专利名称：建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置及其施工方法
技术领域：
本发明属于建筑工程技术领域，尤指一种建筑桩基础施工装置及其施工方法。
背景技术：
常年以来由于人工挖孔施工安全不能得到保障，全国范围内因人工挖孔造成的人员伤亡事故屡屡发生， 一直是人工挖孔施工工艺最大的安全隐患。为强化安全生产的需要，人工挖孔施工必须采用混凝土护壁防护，即随挖随打混凝土护壁进行安全防护。但目前施工中仍然存在很多问题。
首先安全上存在隐患。为解决人工挖孔中可能出现的孔壁塌方及石块坠落等安全隐患，传统工艺采用打护壁混凝土对孔壁进行加固，但为提高混凝土早期强度，需要使用4寺种早强水泥和加入混凝土早强剂，以达到24小时混凝土强度增长到10Mpa，施工中由于早强水泥凝结速度快，不适宜集中搅拌， 一般是使用多少就拌合多少，人工拌合过程中水泥用量和拌合均匀性难以保证，质量监管人员难以控制， 一旦出现局部水泥含量过少，混凝土强度不够，就会给施工安全带来隐患。
其次工期进度受到护壁混凝土工艺影响。由于水泥强度增长较慢，即使是使用快硬水泥和加入早强剂，在24小时连续施工情况下，每天最多挖深2米，对于桩长情况下需要好多天才能成孔，施工速度慢，只能采取遍地开花，造成施工现场混乱。
最后施工造价高。由于采用快硬水泥按照一定配合比，浇筑厚度不得小于10cni的要求，因此护壁混凝土要浪费大量水泥混凝土，对于建造一座桥梁或房屋工程用于打护壁混凝土的成本就需要几十万元。并且使用劳动力多，人员需求量大，成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑桩基础施工方法及其施工设备，其使用安全且工作效率高。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为 一种建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其中该装置包括工作仓、孔口保护节、全钢护筒胀縮节和起重支架；
所述工作仓形状为倒置桶形，其上部设有一人孔，所述人孔设有两个半圆顶盖；所述孔口保护节为T形套筒；所述全钢护筒胀縮节由三片横截面为环形的钢模板相互连接而成的圆筒，各钢模板的相互连接面上分别设有与双头螺栓螺接的旋向相反的螺纹孔，各钢模板之间通过双头螺栓紧固在一起，所述双头螺栓中部紧固有螺母；
所述起重支架包括提升架，所述提升架下端的轮子与设于地面上的导轨滑动连接，提升架上端设有提升滑轮，所述提升架上设有提升电机。
本发明建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其中所述工作仓的顶板上设有两处低压照明灯，顶板上设有两个直径为5-8cm的孔口， 一个是接通风塑料管的第一孔口，另一个是接压浆管或空压机风管的第二孔口，所述第一孔口及第二孔口均由安全帽封闭。
本发明建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其中所述工作仓高度为2米，所述工作仓上的人孔直径为700mm，所述工作仓的顶板及人孔顶盖均采用厚度大于等于6,的钢板，所述工作仓上设有若干个第一压浆口。
本发明建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其中所述各钢模板内表面上设有十字形加强肋。
本发明建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其中所述各钢模板连接处的缝隙内安装有填充钢片。
