CN111636420A - 一种抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备及施工方法，施工设备包括钢套管，钢套管外壁上对称设有两个注浆管，注浆管沿着钢套管的轴线设置；所述的钢套管底部外壁固定安装有环形管，环形管下部和上部截面为楔形，便于沉管和拔管；环形管的内壁为圆柱面，与钢套管同轴且其内径与钢套管的外径相同；所述的环形管顶部设有两个进浆口，两个进浆口分别与两个注浆管的下端连接；环形管下部的楔形斜面上开设有多个圆形孔作为出浆口，进浆口和出浆口通过环形管连通。本发明结构简单，制造方便，成本低，所施工得到的灌注桩无缩颈和断桩现象，而单桩承载力较常规沉管灌注桩的承载力可提高一半以上。
Description
技术领域
本发明属于土木工程施工技术领域，具体为一种抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备及施工方法。
背景技术
振动沉管灌注桩是在当代工程建设的众多基础类型当中广泛采用的一种桩基形式。由于这种桩基施工工艺有许许多多优点而被工程技术人员所广泛采用。它是采用振动桩锤，即利用激振器产生的激振力将钢套管沉入土壤中，然后再放入钢筋笼、灌注混凝土，之后按照规定的工艺一边振动钢套管一边拔出钢套管等工艺而形成桩基。
振动沉管灌注桩与其它的钻孔桩相比较，具有其独特的优点：振动沉管灌注桩避免了其它类型钻孔灌注桩由于桩尖浮渣而造成的桩身下沉带来的承载力不足问题，与此同时也有效地改善了桩身上表面浮浆问题，除此之外，这种施工方法还能够节省部分原材料等。
但同时振动沉管灌注桩也存在一些缺点：如拔管稍快就容易造成桩身缩颈情况，特别是遇到淤泥质黏土或淤泥等软土层时，缩颈情况更容易发生，从而影响成桩质量产生不合格桩。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便的抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备及施工方法。
本发明采用的技术方案是：一种抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备，其特征是：包括钢套管，钢套管外壁上对称设有两个注浆管，注浆管沿着钢套管的轴线设置；所述的钢套管底部外壁固定安装有环形管，环形管下部和上部截面为楔形，便于沉管和拔管；环形管的内壁为圆柱面，与钢套管同轴且其内径与钢套管的外径相同；所述的环形管顶部设有两个进浆口，两个进浆口分别与两个注浆管的下端连接；环形管下部的楔形斜面上开设有多个圆形孔作为出浆口，进浆口和出浆口通过环形管连通。
上述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备中，所述的环形管的截面为等腰三角形，等腰三角的底边为环形管的内壁；所述的出浆口设置在等腰三角形的下腰上。
上述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备中，所述的钢套管的直径为0.4~0.6m，长度为15.0~30.0m；相邻的出浆口之间的间距为100-200mm；所述的出浆口的直径为5-8mm；环形管截面的等腰三角形的高度为50mm。
上述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备中，所述的套管的顶部设有一盖板。
一种利用上述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备的施工方法，包括如下步骤：
1）首先通过试桩确定注浆量、注浆压力及拔管速度；然后确定桩位，放置预制桩尖，使得桩机、抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备就位；
2）沉管及预注浆：启动桩机振动锤，振动沉入钢套管连同管端的预制桩尖至设计深度，然后开始向一注浆管注水泥浆，注浆压力取桩端土体的自重应力，等到有浆液从另外一注浆管流出后，向两个注浆管同时注入水泥浆；注浆压力为桩端土体的自重应力的3—5倍，保持3-5分钟，让水泥浆通过高压渗透或劈裂注浆扩散至钢套管端预制桩尖邻近土连同预制桩尖形成扩大头加固体；
3）振动拔管：在钢套管内放置钢筋笼并灌入混凝土，采用桩机一边振动一边上拔钢套管，拔管的同时按设计注浆压力注浆，保持注浆压力和拔管的速度不变；
4）移机：移机下一桩位，重复步骤2）-3）,
5）重复步骤4）， 直至打完所有桩；用清水注入注浆管，冲洗抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备。
上述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工方法，步骤3）中，上拔钢套管过程中，在桩位表面出现冒浆迹象时，逐步降低拔管的速度和注浆压力，直至拔钢套管完成。
上述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工方法，所述的水泥浆采用的是纯水泥浆、水泥-水玻璃双液浆或水泥砂浆；砂浆中的砂采用中细砂，所述水泥采用P.O 42.5标号的普通硅酸盐水泥。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的抗缩颈沉管灌注桩的施工设备结构简单，制造方便，成本低。
2、本发明采用边拔管边注浆的形式成桩，拔管留下的间隙在超过该处自重应力数倍的注浆压力下会迅速被注浆液超量充填，不会产生断桩缩颈等常见的振动沉管桩的桩身质量问题，保证了成桩质量。
3、本发明的抗缩颈沉管灌注桩的施工设备的出浆口设置在环形管截面的等腰三角形的下腰上，因此注浆面为外倾结构，拔管前进行高压预注浆，可对桩端附近土体进行加固处理形成扩大头，有利于提高桩端土的承载力；而桩周的土体在打桩过程中经过了压缩和注浆作用，强度得到较大提高，提高了桩侧桩土之间的摩阻力。
4、遇到沉管困难的硬土层，可利用本发明的注浆功能高压注水，边注水边振动沉管。
