一种孔压反力钢管桩拔桩装置与清土装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程领域中的基坑与粧基工程领域。
【背景技术】
[0002]钢管粧的拔出是岩土工程领域的基坑与粧基工程领域中的关键技术之一，钢管粧的拔出施工可实现钢管粧的回收再利用，对节约工程成本、减少建筑材料的消耗具备十分重要的工程价值。目前常用的钢管粧拔出方法主要包括静力拔粧法与振动拔粧法，该两种方法拔粧成本高且伴随拔粧带土，对周边环境有一定的影响。另外，目前的钢管粧的竖向抗拔承载力试验主要采用静载荷试验方法或平衡法进行拔粧，试验成本高。对于大型钢管粧及海洋工程中使用的钢管粧，试验成本更是十分昂贵。对于利用钢管粧护壁的工程粧施工往往在钢管粧拔出时伴随有缩径、断粧等问题，且粧土间的相互作用力较低，单粧承载力较低，未能充分挖掘地基土潜力，对于其它形式的灌注粧也存在上述问题。目前，降水管井的施工通常先钻孔，向钻孔内放置降水井管，在井管外侧回填中粗砂、碎石、粘土等管井滤料，然后通过繁琐的洗井工艺清出管井滤料中的泥浆。该施工工艺效率低、速度慢、成本高，且往往需要排放泥浆，对周边环境有一定污染。
【发明内容】
[0003]本发明的第一个目的在于提供第一种孔压反力钢管粧拔粧方法，该孔压反力钢管粧拔粧方法能充分调动粧内土体在拔粧过程中提供反力作用，且可解决拔粧带土问题，对周边环境影响小，所用机械小，拔粧成本低。
[0004]该第一种孔压反力钢管粧拔粧方法包括以下步骤:
[0005]a)定位待拔钢管粧，并完成钢管粧上的密封粧塞的安装；
[0006]b)利用钢管粧的侧壁、密封粧塞、钢管粧内或钢管粧底部的土体，在钢管粧内形成流体储存腔；
[0007]c)向流体储存腔内注入气体、液体中的一种或两种组合；
[0008]d)通过向流体储存腔内持续注入气体或液体，增加流体储存腔内气体或液体的压强；
[0009]e)使钢管粧内土体的孔隙水压力或孔隙气压力增加；
[0010]f)利用注入流体储存腔内的气体或液体，将钢管粧内土体的孔隙水压力或孔隙气压力传递至位于钢管粧上的密封粧塞或钢管粧上；
[0011]g)利用作用于密封粧塞或钢管粧上的气体或液体压力作为拔粧力或作为拔粧力的一部分进行钢管粧拔出施工。
[0012]在上述的孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤g)中，可在钢管粧顶部安装振动锤，通过振动锤的振动减小拔粧阻力。
[0013]在上述的孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤g)中，可在钢管粧上施加上拔作用力协助拔粧施工。
[0014]在上述的孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤g)中，可在拔粧的同时，利用钢管粧外围地基土提供反力协助拔粧施工，同时减小钢管粧外侧拔粧带土。
[0015]在上述的孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤f)中，可将流体储存腔内的气体或液体的压强提高至可在钢管粧侧壁与土体之间形成薄层气膜或水膜，减小钢管粧的拔粧力及拔粧带土影响。
[0016]本发明的第二个目的在于提供第二种孔压反力钢管粧拔粧方法，该拔粧方法可以测量钢管粧的极限抗拔承载力，较传统的抗拔粧承载力试验方法，试验成本得到大幅度降低。
[0017]该第二种孔压反力钢管粧拔粧方法包括以下步骤:
[0018]a)定位待拔钢管粧，并完成钢管粧上的密封粧塞的安装；
[0019]b)利用钢管粧的侧壁、密封粧塞、钢管粧内或钢管粧底部的土体，在钢管粧内形成流体储存腔；
[0020]c)向流体储存腔内注入气体、液体中的一种或两种组合；
[0021]d)通过向流体储存腔内持续注入气体或液体，增加流体储存腔内气体或液体的压强；
[0022]e)使钢管粧内或钢管粧底部的土体的孔隙水压力或孔隙气压力增加；
[0023]f)利用注入流体储存腔内的气体或液体，将钢管粧内或钢管粧底部的土体的孔隙水压力或孔隙气压力传递至位于钢管粧上的密封粧塞或钢管粧上；
[0024]g)利用作用于密封粧塞或钢管粧上的气体或液体压力作为拔粧力或作为拔粧力的一部分进行拔粧，同时测量流体储存腔内的气体或液体的压强，并测量钢管粧的上拔位移量；
[0025]h)重复步骤g)，直至钢管粧达到上拔破坏；
[0026]i)记录整理步骤g)中记录的数据，根据压强换算拔粧力；
[0027]j)根据拔粧力与钢管粧上拔位移量的关系，计算单粧抗拔极限承载力。
[0028]在上述的第二种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述步骤j)中，可结合抗拔粧极限平衡方程，根据拔粧过程中的气体或液体压强计算钢管粧在拔粧过程中的径向变形，对单粧极限抗拔承载力进行修正。
[0029]在上述的第二种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述步骤j)中，可依据总的拔粧力减去钢管粧内侧摩阻力计算单粧抗拔极限承载力。
