軟地基工程沉管成孔設備及灌注成樁方法
2023-12-09 21:03:56
專利名稱：軟地基工程沉管成孔設備及灌注成樁方法
技術領域：
本發明涉及一種沉管挖孔灌注樁的成樁設備及方法。
在軟地基上建多層建築，特別是高層建築，往往需要深入地下進行樁基建設。目前，除基礎樁工程除預製樁夯打入地下這一方法之外，主要有機械成孔樁法和擠土成孔樁法，它們都是現場灌注成樁方法。機械成孔樁法往往以泥漿護壁，存在沉渣不易排除、樁徑不易過大、施工效率低、費用高、樁型單一(一般為實心樁)等缺陷。擠土成孔樁法是利用中空鋼筒擠土成孔，灌注水泥成樁。該方法雖比預製樁法有所進步，但同樣存在樁徑不易過大(一般小於600毫米)、樁型單一(為實心樁)的問題，且由於成樁孔時向四周擠壓、對四周造成擠壓破壞而受到施工環境的限制等缺陷。另外還有沉管護壁人工挖土成樁法，雖也可灌注實心樁或空心樁，但沉管後存在大量的人工取土工程、施工效率很低的不足。再有一種擠土沉樁方法，它利用在一大一小套管形成環狀空腔的入地端套置筒靴，施工時擠土沉管成孔，該方法存在環狀筒體不易過厚、需要樁靴、取排土困難、不易制實心樁，且樁靴只能一次性使用等缺陷。
本發明目的在於提供一種取土方便、成孔快捷、可重複使用的成樁設備及方法，本發明的目的也在於提供一種可灌注大直徑實心樁體或空心樁體的成樁設備及方法。
為實現上述目的，本發明採用以下方案一種沉管成孔灌注成樁設備，包括內套管、外套管，外套管上開有一混凝土入口，所述內套管離地端密封；所述內套管外徑與外套管的內徑一致，所述內套管上端設有一可密封的入水口，所述入水口也可設於密封蓋上。
上述的成樁設備，在所述外套管入地端的內壁固接一圈頂託端頭；所述外套管入地端外壁固接一圈端頭。
上述的成樁設備，在所述內套管內腔固接有至少一片磨擦板，所述磨擦板側面方向與套管軸向方向一致。
一種沉管成孔灌注成樁設備，包括內套管、外套管，所述內套管、外套管為兩端開口的樁管，外套管離地端開有混凝土入口，在內套管、外套管間還套接有夾套管，夾套管由內管、外管及密封蓋組成，內管的外徑小於外管的內徑，內管、外管離地端與密封蓋固定連接，內管、外管的入地端開口；所述夾套管的內管內徑與內套管的外徑一致，夾套管外管的外徑與外套管的內徑一致；夾套管外管上端設有一可與夾套管內管與外管間空腔相通、可密封的入水口，所述入水口也可設於密封蓋上。
上述的成樁設備，在所述內套管入地端的外壁固接一圈頂託端頭，在外套管入地端的內壁固接一圈頂託端頭；所述外套管入地端的外壁固接一圈端頭，內套管入地端的內壁固接一圈端頭。
上述的成樁設備，在所述夾套管的內、外管間的空腔內固接有至少一片磨擦板，所述磨擦板側面方向與套管軸向方向一致。
一種運用上述成樁設備的成樁方法，其特徵在於通過以下步驟完成；(1)將內套管與外套管套接，打開內套管的入水口，將設備壓入土層；(2)密封入水口，將內套管從土層中取出；(3)向形成的樁孔內灌注混凝土成樁，同時逐漸向外取出外套管；(4)打開內套管的入水口，注入高壓水或高壓氣體排出內套管內腔中的泥土。
一種運用上述成樁設備的成樁方法，其特徵在於通過以下步驟完成(1)將設備各部件套接，打開夾套管的入水口，將外套管、內套管、夾套管入地端壓入土層中；(2)密封入水口，將夾套管從土層中取出；(3)向內、外套管間形成的樁孔內灌注混凝土成樁，同時逐漸向外取出外套管、內套管；(4)打開夾套管的入水口，注入高壓水或高壓氣體排出夾套管內腔中的泥土。
