一种孔压反力钢管桩拔桩装置与清土装置的制造方法_3

文档序号:9989804阅读:来源:国知局
水栗或高压油栗作为流体注入器(11)。本实施例的以下部分,结合图1与图2,介绍孔压反力钢管粧拔粧方法及上述拔粧装置的工作原理。该孔压反力钢管粧拔粧方法可以按照以下步骤完成:第一步,定位待拔钢管粧(I),找到待拔的钢管粧(I),检查钢管粧内或钢管粧底部的土体(2)充填情况,若土体较少,可适量回填土体,检查钢管粧(I)上密封粧塞(3)的情况,若没有密封粧塞(3)需重新安装,则可根据本实施例的前部分的方法安装密封粧塞(3)。若在此之前,钢管粧(I)插入施工时,已部分完成密封粧塞(3)的安装施工,则进行密封粧塞(3)剩余部分的安装施工。若在此之前,密封粧塞(3)已施工完成,则可直接利用即可。完成第一步,进入第二步。在第二步骤中,利用钢管粧(I)的侧壁、密封粧塞(3)、钢管粧内或钢管粧底部的土体(2),在钢管粧(I)内形成流体储存腔(9)。可以在钢管粧(I)的侧壁或密封粧塞
(3)上开孔安装流体输送管道(12)。完成第二步,进入第三步。在第三步中,通过流体输送管道(12)向流体储存腔(9)内注入气体、液体中的一种或两种组合,其中的气体可以是通过空气压缩机注入的空气,也可以是通过水栗注入的水,还可以是通过泥浆栗注入的泥浆等,还可以是通过油栗注入的油类流体。完成第三步,进入第四步。在本步骤中,通过向流体储存腔(9)内持续注入气体或液体,增加流体储存腔(9)内气体或液体的压强。在本步骤中,在流体储存腔(9)内注入的气体或液体充满后,随着气体或液体注入量的增加,流体储存腔(9)内气体或液体压强将快速增加。完成第四步,进入第五步。在本步骤中,随着流体储存腔(9)内气体或液体的注入,钢管粧内或钢管粧底部的土体(2)的孔隙水压力或孔隙气压力将增加,因时间相对较短,加之气体或液体的持续注入,钢管粧内或钢管粧底部的土体(2)增加的孔隙水压力或孔隙气压力可以积聚。完成第五步,进入第六步。在本步骤中,将流体储存腔(9)内的液体或气体注满,则可利用注入流体储存腔(9)内的气体或液体作为传力介质,将钢管粧内或钢管粧底部的土体(2)孔隙水压力或孔隙气压力传递至位于钢管粧(I)上部的密封粧塞(3)。当钢管粧(I)的上部是弯曲的或密封粧塞(3)安装于钢管粧(I)的侧壁时,则孔隙水压力或孔隙气压力可传递至钢管(I)的侧壁或顶部产生拔粧力。完成第六步,进入第七步。在本步骤中,因密封粧塞(3)有一定面积,与作用于密封粧塞(3)上的压强的乘积即为作用于密封粧塞(3)上的力。该力的方向与钢管粧(I)的拔出方向为同一方向,故可利用作用于密封粧塞(3)上的气体或液体压力作为拔粧力或作为拔粧力的一部分进行钢管粧(I)拔出施工。钢管粧(I)直径越大,孔压反力越大。如钢管粧(I)上部是弯曲的结构,流体储存腔(9)内的流体压力可传递至钢管粧(I)并产生垂直向上的拔粧力。在本步骤中,可在钢管粧(I)顶部安装振动锤(14),通过振动锤(14)的振动减小拔粧阻力。在安装振动锤(14)的情况下,采用气体加压较为合适。因气体的可压缩性较好,振动锤(14)振动的能量能较高效率地用于拔粧。在本步骤中,也可在钢管粧(I)上施加上拔作用力协助拔粧施工,如布设吊车(13),一方面可在拔粧过程中提供部分拔粧力,另一方面在钢管粧(I)拔出后保持钢管粧(I)的稳定性并可将钢管粧(I)及时妥善放置或外运。