CN103161155A - 沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了设有混凝土压灌***和钢筋笼后插***的、采用中空振动锤并配有内锤的沉管压灌桩专用桩机，以及使用该桩机进行混凝土压灌施工、钢筋笼后插施工的方法，可保证混凝土压灌和钢筋笼后插施工的质量，加大了沉管压灌桩的适用范围，具有较好的技术、经济效益。

Description

沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用

技术领域

本发明涉及沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用，属于桩基础施工技术领域。

背景技术

申请号为201110172486.3、申请日为2011年6月24日、申请人为毕建东的中国发明专利：沉管灌注桩全过程施工方法及其专用装置(以下简称：201110172486.3专利)，提出了沉管压灌桩的概念，做法是：沉管到位后，上拔桩管的同时，通过灌注管泵送混凝土，***钢筋笼后成桩；并给出了试桩、测桩的方法及其专用装置。

201110172486.3专利所存在的问题是：

泵送混凝土是用地面上的混凝土泵，通过输送管，包括向上的输送管，将混凝土输送到灌注管上口，路线较长，弯曲较多，容易造成堵管。

在锤击的过程中，如不将输送管与灌注管断开，向上的输送管中的混凝土中的石子受振下沉、堆积，造成堵管，处理麻烦，影响效率，浪费混凝土；如输送管、灌注管反复断、接，亦非常麻烦。

目前工程中应用的长螺旋钻孔压灌桩，采用有芯管的长螺旋钻成孔，通过芯管泵送混凝土，同时上提钻杆，然后***钢筋笼。这种桩为非挤土桩，振动小、噪音低、成孔穿透能力强、成桩质量好，但后插钢筋笼的操作不便、钢筋笼易偏位；***长度较小，一般不超过25m；桩端承载力较低。

发明内容

为进一步提高沉管压灌桩施工水平和施工质量，本发明以201110172486.3专利为技术基础，提供了一种沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用。

1.桩管

本发明提供的沉管压灌桩专用桩机，需用依照201110172486.3专利设计的桩管，如图1～图4所示，其构成如下：

1.1主管2、灌注管3、排气管4均为圆形钢管；

1.2通过连接板8，灌注管3焊在主管2外一侧；通过连接板8，排气管4焊在主管2外另一侧；

1.3下板1为外形略大于主管2与灌注管3、排气管4用连接板8焊好后的外形的柱形台体，一侧有与灌注管3同心且等内径的圆孔9，另一侧有与排气管4同心且上半段与排气管4等内径、下半段内径略大的圆孔10；