本发明建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其中所述每个全钢护筒胀縮节高1米，重量为125-150Kg。
本发明建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其中所述全钢护筒胀縮节壁上设有若干个第二压浆口。
一种建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工方法，其由如下步骤完成-
(1) 首先进行人工挖孔，在不护壁情况下挖深一定距离后，将工作仓(1)放入孔内，在工作仓(1)内进行开挖作业，随着挖孔深度的增加，当工作仓(1)降低一定距离时，放入孔口保护节(2);
(2) 当工作仓(1)顶与孔口保护节(2)底相差一定距离时，通过起重支架(4)将巻扬机缓缓放入双头螺栓(32)拧到最紧的全钢护筒胀縮节(3)，在放下时将全钢护筒胀縮节
(3)的三个钢模板(31)之间的双头螺栓(32)拧松，使全钢护筒胀縮节(3)直径扩大与孔壁最大限度支撑为止，然后用填充钢片(34)将三片钢模板(31)之间的缝隙填补，再向下进尺挖掘，继续循环放入全钢护筒胀縮节(3)，依次类推，直至挖至设计深度；
(3) 完成人工挖孔到设计深度后，将最下面的全钢护筒胀縮节(3)的双头螺栓(32)拧紧，将三片钢模板(31)收縮至一定距离后，通过起重支架(4)放下的吊绳，将挂钩勾在全钢护筒胀縮节(3)上，巻扬机上升将全钢护筒胀縮节(3)吊出孔外，同时吊工作仓(1)的巻扬机开始启动，将工作仓(1)提升一定距离后，进行倒数第二节全钢护筒胀缩节(3)直径收缩并由巻扬机提升出，以此类推直至将最上面的全钢护筒胀缩节(3)提升出孔外，拆除孔口保护节(2)，最后将工作仓(1)撤出孔口，此时人工挖孔工作完成。
(4)再将孔口保护节(2)放在孔上，直至桩基混凝土烧筑时将孔口保护节(2)拔出。采用上述方案后，本发明建筑桩基础施工装置具有以下功能
1、 可以不受混凝土强度增长的制约，在人力允许的情况下随意进尺。
2、 由于开挖桩的桩孔数量减少，同时不需要堆放水泥、砂子、石子等材料，施工现场整洁，同时便于施工场地的组织安排及安全控制。
3、 大大降低施工成本。施工用钢筒材料能够反复周转使用，只需要一次性投入。节约大量水泥混凝土的使用，即节省能源又降低费用。
4、 由于全钢护筒护壁工艺采用电动提升工艺，降低了劳动力的需求数量。
5、 保证桩基不会出现断桩等危机桩身质量的问题。
图1是本发明建筑桩基础施工装置的结构示意图；图2是本发明建筑桩基础施工装置的单个全钢护筒胀縮节结构示意图。
具体实施例方式
请参阅图1所示的本发明建筑桩基础施工装置，包括一个工作仓l、 一个孔口保护节2、6节全钢护筒胀縮节3和一个起重支架4。
工作仓1形状为倒置的桶形，工作仓1是人工挖孔中工人安全操作的重要场所，每套配备一个，设计高度采用2米高度，以便操作人员能够直立作业，工作仓正上方配有直径700鹏人孔，人孔11设有两个半圆顶盖12，常态处于闭合状态，在内部工作中只要操作人员在工作仓l内拉开连接顶盖12的绳索，绳索通过滑轮将顶盖12向上拉开。为利于仓内照明，在顶板上设有两处低压照明灯13，顶板上设有两个直径为5cm的孔口， 一个是接通风塑料管的第一孔口 14,另一个是接压浆管的第二孔口 15,第一孔口 14和第二孔口 15均由安全帽封闭，使用时打开。工作仓i上设有12个第一压浆口 ie。如果遇到大量塌方紧急状态，通风塑料管的作用一个是要及时向下大量送风，二是通过通风塑料管向被救援人员送入饮用水。压浆管是在遇到松散的不稳定地层时，通过压浆管及设在工作仓1内的12处第一压浆口 16向四周注入水泥浆，以固结井壁的松散土。非工作状态下的通风塑料管和照明电缵线盘于工作仓的环形支架上(此处图中未示出)。工作仓ll的顶板及人孔顶盖12均采用厚度为6咖的钢板。防止不低于10Kg以内的重物坠落击穿顶盖。
