用于冰冻成孔现浇混凝土桩的沉管及冰冻成孔现浇混凝土桩的施工方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及工程施工技术领域，特别涉及用于冰冻成孔现浇混凝土粧的沉管及冰冻成孔现浇混凝土粧的施工方法。
【背景技术】
[0002]粧基或复合地基中的粧体是一种古老的基础形式，其主要作用在于将上部荷载传递至下部稳定持力层以达到控制上部建筑物、构筑物的沉降的目的。粧基工程在几千年的应用过程中有了巨大的发展，按照成粧方法将其分为打入粧、就地灌注粧(沉管灌注粧、钻孔灌注粧)、静压粧、螺旋粧、压力灌浆微型粧等。沉管灌注粧是指利用锤击法或振动法将带有活瓣式粧尖或预制钢筋混凝土粧靴的钢套管沉入土中，然后边浇注混凝土 (或先在管内放入钢筋笼)边锤击或振动边拔管而成的粧。常见的沉管灌注粧形式各异，常见的有圆形(申请号:CN201310715847.3、专利号:ZL93111926.X)、Y 型(专利号:ZL02207382.5)、X 型、Y-H复合型(专利号:ZL200410025713.X)、T型(专利号:ZL200620140819.9)等等。然而沉管灌注粧在振动施工过程中对周围粧体影响大，且易出现断粧、缩径、质量不易控制、监测困难、质量事故多、充盈系数过大等缺点。
[0003]在本申请之前有一种塑料套管现浇混凝土粧有所应用，将沉管与单壁螺纹塑料套管同时打入地基中并将塑料套管留在地基中。该种做法有两个好处:(I)能将塑料套管的打设与混凝土的浇筑分开进行，提高了施工效率；(2)塑料套管能阻止土体回挤(管内注水平衡土压力)，保证粧身直径的作用。但是该粧型在实际应用中虽会使用管内注水的方式来平衡管外的土压力，但是常常会出现沉管拔出后塑料套管被破损的情况，且廉价塑料套管对土体会造成污染，常常会影响地基深处的水质。
[0004]申请内容
本申请的目的就是提供一种用于冰冻成孔现浇混凝土粧的沉管，该沉管可以克服现有沉管灌注粧在振动施工过程中对周围粧体影响大，且易出现断粧、缩径等技术问题，且解决了塑料套管现浇混凝土粧存在对土体污染的技术问题。
[0005]本申请的另一个目的是提供一种能使用冰冻法成孔的现浇混凝土粧施工方法，该施工方法提高了施工效率，能够将扩孔过程与混凝土的浇筑过程分开进行，保证不会出现挤断粧的情况。
[0006]本申请的目的是通过以下技术方案实现的:
一种用于冰冻成孔现浇混凝土粧的沉管，沉管下部设置活瓣预制粧靴，所述沉管包括外沉管与设置于外沉管内部的内沉管，内沉管与外沉管之间为密闭的环形腔室，密闭处设置有阀门，内沉管顶部敞口，内沉管的外侧壁上沿其长度方向均匀设置有多个压力阀。
[0007]所述外沉管上开设用于安装压力阀的安装孔，压力阀包括弹簧、固定块和开关帽，弹簧的一端固定于内沉管的外侧壁上，弹簧的另一端与固定块的一端连接，固定块的另一端可活动式连接于开关帽上，开关帽包括帽杆和设置于帽杆顶端的帽盖，开关帽的帽盖设置于外沉管的外侧壁上，帽盖的外径大于外沉管的安装孔；弹簧处于受拉状态，使得开关帽紧贴于外沉管的外侧壁上，处于关闭状态。
[0008]所述弹簧为耐寒材质。
[0009]一种冰冻成孔现浇混凝土粧的施工方法，包括以下步骤:
第一步，扩孔；将沉管打设至地基深处；
第二步，冰冻；通过阀门门向内沉管与外沉管之间的环形腔室中注满冰冻材料，使外沉管外侧的土体冰冻；
第三步，成孔；拔出经过第二步处理后的沉管，形成粧身孔；
第四步，对第三步中形成的粧身孔中进行混凝土浇筑。
[0010]所述冰冻材料为液氮。
[0011]本申请采用上述技术方案具有如下优点:
本申请所述的用于冰冻成孔现浇混凝土粧的沉管不局限适用于本申请所述的施工方法，且还可以适用于其他不冰冻成孔的施工中，可以实现一管多用。
[0012]本申请所述的施工方法，可以在完全不影响原有地基状态情况下，形成现浇混凝土粧，且具有与塑料套管混凝土粧相同的优点，既可以提高施工效率，又可将扩孔过程与混凝土浇筑的过程分开进行，能阻止土体回挤，不会挤断粧。
[0013]本申请所述的施工方法能保证粧身直径，能有效避免粧周围土体回挤引起的粧身缩径、断粧的现象，形成的冰封孔洞具有不塌孔、不渗水的效果。
[0014]本申请所述的施工方法施工简单易操作，且现浇混凝土粧并不局限与圆形，也可为Y形、T形等异性粧。
【附图说明】
[0015]图1为沉管剖视图；
图2为压力阀结构示意图；
图3为压力阀工作示意图；
图4为冰冻材料灌注示意图；
图5为冰冻材料灌注完成后冰冻影响区；
图中:1一一内沉管；2—一外沉管；3—一活瓣预制粧靴；4一一压力阀；5—一阀门；
6--弹簧；7--固定块；8--开关帽。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一种用于冰冻成孔现浇混凝土粧的沉管，包括外沉管2与设置于外沉管2内部的内沉管1，内沉管I与外沉管2之间为密闭的间隙，密闭处设置有阀门5，内沉管I顶部敞口，沉管下部设置活瓣预制粧靴3 ;沉管的圆周间隙内沿内沉管外侧壁长度方向均匀设置有多个压力阀4。
[0017]内沉管I直径为15~30cm，壁厚为2cm左右，外沉管2的直径比内沉管I的直径大8cm左右，壁厚为2cm左右。通过阀门5向外沉管2与内部沉管I的间隙中灌注冰冻材料，此处冰冻材料优选为液氮，沉管的间隙内设置有压力阀4，通过内部压力顶开压力阀4，向土体中注入液氮。
[0018]如图2所示，所述外沉管2上开设用于安装压力阀4的安装孔，压力阀4包括弹簧6、固定块7和开关帽8，弹簧6的一端固定于内沉管I的外侧壁上，弹簧6的另一端与固定块7的一端连接，固定块7的另一端可活动式连接于开关帽8上。
[0019]优选地，开关帽8包括帽杆和设置于帽杆顶端的帽盖，开关帽8的帽盖设置于外沉管2的外侧壁上，帽盖的外径大于外沉管2的安装孔；开关帽8的帽杆正好安装于外沉管2上开设的安装孔中，帽杆上开设有用于安装固定块7的安装孔。
[0020]固定块7可通过螺帽形式旋入开关帽8的帽杆中，固定块7与开关帽8的嵌入深度可通过旋转开关帽8进行调节，使得弹簧6处于受拉状态，使得开关帽8的帽盖紧贴于外沉管2的外侧壁上，保证开关帽8初始处于关闭状态。固定块7与开关帽8这样连接，可根据不同外部情况(土压力、孔隙水压力)可通过旋转开关帽8将固定块7向外移动调整弹簧刚度。