一种低扰动下沉的永久钢护筒装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种低扰动下沉的永久钢护筒装置，涉及桩基施工领域。


背景技术：

2.在桩基施工过程中，为了减少对周围土体性质的影响，保证施工现场附近已有建筑物的结构安全，需要控制钢护筒下沉过程中对周围土体的扰动。在传统的钻孔灌注桩施工的过程中，地下钻孔不可避免地会对土体稳定产生极大扰动，无法保证施工现场附近建筑物的结构安全。
3.现有降低土体扰动的施工方法是采用旋挖的方式下放钢护筒，该方法对专用机械设备要求严格；对专业人员技能要求极高；对施工现场环境要求苛刻；同时该方法造成机械设备转场不便、转场成本过高，在低扰动桩基需求量较小的工程项目上无法满足要求。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低扰动下沉的永久钢护筒装置，不仅结构简单，而且便捷高效。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种低扰动下沉的永久钢护筒装置，包括同轴连接为一体的外钢护筒与内钢护筒，所述外钢护筒与内钢护筒之间圆周设置有多组朝下喷水的高压水冲刷组件，所述内钢护筒的底部外周圆周设置有多个循环过水孔，所述循环过水孔的上方均设置有上凸的弧形钢板。
6.优选的，所述外钢护筒与内钢护筒的底端均为30
°
～45
°
的刃角结构，外钢护筒与内钢护筒的刃角坡向相向。
7.优选的，所述外钢护筒与内钢护筒的底端之间具有高度差，内钢护筒的底端位于外钢护筒内部。
8.优选的，所述高压水冲刷组件均包括竖向延伸的高压水管，所述高压水管底端均安装高压喷嘴。
9.优选的，多组高压水冲刷组件沿外钢护筒的内壁圆周均布，高压水管均固连在外钢护筒的内壁。
10.优选的，所述外钢护筒与内钢护筒之间经若干片圆周均布的内外筒连接钢板固定为一体。
11.优选的，相邻两内外筒连接钢板之间均设有高压水冲刷组件。
12.优选的，所述弧形钢板均以内钢护筒的内外侧对称设置。
13.优选的，所述高压水冲刷组件的高压水管顶部均连接进水管，进水管经水压力表、高压水泵连接至地表的蓄水池。
14.优选的，所述蓄水池分为清水池与沉淀池，清水池与沉淀池之间互通位置经过滤网片阻隔，清水池连接进水管，沉淀池连接泥浆排出管，泥浆排出管连接内钢护筒的顶部敞口，泥浆排出管上设有高压水泵。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：该低扰动下沉的永久钢护筒装置的结构简单，使用高压水刀切割土体，增大了冲刷速率，减少了对预留土层的扰动，可通过水压等控制钢护筒下沉速率，同时可使钢护筒轻松破土。解决了饱和黏土、砂土地层高架桥桩近接地铁隧道施工扰动控制的问题，对于类似需要控制钢护筒外侧土体扰动的施工项目同样适用。
16.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例的构造示意图一。
18.图2为本实用新型实施例的构造示意图二。
19.图3为外钢护筒的刃角示意图。
20.图4为本实用新型实施例的工作状态示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
22.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
23.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
24.如图1~4所示，本实施例提供了一种低扰动下沉的永久钢护筒装置，包括同轴连接为一体的外钢护筒1与内钢护筒2，所述外钢护筒与内钢护筒之间圆周设置有多组朝下喷水的高压水冲刷组件，所述内钢护筒的底部外周圆周设置有多个循环过水孔3，所述循环过水孔的上方均设置有上凸的弧形钢板4。
25.在本实用新型实施例中，所述外钢护筒与内钢护筒的底端均为30
°
～45
°
的刃角结构，外钢护筒与内钢护筒的刃角坡向相向。
26.在本实用新型实施例中，钢护筒的长度为1.5m~2.5m。内钢护筒与外钢护筒均采用10mm厚钢板。
27.在本实用新型实施例中，所述外钢护筒与内钢护筒的底端之间具有高度差，内钢护筒的底端位于外钢护筒内部。