[0030]在上述的第二种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述步骤j)中，在计算钢管粧内侧土体摩阻力时，可忽略钢管粧内土体孔隙水压力或孔隙气压力的增加对侧摩阻力的影响。
[0031]本发明的第三个目的在于提供第二种孔压反力钢管粧拔粧方法所用的拔粧装置，该拔粧装置可顺利实施第二种孔压反力钢管粧拔粧方法，且可测量单粧抗拔极限承载力，成本低，速度快。
[0032]该拔粧装置包括密封粧塞、钢管粧、钢管粧内或钢管粧底部的土体、流体储存腔、流体输送管道、流体注入器、压强测量仪、粧顶位移测量仪八部分，其中密封粧塞为与钢管粧牢固连接且可封堵钢管粧内空腔的结构，钢管粧为位于岩土体中的中空管状结构，流体储存腔为由密封粧塞、钢管粧的侧壁、钢管粧内或钢管粧底部的土体围合而成的空间，流体输送管道为将气体或液体注入流体储存腔的管状结构，流体注入器为将流体加压后通过流体输送管道注入流体储存腔的器具，粧顶位移测量仪为测量在拔粧过程中钢管粧粧顶位移变化的仪器，压强测量仪为测量流体储存腔内流体压强的仪器。
[0033]本发明的第四个目的在于提供第三种孔压反力钢管粧拔粧方法，该孔压反力钢管粧拔粧方法能充分调动钢管内未凝固的混凝土、降水管井材料或钢管粧内充填料在拔粧过程中提供反力作用，可避免拔粧时未凝固的混凝土或钢管粧内充填料或降水管井材料出现缩径、断粧问题，而且可在拔粧过程中通过对未凝固的混凝土或钢管粧内充填料的挤压大幅度提高钢管粧拔出后钢管粧内混凝土粧或其他材料粧的端阻力、侧阻力及粧身材料密实度，所用机械小，成本低，施工完成后可形成钢管护壁灌注挤压粧。如钢管粧充填降水管井材料，则施工完成后可形成无需洗井的高质量钢管护壁降水管井。
[0034]该第三种孔压反力钢管粧拔粧方法包括以下步骤:
[0035]a)定位待施工的粧位；
[0036]b)在待施工的粧位处插入钢管粧，清出钢管粧内的土体，并向钢管粧内放置钢管粧内充填料，钢管粧内充填料为粧身材料、降水管井材料、土体中的一种或几种组合；
[0037]c)完成钢管粧上的密封粧塞的安装；
[0038]d)利用钢管粧的侧壁、密封粧塞、钢管粧内充填料，在钢管粧内形成流体储存腔；
[0039]e)向流体储存腔内注入气体、液体中的一种或两种组合；
[0040]f)通过向流体储存腔内持续注入气体或液体，增加流体储存腔内气体或液体的压强；
[0041]g)利用作用于钢管粧或密封粧塞上的气体或液体压力作为拔粧力或作为拔粧力的一部分进行钢管粧拔出施工。
[0042]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，可在钢管粧插入施工完成后，利用钻孔的方法中的一种或几种组合将钢管粧内的土体清出。
[0043]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，可在钢管粧插入施工时或施工前或施工后，在钢管粧的内侧放置外径略小于钢管粧内径的取土管，在施工完成后，将取土管连同进入其内的土体一同取出，完成钢管内土体的清出。
[0044]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，上述的降水管井材料包括降水井管、安装于降水井管上的滤网、位于降水井管与钢管粧侧壁之间的降水井填充料三部分。
[0045]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，可在钢管粧插入施工时，将钢管粧底部安装粧尖，在钢管粧插入施工过程中阻止土体进入钢管粧。
[0046]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，可在钢管粧内置入钢筋笼并灌注混凝土，也可以向钢管粧内灌注CFG粧、碎石粧或其他粧身材料。
[0047]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，可在钢管粧内或钢管粧外侧安装混凝土栗管，在钢管粧插入施工完成后，通过混凝土栗管将粧身混凝土材料栗送至钢管粧底部并通过挤压清出钢管粧内的土体。
[0048]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，可通过振动钢管粧以减小钢管粧内的土体清出阻力。
[0049]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，可在混凝土灌注后，将钢筋笼以振动的方式插入混凝土中。
[0050]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述的步骤b)中，可在混凝土栗管的下端安装单向阀。
[0051]在上述的第三种孔压反力钢管粧拔粧方法中，在上述步骤d)中，可在上述的钢管粧的侧壁、钢管粧内的粧身材料或土体围成的空间内放置可伸缩的囊状结构作为流体储存腔。
[0052]本发明的第五个目的在于提供一种孔压反力钢管粧拔粧方法所用的拔粧装置，该拔粧装置可快速顺利实施第一种与第三种孔压反力钢管粧拔粧方法，且可解决拔粧带土问题，对周边环境影响小，所用机械小，拔粧成本低。当用于第三种孔压反力钢管粧拔粧方法时，在钢管粧拔出过程中，可确保钢管粧内灌注的粧身材料不出现断粧、缩径等问题，并通过挤压提高粧身