专利名称：非挤土沉管灌注桩的施工方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种桩的施工方法及装置，特别是一种非挤土沉管灌注桩的施工方法及装置。
背景技术：
目前公开的锤击沉管、振动沉管和静压沉管，都属于挤土灌注桩范畴。这种挤土沉管灌注桩有如下缺陷当用于饱和粘性土(包括可液化土)时，在沉管挤土应力作用下，引起桩周土沿桩管隆起变形(液化)，对相邻桩产生向上的摩擦力。当桩身混凝土处于塑状或初凝时就会发生缩径、断桩现象。当挤土效应引起的超静孔隙水压力通过桩身消散时，还会导致桩顶出水、冒浆，混凝土离析使强度降低。这种由沉打桩管引起的挤土效应，对沉管灌注桩的危害十分严重，据不完全统计，在国内曾有数百项沉管灌注桩工程因发生质量事故而延误工期，造成重大经济损失。缩径、断桩、离析这一沉管灌注桩的质量通病，已成为困扰国内工程界的一大技术难题。国内许多地区被迫淘汰沉管灌注桩，转而采用造价较高的其他桩型或地基处理方法。
目前工程上采用的长螺旋钻孔泵压混凝土成桩工艺是一种非挤土灌注桩。但对于可液化土和灵敏度较高的软流塑土层，由于无桩管护壁，钻杆旋转排土时极易对周围土体造成扰动，亦有串桩、扩径、缩径等成桩缺陷。
发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种在沉管过程中，不对周围土体造成扰动的非挤土沉管灌注桩的施工方法，以及提供一种实施前述施工方法的施工装置。
为了解决上述技术问题本发明非挤土沉管灌注桩的施工方法，包括如下步骤(1)沉管，土体涌进桩管内；(2)用钻杆将桩管内的土钻出；(3)循环操作步骤(1)(2)至达到设计沉管深度；(4)拔出桩管内钻杆；(5)向桩管内灌注混凝土；(6)拔出桩管。
为了提高成桩质量，步骤(6)中拔桩管时用钻杆压住桩管内的混凝土。
本发明非挤土沉管灌注桩的施工装置包括桩管、可进出桩管的长螺旋钻杆、动力装置和支架，桩管、长螺旋钻杆可上下滑动的设置在支架上，所述的动力装置包括控制长螺旋钻杆的动力头和桩管压入装置。
为了减少振动和噪音，所述支架包括底盘和导向架，所述的桩管压入装置为液压油缸，导向架上有三个上下排列的可沿导向架上下滑移的梁，动力头和液压油缸设置在上梁上，长螺旋钻杆上端与动力头连接，液压油缸的活塞杆头与中梁连接，上梁和导向架间设有定位栓，桩管上端固定在下梁上。
为能能够实现连续操作，所述的桩管压入装置为钢丝绳装置、链条装置或齿条装置。
为了方便拔长螺旋钻杆和桩管，包括通过卷扬控制的长螺旋钻杆提升滑轮组和桩管提升滑轮组，两滑轮组的定滑轮固定在导向架上。
为了能够实现内冲扩底作业，所述的导向架上设有冲锤扩底装置。
本发明的有益效果是(1)施工质量可靠在沉管过程中由长螺旋钻将土排出，从根本上消除了普通沉管灌注桩的挤土效应，解决了易发生缩径、断桩、离析等质量通病。同时避免了长螺旋钻孔泵压混凝土成桩工艺，在软弱土层中易扰动土体，发生串桩、扩径、缩径等成桩缺陷。(2)造价低、承载力高经测算，非挤土沉管灌注桩比预应力管(PHC)桩可降低造价50％以上；通过扩底工序，可大幅度提高单桩承载力。(3)采用静压力沉管、电动钻机排土，施工过程无振动、低噪音，是一种环保型施工方法，适合旧城改造工程或对振动、噪音有严格限制的工程。(4)根据设备能力，本发明能够实施桩径377～800mm、桩长24m以内的沉管灌注桩的施工。在很大程度上能替代泥浆护壁钻孔灌注桩(摩擦桩)和钢筋混凝土预制桩。其适用范围广，有很大的推广应用前景。
图1是本发明非挤土沉管灌注桩的施工装置的结构示意图；图中1、底盘，2、桩管，3、导向架，4、12、动滑轮，5、下梁，6、中梁，7、长螺旋钻杆，8、上梁，9、定位栓，10、动力头，11、液压油缸，13、14、定滑轮。
具体实施方式
如图1所示的一种非挤土沉管灌注桩的施工装置，包括桩管2、可进出桩管2的长螺旋钻杆7、底盘1、导向架3和两个液压油缸11。导向架3固定在底盘1上，导向架3上有三个上下排列的可沿导向架3上下滑移的梁，动力头10设置在上梁8顶面的中部，长螺旋钻杆7上端与动力头10连接，长螺旋钻杆7可进出桩管2，两液压油缸11分别设置在上梁8顶面的两端，液压油缸11的活塞杆头与中梁6连接，上梁8和导向架3间设有定位栓9，桩管2上端固定在下梁5的底面上。
