁尖和樁段分開下沉，成功實(shí)現(xiàn)了樁端阻力和樁側(cè)摩擦阻力在時(shí)間和空間上有效地分離，在同樣的沉樁設(shè)備額定功率下可沉入更大直徑和/或更深的預(yù)制樁，解決常規(guī)沉樁設(shè)備和方法無(wú)法施工長(zhǎng)大預(yù)制樁的困難。

現(xiàn)有技術(shù)主要是在結(jié)構(gòu)上做較大變化，如將樁尖做成螺旋鋸齒狀進(jìn)行旋轉(zhuǎn)形鉆土施工或者是空心挖土，施工工藝較為復(fù)雜，且現(xiàn)有技術(shù)的方法或結(jié)構(gòu)都是需同時(shí)克服樁端阻力和樁側(cè)阻力。

4、利用本發(fā)明的施工系統(tǒng)在沉樁過(guò)程中不需要取土鉆孔，無(wú)泥漿溢出，施工方法環(huán)保。

5、本發(fā)明的施工方法克服了中掘法所成樁的樁側(cè)阻力衰減、樁的承載性能難以保證的缺點(diǎn)，所成樁的承載力與傳統(tǒng)預(yù)制樁施工方法所成樁的承載力基本一致，且成本較低、施工效率高、環(huán)保，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。

在附圖中：

圖1是實(shí)施例1和實(shí)施例2的空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)示意圖；

圖2是實(shí)施例1和實(shí)施例2中推桿的結(jié)構(gòu)及連接爆炸示意圖；

圖3是圖1的1-1剖面圖；

附圖標(biāo)記：

1、空腔，2、預(yù)制樁樁體，3、推桿，4、定位坎，5、遮護(hù)臂套，6、樁尖，7、第一螺紋接頭，8、第二螺紋接頭，9、沉壓設(shè)備。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例1

詳見圖1-圖3，一種空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)，包括推送部分和沉壓部分；所述沉壓部分包括用于為所述推送部分提供下壓力的沉壓設(shè)備9(當(dāng)需要施工較長(zhǎng)的預(yù)制樁時(shí)，在沉壓設(shè)備和預(yù)制樁樁體和推桿之間還設(shè)置有連接器，用于保護(hù)樁體不受破壞)；所述推送部分包括由下至上設(shè)置的樁尖6、遮護(hù)臂套5以及連接部件，所述連接部件包括上下設(shè)置的n組的連接單件，n為大于等于的自然數(shù)。

所述連接單件包括受到沉壓部分提供的沉壓力而實(shí)現(xiàn)沉降的預(yù)制樁樁體2和推桿3，所述預(yù)制樁樁體為中部設(shè)有空腔1的結(jié)構(gòu)，相鄰設(shè)置的兩組所述預(yù)制樁樁體之間采用法蘭盤互相連接。

同一所述連接單件中的所述推桿貫穿與之對(duì)應(yīng)的所述預(yù)制樁樁體的空腔設(shè)置；所述推桿兩端分別設(shè)置有第一螺紋接頭7和第二螺紋接頭8，第i組所述連接單件中的所述推桿的下端與第i-1組所述連接單件中的所述推桿的上端通過(guò)所述第一螺紋接頭和所述第二螺紋接頭連接，i為大于等于2小于等于n的自然數(shù)，位于最上端的所述連接單件中的所述推桿和所述預(yù)制樁樁體的上端與提供沉壓力的沉樁設(shè)備連接。

所述樁尖為倒置的錐形結(jié)構(gòu)；位于最下端的所述連接單件中的所述推桿的下端與所述樁尖的上端端部可拆卸式連接或接觸。

所述遮護(hù)壁套為空心柱狀體結(jié)構(gòu)設(shè)，其下端與所述樁尖連接，所述遮護(hù)壁套的內(nèi)部尺寸不大于所述樁尖的上表面外部尺寸；所述遮護(hù)壁套的高度為所述預(yù)制樁的樁徑的1-2倍，其上端包裹位于最下端的所述連接單件中的所述預(yù)制樁樁體的下端，且所述遮護(hù)壁套的內(nèi)部尺寸大于所述預(yù)制樁樁體的外部尺寸0.01-1cm，使得所述預(yù)制樁樁體能在所述遮護(hù)壁套內(nèi)進(jìn)行上下移動(dòng)。

