一种用于穿越深厚密实砂层的phc管桩沉桩装置制造方法
【专利摘要】一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，包括：PHC管桩（2），上部和下部连有桩帽（1）和桩靴（3），进浆管（4）、进气管（6）、排气管（5）穿过桩帽（1）上的孔装在PHC管桩（2）的内孔中。其优点是：一、保证返浆顺利溢出；二、防止过度冲刷；三、可以定量控制进浆管、进气管、排气管下放位置，保证穿透效果及质量；四、将传统冲水改为冲浆，浆液采用传统的钻探用泥浆加5%-10%左右的水泥及0.2%的缓凝剂调配而成，确保冲刷砂（砾）层过程中，不易塌孔及发生流砂现象，不过度冲刷，保证引孔质量及PHC管桩的侧摩阻力；五、设计合理，结构简单，安装操作方便，密闭性可靠，穿透效果好，经济实用。
【专利说明】一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管粧沉粧装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及基础工程【技术领域】，具体地说是一种新型的用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置。
【背景技术】
[0002]PHC管桩与钻孔灌注桩相比具有造价低廉、施工周期短、环保且工程质量易于保证等诸多优点，在高层建筑、工业厂房中广泛使用。尤其是在一些工业厂房中，用于放置精密仪器设备，在厂房使用过程中对地基沉降的要求非常高，因此必须增加PHC管桩的深度，穿越深厚密实砂(砾)层，达到更稳定的持力层，而这些深厚密实砂(砾)层标贯击数一般均大于50击，不论是静压还是锤击沉桩，均遇到无法沉桩穿越的问题。
[0003]解决方法一般是采用水冲气举引孔沉桩，但传统的沉桩设备在使用过程中遇到以下问题:一、桩头处未设置密封固定装置及排气管，如新型PHC桩及水冲气举静压沉桩法(专利号:200410061106.9)，未设置密封固定装置及排气管，在施工过程中，注水及注气压力不易保证和控制，有时压力过大，造成过度冲刷，施工质量无法保证，桩头返浆四处飞溅，埋下安全隐患；压力过小桩靴回水孔及出水孔活塞可能无法正常打开，造成无法冲水，或大块砂砾无法随浆液一起返出；再如一种用于钢筋混凝土预制桩沉桩的冲水设备(专利号:02278050.5)，它是由进水管、进气管、腔体、套管和出水管构成，无排气管，该专利虽提到上部密封装置，但未进行详细描述，是否能起到密封作用尚不明确；二、在冲水过程中，砂(砾)层易发生塌孔、流砂，甚至如果邻孔也采用此种方法沉桩时，会出现砂(砾)层掏空连通等情况，造成施工后的承载力不稳定和施工质量不易控制等问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种设计合理、结构简单穿越深厚密实砂(砾)层的PHC管桩沉桩设备，以从根本上解决现有技术存在的问题。
[0005]本实用新型的一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，包括:PHC管桩，上部和下部连有桩帽和桩靴，进浆管、进气管及排气管穿过桩帽上的孔装在PHC管桩的内孔中。
[0006]所述的进浆管、进气管、排气管上端部分别设置有可以控制的进浆阀、进气阀、排气阀；下端分别设置有高压喷嘴、进气管过滤阀，排气管过滤阀。
[0007]所述的桩帽，包括:帽体侧方开有出浆管，帽体的上金属隔板上有供进浆管、进气管、排气管下放的空心区域及第一密闭固定装置A与第二密闭固定装置Ay其中密闭固定装置通过活动页片连接，第一密闭固定装置A与上金属隔板为一体，第二密闭固定装置A y的下金属挡板B y略高于上金属隔板，可以绕着活动页片)活动，下金属挡板B y形状及大小与空心区域B相匹配，通过螺栓孔、利用螺栓连接密封，也可以视情况通过其他固定方式(如卡扣等)固定，帽体与PHC管桩及进浆管、进气管、排气管接触处有防止浆液溢出的胶套(垫)。[0008]所述的桩靴，包括:靴体侧壁有桩靴回浆(孔)阀，底部有桩靴出浆(孔)阀，其中桩靴回浆(孔)阀及出浆(孔)阀为简易单向阀，桩靴回浆(孔)阀正向承受的极限压力为