1.4下板1上部有与主管2同心且等内径的凹入，凹入内可放置缓冲材料；

1.5主管2、灌注管3、排气管4下端周边与下板1焊接；

1.6灌注管3、排气管4上端有排气阀6、7；

1.7压杆5为下部外径略大的等内径圆形钢管，外形与排气管4、圆孔10匹配，套在排气管4、圆孔10内；

1.8压杆5上端与排气阀7螺纹连接。

2.垫板

使用本发明提供的沉管压灌桩专用桩机，进行沉管压灌桩施工，需用图5所示的垫板，其构成如下：

2.1薄钢板11外形同或略大于桩管的下板1的外形；

2.2与桩管下板1两侧的圆孔9、10对位，且直径略大于圆孔9和压杆5内径的、圆形的厚钢板12、13，焊在薄钢板11下；

2.3与桩管下板1两侧的圆孔9、10对位，且直径略小于圆孔9和压杆5内径的、圆形的定位环14、15焊在薄钢板11上。

3.沉管压灌桩专用桩机

本发明提供的沉管压灌桩专用桩机，为设有混凝土压灌***和钢筋笼后插***的、采用中空振动锤并配有内锤的沉管压灌桩机。

如图7所示，所提供的沉管压灌桩专用桩机的构成如下：

3.1卷扬机组22、混凝土泵23放在底盘21上；

3.2混凝土泵23通过输送管24，与桩管25上的灌注管3上部相连；输送管24为软管，中部固定在桩架29侧面；混凝土泵23可回抽混凝土；

3.3中空振动锤26夹在桩管25上，松开可套着桩管25上下滑动；

3.4中部有圆孔33的压板31，与中空振动锤26侧焊；

3.5口朝下的喇叭筒形套筒32，与压板31的圆孔33中心对位，顶焊在压板31下；

3.6卷扬机组22，通过固定在桩架29上端的鹅头28，用钢丝绳34、35、36，可起吊吊环30、内锤27和中空振动锤26；

3.7钢丝绳34从压板31的圆孔33、套筒32中穿过，与吊环30相连；

3.8中空振动锤26、内锤27、桩架29的构成同现有振动沉管桩机。

上述混凝土泵23、输送管24和桩管25上的灌注管3构成了桩机的混凝土压灌***。对于液压混凝土泵，只要反向供、回油，即可实现混凝土泵23的回抽功能。

上述中空振动锤26、压板31、套筒32和桩管25构成了桩机的钢筋笼后插***；该***以中空振动锤26为动力，以桩管25为滑道。

4.混凝土压灌施工方法

参见图1～图5、图7，使用本发明提供的沉管压灌桩专用桩机，进行混凝土压灌施工的具体步骤如下：

4.1按已有方法，将桩管25对位压在桩点位置的垫板上，用中空振动锤26完成先期振动沉桩管25，再用卷扬机组22驱动内锤27完成后期内击沉桩管25；

4.2用混凝土泵23，通过输送管24，向桩管25上的灌注管3内泵送混凝土；然后，将近于混凝土泵23的、输送管24中的混凝土回抽；

4.3用中空振动锤26振动上拔桩管25，上拔约100mm后停振；拔管的同时，灌注管3内的混凝土填充到所形成的桩孔内；

4.4用混凝土泵23，通过输送管24和灌注管3，继续向桩管25底部泵送混凝土；借助泵送混凝土的压力，将桩管25同时顶起，至桩管25底面略高出地面；期间，可用中空振动锤26配合振动上拔桩管25；混凝土中的空气通过排气阀6、7排出；

4.5完成钢筋笼后插施工后，成桩；

4.6用混凝土泵23，回抽输送管24中的混凝土，结束。

5.钢筋笼后插施工方法

参见图1～图4、图6、图7，使用本发明提供的沉管压灌桩专用桩机，进行钢筋笼后插施工的具体步骤如下：

5.1混凝土压灌至桩管25底面到达地面后，桩机整体后退，套筒32对位于桩点；

5.2吊环30下落，***地面上的、已与钢筋笼16配好的钢管17中，对位于钢管17上的圆孔18；穿过吊环30，销轴19***圆孔18内；

5.3通过吊环30，用钢丝绳34将地面上的钢筋笼16和钢管17一起吊起，至钢管17上端插至套筒32内，顶到压板31下；这时，钢筋笼16下端对位于桩点；

5.4夹持在桩管25上的中空振动锤26松开后启动，套着桩管25，通过钢管17，将钢筋笼16振压***混凝土中；

5.5钢筋笼16与钢管17脱开后，通过吊环30，用钢丝绳34将钢管17从混凝土中提出、放到地面，结束。

使用本发明提供的沉管压灌桩专用桩机进行试桩、测桩的方法，为201110172486.3专利提供的方法，不再赘述。

上述两套***和两种方法，不仅可用于上述振动沉管压灌桩施工，还可用于静压或锤击沉管压灌桩机进行相应的沉管压灌桩施工。

有益效果

本发明的有益效果主要体现在如下两点：

1.防止堵管。

两次回抽混凝土的目的，都是为防止堵管。

(1)振拔桩管前，先向灌注管泵送混凝土，再回抽输送管中的部分混凝土，避免了这部分输送管中的混凝土中的石子，在下一步振拔桩管时受振下沉、堆积，造成堵管。

(2)混凝土压灌施工的最后一步的回抽混凝土，是为做下一根桩时，防止堵管创造条件。如果没有这一步，施工下一根桩时，输送管中是充满混凝土的，振动或内击沉管时，都会造成输送管中的混凝土中的石子下沉、堆积，造成堵管。

