专利名称：大直径现浇混凝土复合桩的施工方法及专用成孔器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种大直径现浇混凝土复合桩的施工方法及专用成孔器，其适用于各类软弱土、回填土的复合桩地基处理及港口码头、水利、高速公路中的堤坝、挡墙和基坑支护结构。
背景技术：
目前，公知的在处理各类软弱土、回填土桩基施工中，传统的大直径现浇混凝土桩施工方法是先将单钢护筒打入或压入土中，再通过冲孔、挖掘或螺旋钻取土，这种施工方法在成孔过程中需要排出大量的泥土，不仅工程量大、给现场区域环境带来污染，而且在二次清淤运输中再次污染了环境。同样，在浇注桩体时需用到大量的混凝土，不但耗时又费エ，还加大了工程费用。 为了克服上述传统方法在施工过程中存在的不足，降低施工成本，加快施工进度，避免二次清淤运输污染，适应不同土层和场地的施工需求，便成为本专利技术方案要解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明g在提供ー种适用于软土地基快速完成大直径现浇混凝土复合桩的施工方法和专用成孔器。为实现该技术目的，本发明方案是ー种大直径现浇混凝土复合桩的施工方法，包括如下步骤a、确定桩基中心位置,埋放好定位标记。b、开启移动式桩机，启动中高频液压(电动)振动锤，通过连接的法兰盘和专用夹具滑槽横梁、移动伸缩夹头，夹紧内钢护筒顶端施振施压使三 五根为ー组的内钢护筒分别快速振沉到土层设计标高处。C、启动中高频液压(电动)振动锤和夹具系统，闭合多片钢活瓣桩头，夹紧外钢护筒和外排土通道钢护筒顶端开始施振施压，使外钢护筒、外排土通道钢护筒和多片钢活瓣桩头的联合体沿着已沉到位的内钢护筒外壁向下滑移，快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头，移开液压(电动)振动锤。d、从内外钢护筒顶端空腔敞开处由上至下吊入钢筋笼。e、从内外钢护筒顶端空腔敞开处浇注混凝土。f、混凝土浇注完后，夹紧内钢护筒顶端先振动5秒钟，补足腔内混凝土到设计标高处，再振拔出内钢护筒。然后再慢速振拔出外钢护筒、外排土通道钢护筒和多片钢活瓣板桩头联合体出地面。或同时慢速振拔出内钢护筒、外钢护筒、外排土通道钢护筒和多片钢活瓣板桩头联合体出地面。作为本专利进ー步具体，包括采用附图5所示的钢筋混凝土单密封桩头法。作为本专利进ー步具体，包括采用附图6所示的钢筋混凝土双密封桩头法。
作为本专利进ー步具体，包括采用附图7所示的铁皮高强耐磨柔性物密封桩头法。作为本专利进ー步具体，包括对内钢护筒腔内的原状土实施排水、注浆和压实压密施工。通过预埋于内钢护筒上的真空排水系统对内腔原状土实施真空排水；通过预埋于内钢护筒上的高压注浆系统对内腔原状土实施高压注浆；通过专用压土板装置，启动振动锤将内腔原状土压沉压密。作为本专利进ー步具体，包括当已浇注的混凝土桩强度达到75%时，可采用螺杆钻机(或人工)把内腔土柱土取出，再放入第二道钢筋笼并浇注混凝土，使原现浇的薄壁混凝土复合桩变成实心复合桩。ー种用于实现上述权利要求1、2、3、4、5、所述施工方法的专用成孔器，包括中高频液压(电动)振动锤、法兰盘、专用夹具滑槽横梁、移动伸缩夹头、外钢护筒、内钢护筒、外排土通道钢护筒、钢铰接链接头、多片钢活瓣桩头组成。其中桩头部分还包括外钢护筒底端桩 头钢压板、C30标号钢筋混凝土但密封桩头、C30标号钢筋混凝土双密封桩头、铁皮高强耐磨柔性物密封桩头。