與現有技術相比，本發明設備之一採用內、外兩套管結構，沉管後，密封內套管，利用大氣壓力及筒壁的磨擦力將土層提出，形成樁孔，取土方便、成孔快捷，加注水泥，可形成實心樁。內套管取出後，從入水口加高壓水或高壓氣體可排出夾套管內的泥土，使設備能重複使用。
設備之二在內、外套管間套插離地端密封的夾套管，沉管後，密封夾套管，利用大氣壓力及筒壁的磨擦力將土層提出，形成一環形樁孔，取土方便、成孔快捷，加注水泥，可形成空心樁體。夾套管取出後，從入水口加高壓水或高壓氣體可排出夾套管內的泥土，使設備能重複使用。
本發明採用的磨擦板結構，在設計樁體較長、樁體直徑較大或樁體厚度較大時可以增加泥土與套管的接觸面積，在取土成孔時能有效地將目標泥土取出，可以實現大直徑樁體的成形。一般情況下不需要內接磨擦板也可順利提出泥土本發明取土方便，沉管時對周邊土層無破壞。灌注樁身時，可邊灌注混凝土邊向外拔出套管，也可先灌注混凝土再拔出套管，施工簡便。
下面結合附圖與實施例以對本發明作進一步的描述
圖1、2為本發明設備的剖視圖；圖3-6為本發明內套管磨擦板的橫向剖視圖；圖7為本發明夾套管磨擦板的橫向剖視圖。
參照附圖，圖中標號與部件為端頭1、5、頂託端頭2、4、外套管6、夾套管外管7、密封蓋8、入水口9、混凝土入口10、夾套管內管11、內套管12、磨擦板13、法蘭接頭20、振動器30。
參照附圖，一種沉管挖孔灌注樁的成樁設備之一，包括內套管12、外套管6，其中外套管6為兩端開口的樁管，外套管6離地端開有混凝土入口10；內套管12離地端與一密封蓋8固接。外套管6可套接於內套管12之外，打開內套管12之入水口9將設備沉入泥土中，到達設計深度後，密封內套管入水口9，由於內套管12內壁與泥土有磨擦力，提出內套管12時可將內套管12內腔的泥土一同帶出；當內套管較長或樁孔直徑較大時，泥土可能下滑，夾套管12與蓋體8之間密封而與外界產生壓力差，取出內套管12時產生的壓力差也可與內壁面與泥土間的磨擦力一起作用克服泥土的重力及泥土底部斷裂面的內聚力，將內套管12內腔的泥土隨內套管12同時取出。取出內套管12後，土層形成一空心樁孔，注入混凝土成樁。同時在內套管的入水口9注入高壓水或高壓氣體排出其內腔的泥土，設備可再次使用。
參照附圖，在壓入土層時為避免內套管12與外套管6之間的間隙進入泥土，在外套管12內壁入地端固接一圈頂託端頭2，因內套管12外徑與外套管6的內徑一致，內套管12入地端就可支撐於固接於外套管6內壁頂託端頭2的圓周面上，在設備壓入土層過程中，泥土就不會進入內套管12與外套管6間的縫隙內，提出內套管12時內、外套管間基本不具磨擦力，內套管12可順利提出。在外套管6的外壁入地端固接一圈端頭1，端頭1的設立可以減少套管入地時的磨擦力，因為端頭位於套管的外壁之外，沉管時只要克服端頭與套管底面的阻力，管身於端頭入地後形成的空腔內幾乎不受阻力，因端頭的設立而減少了沉管時不必要的磨擦力。
參照附圖，當設計的樁體直徑較大或樁身過長時，為使內套管能順利取出較多的泥土，在所述內套管12的空腔內固接有至少一片磨擦板13，所述磨擦板側面方向與套管軸向方向一致。加入磨擦板後，泥土與磨擦板間有一定的磨擦力，取出內套管時該磨擦力可保證能順利取泥土而形成空腔。否則，一般不需要內接磨擦板就可順利提出泥土。
