專利名稱：一種在非打入樁中進行導管灌注混凝土的方法
技術領域：
本發明涉及一種灌注混凝土的方法，尤其涉及一種在非打入樁中的導管灌注混凝土的方法，其采用(1)水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物進行灌漿，而在水泥導管灌漿過程中排出地下水并將混凝土與地下水隔離開，(2)采用帶有液壓控制滑門的液壓水泥灌注裝置，在液壓水泥灌注裝置上端還可另加一個混凝土吊斗。
在香港建筑工業中，經常使用樁作為建筑物和其它建筑結構的地下基礎結構。術語“打樁”是指使一個或更多個作為柱狀基礎結構的樁(a)成為預制的鋼或混凝土的管狀或標準H形的結構，通過敲打、頂入或其它方法將其打入地下(移置沿著地面的部分)，或者(b)通過鉆孔或挖掘將套筒設置在地下，并將混凝土填充在套筒中以形成混凝土柱。
采用前一種方法形成的樁一般指打入樁，而采用后一種方法形成的樁一般指非打入樁。
形成打入樁的過程包括在預制樁或從樁的頂部施加力并敲打樁，以將樁打入地下。該打樁過程的缺點在于敲打，尤其是敲打地面標高以上部分會損壞樁，并且還會造成沿樁柱形成斷裂，破裂和混凝土剝落，由此導致基礎的嚴重減弱，而承包者卻并不知道。另外，預制結構的打入樁如果需要有不同長度的樁時，有時會缺乏靈活性。同時，在打樁過程中擊打樁時會產生振動和噪音。
另一方面，非打入樁的打樁過程不需將樁敲打進入地下，從而也就不會遇到上述問題，也不會導致基礎的減弱，并在香港作為主要的打樁方法已被廣泛接受。
但是由于這種非打入樁方法不包含預制樁，在方法中樁的質量能夠精確地得到監控，該非打入樁方法包括下述過程，通過鉆孔或挖掘而使混凝土在地下形成樁柱，從而使樁定位，能否控制混凝土的準確成分和質量是建筑商關注的熱點。
由于存在地下水，并因為水對混凝土產生的影響作用而導致水泥滲漏和剛定位的混凝土中骨料會流失，為了使上述情況發生的可能性達到最小，常使用水下混凝土導管。水下混凝土導管為管狀結構，其上端部連接有稱作料斗的結構，從該處注入混凝土，并且混凝土從管的下端流出。經常將水下混凝土導管插入在接近樁柱底部的標高處，從而從料斗注入的混凝土能夠從水下混凝土導管的下端噴射出而達到樁柱的底部。
傳統的導管灌注混凝土的方法包括采用連接的鋼制水下混凝土導管101，其直徑約為200-300mm，在鋼制水下混凝土導管的上端安裝有混凝土進料斗102，能夠從該處將混凝土灌注到挖掘樁柱107中(
圖1)。
水下混凝土導管101由起重機或起重機龍門架懸吊，直到其下端部到達樁的底部103，隨后將水下混凝土導管101從底部103提升一小段距離，留出水下混凝土導管與樁底之間的縫隙104(圖1)。
因為自流壓力下的水能夠排出水下混凝土導管101，由此水泥會從混凝土中流失掉，所以在從料斗102卸裝混凝土之前，在水下混凝土導管101的頂部放置大致呈橢圓形的發泡聚苯乙烯顆粒105以形成栓塞，或可膨脹的鋼栓，或一層不同形狀和尺寸的聚苯乙烯以形成一層栓塞(圖1)。
混凝土108被注入混凝土吊斗109，再通過人工控制吊斗底部的閥張開而進入料斗，該吊斗109由起重機或起重機龍門架起吊(圖2)。由于混凝土108通過料斗102沿水下混凝土導管下沉，混凝土對栓塞有向下的作用力，直到它從水下混凝土導管101的底部涌出，隨后從水下混凝土導管101的下端流出，經過管外的地下水，沉淀在樁的底部，并逐漸堆積，直到水下混凝土導管101的開口端由混凝土最終完全封住，以防止繼續有混凝土從水下混凝土導管101下沉而與樁柱中的水接觸(圖2，3和4)。