所述預(yù)制樁樁體一端的空腔內(nèi)壁上設(shè)置有四個(gè)的定位坎4，所述定位坎沿所述空腔內(nèi)壁周向設(shè)置，所述定位坎的厚度為5mm-10mm，所述定位坎的高度不小于30mm，所述定位坎沿所述空腔內(nèi)壁周向圍成的區(qū)域呈上大下小的喇叭狀，使得所述推桿能夠準(zhǔn)確推入所述區(qū)域固定并限位，防止所述推桿在所述預(yù)制樁樁體的空腔內(nèi)偏位及失穩(wěn)。

運(yùn)用上述的空心預(yù)制樁的施工系統(tǒng)進(jìn)行施工的方法，包括以下步驟：

步驟一、樁位復(fù)測(cè)，利用全站儀對(duì)沉樁位置的中心點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行定位。

步驟二、沉樁設(shè)備移至沉樁位置；將帶有遮護(hù)壁套的樁尖與最下端的預(yù)制樁樁體套接，再將推桿插入最下端預(yù)制樁樁體的空腔內(nèi)，并卡持在四個(gè)定位坎的中間，定位坎可有效地限制推桿偏位和提高屈曲穩(wěn)定；校正預(yù)制樁樁體的垂直度，確保預(yù)制樁樁體垂直入土，然后采用沉樁設(shè)備將一組預(yù)制樁樁體、設(shè)置好的推桿以及樁尖壓入土中。

步驟三、將第二節(jié)預(yù)制樁樁體和推桿底面分別與已入土的最下端預(yù)制樁樁體和推桿頂面分別采用法蘭盤和螺紋接頭連接，再采用沉樁設(shè)備將第二節(jié)和最下端的預(yù)制樁樁體、推桿以及樁尖一起沉入土中。

步驟四、重復(fù)步驟三，直到沉樁設(shè)備達(dá)到最大的下沉功率。由于預(yù)制樁樁體共受到樁尖和樁側(cè)的阻力，即當(dāng)樁側(cè)和樁尖的總阻力達(dá)到一定值，以沉樁設(shè)備的最大功率也難以將樁整體性打入時(shí)。

步驟五、采用沉樁設(shè)備先單獨(dú)通過(guò)推桿將樁尖沉入土中，單次沉入推桿的行程等于遮護(hù)壁套的凈高；再單獨(dú)將預(yù)制樁樁體沉入土中，所述預(yù)制樁樁體的行程等于所述推桿的行程；當(dāng)空心預(yù)制管樁樁體的底部與樁尖頂面接觸后停止推送，保證遮護(hù)壁套與空心預(yù)制樁樁體不分離。

步驟五中，先下沉樁尖，此時(shí)只需要克服樁尖阻力；再下沉樁體，此時(shí)只需要克服樁側(cè)阻力，因此該步驟有效得使樁尖和樁側(cè)阻力分開，從而使得沉樁設(shè)備可以打入更大或更長(zhǎng)的樁。

步驟六、重復(fù)步驟五且保證所述遮護(hù)壁套與第一節(jié)所述預(yù)制樁樁體的端面不分離，直至所述樁尖的底部達(dá)到設(shè)計(jì)深度，分節(jié)提取推桿并拆卸回收完成沉樁的施工。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中預(yù)制樁的施工系統(tǒng)與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例的施工方法與實(shí)施例1的不同之處在于不采用步驟三和步驟四，從最開始施工的時(shí)候直接采用步驟五進(jìn)行沉樁直至樁尖的底部達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。