一种桩基反压混凝土护壁施工辅助装置及其施工方法与流程

本发明涉及桩基施工技术领域，具体地指一种桩基反压混凝土护壁施工辅助装置及其施工方法。

背景技术：

混凝土桩基因其质量可靠，施工技术成熟，地层适应性强，承载能力好，被广泛应用于各类基础工程。在混凝土桩基的钻孔施工过程中，受地下水、岩体破碎风化、地下淤泥及不明确的软弱土夹层等影响因素，存在多种可能的情况导致塌孔发生，而塌孔情况是影响桩基成孔及质量保证的关键，也直接制约着桩基的施工效率和成本控制。针对桩基施工过程的塌孔问题，目前采用的是反压混凝土的结构制作桩孔护壁，防止塌孔，但反压混凝土的灌注量大，后续护壁形成的过程中钻机阻力大，既造成了施工成本的增加，也不绿色环保；且反压护壁的高度小，施工局限性大。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单，施工方便，且施工成本低的桩基反压混凝土护壁施工辅助装置及其施工方法。

为实现此目的，本发明所设计的桩基反压混凝土护壁施工辅助装置，其特征在于：包括钢护筒和固定于钢护筒顶部的锥形帽，所述钢护筒由两块半圆弧形钢板围成，分别为第一半圆弧形钢板和第二半圆弧形钢板；所述第一半圆弧形钢板的两侧端面分别固定连接有第一连接部，所述第二半圆弧形钢板的两侧端面分别固定连接有第二连接部，所述第一连接部上开有第一螺栓孔，所述第二连接部上开有第二螺栓孔，所述第一螺栓孔与第二螺栓孔之间连接有螺栓。

具体的，所述第一半圆弧形钢板的顶面和第二半圆弧形钢板的顶面分别沿各自的弧面方向间隔设有多个双孔耳板，所述锥形帽的底部周向开有多个与双孔耳板对应的耳板定位孔，所述双孔耳板穿过耳板定位孔配合固定有卸扣，所述卸扣固定于双孔耳板下部的耳板孔内。

具体的，所述第一连接部包括固定连接于第一半圆弧形钢板两侧端面的第一平面板和固定于第一平面板上、朝向钢护筒内侧的第一L型板，所述第一L型板包括与第一平面板垂直的第一连接板和与第一连接板垂直且与第一平面板平行的第二连接板，所述第一螺栓孔间隔开设于第二连接板的长度方向上；所述第二连接部包括固定连接于第二半圆弧形钢板两侧端面的第二平面板和固定于第二平面板上、朝向钢护筒内侧的第二L型板，所述第二L型板包括与第二平面板垂直的第三连接板和与第三连接板垂直且与第二平面板平行的第四连接板，所述第二螺栓孔间隔开设于第四连接板的长度方向上。

优选的，所述第一连接板与第一平面板之间固定连接有加劲板，所述第三连接板与第二平面板之间也固定连接有加劲板。

进一步的，所述第一半圆弧形钢板和第二半圆弧形钢板内分别设有使第一半圆弧形钢板向两侧扩张的第一伸缩调节器和使第二半圆弧形钢板向两侧扩张的第二伸缩调节器。

具体的，所述第一伸缩调节器包括固定于第一半圆弧形钢板的两侧内壁上的螺杆固定座，所述螺杆固定座上固定有螺杆，所述第一半圆弧形钢板的两侧的螺杆的端部之间连接有内螺纹套，所述内螺纹套上固定有与其轴向垂直的操作杆；所述第二伸缩调节器包括固定于第二半圆弧形钢板的两侧内壁上的螺杆固定座，所述螺杆固定座上固定有螺杆，所述第一半圆弧形钢板的两侧的螺杆端部之间连接有内螺纹套，所述内螺纹套上固定有与其轴向垂直的操作杆。

更进一步的，所述钢护筒内固定有内支撑，所述第一平面板与第二平面板之间的间隙内固定有止水布，所述钢护筒的底部为刀刃支撑脚，所述刀刃支撑脚为从底端至顶端的厚度依次增加、具有坡度的钢板结构。

基于上述所述的一种桩基反压混凝土护壁施工辅助装置的施工方法，它包括以下步骤：

1)、采用钻头比桩基设计尺寸大10～20cm的钻机进行桩基钻孔操作至桩基预定位置后撤离钻机；

2)、采用钢护筒内径与桩基设计直径相同的辅助工装，完成拼装并在钢护筒的表面涂刷脱模剂，并通过吊机将辅助工装吊装至桩基孔的底部后灌注反压混凝土，在反压混凝土达到初凝的时间点前后将辅助工装整体吊出，待反压混凝土凝固。