所述中高频液压(电动)振动锤装置通过连接的法兰盘和专用夹具滑槽横梁和移动伸缩夹头与内钢护筒、外钢护筒和外排土通道钢护筒的上端夹持、施压振抜、松开连接。作为本专利进ー步具体，内钢护筒内壁上配有真空排水系统和高压注浆系统。作为本专利进ー步具体，内钢护筒内腔土柱土配有压土板装置压土系统。作为本专利进ー步具体，所述成孔器具有双排土系统。本发明方案的综合使用和双排土功能，可大大改良腔内原状土的物理力学和结构性质，提高原状土的抗压、抗剪模量，可快速提高复合地基的整体竖向承载能力和高抗水平推力。可适应多类型、不同土层和场地施工，节约混凝土量50%、缩短施工周期4 6月、避免二次清淤运输的污染。
图I为本发明的完整综合エ艺原理示意图。图2为本发明内钢护筒沉入到土层设计标高位的示意图。图3为本发明外钢护筒沉入到土层设计标高位的示意图。图4为本发明特定多片钢活瓣桩头的示意图。图5为本发明钢筋混凝土单密封桩头的示意图。图6为本发明钢筋混凝土双密封桩头的示意图。图7为本发明铁皮高强耐磨柔性物密封桩头的示意图。其附图标记说明中高频液压(电动)振动锤I、法兰盘之、专用夹具滑槽横梁L移动伸缩夹头4、混凝土灌入处3、外钢护筒を、内钢护筒Z、外排土通道钢护筒ふ钢铰接链接头豆、多片钢活瓣桩头丛、放入钢筋笼和浇注钢筋砼复合桩的腔体U、桩头处原状软弱土体11、内钢护筒内壁上设置的真空排水系统丛、内钢护筒内壁上设置的高压注浆系统垃、内钢护筒内腔上设置的压土板装置U、C30标号钢筋混凝土单密封桩头丛、桩头腰线凹槽密封带丛、外钢护筒底端压槽趣、桩头顶面压板凹槽红、外钢护筒底端桩头钢压板益、C30标号钢筋混凝土双密封桩头益、内外钢护筒底端压槽M、铁皮高强耐磨柔性物密封桩头迪、铁皮高强耐磨柔性密封圈迷。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明技术做进一歩详细说明如附图1、2、3、4、5、6、7所示，本发明提供的是ー种通过带有液压(电动)振动锤
I、法兰盘L专用夹具滑槽横梁2、移动伸缩夹头4设备组成的振动夹具联合体，分别对内钢护筒I、外钢护筒fi、外排土通道钢护筒S和桩头部分的联合体，实施振压入土及振拔出管的操作施工エ艺。其中桩头部分包括多片钢活瓣桩头10、C30标号钢筋混凝土单密封桩头丛、C30标号钢筋混凝土双密封桩头迎和铁皮高强耐磨柔性物密封桩头退的类型。在施工时,方案一是先确定桩基中心位置，埋放好定位标记。把三 五根为一组的内钢护筒Z先振沉到土层设计标高处，闭合多片钢活瓣桩头丛，然后再把带有多片钢活瓣桩头丛的外钢护筒β和外排土通道钢护筒S的联合体沿着已沉到位的内钢护筒I外壁向下滑移，快速振沉到土层设计标高处，使外钢护筒6和内钢护筒ュ_间构成薄壁空腔体11。上述施工步骤エ序完成后，把钢筋笼由上至下吊入到内外钢护筒间的薄壁空腔I!中，然后再从内外钢护筒上端敞开处5浇注混凝土。通过此种施工エ艺可直观有效掌握了解到已浇注的混凝土情況，便于高效管理施工。混凝土浇注完后，夹紧内钢护筒I顶端先振动5秒钟，补足腔内混凝土到设计标高处，再振拔出内钢护筒I，然后再慢速振拔出外钢护筒fi、外排土通道钢护筒S和多片钢活瓣 板桩头联合体出地面。或同时慢速振拔出内钢护筒ム外钢护筒6和外排土通道钢护筒8联合体出地面。并吊放到下一流程的定位处定位。本发明方案可以兼顾到多功能、多用处的大直径现浇混凝土复合桩的需求。对内钢护筒腔内的原状土！^可启用设置于内钢护筒壁上的真空排水系统丛进行主动排水、可启动设置于内钢护筒壁上的高压注浆系统丛进行注浆处理，亦可启用压土板装置H进行压土挤密排水施工。