在本步骤中,可在拔粧的同时,利用钢管粧(I)外围地面提供反力协助拔粧施工,同时减小钢管粧(I)外侧拔粧带土。在本发明中,采用钢管粧内或钢管粧底部的土体(2)孔隙水压力或孔隙气压力所产生的反力作为拔粧力的最大优点是,在拔粧过程中,钢管粧内或钢管粧底部的土体(2)与钢管粧(I)侧壁的摩擦力基本不增加,虽然钢管粧(I)的侧壁的压应力增加,但主要是水压力或气压力等流体压力,因流体的抗剪强度为零,故积聚的流体压力不会增加钢管粧内土体(2)与钢管粧(I)侧壁的摩阻力。另外,在钢管粧(I)的侧壁与土体接触面为土体强度薄弱环节,在流体储存腔(9)内气压或液体压力达到一定程度后,会有部分气体或液体沿着钢管粧(I)的侧壁溢出,在这一情况下,土体与钢管粧(I)的侧壁之间将存在水膜或气垫层,可以达到润滑剂的效果,同时可形成流体压应力平衡粧周土压力,使得钢管粧(I)与土体的摩擦力大幅度降低,减小拔粧难度,且可大幅度减小钢管粧拔粧带土对周边环境的影响。另一方面,由于在拔粧过程中,在钢管粧(I)内存在流体压力,钢管粧(I)在拔粧过程中出现径向扩张,使得钢管粧内土体(2)对钢管粧(I)的摩阻力降低。在本实施例中所述的钢管粧(I)是具有封闭横截面且可以形成流体储存腔(9)的结构,包括钢管粧、钢管粧连续墙中包含钢管粧连接的结构,及其他在钢管粧(I)上安装附属构件的结构。
[0106]作为本发明的第二个实施例,主要目的在于结合图1?图3,介绍第二种孔压反力钢管粧拔粧方法及其所用的拔粧装置的工作原理与实施方法。本实施例与第一个实施例很相似,不同点在于增加了在拔粧过程中测量流体储存腔(9)内的流体压强(即气体或液体压强)与钢管粧(I)粧顶位移的内容及利用这些数据计算单粧抗拔极限承载力的方法。根据流体压强的特征,可通过测量流体输送管道(12)内流体压强推算流体储存腔(9)内的流体压强,即可在流体输送管道(12)上安装压强测量仪(15)测算流体储存腔(9)内的压强。也可以直接测量流体储存腔(9)内的流体压强。钢管粧(I)的粧顶位移可用百分表、位移传感器或水准仪等粧顶位移测量仪(16)测量。可根据现行相关粧基的规范要求确定加荷分级与时间进行单粧抗拔承载力试验,再按现行规范方法,根据拔粧过程中的拔粧力、粧顶位移与时间的相关关系,确定极限拔粧力。根据本方法拔粧过程中钢管粧(I)的内外侧摩阻力的比例,扣除钢管粧⑴内侧土摩阻力,计算钢管粧⑴外侧摩阻力,即为单粧抗拔极限承载力。还可以利用抗拔粧极限平衡方程计算分析粧长、粧径、壁厚等因素对单粧抗拔极限承载力的影响,并予以修正。
[0107]作为本发明的第三个实施例,主要目的在于结合图4?图10,介绍第三种孔压反力钢管粧拔粧方法及其所用的拔粧装置的工作原理与第一种实施方法。本实施例与第一个实施例很相似,与第一个实施例的区别主要在于步骤b),第三个实施例在拔粧之前将钢管粧内土体清出并置换成为粧身材料。粧材料可以是钢筋混凝土,也可以是CFG粧材料,还可以是碎石或其他的材料,在施工完成后可形成钢管护壁灌注挤压粧(Pile Pressed bySteel Pipe Pile,简称PSP粧)。可采用多种方法实现钢管粧内土体(2)置换。比如,钢管插入土体后即为钢管粧(I),可在钢管粧(I)内冲孔、钻孔(如采用长螺旋钻、水冲钻、旋挖钻等工艺)将钢管粧内土体⑵清出。可先钻孔,再沉入钢管粧(I),例如采用种粧工艺;也可以边钻孔边沉入钢管粧(I),例如钢管护壁钻孔灌注粧工艺;还可以在钢管粧(I)沉入土体后,再清出钢管粧(I)内的土体。