专利名称：一种在非打入桩中进行导管灌注混凝土的方法
技术领域：
本发明涉及一种灌注混凝土的方法，尤其涉及一种在非打入桩中的导管灌注混凝土的方法，其采用(1)水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物进行灌浆，而在水泥导管灌浆过程中排出地下水并将混凝土与地下水隔离开，(2)采用带有液压控制滑门的液压水泥灌注装置，在液压水泥灌注装置上端还可另加一个混凝土吊斗。
在香港建筑工业中，经常使用桩作为建筑物和其它建筑结构的地下基础结构。术语“打桩”是指使一个或更多个作为柱状基础结构的桩(a)成为预制的钢或混凝土的管状或标准H形的结构，通过敲打、顶入或其它方法将其打入地下(移置沿着地面的部分)，或者(b)通过钻孔或挖掘将套筒设置在地下，并将混凝土填充在套筒中以形成混凝土柱。
采用前一种方法形成的桩一般指打入桩，而采用后一种方法形成的桩一般指非打入桩。
形成打入桩的过程包括在预制桩或从桩的顶部施加力并敲打桩，以将桩打入地下。该打桩过程的缺点在于敲打，尤其是敲打地面标高以上部分会损坏桩，并且还会造成沿桩柱形成断裂，破裂和混凝土剥落，由此导致基础的严重减弱，而承包者却并不知道。另外，预制结构的打入桩如果需要有不同长度的桩时，有时会缺乏灵活性。同时，在打桩过程中击打桩时会产生振动和噪音。
另一方面，非打入桩的打桩过程不需将桩敲打进入地下，从而也就不会遇到上述问题，也不会导致基础的减弱，并在香港作为主要的打桩方法已被广泛接受。
但是由于这种非打入桩方法不包含预制桩，在方法中桩的质量能够精确地得到监控，该非打入桩方法包括下述过程，通过钻孔或挖掘而使混凝土在地下形成桩柱，从而使桩定位，能否控制混凝土的准确成分和质量是建筑商关注的热点。
由于存在地下水，并因为水对混凝土产生的影响作用而导致水泥渗漏和刚定位的混凝土中骨料会流失，为了使上述情况发生的可能性达到最小，常使用水下混凝土导管。水下混凝土导管为管状结构，其上端部连接有称作料斗的结构，从该处注入混凝土，并且混凝土从管的下端流出。经常将水下混凝土导管插入在接近桩柱底部的标高处，从而从料斗注入的混凝土能够从水下混凝土导管的下端喷射出而达到桩柱的底部。
传统的导管灌注混凝土的方法包括采用连接的钢制水下混凝土导管101，其直径约为200-300mm，在钢制水下混凝土导管的上端安装有混凝土进料斗102，能够从该处将混凝土灌注到挖掘桩柱107中(
图1)。
水下混凝土导管101由起重机或起重机龙门架悬吊，直到其下端部到达桩的底部103，随后将水下混凝土导管101从底部103提升一小段距离，留出水下混凝土导管与桩底之间的缝隙104(图1)。
因为自流压力下的水能够排出水下混凝土导管101，由此水泥会从混凝土中流失掉，所以在从料斗102卸装混凝土之前，在水下混凝土导管101的顶部放置大致呈椭圆形的发泡聚苯乙烯颗粒105以形成栓塞，或可膨胀的钢栓，或一层不同形状和尺寸的聚苯乙烯以形成一层栓塞(图1)。
混凝土108被注入混凝土吊斗109，再通过人工控制吊斗底部的阀张开而进入料斗，该吊斗109由起重机或起重机龙门架起吊(图2)。由于混凝土108通过料斗102沿水下混凝土导管下沉，混凝土对栓塞有向下的作用力，直到它从水下混凝土导管101的底部涌出，随后从水下混凝土导管101的下端流出，经过管外的地下水，沉淀在桩的底部，并逐渐堆积，直到水下混凝土导管101的开口端由混凝土最终完全封住，以防止继续有混凝土从水下混凝土导管101下沉而与桩柱中的水接触(图2，3和4)。
在灌注混凝土过程中，逐步提升水下混凝土导管101的底部，直到混凝土填充整个桩柱107。
然而，导管灌注混凝土的传统方法仍然存在缺陷，尽管使用了聚苯乙烯栓塞，在混凝土向水下混凝土导管底部最初下落的过程中，混凝土与水下混凝土导管中的水还有某种程度的接触。另外，一旦混凝土从水下混凝土导管底部喷出，聚苯乙烯栓塞则浮在液面，而不再起隔离混凝土和水的作用，水下混凝土导管外的水会渗透过水泥，而使混凝土中的骨料流失。在灌注混凝土过程中，水混入混凝土的最终结果是导致不健全的混凝土混合物，一部分水泥和/或细骨料会流失，留下粗骨料或卵石骨料在桩柱的底部，由此导致柱的底层比柱的其余部分缺乏耐久性。
传统的导管灌注混凝土的方法还具有其它缺陷，即将混凝土注入进料斗时经常由人工操作将有限体积(一般为6m3-9m3)的混凝土从吊斗中卸出。由于人工操作的过程和吊斗有限体积的因素，混凝土下落的速度也受到限制。混凝土向下落，在沉淀而形成桩柱之前混凝土从水下混凝土导管底部喷出，并随后封住水下混凝土导管的开口端，这一过程越长，水下混凝土导管内外的水与混凝土接触的机会也越多，由此会导致上述对桩柱结构造成的不良影响。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在非打入桩中进行导管灌注混凝土的方法，该方法能防止混凝土与地下水接触而造成一部分水泥和/或细骨料从混凝土中流失，保持灌注过程中混凝土中的类似水泥的成分量，以克服以上现有技术的缺陷。