所述步骤1中，若钻机进行桩基钻孔操作后，桩基孔内出现塌孔时，采用钢护筒内径小于塌孔直径的辅助工装，并完成拼装，并通过吊机将辅助工装吊装至塌孔底部并基本稳定后，灌注反压混凝土填补钢护筒与桩基孔的孔壁之间的空隙、在反压混凝土达到初凝的时间点前后将辅助工装整体吊出，最后钻机一次性钻除桩基设计直径内的反压混凝土。

所述步骤2中，当桩基孔的长度超出辅助工装的钢护筒时，在首次灌注的反压混凝土凝固后，通过吊机将辅助工装吊起，放置于首次灌注的反压混凝土的上方，并与首次灌注的反压混凝土的护壁重合0.5～1m，然后在辅助工装被吊起的状态进行第二次灌注反压混凝土操作，最后钻机一次性钻除桩基设计直径内的反压混凝土。

本发明的有益效果是：①安全：可提前消除塌孔风险，同时对于塌孔处理，无需工人下孔，施工安全性好。②可靠：结构满足施工受力要求。③经济：装置成本低，可重复利用，且节约反压混凝土的使用量，缩减了钻机钻进的时间，降低了施工成本。④方便：装置组装于桩基孔外完成、可实现横纵向宽度调整，安装方便。⑤适用范围广：既可适用桩基孔浅层易塌方段的防治与处理，也可适用深层易塌方段的处理。

附图说明

图1为本发明中钢护筒的俯视图；

图2为本发明中第一半圆弧形钢板连接处的结构示意图；

图3为本发明中伸缩调节器的结构示意图；

图4为本发明中辅助装置设置于桩基孔内的结构示意图；

图5为图4中A处的结构放大图；

图6为图4中B处的结构放大图；

其中1—钢护筒(1.1—第一半圆弧形钢板，1.2—第二半圆弧形钢板)，2—锥形帽，3—第一螺栓孔，4—第二螺栓孔，5—螺栓，6—双孔耳板，7—耳板定位孔，8—卸扣，9—第一平面板，10—第一L型板(10.1—第一连接板，10.2—第二连接板)，11—第二平面板，12—第二L型板(12.1—第三连接板，12.2—第四连接板)，13—加劲板，14—第一伸缩调节器，15—第二伸缩调节器，16—螺杆固定座，17—螺杆，18—内螺纹套，19—操作杆，20—内支撑，21—刀刃支撑脚，22—桩基孔，23—反压混凝土，24—止水布。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1—6所示的桩基反压混凝土护壁施工辅助装置，包括钢护筒1和固定于钢护筒1顶部的锥形帽2，钢护筒1由两块半圆弧形钢板围成，分别为第一半圆弧形钢板1.1和第二半圆弧形钢板1.2；第一半圆弧形钢板1.1的两侧端面分别固定连接有第一连接部，第一连接部包括固定连接于第一半圆弧形钢板1.1两侧端面的第一平面板9和固定于第一平面板9上、朝向钢护筒1内侧的第一L型板10，第一L型板10包括与第一平面板9垂直的第一连接板10.1和与第一连接板10.1垂直且与第一平面板9平行的第二连接板10.2，第一连接板10.1与第一平面板9之间固定连接有加劲板13，第一螺栓孔3间隔开设于第二连接板10.2的长度方向上。

第二半圆弧形钢板1.2的两侧端面分别固定连接有第二连接部，第二连接部包括固定连接于第二半圆弧形钢板1.2两侧端面的第二平面板11和固定于第二平面板11上、朝向钢护筒1内侧的第二L型板12，第二L型板12包括与第二平面板11垂直的第三连接板12.1和与第三连接板12.1垂直且与第二平面板11平行的第四连接板12.2，第三连接板12.1与第二平面板11之间也固定连接有加劲板13，第二螺栓孔4间隔开设于第四连接板12.2的长度方向上。