导向架3上设置有通过卷扬控制的长螺旋钻杆提升滑轮组和桩管提升滑轮组，长螺旋钻杆提升滑轮组包括动滑轮12和定滑轮13，动滑轮12固定在动力头10上，定滑轮13固定在导向架3的上部，桩管提升滑轮组包括动滑轮4和定滑轮14，动滑轮4固定在下梁5上，定滑轮14固定在导向架3的上部。
一种使用上述装置的非挤土沉管灌注桩的施工方法，包括如下步骤(1)桩管2对准桩位，定位栓9将上梁8固定在导向架3上，启动动力头10电源和液压油缸11，向下压动中梁6和下梁5并带动桩管2，土体涌进桩管2内，其压入深层取决于油缸行程；(2)解除定位栓9，液压油缸11回程带动动力头10和长螺旋钻杆7钻进，将进入桩管底端内的土钻出；(3)按上述工序反复操作，直达设计沉管深度。(4)通过上梁提升滑动组提升动力头10，将长螺旋钻杆7拔至下梁5的上方；(5)向桩管2内放入钢筋笼灌注混凝土；(6)拔桩管时把长螺旋钻杆7压在灌注的混凝土上，通过下梁提升滑轮组拔管至地面成桩。
本发明还具有以下特点(1)沉桩管方式，除了液压油缸压入桩和以外，还包括采用钢丝绳压入、链条压入、齿条压入等方式。当采用这些方式压入时，可实现连续沉管，同时可实施上部排土、下部挤土的施工工艺。(2)本发明包括在导向架上设内冲锤扩底装置，实现扩底作业。同时能够实施压扩桩(挤土式)和静压钢筋混凝土预制管桩的施工工艺，实现一机多用途目的。(3)当拔管阻力较大时可用液压油缸助拔，解决了初拔力较大，易发生拔不出桩管的事故。
权利要求
1.一种非挤土沉管灌注桩的施工方法，其特征在于包括如下步骤(1)沉管，土体涌进桩管内；(2)用钻杆将桩管内的土钻出；(3)循环操作步骤(1)(2)至达到设计沉管深度；(4)拔出桩管内钻杆；(5)向桩管内灌注混凝土；(6)拔出桩管。
2.根据权利要求1所述的非挤土沉管灌注桩的施工方法，其特征在于步骤(6)中拔桩管时用钻杆压住桩管内的混凝土。
3.一种权利要求1所述非挤土沉管灌注桩的施工方法的施工装置，其特征在于包括桩管(2)、可进出桩管(2)的长螺旋钻杆(7)、动力装置和支架，桩管(2)、长螺旋钻杆(7)可上下滑动的设置在支架上，所述的动力装置包括控制长螺旋钻杆(7)的动力头(10)和桩管压入装置。
4.根据权利要求3所述的施工装置，其特征在于所述支架包括底盘(1)和导向架(3)，所述的桩管压入装置为液压油缸(11)，导向架(3)上有三个上下排列的可沿导向架(3)上下滑移的梁，动力头(10)和液压油缸(11)设置在上梁(8)上，长螺旋钻杆(7)上端与动力头(10)连接，液压油缸(11)的活塞杆头与中梁(6)连接，上梁(8)和导向架(3)间设有定位栓(9)，桩管(2)上端固定在下梁(5)上。
5.根据权利要求3所述的施工装置，其特征在于所述的桩管压入装置为钢丝绳装置、链条装置或齿条装置。
6.根据权利要求3、4或5所述的施工装置，其特征在于包括通过卷扬控制的长螺旋钻杆提升滑轮组和桩管提升滑轮组，两滑轮组的定滑轮固定在导向架(3)上。
7.根据权利要求6所述的施工装置，其特征在于所述的导向架(3)上设有冲锤扩底装置。
全文摘要
本发明公开了一种非挤土沉管灌注桩的施工方法及装置，本发明施工方法包括如下步骤(1)沉管，土体涌进桩管内；(2)用钻杆将桩管内的土钻出；(3)循环操作步骤(1)(2)至达到设计沉管深度；(4)拔出桩管内钻杆；(5)向桩管内灌注混凝土；(6)拔出桩管。本发明施工装置包括桩管、可进出桩管的长螺旋钻杆、动力装置和支架，桩管、长螺旋钻杆可上下滑动的设置在支架上，所述的动力装置包括控制长螺旋钻杆的动力头和桩管压入装置。本发明的有益效果是(1)施工质量可靠。(2)造价低、承载力高。(3)施工过程无振动、低噪音。(4)其适用范围广，有很大的推广应用前景。
文档编号E02D5/44GK101016744SQ20071001376
公开日2007年8月15日 申请日期2007年3月7日 优先权日2007年3月7日
发明者周广泉 申请人:山东省机械施工有限公司