一种钢管桩桩底混凝土灌注施工装置及方法与流程

本发明涉及桥梁桩基施工领域，具体涉及一种钢管桩桩底混凝土灌注施工装置及方法。

背景技术：

钢管桩内混凝土一般采用导管灌注施工，常规的导管灌注施工方法为：首先进行施工准备工作(包括不限于：导管水密性试验，混凝土配合比试验，准备混凝土生产和运输设备)，安装导管、安装灌注漏斗，开始生产、运输混凝土，灌注水下混凝土。最后拔除全部导管(包含末节导管)，移走相关机械设备，结束桩基水下混凝土灌注施工。

常规的导管灌注施工方法存在以下问题：

当混凝土灌注施工结束拔除导管时，导管内高出管外混凝土面的混凝土由于重力作用会从管中流出并落入水中，并最终落到已灌注混凝土的表面上。这些流出的混凝土由于较为细碎且与水充分接触，会出现粗骨料、细骨料等离析现象，失去混凝土本有属性，一方面造成浪费，另一方面增大了管内混凝土灌注标高的误差，影响桩内混凝土顶面平整度高差；同时，导管内混凝土的流出也增加了清除混凝土离析料的成本和工期。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种钢管桩桩底混凝土灌注施工装置及方法，可避免混凝土灌注施工时导管内高出管外混凝土面的混凝土流出离析。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种钢管桩桩底混凝土灌注施工装置，包括：

导管，所述导管一端伸入所述钢管桩内，另一端连接一灌注管道；

储水装置，所述储水装置内设有一水泵，所述水泵与所述灌注管道相连；

标准测锤，所述标准测锤设于所述导管内混凝土上，所述标准测锤用于测量导管内混凝土面至导管顶口距离。

在上述技术方案的基础上，所述导管中心轴线与所述钢管桩中心轴线平行。

在上述技术方案的基础上，所述导管外间隔固设有多个导向板，所述导向板均布且垂直固焊在所述钢管桩内壁上，每个所述导向板在与所述导管中心轴线垂直方向上延伸距离均相同。

在上述技术方案的基础上，所述储水容器上标有刻度。

本发明还提供一种使用如上所述钢管桩桩底混凝土灌注施工装置的钢管桩桩底混凝土灌注施工方法，包括：

S01、安装导管，并将导管伸入钢管桩内；

S02、向钢管桩中灌注混凝土；

在所述步骤S02后，包括以下步骤：

S1、不拔出埋入混凝土中的导管，将标准测锤放入导管内混凝土面上，测取导管内混凝土面至导管顶口距离，计算导管内混凝土面标高；

S2、使用水泵往导管内注水，至标准测锤测得导管内部混凝土面标高等于桩底混凝土面设计标高时，停止注水；

S3、拆除水泵及标准测锤；

S4、拔出埋入混凝土中的导管。

在上述技术方案的基础上，步骤S1还包括：计算需要注入的水量，注水体积通过以下公式计算：

V＝(h×ρ_泥/ρ_水)×π×r_内²

其中，h为导管内部混凝土标高等于设计桩底标高时，导管内部混凝土表面至导管顶口的高度；ρ_泥为导管外泥浆的比重；ρ_水为水的比重；r_内为导管的内径。

在上述技术方案的基础上，在步骤S02中，记录灌入混凝土的体积，控制导管在钢桩内混凝土埋深为2-6米。

在上述技术方案的基础上，在步骤S01前，验证导管的水密性，测量钢管桩内泥浆的密度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的钢管桩桩底混凝土灌注施工方法通过测量导管内混凝土内标高并注水拉平导管内外混凝土落差的方法，可有效解决桩基水下混凝土灌注施工拔管过程中导管内高出管外混凝土面的混凝土浸入水中，出现粗骨料、细骨料等离析现象的问题。

(2)本发明的钢管桩桩底混凝土灌注施工方法可省去清除离析混凝土的清除工序，节约工程费用。

(3)本发明的钢管桩桩底混凝土灌注施工装置不需额外增加多余部件，结构简单，使用方便。

附图说明

图1为本发明实施例中桩底混凝土灌注施工情景示意图；

图2为图1中桩底混凝土灌注施工装置部分的放大图。

图中：1-土塞，2-钢管桩，3-混凝土，4-导管，5-管内混凝土，6-管内注水，7-灌注管道，8-导向板，9-注水前混凝土标高，10-设计标高，11-标准测锤，12-河床平面，13-操作平台，14-储水容器，15-水面标高。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