上述方法综合使用可大大改良腔内原状土的物理力学和结构性质，可提高原状土的抗压、抗剪模量，使大直径现浇混凝土桩与改良后的腔内土混为一体，形成具有多功能的高竖向承载能力和高抗水平推力的复合地基桩。本实施例中的的专用成孔器主要分为五部分组成第一部分为带有中高频液压(电动)振动锤I、法兰盘L专用夹具滑槽横梁L移动伸缩夹头4设备的振压夹具联合体组成；第二部分为三个不同直径、不同长度、不同壁厚的外钢护筒ら内钢护筒I和外排土通道钢护筒S组成；第三部分为多类型桩头组成。其中包括多片钢活瓣1^、C30标号钢筋混凝土单密封桩头1^、C30标号钢筋混凝土双密封桩头益和铁皮高强耐磨柔性物密封桩头迪；第四部分为设置于内钢护筒内壁上的ー组真空排水系统边和一组高压注浆系统丛组成；第五部分为匹配于内钢护筒内腔土体中的压土板装置II组成。本发明方案具有双排土和释放施工应カ的特性。在桩头沉入地下土层时，被排开的软弱土体大部分沿着外钢护筒与外排土通道钢护筒间的腔体益向上推进滑移排土或同时在内钢护筒内腔间旦和外钢护筒与外排土通道钢护筒间的腔体O同时向上推进滑移双排土。桩头处剰余的软弱土体被挤向桩间桩下土 中，并挤密原状土。在外排土通道钢护筒8保护下，桩与桩间的土体施工应カ可充分释放，保证成桩质量。在实际施工中，本发明的施工方法具体采用如下步骤
(I) ー种大直径现浇混凝土复合桩的施工方法包括如下步骤a、依据软基处理桩基设计施工图在现场放样，确定桩基中心位置，井分别埋放好定位标记。b、按照附图2的示意,开启移动式桩机,启动中高频液压(电动)振动锤I,通过连接的法兰盘I和专用夹具滑槽横梁L移动伸缩夹头L夹紧内钢护筒I顶端施振施压使三 五根为ー组的内钢护筒I分别快速振沉到土层设计标高处。C、按照附图3的示意，启动中高频液压(电动)振动锤I和夹具系统，闭合外钢护筒6底端铰接着多片钢活瓣桩头边，夹紧外钢护筒和外排土通道钢护筒§顶端开始施振施压，使外钢护筒fi、外排土通道钢护筒§和多片钢活瓣桩头丛的联合体沿着已沉到位的内钢护筒Z外壁向下滑移，快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头4，移开液压(电动)振动锤I。d、把制作好的钢筋笼由上至下吊放到内腔11中，检查钢筋笼。 e、从内外钢护筒顶端空腔处豆浇注混凝土。f、混凝土浇注完后，夹紧内钢护筒I顶端先振动5秒钟，补足腔内混凝土到设计标高处，再振拔出内钢护筒I，然后再慢速振拔出外钢护筒fi、外排土通道钢护筒§和多片钢活瓣板桩头联合体出地面。或同时慢速振拔出内钢护筒Z、振拔出外钢护筒t外排土通道钢护筒§和多片钢活瓣板桩头联合体出地面。并吊放到下一流程的定位处定位。(2)作为本次专利施工エ艺，还包括附图5所示的钢筋混凝土单密封桩头丛法，其施工步骤如下a、确定桩基中心位置，埋放好定位标记。b、按照附图2的示意，依照上述具体实施方式
(I)项b、步骤的エ序进行施工。C、在已沉到位的内钢护筒 —处预埋好钢筋混凝土单密封桩头丛。d、按照附图3的示意，启动中高频液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具滑槽横梁L移动伸缩夹头I夹紧外钢护筒を和外排土通道钢护筒§顶端开始施振施压，使外钢护筒を、外排土通道钢护筒旦和钢筋混凝土单密封桩头M的联合体沿着已沉到位的内钢护筒I外壁向下滑移，快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头座，移开液压(电动)振动锤I。e、分别依照上述具体实施方式