第一螺栓孔3与第二螺栓孔4之间连接有螺栓5。

第一半圆弧形钢板1.1的顶面和第二半圆弧形钢板1.2的顶面分别沿各自的弧面方向间隔设有多个双孔耳板6，锥形帽2的底部周向开有多个与双孔耳板6对应的耳板定位孔7，双孔耳板6穿过耳板定位孔7配合固定有卸扣8，卸扣8固定于双孔耳板6下部的耳板孔内。

第一半圆弧形钢板1.1和第二半圆弧形钢板1.2内分别设有使第一半圆弧形钢板1.1向两侧扩张的第一伸缩调节器14和使第二半圆弧形钢板1.2向两侧扩张的第二伸缩调节器15。第一伸缩调节器14包括固定于第一半圆弧形钢板1.1的两侧内壁上的螺杆固定座16，螺杆固定座16上固定有螺杆17，第一半圆弧形钢板1.1的两侧的螺杆17的端部之间连接有内螺纹套18，内螺纹套18上固定有与其轴向垂直的操作杆19；第二伸缩调节器15包括固定于第二半圆弧形钢板1.2的两侧内壁上的螺杆固定座16，螺杆固定座16上固定有螺杆17，第一半圆弧形钢板1.1的两侧的螺杆17端部之间连接有内螺纹套18，内螺纹套18上固定有与其轴向垂直的操作杆19。

钢护筒1内固定有内支撑20，第一平面板9与第二平面板11之间的间隙内固定有止水布24(止水布24具有止浆效果、且可达到完全止水的效果，避免水或浆对钢护筒1产生干扰)，钢护筒1的底部为刀刃支撑脚21，刀刃支撑脚21为从底端至顶端的厚度依次增加、具有坡度的钢板结构。

基于上述的桩基反压混凝土护壁施工辅助装置的施工方法，包括以下步骤：

1)、采用钻头比桩基设计尺寸大10～20cm的钻机进行桩基钻孔操作至桩基预定位置后撤离钻机(若钻机进行桩基钻孔操作后，桩基孔22内出现塌孔时，采用钢护筒1内径小于塌孔直径的辅助工装，完成拼装并在钢护筒1的表面涂刷脱模剂，并通过吊机将辅助工装吊装至塌孔底部并基本稳定后，灌注反压混凝土23填补钢护筒1与桩基孔的孔壁之间的空隙、在反压混凝土23达到初凝的时间点前后将辅助工装整体吊出，最后钻机一次性钻除桩基设计直径内的反压混凝土23)。

2)、采用钢护筒1内径与桩基设计直径相同的辅助工装，并完成拼装，并通过吊机将辅助工装吊装至桩基孔22的底部后灌注反压混凝土23，在反压混凝土23达到初凝的时间点前后将辅助工装整体吊出，待反压混凝土23凝固(当桩基孔22的长度超出辅助工装的钢护筒1时，在首次灌注的反压混凝土23凝固后，通过吊机将辅助工装吊起，放置于首次灌注的反压混凝土23的上方，并与首次灌注的反压混凝土23的护壁重合0.5～1m，然后在辅助工装被吊起的状态进行第二次灌注反压混凝土操作，最后钻机一次性钻除桩基设计直径内的反压混凝土23)。

本发明中，对于桩孔浅层易坍塌防治段：钢护筒1采用的直径与桩基设计直径相同。提前完成钢护筒1与锥形帽2的组拼从而形成辅助装置，钻机首先采用比桩基设计尺寸大约10～20cm的钻头钻进至预定位置并撤离钻机，然后依次将该装置放置于桩底、灌注反压混凝土23、在反压混凝土23达到初凝的时间点前后将该装置整体吊出，最终完成混凝土护壁的施工；

对于浅层及深层塌孔处理段：钢护筒1采用的尺寸小于桩基成孔直径，具体以塌孔情况为准。提前完成钢护筒1与锥形帽2的组拼从而形成辅助装置，然后将该装置置于塌方桩孔内触底并基本稳定、灌注反压混凝土23填补塌孔段空隙、在反压混凝土23达到初凝前将该装置整体吊出、钻机钻除塌孔处理段设计桩径内的反压混凝土23、最终完成混凝土护壁的施工。

本发明具有结构简单、可靠，安装方便，对浅层易塌孔段，通过提前处理消除了塌孔风险，不仅免除了塌孔处理的费用，还保障了工程施工进度，对于塌孔处理段，降低了混凝土的用量从而节约了施工成本，避免了工人下孔进行塌方处理从而提高了施工安全性，同时处理速度也有了较大提升。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。