28.在本实用新型实施例中，所述高压水冲刷组件均包括竖向延伸的高压水管5，所述高压水管底端均安装高压喷嘴6。高压喷嘴喷射高压水，高压水喷射方向与高压喷嘴处外钢护筒切线成30
°
～45
°
夹角，高压喷嘴的喷射方向均为由外钢护筒下向内成角。高压喷嘴增大了冲刷速率，且冲刷范围可控，减少了对预留土层的扰动。
29.在本实用新型实施例中，多组高压水冲刷组件沿外钢护筒的内壁圆周均布，高压水管均固连在外钢护筒的内壁。
30.在本实用新型实施例中，所述外钢护筒与内钢护筒之间经若干片圆周均布的内外
筒连接钢板7固定为一体。所述内外筒连接钢板的顶部与内钢护筒顶部和外钢护筒顶部位于同一高度平面。
31.在本实用新型实施例中，相邻两内外筒连接钢板之间均设有高压水冲刷组件。
32.在本实用新型实施例中，所述弧形钢板均以内钢护筒的内外侧对称设置。
33.在本实用新型实施例中，所述高压水冲刷组件的高压水管顶部均连接进水管8，进水管经水压力表9、高压水泵10连接至地表的蓄水池。
34.在本实用新型实施例中，所述蓄水池分为清水池11与沉淀池12，清水池与沉淀池之间互通位置经过滤网片13阻隔，过滤网片可将大颗粒砂石隔离在沉淀池，清水池连接进水管，沉淀池连接泥浆排出管14，泥浆排出管连接内钢护筒的顶部敞口，泥浆排出管上设有高压水泵。使用水循环系统，大大节约了资源，同时将泥浆主动排出，无需下挖。
35.在本实用新型实施例中，所述内钢护筒与外钢护筒高度差为δh，所述内外筒连接钢板宽度即内外筒轴向距离为δl，其中δh是通过水循环水刀半径r控制，水刀半径r是由水压与弧形钢板控制，使得水刀半径r≥δh，以保证外钢护筒无阻力下沉，使其轻松破土；其中δl可根据土体性质、水循环水刀半径r确定，同时水循环半径r控制钢护筒下沉速率。
36.该低扰动下沉的永久钢护筒装置的工作原理为：该低扰动下沉的永久钢护筒装置的结构简单，使用高压水刀切割土体，增大了冲刷速率，减少了对预留土层的扰动，可通过水压等控制钢护筒下沉速率，同时可使钢护筒轻松破土。解决了饱和黏土、砂土地层高架桥桩近接地铁隧道施工扰动控制的问题，对于类似需要控制钢护筒外侧土体扰动的施工项目同样适用。
37.具体的，所述外钢护筒可分隔土体，承受土体压力，外钢护筒通过内外筒连接钢板与内钢护筒焊接成一体。所述高压喷嘴喷出的高压水冲刷内钢护筒与所述外钢护筒之间的地下土体，高压水冲击土体后部分水向内钢护筒内部流动，这部分水的动能损失较小，在冲击至所述弧形钢板时通过循环过水孔按照弧形钢板的轨迹流动，继续与高压水汇集向下冲击，形成水循环。所述高压水管与高压喷嘴共同固定在外钢护筒内侧，内钢护筒与外钢护筒之间土体被所述内外筒连接钢板均匀分割为6份，每份土体的外钢护筒内侧均配有高压水管和高压喷嘴。
38.该低扰动下沉的永久钢护筒装置的施工过程为：施工前准备工序为确定桩基沉桩施工速率确定待产钢护筒的δh与δl，开挖小型蓄水池，将蓄水池中蓄入清水。清水通过高压水泵输送至进水管，待水压力表所示水压符合要求后，将进水管中的水导入附在外钢护筒内壁的高压水管送入地下，高压水通过高压喷嘴喷出，高压水冲刷土体后向上流动被内钢护筒上的弧形钢板挡住改变运动轨迹，通过循环过水孔汇入高压喷嘴所喷的水中，形成一个水循环水刀切割土体，超出切割半径r的泥浆冒出地面由泥浆排出管排至沉淀池，沉淀池将泥渣沉淀至底部，清水浮于上部通过过滤网片流入清水池，完成一个滤水循环。在一节该低扰动下沉的永久钢护筒装置打入地下后，将进水管与高压水管断开，通过吊装下一节普通钢护筒至已打入的该钢护筒上部，上、下钢护筒的衔接端面之间焊接，上、下钢护筒的高压水管对接，再将进水管与上方普通钢护筒的高压水管连接。普通钢护筒只有一个钢筒，钢筒内壁圆周设置多个高压水管。通过每节钢护筒的沉入数量可控制桩长，防止超挖。传统钢护筒沉放工艺在沉放钢护筒的过程中，有一定概率出现钢护筒无法下沉的状况，本专利有效的克服该种不良状况；在传统工艺中钻孔至富水层时开挖速率较低，同时地下水极易
流失，本专利有效的克服该种不良状况。对技术人员的操作要求较低，无需特种工种，所需工种均为现场普工。且对人员数量要求不高，除吊装钢护筒、连接钢护筒、观测水压力表外均可自动化完成。
39.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。