现有钢管桩架设过程中，一般将钢管桩插打至设计标高后，进行桩内取土并保留一定长度的土塞；随后就会进行桩底混凝土灌注施工。

现有的钢管桩桩底混凝土灌注施工方法包括以下步骤：

a1：施工准备：包括不限于：进行导管水密性试验，混凝土配合比试验，准备混凝土生产和运输设备；

a2：安装导管，安装灌注漏斗；

a3：生产、运输混凝土；

a4：灌注水下混凝土。混凝土灌注过程中准确记录灌入混凝土的体积，计算和控制导管埋深，指导导管的提升和拆除，控制导管埋深。

a5：拔出导管，移走相关设备。

这种方法在步骤a5中，导管内高出管外混凝土面的混凝土由于重力作用会从管中流出并落入水中，并最终落到已灌注混凝土的表面上。这些流出的混凝土由于较为细碎且与水充分接触，会出现粗骨料、细骨料等离析现象，失去混凝土本有属性，一方面造成浪费，另一方面增大了管内混凝土灌注标高的误差，影响桩内混凝土顶面平整度高差；同时，导管内混凝土的流出也增加了清除混凝土离析料的成本和工期。

参见图1所示，本发明实施例提供一种钢管桩桩底混凝土灌注施工装置，包括：

导管4，所述导管4一端伸入所述钢管桩2内，另一端连接一灌注管道7；

储水装置14，所述储水装置14内设有一水泵，所述水泵与所述灌注管道7相连；

标准测锤11，所述标准测锤11设于所述导管内混凝土5上，所述标准测锤11用于测量导管内混凝土面5至导管4顶口距离。

可使所述导管4中心轴线与所述钢管桩2中心轴线平行。这样可使导管4内混凝土面5与钢管桩2内混凝土面平行，便于注入水量及混凝土量的计算。

可在所述导管4外间隔固设有多个导向板8，所述导向板8均布且垂直固焊在所述钢管桩2内壁上，每个所述导向板8在与所述导管4中心轴线垂直方向上延伸距离均相同。这种设置可在使用时，直接将导管4抵持在所述钢管桩2内壁上，即可使导管4中心轴线与钢管桩2中心轴线平行，简化操作步骤。

可在所述储水容器14上标有刻度，用以实时读取注入水量，便于控制注入水量，同时便于掌控停止注水操作的时间。

本发明实施例还提供一种使用上述装置的钢管桩桩底混凝土灌注施工方法，包括：

S01、安装导管4，并将导管4伸入钢管桩2内；

S02、向钢管桩2中灌注混凝土；

其特征在于，在所述步骤S02后，包括以下步骤：

S1、不拔出埋入混凝土中的导管(4)，将标准测锤11放入导管4内混凝土面5上，测取导管内混凝土面5至导管4顶口距离，计算导管内混凝土面5标高；

S2、使用水泵往导管内注水，至标准测锤11测得导管内部混凝土面5标高等于桩底混凝土面设计标高10时，停止注水；

S3、拆除水泵及标准测锤11；

S4、拔出埋入混凝土中的导管4。

本发明的主要原理为：

通过设置标准测锤11，可测取高度并计算导管内混凝土面5标高，以控制注水量；使用水泵往导管4内注水，由于注水提供压力使导管内剩余混凝土被压入钢管柱2中，使导管4内混凝土标高下降，钢管柱内混凝土标高上升。当导管内混凝土面5标高为设计桩底混凝土面标高10时，停止注水，拔出导管4，此时导管4内外混凝土面不存在高度差，也就避免了混凝土流出并离析的现象。

步骤S1还可包括：计算需要注入的水量，注水体积通过以下公式计算：

V＝(h×ρ_泥/ρ_水)×π×r_内²

其中，h为导管内部混凝土标高等于设计桩底标高时，导管内部混凝土表面至导管顶口的高度；ρ_泥为导管外泥浆的比重；ρ_水为水的比重；r_内为导管的内径。这种方式可直接获得需要注水体积，便于输入水量的控制。

可在步骤S02中，记录灌入混凝土的体积，控制导管4在钢桩内混凝土埋深为2-6米，保障导管4灌注效果。

可在步骤S01前，验证导管4的水密性，测量钢管桩2内泥浆的密度，以保证装置进行灌注时不发生漏水，保障灌注效果。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。