在本发明中采用导管灌注混凝土的方法，但还包括下述步骤先以水泥浆或含有水泥的材料或其他类似的混合物将导管中及开口端外围的水排开，再将最初的混凝土注入水下混凝土导管的料斗。
本发明所涉及设计及采用的混凝土灌注装置为液压控制滑门的液压混凝土灌注装置或类似装置，该液压控制混凝土灌注装置连接在水下混凝土导管的顶端，其作用在于将混凝土通过水下混凝土导管灌注到桩柱中。
在本发明的液压控制滑门的液压混凝土灌注装置或类似装置上安装了带有液压控制或其他机械控制的滑门或开口，用于控制混凝土的灌注。
在带有液压控制滑门的液压控制灌注装置或类似装置的顶部进一步安装并连通有混凝土吊斗或容器，以将混凝土通过水下混凝土导管灌注到桩柱中，该吊斗或容器的安装可增加卸装在水下混凝土导管顶部混凝土的体积，由此形成极大的自重下沉，并且也增加了混凝土下沉的速度。这样大大减少了在桩柱底部混凝土堆积所需的时间，也减少了混凝土封住水下混凝土导管开口端的时间。水泥浆或类似水泥的材料或其它类似混合物的最初作用是排出地下水，将混凝土和地下水隔绝或隔离开，当水泥浆沿水下混凝土导管下落并涌出水下混凝土导管底部时，避免或减少了混凝土上的地下水所产生的副作用，并且提高了桩的质量。
以下结合附图和实施例对本发明进行详细地描述。
图1-4表示采用钢制水下混凝土导管进行导管混凝土灌注的传统方法。
图1表示在水下混凝土导管的上端安装有混凝土进料斗，混凝土从该处注入的示意图；图2表示通过料斗底部的人工操作阀将混凝土从混凝土吊斗上灌注，该吊斗由起重机或起重机龙门架起吊的示意图；图3表示混凝土通过料斗沿水下混凝土导管下沉，对栓塞有向下的作用力，直到从导管底部坍塌，并从水下混凝土导管底端流出的示意图；图4表示混凝土经过导管外侧的地下水，沉淀在导管底部，并逐渐堆积直到最终水下混凝土导管的开口端被混凝土完全封住的示意图；图5-11表示对本发明导管混凝土灌注过程的详细描述。
图5表示在桩柱顶部安装有特殊设计的液压混凝土灌注装置，水下混凝土导管的上端与带有打开的液压控制滑门的液压混凝土灌注装置连接的示意图；图6表示将水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物灌注到液压混凝土灌注装置中，将水下混凝土导管相对桩柱底部向上提升的示意图；图7表示水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物沿水下混凝土导管下沉到桩底的示意图；图8表示继续将水下导管向上提升一段距离，结果是在水下混凝土导管的底部和桩柱基底之间留有更大的缝隙的示意图；图9表示填满混凝土的混凝土吊斗由起重机悬吊在液压混凝土灌注装置的顶部，关闭液压混凝土灌注装置的滑门，该灌注装置中填满混凝土的示意图；图10表示液压混凝土灌注装置的液压控制滑门与吊斗的人工控制门同时打开的示意图；图11表示吊斗和灌注装置中的混凝土同时通过水下混凝土导管底部对桩柱有作用力的示意图。
在地下设置临时钢罩206，对挖掘桩柱207进行清理后，在水下混凝土导管201中放入一层聚苯乙烯颗粒205(图5)。
将经特殊设计的液压混凝土灌注装置202安装在桩柱的顶部，水下混凝土导管的上端与带有打开的液压控制滑门204的液压混凝土灌注装置202连接(图5)，连接点为208。液压混凝土灌注装置202包括液压提升柱209，该液压混凝土灌注装置通过固定装置210固定。
将水下混凝土导管201向下插入桩柱207，直到水下混凝土导管到达桩的底部203。随后将水下混凝土导管相对桩底部向上提升约Xmm(图6)。
将水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物211注入液压混凝土灌注装置202，其沿水下混凝土导管201下沉到柱底(图6和7)。
继续将水下混凝土导管201向上提升约Ymm，结果是在水下混凝土导管底部与桩柱底部203之间留有约Zmm的缝隙(图8)。
将液压混凝土灌注装置202的滑门204关闭，该灌注装置中已填满混凝土(图9)。
为了在灌注装置上增加混凝土的体积，而由此增加混凝土的自重和混凝土的下落速度，在混凝土吊斗213中填充混凝土212，关闭人工控制门214，并由起重机吊装到液压混凝土灌注装置的顶部(图9)。