孔口保护节2为T形套筒。孔口保护节2设在孔上，每套设备配备一个，其设计高度为1米，直径与孔口直径相同，孔口保护节2是保证整个桩基混凝土灌筑前保护孔口不产生塌方，阻挡地表水流入，和防止杂物遗落的作用。
结合图2所示本发明建筑桩基础施工装置的单个全钢护筒胀縮节结构示意图，全钢护筒胀縮节3由三片横截面为环形的钢模板31相互连接而成的圆筒，各钢模板31相互连接面上分别设有与双头螺栓32螺接的旋向相反的螺纹孔，各钢模板31之间通过双头螺栓32紧固在—起，双头螺栓中部紧固有螺母33;为保证全钢护筒胀縮节的整体安全性，配置了在全钢护筒胀缩节3张开后用填充钢片34安装在张开的缝隙中，保证360孔壁全部被封住。各钢模板31内表面上设有十字形加强筋311。该加强筋的宽度为5cra，这样使得全钢护筒胀缩节张开之后达到1.2米直径时的三片模板间缝隙为llcni，各钢模板31连接处的缝隙内安装有，每个全钢护筒胀縮节3高1米，重量为125Kg。全钢护筒胀縮节3壁上设有6个第二压浆口 35。如果在工作仓l内的第一次压浆中不能得到满意的效果，可以在安装全钢护筒胀缩节3时进行第二次压浆处理，由于全钢护筒胀縮节3在安装完成后是固定不动的，因此压桨的强度对施工的安全并不重要，主要是防止在拆卸全钢护筒胀缩节3后，桩基混凝土浇筑前脱落石块造成桩基孔深不足问题。全钢护筒胀縮节3在施工中必须最大限度的张开，以保证与孔壁产生最大的依附力量，把土壤紧紧的挡在外面，防止丝毫的土体倒塌泄露。
起重支架4包括提升架41，所提升架41下端的轮子42与设于地面上的导轨43滑动连接，提升架41上端设有提升滑轮44，提升架41上设有提升电机45。起重支架是人工挖孔施工中重要的提升运输环节，支架上设有两个不同吨位的电葫芦(图中未示出)， 一个用以提升工作仓l,另一个用以提升各节全钢护筒胀缩节3和孔内土方。由于工作仓1设计高度为2米，因此起重支架4的最小工作高度设计为2. 3米，以保证工作仓1能够全部提升出孔，升架41下所设的四个轮子42，用于在导轨43上运行，设立导轨43的目的是增大孔口出土的外弃半径，尽可能的降低操作工人的劳动强度，同时也是为提高孔口作业的安全性。
用上述建筑桩基础施工装置施工的方法，步骤如下-
测量人员经过施工放线确定桩位后，进行十字栓桩，开始人工挖孔，在不护壁情况下挖深2米左右后，将全钢护筒工作仓l (对于1. 2米直径的桩基，工作仓1直径为1.2米，高2米)放入孔内，操作人员进入到工作仓l内进行开挖作业，随着深度的增加，工作仓l依靠其自身重力向下移动，当工作仓1顶高降低1米时，放入孔口保护节2 (孔口保护节2直径1.2米，高度l米)，将孔口保护好防止杂物坠落和下雨时雨水流入。工作仓l继续开挖下沉，当工作仓1顶与孔口保护节2底高相差1米时，通过起重支架4，用巻扬机缓缓放入双头螺栓32拧到最紧的全钢护筒胀縮节3 (全钢护筒胀缩节3直径收縮状态直径1. 08米，支撑状态1.2米)，全钢护筒胀縮节3输送到位后，工人用开口扳子将全钢护筒胀缩节3三片钢模板31之间的双头螺栓32拧松，使护筒直径扩大到适宜尺寸，并拧紧使护筒最大限度的与孔壁支撑，然后用填充钢片34 (尺寸11cmX50cm)将三片全钢护筒胀縮节3之间的缝隙填补。继续向下进尺。进尺1米后继续循环放入全钢护筒胀縮节，依次类推，直至挖至设计深度。