在灌注混凝土過程中，逐步提升水下混凝土導管101的底部，直到混凝土填充整個樁柱107。
然而，導管灌注混凝土的傳統方法仍然存在缺陷，盡管使用了聚苯乙烯栓塞，在混凝土向水下混凝土導管底部最初下落的過程中，混凝土與水下混凝土導管中的水還有某種程度的接觸。另外，一旦混凝土從水下混凝土導管底部噴出，聚苯乙烯栓塞則浮在液面，而不再起隔離混凝土和水的作用，水下混凝土導管外的水會滲透過水泥，而使混凝土中的骨料流失。在灌注混凝土過程中，水混入混凝土的最終結果是導致不健全的混凝土混合物，一部分水泥和/或細骨料會流失，留下粗骨料或卵石骨料在樁柱的底部，由此導致柱的底層比柱的其余部分缺乏耐久性。
傳統的導管灌注混凝土的方法還具有其它缺陷，即將混凝土注入進料斗時經常由人工操作將有限體積(一般為6m3-9m3)的混凝土從吊斗中卸出。由于人工操作的過程和吊斗有限體積的因素，混凝土下落的速度也受到限制。混凝土向下落，在沉淀而形成樁柱之前混凝土從水下混凝土導管底部噴出，并隨后封住水下混凝土導管的開口端，這一過程越長，水下混凝土導管內外的水與混凝土接觸的機會也越多，由此會導致上述對樁柱結構造成的不良影響。
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種在非打入樁中進行導管灌注混凝土的方法，該方法能防止混凝土與地下水接觸而造成一部分水泥和/或細骨料從混凝土中流失，保持灌注過程中混凝土中的類似水泥的成分量，以克服以上現有技術的缺陷。
在本發明中采用導管灌注混凝土的方法，但還包括下述步驟先以水泥漿或含有水泥的材料或其他類似的混合物將導管中及開口端外圍的水排開，再將最初的混凝土注入水下混凝土導管的料斗。
本發明所涉及設計及采用的混凝土灌注裝置為液壓控制滑門的液壓混凝土灌注裝置或類似裝置，該液壓控制混凝土灌注裝置連接在水下混凝土導管的頂端，其作用在于將混凝土通過水下混凝土導管灌注到樁柱中。
在本發明的液壓控制滑門的液壓混凝土灌注裝置或類似裝置上安裝了帶有液壓控制或其他機械控制的滑門或開口，用于控制混凝土的灌注。
在帶有液壓控制滑門的液壓控制灌注裝置或類似裝置的頂部進一步安裝并連通有混凝土吊斗或容器，以將混凝土通過水下混凝土導管灌注到樁柱中，該吊斗或容器的安裝可增加卸裝在水下混凝土導管頂部混凝土的體積，由此形成極大的自重下沉，并且也增加了混凝土下沉的速度。這樣大大減少了在樁柱底部混凝土堆積所需的時間，也減少了混凝土封住水下混凝土導管開口端的時間。水泥漿或類似水泥的材料或其它類似混合物的最初作用是排出地下水，將混凝土和地下水隔絕或隔離開，當水泥漿沿水下混凝土導管下落并涌出水下混凝土導管底部時，避免或減少了混凝土上的地下水所產生的副作用，并且提高了樁的質量。
以下結合附圖和實施例對本發明進行詳細地描述。
圖1-4表示采用鋼制水下混凝土導管進行導管混凝土灌注的傳統方法。
圖1表示在水下混凝土導管的上端安裝有混凝土進料斗，混凝土從該處注入的示意圖；圖2表示通過料斗底部的人工操作閥將混凝土從混凝土吊斗上灌注，該吊斗由起重機或起重機龍門架起吊的示意圖；圖3表示混凝土通過料斗沿水下混凝土導管下沉，對栓塞有向下的作用力，直到從導管底部坍塌，并從水下混凝土導管底端流出的示意圖；圖4表示混凝土經過導管外側的地下水，沉淀在導管底部，并逐漸堆積直到最終水下混凝土導管的開口端被混凝土完全封住的示意圖；圖5-11表示對本發明導管混凝土灌注過程的詳細描述。