2.根本改进了后插钢筋笼的方法。

(1)地面操作时，由于没有了重量较大的振动器，钢管可很容易地插到钢筋笼内；

(2)用中空振动锤作为后插钢筋笼的动力，不需另配振动器，设备较简单，振插动力大；

(3)以桩管为滑道，钢筋笼顶部受控，不会摆动，可保证钢筋笼垂直度。

上述对后插钢筋笼方法的根本改进，可保证后插钢筋笼的质量，加大后插钢筋笼长度，加大沉管压灌桩的适用范围。

因此，本发明提供的沉管压灌桩专用桩机及其使用方法和应用，具有较好的技术、经济效益。

附图说明

图1是桩管立面示意图；

图2是图1所示桩管底部纵剖面示意图；

图3是图1所示桩管底板纵剖面示意图；

图4是图2的横剖面示意图，其中：图a是主管部位横剖面示意图，图b是底板部位横剖面示意图；

图5是垫板构成示意图，其中：图a是平面示意图，图b是剖面示意图；

图6是钢管***钢筋笼示意图；

图7是沉管压灌桩专用桩机构成立面示意图。

具体实施方式

某建筑工程场地，自上而下土层：2m厚杂填土，18m厚可塑状态粉质粘土与稍密至中密状态粉细砂、细砂互层，3m厚全风化泥岩，3m厚强风化泥岩，以下为中风化泥岩。

设计桩径600mm，桩长27m，桩端持力层为中风化泥岩，单桩极限承载力1500t，其中：桩端极限阻力1100t，桩侧极限阻力400t。

桩管基本数据：主管2外径600mm，壁厚25mm，高30m；灌注管3、排气管4外径133mm，壁厚10mm；压杆5下部加厚处直径133mm，内径93mm，加厚高度100mm，其余外径113mm，壁厚10mm；下板1周边大出主管2与灌注管3、排气管4焊好后的相应外形20mm，高度400mm；下板1与灌注管3对应的圆孔9直径113mm；下板1与排气管4、压杆5对应的圆孔10，下段直径133mm，高度100mm，上段直径113mm；下板1上部凹入直径550mm，深度150mm。

垫板基本数据：薄钢板11厚5mm，外形同桩管25的下板1；厚钢板12直径133mm，厚20mm；厚钢板13直径113mm，厚20mm；定位环14外径103mm，内径83mm，高20mm；定位环15外径83mm，内径63mm，高20mm。

沉管压灌桩专用桩机基本数据：中空振动锤26功率为2*45＝90kW；内锤27直径500mm，长6.5m，重10t；混凝土泵23的最大压力10MPa，最大流量每小时100立方米；输送管24外径133mm，壁厚10mm；桩架29高度35m；套筒32用3mm薄钢板，喇叭口直径500mm，高300mm，直段直径、高均为250mm。

钢筋笼及钢管基本数据：钢筋笼16外径500mm，长27m；箍筋直径8mm，上部3m范围间距100mm，其余间距250mm；纵筋15根，直径12mm；钢管17长30m，直径219mm，壁厚5mm；圆孔18直径80mm，中心距管端150mm。

使用本发明提供的专用桩机，进行混凝土压灌施工的具体步骤如下：

(1)按已有方法，将桩管25对位压在桩点位置的垫板上，用中空振动锤26完成先期振动沉管，再用卷扬机组22驱动内锤27完成后期内击沉管；

(2)用混凝土泵23，通过输送管24，向桩管25上的灌注管3内泵送C70混凝土；然后，回抽输送管24中的、中部与桩架29的固定点至混凝土泵23之间的混凝土；

(3)用中空振动锤26振动拔管，拔管高度约100mm后停振；拔管的同时，灌注管3内的混凝土填充到所形成的桩孔内；

(4)用混凝土泵23，通过输送管24和桩管25上的灌注管3，继续向桩管25底部泵送混凝土；借助泵送混凝土的压力，将桩管25同时顶起，至桩管25底面到达地面；期间，可用中空振动锤26配合振动拔管；混凝土中的空气通过排气阀6、7排出；

(5)完成钢筋笼后插施工后，成桩；

(6)用混凝土泵23，回抽输送管24中的混凝土，结束。

使用本发明提供的专用桩机，进行钢筋笼后插施工的具体步骤如下：

(1)混凝土压灌至桩管25底面到达地面后，桩机整体后退，套筒32对位于桩点；

(2)吊环30下落，***地面上的、已与钢筋笼16配好的钢管17中，对位于钢管17上的圆孔18；穿过吊环30，销轴19***圆孔18内；

(3)通过吊环30，用钢丝绳34将地面上的钢筋笼16和钢管17一起吊起，至钢管17上端插至套筒32内，顶到压板31下；这时，钢筋笼16下端对位于桩点；

(4)夹持在桩管25上的中空振动锤26松开后启动，套着桩管25，通过钢管17，将钢筋笼16振压***混凝土中；

(5)钢筋笼16与钢管17脱开后，通过吊环30，用钢丝绳34将钢管17从混凝土中提出、放到地面，结束。

Claims (6)

1.沉管压灌桩专用桩机，为设有混凝土压灌***和钢筋笼后插***的、采用中空振动锤并配有内锤的沉管压灌桩机，构成如下：

1.1卷扬机组(22)、混凝土泵(23)放在底盘(21)上；

1.2混凝土泵(23)通过输送管(24)，与桩管(25)上的灌注管(3)上部相连；输送管(24)为软管，中部固定在桩架(29)侧面；混凝土泵(23)可回抽混凝土；