參照附圖，一種沉管挖孔灌注樁的成樁設備之二，包括內套管12、外套管6，其中內、外套管為兩端開口的樁管，外套管6離地端開有混凝土入口；夾套管由內管7與外管11及一密封蓋8組成，內管11、外管7離地端與密封蓋8固定連接，內管11的外徑小於外管7的內徑，在外管7與內管11間形成空腔，內管11、外管7入地端開口；所述內套管12可套接於夾套管內管11的內腔，外套管6可套接於夾套管外管7的外壁。夾套管的內管11內徑與內套管12的外徑一致，夾套管外管7的外徑與外套管6的內徑一致。夾套管外管7上端設有一可與夾套管內管11與外管7間空腔相通、可密封的入水口9，入水口9也可設於密封蓋8上。
參照附圖，內、外套管分別套接於夾套管，內、外套管與夾套管的長度可以一致，設備套接好後，打開夾套管的入水口9，將設備振動壓入土層；壓至要求深度後，密封夾套管的入水口9，提出夾套管，一同將夾套管內、外管間的泥土帶出形成環形空腔。當夾套管長度較長、樁體厚度較大或樁孔直徑較大時，泥土可能下滑，夾套管內、外管與蓋體之間密封而與外界產生壓力差，取出夾套管時該壓力差與夾套管內、外管壁面與泥土的磨擦力一同克服泥土的重力及泥土底部斷裂面的內聚力，將夾套管內、外管間的泥土隨夾套管同時取出。然後可以通過外套管7的混凝土入口10向環形空腔灌注混凝土成空心樁。灌注水泥時，可以邊灌注邊將內、外套管拔出；也可以將混凝土灌注完成後，再將內、外套管取出。
同樣，夾套管取出後，可以通過其外管11的入水口注入高壓水或高壓氣體，清除內、外管間的泥土，達到夾套管的重複使用。
參照附圖，在壓入土層時為避免內套管12與夾套管內管11及外套管6與夾套管外管7的間隙進入泥土，在內套管12外壁入地端固接一圈頂託端頭4，在外套管6的內壁入地端固接一圈頂託端頭2；因夾套管的內管11內徑與內套管12的外徑一致，夾套管外管7的外徑與外套管6的內徑一致，夾套管的內、外管入地端就可支撐於兩頂託端頭2、4的圓周面上，在設備壓入土層過程中，泥土就不會進入內套管12與夾套管內管11及外套管6與夾套管外管7的間隙內，提出夾套管時夾套管與內、外套管間基本不具磨擦力。
參照附圖，另外，在外套管6的外壁入地端固接一端頭1，在內套管12的內壁入地端固接一端頭5；端頭1、5的設立可以減少設備入地時的磨擦力，因為端頭位於管壁之外，沉管時就是克服端頭與套管底面的阻力，管身於端頭入地後形成的空腔內幾乎不受阻力，沉管阻力因端頭的設立而減少許多。
參照附圖，當設計的空心樁直徑較大、樁體厚度較大或樁身過長時，為使夾套管能取出較多的泥土，在所述夾套管的內、外管間的空腔內固接有至少一片磨擦板13，所述磨擦板側面方向與套管軸向方向一致。加入磨擦板13後，泥土與磨擦板間有一定的磨擦力，取出夾套管時可增大泥土與夾套管間的磨擦力以保證能順利取泥土形成空腔。一般情況下，並不需要磨擦板就可提出泥土。
參照附圖，磨擦力板13可設置成沿輻向均布的形狀，也可設計成一位於空腔內的圓管(參照附圖6)，磨擦板的設置就是為了增大套管提出時與帶出泥土的接觸面積。