圖5表示在樁柱頂部安裝有特殊設計的液壓混凝土灌注裝置，水下混凝土導管的上端與帶有打開的液壓控制滑門的液壓混凝土灌注裝置連接的示意圖；圖6表示將水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物灌注到液壓混凝土灌注裝置中，將水下混凝土導管相對樁柱底部向上提升的示意圖；圖7表示水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物沿水下混凝土導管下沉到樁底的示意圖；圖8表示繼續將水下導管向上提升一段距離，結果是在水下混凝土導管的底部和樁柱基底之間留有更大的縫隙的示意圖；圖9表示填滿混凝土的混凝土吊斗由起重機懸吊在液壓混凝土灌注裝置的頂部，關閉液壓混凝土灌注裝置的滑門，該灌注裝置中填滿混凝土的示意圖；圖10表示液壓混凝土灌注裝置的液壓控制滑門與吊斗的人工控制門同時打開的示意圖；圖11表示吊斗和灌注裝置中的混凝土同時通過水下混凝土導管底部對樁柱有作用力的示意圖。
在地下設置臨時鋼罩206，對挖掘樁柱207進行清理后，在水下混凝土導管201中放入一層聚苯乙烯顆粒205(圖5)。
將經特殊設計的液壓混凝土灌注裝置202安裝在樁柱的頂部，水下混凝土導管的上端與帶有打開的液壓控制滑門204的液壓混凝土灌注裝置202連接(圖5)，連接點為208。液壓混凝土灌注裝置202包括液壓提升柱209，該液壓混凝土灌注裝置通過固定裝置210固定。
將水下混凝土導管201向下插入樁柱207，直到水下混凝土導管到達樁的底部203。隨后將水下混凝土導管相對樁底部向上提升約Xmm(圖6)。
將水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物211注入液壓混凝土灌注裝置202，其沿水下混凝土導管201下沉到柱底(圖6和7)。
繼續將水下混凝土導管201向上提升約Ymm，結果是在水下混凝土導管底部與樁柱底部203之間留有約Zmm的縫隙(圖8)。
將液壓混凝土灌注裝置202的滑門204關閉，該灌注裝置中已填滿混凝土(圖9)。
為了在灌注裝置上增加混凝土的體積，而由此增加混凝土的自重和混凝土的下落速度，在混凝土吊斗213中填充混凝土212，關閉人工控制門214，并由起重機吊裝到液壓混凝土灌注裝置的頂部(圖9)。
將液壓混凝土灌注裝置202的液壓控制滑門204和吊斗213的人工控制門214迅速并同時打開，從而吊斗213和灌注裝置202中的混凝土能夠同時通過水下混凝土導管201的底部對樁產生作用力(圖10和11)。
將水下混凝土導管逐步提升直到樁柱中填滿混凝土，多次重復上述過程。
從上面的描述中應注意，該種導管灌注混凝土的方法采用水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物排出地下水，并隔離混凝土與地下水，這樣在灌注混凝土過程中能夠禁止混凝土與地下水的接觸。另外，該層水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物作為水下混凝土導管內側的隔絕物，在灌注混凝土的最初階段，不會象傳統的方法一樣，水不能夠溢上該導管，水泥也不能夠從混凝土中流失。另外，使用水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物的作用為還可保存混凝土中水泥的成分。
另外，因為帶有液壓控制滑門的液壓控制料斗的頂部裝配有吊斗，混凝土下沉的速度會加快，填充好整個樁柱的時間和封住水下混凝土導管的開口端的時間會大大縮短及改善。同時，相對人工控制灌注混凝土的過程，液壓控制灌注混凝土的過程能夠更精確、更有效地控制水下混凝土導管的標高，在灌注混凝土的過程中該水下混凝土導管的標高是變化的。