本实施例以下部分重点介绍内外双管取土灌注施工方法。如图4所示,可以在钢管粧(I)插入土体前,在钢管粧(I)内安装一外径略小于钢管粧(I)内径的取土管(17),使取土管(17)与钢管粧(I)同步插入土体。这样,插入施工完成后,钢管粧内土体(2)直接进入取土管(17)内。然后将取土管(17)连同钢管粧内土体(2)拔出,即清出了钢管粧内土体(2),如图5所示。也可以在钢管粧(I)插入土体后,再将取土管(17)插入钢管粧(I)内一定深度,然后将取土管(17)连同进入其内的土体一同拔出,这样的操作可一次完成,也可以根据地层条件及取土深度分批次完成取土。还可以先用取土管(17)取土,再插入钢管粧(I),或者边用取土管(17)取土,边逐步插入钢管粧(I)。当钢管粧内土体(2)清出后,可在钢管粧(I)内放置钢筋笼(18),如图6所示。然后向钢管粧(I)内灌注混凝土(19),如图7所示。因在混凝土灌注前,钢管粧(I)内无固体障碍物,故可直接将混凝土(19)用混凝栗栗送至钢管粧(I)内。然后,用密封粧塞(3)将钢管粧(I)封闭,形成由密封粧塞(3)、钢管粧(I)侧壁、混凝土(19)围合而成的流体储存腔(9),采用如本发明第一个实施例相似的方法进行拔粧,如图8所示。流体储存腔(9)还可以是放置于钢管粧(I)侧壁、混凝土(19)围合而成的空间内的可伸缩的囊状结构(29),如图10所示。图10所示的囊状结构(29)为折叠收起后放置于钢管粧(I)内的袋状结构,囊状结构(29)的上部可设置反力板(30),反力板(30)可为10?40mm厚的钢板,并在钢管粧(I)上设置阻挡板(31),阻挡板(31)可为环状结构,可直接焊接在钢管粧(I)上,可通过设置加劲板
(32)提高阻挡板(31)与钢管粧⑴之间的连接强度。反力板(30)设置于阻挡板(31)的下部,在囊状结构(29)充气或充水后,可将压力通过反力板(30)传递至阻挡板(31)及钢管粧(I)上,形成拔粧力。考虑到密封粧塞(3)在钢管粧(I)拔出施工过程中需要承担较大压力,可在钢管粧(I)的外侧焊接筒状螺帽(21),利用螺栓(20)将密封粧塞(3)与钢管粧(I)牢固连接,如图8所示。采用如本发明的第一个实施例所述的孔压反力拔粧施工方法将钢管粧(I)拔出后,可在土体中形成如图9所示的钢管护壁灌注挤压粧(22)。因在钢管粧(I)拔出过程中,未凝固混凝土(19)在钢管粧(I)拔出过程中承受较大的压力,因而不会出现断粧、缩径等问题,而且在拔粧全过程中,通过挤压未凝固的混凝土(19),可在底部与侧壁形成可控制的扩径,如图9所示。混凝土(19)中的水泥浆在压力作用下会较匀称地全表面地注入周边土体中,因而可大幅度提高单粧承载力。沉粧速度快,质量可靠,无泥浆污染,且不挤土,环保效益突出。在本实施例中,可用砂浆、碎石或CFG粧材料等代替混凝土(19)完成上述施工,并在钢管粧拔出施工完成后形成不同粧身材料的钢管护壁挤压粧。
[0108]作为本发明的第四个实施例,主要目的在于结合图11?图24,介绍第三种孔压反力钢管粧拔粧方法及其所用的拔粧装置的工作原理与第二种实施方法。本实施例与第三个实施例相似,与第三个实施例的不同点在于在步骤b)中,钢管粧内土体(2)去除及粧身材料的置
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