利用本發明設備一取土成一空心樁孔後，在樁孔中加入樁芯，灌注混凝土形成空心樁也是常用的技術，設備二比這種方法更為簡便，提出夾套管能一次形成環形樁孔，而不需要樁芯置入這一工序。
本發明所述端頭的厚度視施工需要而定，可薄可厚。
本發明取出土方便，樁體的直徑可設計得較大，避免現有方法樁體直徑過小的弊病，而且即使空心樁體厚度較大的情況下也能方便施工，不會對周邊造成擠壓破壞；同時，本發明的樁體可按需要設計成不同的幾何形狀，有利於滿足工程建設的需要。
權利要求
1.一種沉管成孔灌注成樁設備，包括內套管、外套管，外套管上開有一混凝土入口，其特徵在於所述內套管離地端密封；所述內套管外徑與外套管的內徑一致，所述內套管上端設有一可密封的入水口，所述入水口也可設於密封蓋上。
2.如權利要求1所述的成樁設備，其特徵在於在所述外套管入地端的內壁固接一圈頂託端頭；所述外套管入地端外壁固接一圈端頭。
3.如權利要求1所述的成樁設備，其特徵在於在所述內套管內腔固接有至少一片磨擦板，所述磨擦板側面方向與套管軸向方向一致。
4.一種沉管成孔灌注成樁設備，包括內套管、外套管，所述內套管、外套管為兩端開口的樁管，外套管離地端開有混凝土入口，其特徵在於在內套管、外套管間還套接有夾套管，夾套管由內管、外管及密封蓋組成，內管的外徑小於外管的內徑，內管、外管離地端與密封蓋固定連接，內管、外管的入地端開口；所述夾套管的內管內徑與內套管的外徑一致，夾套管外管的外徑與外套管的內徑一致；夾套管外管上端設有一可與夾套管內管與外管間空腔相通、可密封的入水口，所述入水口也可設於密封蓋上。
5．如權利要求4所述的成樁設備，其特徵在於在所述內套管入地端的外壁固接一圈頂託端頭，在外套管入地端的內壁固接一圈頂託端頭所述外套管入地端的外壁固接一圈端頭，內套管入地端的內壁固接一圈端頭。
6.如權利要求4所述的成樁設備，其特徵在於在所述夾套管的內、外管間的空腔內固接有至少一片磨擦板，所述磨擦板側面方向與套管軸向方向一致。
7.一種運用權利要求1所述成樁設備的成樁方法，其特徵在於通過以下步驟完成(1)將內套管與外套管套接，打開內套管的入水口，將設備壓入土層；(2)密封入水口，將內套管從土層中取出；(3)向形成的樁孔內灌注混凝土成樁，同時逐漸向外取出外套管；(4)打開內套管的入水口，注入高壓水或高壓氣體排出內套管內腔中的泥土。
8.一種運用權利要求4所述成樁設備的成樁方法，其特徵在於通過以下步驟完成；(1)將設備各部件套接，打開夾套管的入水口，將外套管、內套管、夾套管入地端壓入土層中；(2)密封入水口，將夾套管從土層中取出；(3)向內、外套管間形成的樁孔內灌注混凝土成樁，同時逐漸向外取出外套管、內套管；(4)打開夾套管的入水口，注入高壓水或高壓氣體排出夾套管內腔中的泥土。
全文摘要
本發明涉及軟地基工程沉管取排土成孔設備與灌注成樁方法，本發明所用的設備包括內、外套管及由內管、外管、密封蓋組成的夾套管，內套管套接於夾套管內管內壁，外套管套接於夾套管外管的外壁。沉管後，密封夾套管取出夾套管內、外管間空腔內的泥土，形成環狀樁孔，灌注混凝土而成空心樁。本發明施工方便、快捷、樁體厚度不受限制。
文檔編號E02D5/38GK1316569SQ0010528
公開日2001年10月10日 申請日期2000年4月6日 優先權日2000年4月6日
發明者林長松 申請人:林長松