權利要求
1.一種在非打入樁中導管灌注混凝土的方法，采用水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物，其作用為在導管灌注混凝土的過程中，排出地下水并隔離混凝土和地下水，及采用帶有液壓控制滑門的液壓控制的混凝土灌注裝置，在該裝置的頂部還可進一步安裝混凝土吊斗，混凝土就從該處注入。
2.根據權利要求1所述的在非打入樁中灌注混凝土的方法，其特征在于在最初灌注混凝土之前，采用水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物在導管灌注混凝土的過程中排出地下水，并隔離混凝土和地下水。
3.根據權利要求1或2所述的在非打入樁中灌注混凝土的方法，其特征在于將在最初灌注混凝土之前采用的混合物用于在導管混凝土灌注過程中排出地下水并隔離混凝土與地下水，該混合物的作用在于在樁柱中形成隔絕或隔離層，以在灌注混凝土的過程中防止混凝土與地下水接觸，這種接觸造成一部分水泥和/或細骨料從混凝土中流失。
4.根據權利要求1，2或3所述的在非打入樁中灌注混凝土的方法，其特征在于將在最初灌注混凝土之前采用的混合物用于在導管混凝土灌注過程中排出地下水并隔離混凝土與地下水，該混合物的作用還在于保存和/或提高灌注混凝土過程中混凝土中的水泥的成分量。
5.根據權利要求1所述的在非打入樁中灌注混凝土的方法，其特征在于采用的液壓控制灌注裝置或類似裝置用于將混凝土通過水下混凝土導管灌注到樁柱中。
6.根據權利要求1所述的在非打入樁中灌注混凝土的方法，其特征在于該液壓控制灌注裝置或其它結構連接在水下混凝土導管的頂端，其作用在于將混凝土通過水下混凝土導管灌注到樁柱中。
7.根據權利要求1所述的在非打入樁中灌注混凝土的方法，其特征在于在灌注裝置或灌注容器或其它結構上安裝有液壓控制的滑門或類似裝置，并且/或者用于控制來自混凝土灌注裝置或容器中的混凝土的灌注。
8.根據權利要求1所述的在非打入樁中灌注混凝土的方法，其特征在于在液壓控制灌注裝置或容器或其它結構的頂部還安裝并連通有混凝土吊斗或容器，用于將混凝土通過水下混凝土導管灌注到樁柱中。
9.根據權利要求1所述的在非打入樁中灌注混凝土的方法，其特征在于混凝土灌注裝置或其它結構附加安裝在水下混凝土導管的頂部，并帶有液壓控制的或其他機械控制的滑門或開口，其目的或作用在于通過增加容器或結構中混凝土的體積，和增加液壓控制的或機械控制的滑門或開口，從而提高混凝土從水下混凝土導管到樁柱下沉的速度。
10.一種導管混凝土灌注方法，該方法與本說明書和/或相關附圖所描述的過程類似或基本類似。
全文摘要
一種在非打入樁中進行導管灌注混凝土的方法,其采用水泥漿或含有水泥的材料或其它類似混合物,用于在導管灌注混凝土的過程中排出地下水并隔離混凝土和地下水,由此避免或減少地下水對混凝土造成不良影響的機會及對椿柱質量的影響。該方法采用帶有液壓控制滑門的液壓混凝土灌注裝置,在其頂部還附加有混凝土吊斗,以提高將要灌注到水下混凝土導管頂部的混凝土體積,由此形成極大的自重和向下的作用力,從而增加混凝土的下沉速度。
文檔編號E02D15/00GK1337499SQ01104188
公開日2002年2月27日 申請日期2001年2月26日 優先權日2000年8月4日
發明者趙展鴻 申請人:泰昇機械租賃有限公司