0.5^1MPa,出浆(孔)阀承受的正向极限压力为2MPa左右，而逆向极限压力可近似认为无穷大，当压力达到极限压力时单向阀破坏冲开，变为出浆孔及回浆孔。
[0009]所述的泵入注浆管的浆液为传统的钻探用泥浆加5%_10%左右的水泥及0.2%的缓凝剂调配而成，确保不过度冲刷砂(砾)层及塌孔，保证引孔质量及PHC管桩的侧摩阻力不会因砂(砾)层冲刷扰动而减小。
[0010]本实用新型一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩设备优点是:
[0011]一、增加了桩帽，形成密闭空腔，便于通过排气阀及出浆阀控制压力，保证返浆顺利溢出，防止其四处飞溅，确保桩靴出浆(孔)阀及桩靴回浆(孔)阀顺利打开；
[0012]二、增加排气孔，施工过程压力得到控制，防止过度冲刷；[0013]三、增加上部第一密闭固定装置A及第二密闭固定装置A入保证了空腔的密闭性，压力易于保证，可以定量控制进浆管、进气管、排气管下放位置，保证穿透效果及质量。
[0014]四、将传统冲水改为冲浆，浆液采用传统的钻探用泥浆加5%_10%左右的水泥及
0.2%的缓凝剂调配而成，确保冲刷砂(砾)层过程中，不易塌孔及发生流砂现象，不过度冲刷，保证引孔质量及PHC管桩的侧摩阻力。
[0015]五、本实用新型集成了现有水冲气举引孔沉桩设备的优点，同时，对现有水冲气举引孔沉桩设备的技术不足从根本上进行了改进，设计合理，结构简单，安装操作方便，密闭性可靠，穿透效果好，经济实用。
[0016]【专利附图】
【附图说明】:
[0017]图1 一本实用新型结构示意图。
[0018]图2 —桩帽结构大样图。
[0019]图3 —桩靴结构大样图。
[0020]图4 一上部密封固定装置结构大样图。
[0021]图中:1_桩帽、2-PHC管桩、3-桩靴、4-进浆管、5-排气管、6-进气管、7-土层、8-空腔、12-出浆管、13-活动页片、14-螺栓、15-上金属隔板、16-胶套(垫)、121-出浆阀、181-螺栓孔1、182-螺栓孔I1、183-螺栓孔II1、31-桩靴回浆(孔)阀、32-桩靴出浆(孔)阀、33-合金钻齿、41-进浆阀、51-排气阀、61-进气阀、42-高压喷嘴、52-进气管过滤阀、62-排气管过滤阀、A-第一密闭固定装置A叶片、A ζ -第二密闭固定装置I叶片、B-上金属隔板空心区域、B 密闭固定装置A ζ下金属挡板。
[0022]【具体实施方式】:
[0023]下面结合附图进一步说明本实用新型。
[0024]如图2、4所示，桩帽(I)侧方开有出浆管(12 )，桩帽(I)的上金属隔板(15 )上有供进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)下放的空心区域(B)及第一密闭固定装置(A)及第二密闭固定装置(A y )，其中第一密闭固定装置(A)及第二密闭固定装置(A y )通过活动页片
(13)连接，第一密闭固定装置(A)与上金属隔板(15)为一体，第二密闭固定装置(Α ')的下金属挡板(B ')略高于上金属隔板(15)，可以绕着活动页片(13)活动，下金属挡板(B ')形状及大小与空心区域(B)相匹配，密闭固定时通过螺栓孔I (181)、螺栓孔II (182)及螺栓孔111(183)利用螺栓连接密封，桩帽(I)与PHC管桩(2)及进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)接触处有防止浆液溢出的胶套(垫)(16);
[0025]如图3所示，桩靴(3)侧壁有桩靴回浆(孔)阀(31)，底部有桩靴出浆(孔)阀(32)，其中桩靴回浆(孔)阀(31)及桩靴出浆(孔)阀(32)为简易单向阀，桩靴回浆(孔)阀(31)正向承受的极限压力为0.5^1MPa,桩靴出浆(孔)阀(32)承受的正向极限压力为2MPa左右，而逆向极限压力可近似认为无穷大，当压力达到极限压力时单向阀破坏冲开，变为出浆孔及回浆孔。
[0026]本实用新型具体实施步骤:
[0027]如图1所示，将桩靴(3 )焊接在PHC桩(2 )的桩脚上，待进入深厚密实砂(碌)层无法沉桩时，将桩帽(I)用螺栓(14)固定在PHC桩(2)的桩头上，将进浆管(4)、进气管(6)及排气管(5)通过空心区域(B)下放至预定深度，利用第一密闭固定装置(A)及第二密闭固定装置(A,)将进浆管(4)、进气管(6)及排气管(5)固定密封，形成密闭空腔(8);
[0028]打开进浆阀(41)及出浆阀(121)，浆液进入密闭空腔(8)，空腔(8)内气体从出浆阀(121)排出，继续泵入浆液，待浆液从出浆阀(121)溢出时，关闭出浆阀(121)，继续缓慢加压泵浆，当压力首先达到桩靴(3)的桩靴回浆(孔)阀(31)的正向极限压力时，桩靴回浆(孔)阀(31)将被破坏压开，形成回浆孔，然后打开进气阀(61)，同时泵入高压浆液及压缩空气，当压力达到桩靴出浆(孔)阀(32)的正向极限压力时，桩靴出浆(孔)阀被破坏冲开，形成出浆孔；
[0029]然后，依靠高压浆液及高压气流冲击粉碎砂(砾)层，混合浆液进入桩靴出浆孔
(32)侧向回浆孔通过空腔(8)从出浆管(12)溢出，根据内部压力情况，视情况打开排气阀
(51)，控制内部压力，防止过度冲刷，连续不断形成空隙，使PHC桩体(2)缓慢穿越深厚密实砂(砾)层；
[0030]可根据实际砂(砾)层冲刷及桩体下沉情况，打开第一密闭固定装置(A)及第二密闭固定装置(A z )，重新调整进浆管(4)、进气管(6)及排气管(5)的下放位置，重复上述步骤，待冲刷至深厚密实砂(砾)层底层(T0.5m时，停止冲刷，撤去桩帽(I)及进浆管(4)、进气管(6 )及排气管(5 )，按常规方法继续沉桩。
【权利要求】
1.一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，其持征在于:包括:PHC管桩(2)，上部和下部连有桩帽(I)和桩靴(3)，进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)穿过桩帽(I)上的孔装在PHC管桩(2)的内孔中。
2.根据权利要求1所述的一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，其持征在于:所述的进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)上端部分别设置有可以控制的进浆阀(41)、进气阀(61)、排气阀(51);下端分别设置有高压喷嘴(42)、进气管过滤阀(52)，排气管过滤阀(62)。
3.根据权利要求1所述的一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，其持征在于:所述的桩帽(1)，包括:帽体侧方开有出浆管，帽体的上金属隔板(15)上有供进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)下放的空心区域(B)及第一密闭固定装置(A)及第二密闭固定装置(A,)，其中第一密闭固定装置(A)及第二密闭固定装置(A z )通过活动页片(13)连接，第一密闭固定装置(A)与上金属隔板(15)为一体，第二密闭固定装置(A z )的下金属挡板(B ')略高于上金属隔板(15)，可以绕着活动页片(13)活动，下金属挡板(B ')形状及大小与空心区域(B)相匹配，通过螺栓孔I (181)、螺栓孔II (182)及螺栓孔111(183)利用螺栓连接密封，帽体(1)与PHC管桩(2)及进浆管(4)、进气管(6)、排气管(5)接触处有防止浆液溢出的胶套(16)。
4.根据权利要求1所述的一种用于穿越深厚密实砂层的PHC管桩沉桩装置，其持征在于:所述的桩靴(3)包括:靴体侧壁有桩靴回浆阀(31)，底部有桩靴出浆阀(32)，其中桩靴回浆阀(31)及桩靴出浆阀(32)为简易单向阀，桩靴回浆阀(31)正向承受的极限压力为.0.5^1MPa,桩靴出浆阀(32)承受的正向极限压力为2MPa，当压力达到极限压力时单向阀破坏冲开，变为出浆孔及回浆孔。
【文档编号】E02D7/24GK203668933SQ201320650021
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】李晓柱, 杨昌斌, 金俊 申请人:中冶集团武汉勘察研究院有限公司