(I)项d、e、步骤的エ序进行施工。f、混凝土浇注完后，夹紧内钢护筒I顶端先振动5秒钟，补足腔内混凝土到设计标高处，再振拔出内钢护筒I，然后再慢速振拔出外钢护筒^外排土通道钢护筒2的联合体出地面。或同时慢速振拔出内钢护筒Z、外钢护筒6和外排土通道钢护筒§联合体出地面。并吊放到下一流程的定位处定位。钢筋混凝土单密封桩头丛留在土层设计标高处。(3)作为本次专利施工エ艺，还包括附图6所示的钢筋混凝土双密封桩头益法，其施工步骤如下a、确定桩基中心位置，预埋好钢筋混凝土双密封桩头益。b、启动中高频液压(电动)振动锤I和夹具系统，夹紧内钢护筒ム外钢护筒6和外排土通道钢护筒§联合体顶端开始施振施压，使内钢护筒Z、外钢护筒を、外排土通道钢护筒8和钢筋混泥土双密封桩头益同时快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头I移开液压(电动)振动锤I。
C、依照上述具体实施方式
(I)项d、e、步骤的エ序进行施工。d、混凝土浇注完后，依照上述具体实施方式
(2)项f、步骤的エ序进行施工。最后钢筋混凝土双密封桩头益被留在土层设计标高处。(4)作为本次专利施工エ艺，还包括附图7所示的铁皮高强耐磨柔性物密封桩头组法，其施工步骤如下a、确定桩基中心位置，预埋好铁皮高强耐磨柔性物密封桩头退。b、依照上述具体实施方式
(3)项b、步骤的エ序进行施工。C、依照上述具体实施方式
(I)项d、e步骤的エ序进行施工。d、混凝土浇注完后，依照上述具体实施方式
2、项f、步骤的エ序进行施工。最后铁皮高强耐磨柔性物密封桩头组留在土层设计标高处。 具体实施方法和结果I)放钢筋笼的大直径现浇混凝土复合桩类型a、确定桩基中心位置,埋放好定位标记。b、按照附图2的示意,开启移动式桩机,启动中高频液压(电动)振动锤I,通过连接的法兰盘I和专用夹具滑槽横梁L移动伸缩夹头L夹紧内钢护筒I顶端施振施压分别使三 五根为ー组的内钢护筒快速振沉到土层设计标高处。C、按照附图3的示意，启动中高频液压(电动)振动锤I和夹具系统，闭合外钢护筒底端铰接着多片钢活瓣桩头丛，夹紧外钢护筒和外排土通道钢护筒§顶端开始施振施压，使外钢护筒豆、外排土通道钢护筒互和多片钢活瓣桩头辺的联合体沿着已沉到位的内钢护筒I外壁向下滑移，快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头I移开液压(电动)振
动锤I。d、把制作好的钢筋笼由上至下吊放到内腔11中，检查钢筋笼。e、从内外钢护筒顶端空腔处を浇注混凝土。f、混凝土浇注完后，夹紧内钢护筒I顶端先振动5秒钟，补足腔内混凝土到设计标高处，再振拔出内钢护筒I。然后再慢速振拔出外钢护筒^外排土通道钢护筒§和多片钢活瓣板桩头联合体出地面。或同时慢速振拔出内钢护筒I、外钢护筒^外排土通道钢护筒8和多片钢活瓣板桩头联合体出地面。并吊放到下一流程的定位处定位。2)内腔土柱土真空排水+大直径现浇素混凝土复合桩类型a、确定桩基中心位置，埋放好定位标记。b、按照附图2的示意，开启移动式桩机，启动中高频液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘I和专用夹具滑槽横梁L移动伸缩夹头I夹紧内钢护筒I顶端施振施压分别使三 五根为ー组的内钢护筒快速振沉到土层设计标高处。C、在已沉到位的内钢护筒Z处预埋钢筋混凝土单密封桩头边。