附图说明
图1是本发明的抗缩颈沉管灌注桩的施工设备的结构图。
图2是本发明的抗缩颈沉管灌注桩的施工设备的俯视图。
图3是本发明的抗缩颈沉管灌注桩的施工设备的仰视图。
图4是本发明的抗缩颈沉管灌注桩的施工设备施工时的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1-3所示，本发明的抗缩颈沉管灌注桩的施工设备，包括钢套管4及两注浆管3，所述的钢套管4的直径为0.3-0.8m，长度为10.0~30.0m，钢套管的顶部设有盖板2。桩机的振动锤1将激振力通过盖板2传递给钢套管4使其下沉。
所述的钢套管4外壁上对称焊接有两个注浆管3，注浆管3沿着钢套管的轴线设置。所述的钢套管4的底部外壁上焊接有环形管5，环形管5的截面为等腰三角形，环形管的内壁为圆柱面，等腰三角形的底边为圆柱面。环形管的内径与钢套管4的外径相同，环形管5与钢套管4同轴。环形管5的截面是由上下两个楔形结构构成，便于沉管和拔管。所述的环形管5的顶部设有两个进浆口，分别与两个注浆管3的下端连接；环形管5截面等腰三角形的下腰上开设有多个圆孔形状的出浆口，出浆口、进浆口通过环形管5相互连通。相邻的圆形孔出浆口之间的间距为100-200mm；所述的圆形孔出浆口的直径为5-8mm。环形管5截面的等腰三角形的高度或水平向宽度为5.0-10.0cm。
本发明的抗缩颈沉管灌注桩的施工方法，包括如下步骤：
1）首先通过试桩确定注浆量、注浆压力及拔管速度；然后确定桩位，放置预制桩尖6，使得桩机、抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备就位。
2）沉管及预注浆：启动桩机振动锤1，振动锤1通过盖板2将激振力传递给钢套管4，驱动钢套管4连同管端的预制桩尖6一起下沉至设计深度，然后开始向二根注浆管3中的一根注水泥浆，注浆压力取桩端土体的自重应力，等到有浆液从另外一注浆管3流出后，向两个注浆管3同时注入水泥浆；注浆压力为桩端土体的自重应力的3—5倍，保持3-5分钟，让水泥浆51通过高压渗透或劈裂注浆扩散至钢套管3端预制桩尖6邻近土连同预制桩尖6形成扩大头加固体；所述的水泥浆采用的是纯水泥浆、水泥-水玻璃双液浆或水泥砂浆；砂浆中的砂采用中细砂，所述水泥采用P.O 42.5标号的普通硅酸盐水泥。
3）振动拔管：在钢套管4内放置钢筋笼并灌入混凝土，采用桩机一边振动一边上拔钢套管4，上拔钢套管4的同时按设计注浆压力注浆，保持注浆压力和拔管的速度不变；拔钢套管4过程中，在桩位表面出现冒浆迹象时，逐步降低拔管的速度和注浆压力，直至拔管完成。
4）移机：移机下一桩位，重复步骤2）-3）。
5）重复步骤4），直至打完所有桩；用清水注入注浆管3，冲洗抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备。
Claims (7)
1.一种抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备，其特征是：包括钢套管，钢套管外壁上对称设有两个注浆管，注浆管沿着钢套管的轴线设置；所述的钢套管底部外壁固定安装有环形管，环形管下部和上部截面为楔形，便于沉管和拔管；环形管的内壁为圆柱面，与钢套管同轴且其内径与钢套管的外径相同；所述的环形管顶部设有两个进浆口，两个进浆口分别与两个注浆管的下端连接；环形管下部的楔形斜面上开设有多个圆形孔作为出浆口，进浆口和出浆口通过环形管连通。
2.根据权利要求1所述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备，其特征是：所述的环形管的截面为等腰三角形，等腰三角的底边为环形管的内壁；所述的出浆口设置在等腰三角形的下腰上。
3.根据权利要求1所述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备，其特征是：所述的钢套筒的直径为0.3~0.8m，长度为10.0~30.0m；相邻的出浆口之间的间距为100-200mm；所述的出浆口的直径为5-8mm；环形管截面的等腰三角形的底边上的高为5.0-10.0cm。
4.根据权利要求1所述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备，其特征是：所述的钢套筒的顶部设有一盖板。
5.一种利用权利要求1-4中任一权利要求所述的施工设备抗缩颈的沉管灌注桩的施工方法，包括如下步骤：
1）首先通过试桩确定注浆量、注浆压力及拔管速度；然后确定桩位，放置预制桩尖，使得桩机、抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备就位；
2）沉管及预注浆：启动桩机振动锤，振动沉入钢套管连同管端的预制桩尖至设计深度，然后开始向一注浆管注水泥浆，注浆压力取桩端土体的自重应力，等到有浆液从另外一注浆管流出后，向两个注浆管同时注入水泥浆；注浆压力为桩端土体的自重应力的3—5倍，保持3-5分钟，让水泥浆通过高压渗透或劈裂注浆扩散至钢套管端预制桩尖邻近土连同预制桩尖形成扩大头加固体；
3）振动拔管：在钢套管内放置钢筋笼并灌入混凝土，采用桩机一边振动一边上拔钢套管，拔管的同时按设计注浆压力注浆，保持注浆压力和拔管的速度不变；
4）移机：移机下一桩位，重复步骤2）-3）,
5）重复步骤4），直至打完所有桩；用清水注入注浆管，冲洗抗缩颈的沉管灌注桩的施工设备。
6.根据权利要求5所述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工方法，步骤3）中，上拔钢套管过程中，在桩位表面出现冒浆迹象时，逐步降低拔管的速度和注浆压力，直至拔钢套管完成。
7.根据权利要求5所述的抗缩颈的沉管灌注桩的施工方法，所述的水泥浆采用的是纯水泥浆、水泥-水玻璃双液浆或水泥砂浆；砂浆中的砂采用中细砂，所述水泥采用P.O 42.5标号的普通硅酸盐水泥。
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