完成人工挖孔到设计深度后，操作人员将最下面的全钢护筒胀縮节3的双头螺栓32拧紧，将三片钢模板31收縮至1.08米后，通过起重支架4放下的吊绳，将挂钩勾在全钢护筒胀缩节3的三个吊点上，巻扬机上升将全钢护筒胀縮节3吊出孔外，同时吊升工作仓l的巻扬机开始启动，将工作仓l提升l米，进行倒数第二节全钢护筒胀縮节3直径收縮并由巻扬机提升出，以此类推直至将最上面的全钢护筒胀縮节3提升出孔外，拆除孔口保护节2，最后将2米高的工作仓l撤出孔口，此时人工挖孔工作完成。为保证灌筑混凝土工作的顺利进行，此时需要再将孔口保护节2放在孔上，以保护孔口在灌筑前不被破坏，直至桩基混凝土浇筑工作完成后将全钢护筒孔口保护节拔出。
本发明建筑桩基础施工装置在人工挖孔过程中，先将四壁密封的工作仓1放置于孔内，施工人员可在工作仓1内工作，避免散落物坠落伤及工人。在工作仓1向下一定深度后，将孔口保护节2放置于孔口上，这样可防止孔口的土落入孔内，保障施工人员正常工作，再放入全钢护筒胀縮节3，由于过去的全钢护筒为整体筒状，且高2米，不但重而且各全钢护筒之间焊接在一起，其为一次性使用，不具有重复使用作用，而本发明中的全钢护筒胀縮节3由多节全钢护筒贴合于孔壁上，相互之间独立，在放入各节时，只需将待放入的全钢护筒胀縮节3上的双头螺栓32拧紧，使其直径变小，而从前一节全钢护筒胀縮节3中部穿过后，将双头螺栓32拧松，使其与孔壁紧紧贴合，依次分节将全钢护筒胀縮节3安置到桩基孔内，防止孔壁不出现坍塌，保证作业人员施工安全，以完成人工挖孔全部作业过程。挖孔工作完成后，逐节将全钢护筒胀缩节3提升出来，包括工作仓l。该装置可以不受混凝土强度增长的制约，在人力允许的情况下随意进尺，由于开挖桩的桩孔数量减少，同时不需要堆放水泥、砂子、石子等材料，施工现场整洁，同时便于施工场地的组织安排及安全控制。其大大降低施工成本，施工用钢筒材料能够反复周转使用，只需要一次性投入。节约大量水泥混凝土的使用，即节省能源又降低费用，由于全钢护筒护壁工艺采用电动提升工艺，降低了劳动力的需求数量，保证桩基不会出现断桩等危机桩身质量的问题。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1、一种建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其特征在于该装置包括工作仓(1)、孔口保护节(2)、全钢护筒胀缩节(3)和起重支架(4)；所述工作仓(1)形状为倒置桶形，其上部设有一人孔(11)，所述人孔(11)设有两个半圆顶盖(12)；所述孔口保护节(2)为T形套筒；所述全钢护筒胀缩节(3)由三片横截面为环形的钢模板(31)相互连接而成的圆筒，各钢模板(31)的相互连接面上分别设有与双头螺栓(32)螺接的旋向相反的螺纹孔，各钢模板(31)之间通过双头螺栓(32)紧固在一起，所述双头螺栓中部紧固有螺母(33)；所述起重支架(4)包括提升架(41)，所述提升架(41)下端的轮子(42)与设于地面上的导轨(43)滑动连接，提升架(41)上端设有提升滑轮(44)，所述提升架(41)上设有提升电机(45)。
2、 如权利要求l所述的建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其特征在于所述工作仓(1)的顶板上设有两处低压照明灯(13)，顶板上设有两个直径为5-8cm的孔口， 一个是接通风塑料管的第一孔口 (14)，另一个是接压浆管或空压机风管的第二孔口 (15)，所述第一孔口 (14)及第二孔口 (15)均由安全帽封闭。
3、 如权利要求2所述的建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其特征在于所述工作仓(1)高度为2米，所述工作仓(1)上的人孔(11)直径为700mm，所述工作仓(11)的顶板及人孔顶盖(12)均采用厚度大于等于6mm的钢板，所述工作仓(1)上设有若干个第一压浆口 (16)。