将液压混凝土灌注装置202的液压控制滑门204和吊斗213的人工控制门214迅速并同时打开，从而吊斗213和灌注装置202中的混凝土能够同时通过水下混凝土导管201的底部对桩产生作用力(图10和11)。
将水下混凝土导管逐步提升直到桩柱中填满混凝土，多次重复上述过程。
从上面的描述中应注意，该种导管灌注混凝土的方法采用水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物排出地下水，并隔离混凝土与地下水，这样在灌注混凝土过程中能够禁止混凝土与地下水的接触。另外，该层水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物作为水下混凝土导管内侧的隔绝物，在灌注混凝土的最初阶段，不会象传统的方法一样，水不能够溢上该导管，水泥也不能够从混凝土中流失。另外，使用水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物的作用为还可保存混凝土中水泥的成分。
另外，因为带有液压控制滑门的液压控制料斗的顶部装配有吊斗，混凝土下沉的速度会加快，填充好整个桩柱的时间和封住水下混凝土导管的开口端的时间会大大缩短及改善。同时，相对人工控制灌注混凝土的过程，液压控制灌注混凝土的过程能够更精确、更有效地控制水下混凝土导管的标高，在灌注混凝土的过程中该水下混凝土导管的标高是变化的。
权利要求
1.一种在非打入桩中导管灌注混凝土的方法，采用水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物，其作用为在导管灌注混凝土的过程中，排出地下水并隔离混凝土和地下水，及采用带有液压控制滑门的液压控制的混凝土灌注装置，在该装置的顶部还可进一步安装混凝土吊斗，混凝土就从该处注入。
2.根据权利要求1所述的在非打入桩中灌注混凝土的方法，其特征在于在最初灌注混凝土之前，采用水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物在导管灌注混凝土的过程中排出地下水，并隔离混凝土和地下水。
3.根据权利要求1或2所述的在非打入桩中灌注混凝土的方法，其特征在于将在最初灌注混凝土之前采用的混合物用于在导管混凝土灌注过程中排出地下水并隔离混凝土与地下水，该混合物的作用在于在桩柱中形成隔绝或隔离层，以在灌注混凝土的过程中防止混凝土与地下水接触，这种接触造成一部分水泥和/或细骨料从混凝土中流失。
4.根据权利要求1，2或3所述的在非打入桩中灌注混凝土的方法，其特征在于将在最初灌注混凝土之前采用的混合物用于在导管混凝土灌注过程中排出地下水并隔离混凝土与地下水，该混合物的作用还在于保存和/或提高灌注混凝土过程中混凝土中的水泥的成分量。
5.根据权利要求1所述的在非打入桩中灌注混凝土的方法，其特征在于采用的液压控制灌注装置或类似装置用于将混凝土通过水下混凝土导管灌注到桩柱中。
6.根据权利要求1所述的在非打入桩中灌注混凝土的方法，其特征在于该液压控制灌注装置或其它结构连接在水下混凝土导管的顶端，其作用在于将混凝土通过水下混凝土导管灌注到桩柱中。
7.根据权利要求1所述的在非打入桩中灌注混凝土的方法，其特征在于在灌注装置或灌注容器或其它结构上安装有液压控制的滑门或类似装置，并且/或者用于控制来自混凝土灌注装置或容器中的混凝土的灌注。
8.根据权利要求1所述的在非打入桩中灌注混凝土的方法，其特征在于在液压控制灌注装置或容器或其它结构的顶部还安装并连通有混凝土吊斗或容器，用于将混凝土通过水下混凝土导管灌注到桩柱中。
9.根据权利要求1所述的在非打入桩中灌注混凝土的方法，其特征在于混凝土灌注装置或其它结构附加安装在水下混凝土导管的顶部，并带有液压控制的或其他机械控制的滑门或开口，其目的或作用在于通过增加容器或结构中混凝土的体积，和增加液压控制的或机械控制的滑门或开口，从而提高混凝土从水下混凝土导管到桩柱下沉的速度。
10.一种导管混凝土灌注方法，该方法与本说明书和/或相关附图所描述的过程类似或基本类似。
全文摘要
一种在非打入桩中进行导管灌注混凝土的方法,其采用水泥浆或含有水泥的材料或其它类似混合物,用于在导管灌注混凝土的过程中排出地下水并隔离混凝土和地下水,由此避免或减少地下水对混凝土造成不良影响的机会及对椿柱质量的影响。该方法采用带有液压控制滑门的液压混凝土灌注装置,在其顶部还附加有混凝土吊斗,以提高将要灌注到水下混凝土导管顶部的混凝土体积,由此形成极大的自重和向下的作用力,从而增加混凝土的下沉速度。
文档编号E02D15/00GK1337499SQ01104188
公开日2002年2月27日 申请日期2001年2月26日 优先权日2000年8月4日
发明者赵展鸿 申请人:泰昇机械租赁有限公司