启动中高频液压(电动)振动锤I和夹具系统，夹紧外钢护筒6和外排土通道钢护筒§顶端开始施振施压，使外钢护筒を、外排土通道钢护筒§和钢筋混凝土单密封桩头M的联合体沿着已沉到位的内钢护筒I外壁向下滑移，快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头座，移开液压(电动)振动锤I。d、启动内钢护筒壁上的真空排水系统丛抽水，同时再启动液压(电动)振动锤1，通过压土板装置系统II对内钢护筒内腔中的土柱土快速压沉压密。完成后，停止真空排水、移开松开压土板装置11系统。e、从内外钢护筒顶端空腔处豆浇注混凝土。f、混凝土烧注完成后，启动中闻频液压(电动)振动银I和夹具系统，夹紧内钢护筒I顶端，先振动5秒钟后，补足腔内混凝土到设计标高处，再振拔出内钢护筒Z。或同时慢速振拔出内钢护筒I、外钢护筒β和外排土通道钢护筒S联合体出地面。并吊放到下一流程的定位处定位。3)内腔土柱土高压注浆+放钢筋笼的现浇混凝土复合桩类型a、确定桩基中心位置，预埋好钢筋混凝土密封桩头益。b、启动中高频液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘2和专用夹具滑槽横梁ふ移动伸缩夹头L同时夹紧内钢护筒Z、外钢护筒豆和外排土通道钢护筒S联合体顶端开始施振施压，使内钢护筒I、外钢护筒匕外排土通道钢护筒S和钢筋混泥土双密封桩头迎同 时快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头4，移开液压(电动)振动锤I。C、把已制作好的钢筋笼吊放到内腔11中，检查钢筋笼。d、启动内钢护筒壁上的高压注浆系统丛对内钢护筒内腔！^中的土柱土进行注浆。完成后，停止高压注浆。e、从内外钢护筒顶端空腔处を浇注混凝土。f、混凝土烧注完成后，启动中闻频液压(电动)振动银I和夹具系统，夹紧内钢护筒ム外钢护筒和外排土通道钢护筒S顶端，先振动5秒钟，补足腔内混凝土到设计标高处，同时慢速振拔出内钢护筒Z、外钢护筒を和外排土通道钢护筒2联合体出地面。并吊放到下一流程的定位处定位。4)双钢筋笼的现浇混凝土复合实心桩类型a、确定桩基中心位置，预埋好铁皮高强耐磨柔性物密封桩头避。b、开启移动式桩机，启动中高频液压(电动)振动锤1，通过连接的法兰盘^和专用夹具滑槽横梁L移动伸缩夹头I同时夹紧内钢护筒I、外钢护筒を和外排土通道钢护筒8联合体顶端开始施振施压，使内钢护筒Z、外钢护筒豆、外排土通道钢护筒2和铁皮高强耐磨柔性物密封桩头迪同时快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头I移开液压(电动)振动锤I。C、把已制作好的钢筋笼吊放到内腔11中，检查钢筋笼。d、从内外钢护筒间顶端空腔处を浇注混凝土。e、混凝土烧注完后,启动中闻频液压(电动)振动银和夹具系统，夹紧内钢护筒Z、外钢护筒を和外排土通道钢护筒2顶端，先振动5秒钟，补足腔内混凝土到设计标高处，同时慢速振拔出内钢护筒Z、外钢护筒を和外排土通道钢护筒2联合体出地面。并吊放到下一流程的定位处定位。f、待已浇注的混凝土桩强度达到75%时，采用螺杆钻机(或人工)把内腔土柱土取出，再放入第二道钢筋笼并浇注混凝土，使原现浇的薄壁混凝土复合桩真正变成实心复合桩，满足不同工程使用功能的要求。以上所述，仅为本发明专利技术施工方案中较佳实施案例，凡是依据本发明专利技术对以上实施案例所作的任何实质细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明专利技术方案的保护范围之内。