4、 如权利要求1或2或3所述的建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其特征在于所述各钢模板(31)内表面上设有十字形加强肋(311)。
5、 如权利要求4所述的建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其特征在于所述各钢模板(31)连接处的缝隙内安装有填充钢片(34)。
6、 如权利要求5所述的建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其特征在于所述每个全钢护筒胀縮节(3)高1米，重量为l25-150Kg。
7、 如权利要求6所述的建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置，其特征在于所述全钢护筒胀縮节(3)壁上设有若干个第二压浆口 (35)。
8、 一种建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工方法，其特征在于由如下步骤完成(1) 首先进行人工挖孔，在不护壁情况下挖深一定距离后，将工作仓(1)放入孔内，在工作仓(1)内进行开挖作业，随着挖孔深度的增加，当工作仓(1)降低一定距离时，放入孔口保护节(2);(2) 当工作仓(1)顶与孔口保护节(2)底相差一定距离时，通过起重支架(4)将巻扬机缓缓放入双头螺栓(32)拧到最紧的全钢护筒胀縮节(3)，在放下时将全钢护筒胀缩节(3)的三个钢模板(31)之间的双头螺栓(32)拧松，使全钢护筒胀縮节(3)直径扩大与孔壁最大限度支撑为止，然后用填充钢片(34)将三片钢模板(31)之间的缝隙填补，再向下进尺挖掘，继续循环放入全钢护筒胀縮节(3)，依次类推，直至挖至设计深度；(3) 完成人工挖孔到设计深度后，将最下面的全钢护筒胀縮节(3)的双头螺栓(32)拧紧，将三片钢模板(31)收縮至一定距离后，通过起重支架(4)放下的吊绳，将挂钩勾在全钢护筒胀縮节(3)上，巻扬机上升将全钢护筒胀縮节(3)吊出孔外，同时吊工作仓(1)的巻扬机开始启动，将工作仓(1)提升一定距离后，进行倒数第二节全钢护筒胀缩节(3)直径收縮并由巻扬机提升出，以此类推直至将最上面的全钢护筒胀縮节(3)提升出孔外，拆除孔口保护节(2)，最后将工作仓(1)撤出孔口，此时人工挖孔工作完成。(4) 再将孔口保护节(2)放在孔上，直至桩基混凝土浇筑时将孔口保护节(2)拔出。
全文摘要
一种建筑桩基础人工挖孔全钢护筒护壁施工装置及其施工方法，包括工作仓、孔口保护节、全钢护筒胀缩节和起重支架，工作仓为倒置桶形，孔口保护节为T形套筒，全钢护筒胀缩节为由三片钢模板相互螺接成的圆筒，首先人工挖孔将工作仓放入孔内，接着放入孔口保护节；再将全钢护筒胀缩节放入孔内拧松螺栓直径增大，使全钢护筒胀缩节与孔壁支撑，用填充钢片填充缝隙，向下挖循环放入全钢护筒胀缩节，直至挖至设计深度；完成后将最下面的全钢护筒胀缩节螺栓拧紧，通过卷扬机上升将其吊出孔外，以此类推将所有的全钢护筒胀缩节从孔内吊出，最后将工作仓撤出，再将孔口保护节放入孔内，直至桩基混凝土浇筑时将孔口保护节拔出。本发明使用安全且工作效率高。
文档编号E02D5/00GK101634146SQ20081013228
公开日2010年1月27日 申请日期2008年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者邢利奥, 邢振鑫 申请人:邢利奥;邢振鑫