1.3中空振动锤(26)夹在桩管(25)上，松开后可套着桩管(25)上下滑动；

1.4中部有圆孔(33)的压板(31)，与中空振动锤(26)侧焊；

1.5口朝下的喇叭筒形的套筒(32)，与压板(31)的圆孔(33)中心对位，顶焊在压板(31)下；

1.6卷扬机组(22)，通过固定在桩架(29)上端的鹅头(28)，用钢丝绳(34)、(35)、(36)，可起吊吊环(30)、内锤(27)和中空振动锤(26)；

1.7钢丝绳(34)从压板(31)的圆孔(33)、套筒(32)中穿过，与吊环(30)相连；

1.8中空振动锤(26)、内锤(27)、桩架(29)的构成同现有振动沉管桩机。

2.如权利要求1所述沉管压灌桩专用桩机使用的桩管，构成如下：

2.1主管(2)、灌注管(3)、排气管(4)均为圆形钢管；

2.2通过连接板(8)，灌注管(3)焊在主管(2)外一侧；通过连接板(8)，排气管4焊在主管(2)外另一侧；

2.3下板(1)为外形略大于主管(2)与灌注管(3)、排气管(4)用连接板(8)焊好后的外形的柱形台体，一侧有与灌注管3同心且等内径的圆孔(9)，另一侧有与排气管(4)同心且上半段与排气管(4)等内径、下半段内径略大的圆孔(10)；

2.4下板(1)上部有与主管(2)同心且等内径的凹入，凹入内可放置缓冲材料；

2.5主管(2)、灌注管(3)、排气管(4)下端周边与下板(1)焊接；

2.6灌注管(3)、排气管(4)上端有排气阀(6)、(7)；

2.7压杆(5)为下部外径略大的等内径圆形钢管，外形与排气管(4)、圆孔(10)匹配，套在排气管(4)、圆孔(10)内；

2.8压杆(5)上端与排气阀(7)螺纹连接。

3.使用权利要求1的沉管压灌桩专用桩机进行混凝土压灌施工的方法，步骤如下：

3.1按已有方法，将桩管(25)对位压在桩点位置的垫板上，用中空振动锤(26)完成先期振动沉桩管(25)，再用卷扬机组(22)驱动内锤(27)完成后期内击沉桩管(25)；

3.2用混凝土泵(23)，通过输送管(24)，向桩管(25)上的灌注管(3)内泵送混凝土；然后，将近于混凝土泵(23)的、输送管(24)中的部分混凝土回抽；

3.3中空振动锤(26)振动上拔桩管(25)，上拔约100mm后停振；拔管的同时，灌注管(3)内的混凝土填充到所形成的桩孔内；

3.4用混凝土泵(23)，通过输送管(24)和灌注管(3)，继续向桩管(25)底部泵送混凝土；借助泵送混凝土的压力，将桩管(25)同时顶起，至桩管(25)底面到达地面；期间，可用中空振动锤(26)配合振动上拔桩管(25)；混凝土中的空气通过排气阀(6)、(7)排出；

3.5完成钢筋笼后插施工后，成桩；

3.6用混凝土泵(23)回抽输送管(24)中的混凝土，结束。

4.使用权利要求1的沉管压灌桩专用桩机进行钢筋笼后插施工的方法，步骤如下：

4.1混凝土压灌至桩管(25)底面到达地面，桩机整体后退，套筒(32)对位于桩点；

4.2吊环(30)下落，***地面上的、已与钢筋笼(16)配好的钢管(17)中，对位于钢管(17)上的圆孔(18)；穿过吊环(30)，销轴(19)***圆孔(18)内；

4.3通过吊环(30)，用钢丝绳(34)将地面上的钢筋笼(16)和钢管(17)一起吊起，至钢管(17)上端插至套筒(32)内，顶到压板(31)下；这时，钢筋笼(16)下端对位于桩点；

4.4夹持在桩管(25)上的中空振动锤(26)松开后启动，套着桩管(25)，通过钢管(17)，将钢筋笼(16)振压***混凝土中；

4.5钢筋笼(16)与钢管(17)脱开后，通过吊环(30)，用钢丝绳(34)将钢管(17)从混凝土中提出、放到地面，结束。

5.权利要求1、3提供的混凝土压灌***、使用方法，可用于静压或锤击沉管压灌桩机及其混凝土压灌施工。

6.权利要求1、4提供的钢筋笼后插***、使用的方法，可用于静压或锤击沉管压灌桩机及其钢筋笼后插施工。

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