权利要求
1.一种大直径现浇混凝土复合桩的施工方法，包括如下步骤 a、确定桩基中心位置,埋放好定位标记。
b、启动移动式桩机和中高频液压(电动)振动锤，通过连接的法兰盘和专用夹具滑槽横梁、移动伸缩夹头，夹紧内钢护筒顶端施振施压使三 五根为一组的内钢护筒分别快速振沉到土层设计标高处。
C、启动中闻频液压(电动)振动银和夹具系统，闭合多片钢活辦粧头，夹紧外钢护筒和外排土通道钢护筒顶端开始施振施压，使外钢护筒、外排土通道钢护筒和多片钢活瓣桩头的联合体沿着已沉到位的内钢护筒外壁向下滑移，快速振沉到土层设计标高处。松开夹具夹头，移开液压(电动)振动锤。
d、从内外钢护筒顶端空腔敞开处由上至下吊入钢筋笼。
e、从内外钢护筒顶端空腔敞开处浇注混凝土。
f、混凝土浇注完后，夹紧内钢护筒顶端先振动5秒钟，补足腔内混凝土到设计标高处，再振拔出内钢护筒。然后再慢速振拔出外钢护筒、外排土通道钢护筒和多片钢活瓣板桩头联合体出地面。或同时慢速振拔出内钢护筒、外钢护筒、外排土通道钢护筒和多片钢活瓣板桩头联合体出地面。
2.根据权利要求I、所述的施工方法，其特征还在于包括采用附图5所示的钢筋混凝土单密封桩头法。
3.根据权利要求I、所述的施工方法，其特征还在于包括采用附图6所示的钢筋混凝土双密封桩头法。
4.根据权利要求I、所述的施工方法，其特征还在于包括采用附图7所示的铁皮高强耐磨柔性物密封桩头法。
5.根据权利要求I、所述的施工方法，其特征还在于包括对内钢护筒腔内的原状土实施排水、注浆和压实压密处理。
6.根据权利要求I、所述的施工方法，其特征还在于待已浇注的混凝土桩强度达到75%时，采用螺杆钻机(或人工)把内腔土柱土取出，再放入第二道钢筋笼并浇注混凝土，使原已现浇的薄壁混凝土复合桩变成实心复合桩。
7.一种用于实现权利要求1、2、3、4、5、所述施工方法的专用成孔器，包括中高频液压(电动)振动锤、法兰盘、专用夹具滑槽横梁、移动伸缩夹头、外钢护筒、内钢护筒、外排土通道钢护筒、钢铰接链接头、多片钢活瓣桩头组成。其中桩头部分还包括外钢护筒底端桩头钢压板、C30标号钢筋混凝土单密封桩头、C30标号钢筋混凝土双密封桩头、铁皮高强耐磨柔性物密封桩头。所述中高频液压(电动)振动锤装置通过连接的法兰盘、专用夹具滑槽横梁和移动伸缩夹头与内钢护筒、外钢护筒和外排土通道钢护筒的上端夹持、施压振拔、松开连接。
8.根据权利要求I、所述的成孔器，其特征在于包括内钢护筒内壁上配有真空排水系统和高压注浆系统。
9.根据权利要求I、所述的成孔器，其特征在于包括内钢护筒内腔土柱土配有压土板装置压土系统。
10.根据权利要求I、所述的成孔器，其特征在于包括成孔器的双排土系统。
全文摘要
本发明公开了一种大直径现浇混凝土复合桩的施工方法及专用成孔器，其主要工艺为双排土和多种类型桩头的工艺。本方法可使外钢护筒外和内钢护筒内均具有排土特性，可有效解决在软地基中沉孔时带来的附加应力过大导致不良的后果，可使复杂地基土体形成一个可控的环形空腔，便于直接吊入钢筋笼和浇注混凝土。应用上述工艺可快速提高复合地基的整体竖向承载力和高抗水平推力，可降低施工成本15％以上、减少施工强度和难度、节约混凝土50％、避免二次清淤运输的污染、适应不同的软弱土层和场地施工。
文档编号E02D7/18GK102828507SQ20111015797
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者常雷 申请人:常雷