专利名称：钻孔桩非水下灌注混凝土的装置和方法
技术领域：
本发明属于建筑领域，具体是一种用于建筑领域中回旋钻孔或冲击钻孔非水 下灌注混凝土桩基础的装置，本发明还涉及使用上述装置对钻孔进行非水下灌注 混凝土的方法。
背景技术：
常规钻孔灌注桩成孔是用泥浆护壁，只能采用水下灌注混凝土的方法。水下 灌注混凝土的方法是将一与孔深相适应的、较长的灌注导管伸入孔内并到达孔的 底部，然后将混凝土经该导管由孔的底部开始灌注，同时将孔内的水排出；随着 灌注混凝土的厚度不断增加，需要将灌注导管逐步向上拉起，灌注过程中须保证 灌注导管的管口始终被混凝土覆盖着。由于泥浆会稀释混凝土，用于水下灌注的 混凝土配比必须提高一个等级， 一般要多用20%的水泥，造成单方造价高。此 外，上述水下灌注混凝土时，孔内没有设置任何其他间隔的装置，即在灌注时， 混凝土需要充满整个孔；而事实上用混凝土灌注成的桩基础仅需要保证桩基础的 桩壁达到一定的厚度就已经能够满足高强度的要求，其中心的混凝土不仅没有起 到实质的作用，而且会增加桩基础的重量。
同时，由于水下灌注混凝土的方式是孔内的水直接与未凝固的混凝土相接 触，混在水中的沙石等杂质可能进到混凝土中，使得桩基础产生如离析、断桩、 夹泥等的质量缺陷，容易造成安全事故。有的桩基因缺陷无法修复而报废，不仅 造成资金的浪费，同时也浪费了资源。
再者，水下灌注混凝土必须使用符合要求的灌浆导管，接头要密封，用前要 检査、试验，由于灌注导管的管口始终被混凝土覆盖着，灌注过程中还要经常串 动灌注导管，以防堵管，操作比较复杂，所需的工时也比较长。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，就是提供一种结构简单、使用方便，且在满
4足桩基础的强度要求的基础上能够节省混凝土原料、縮短工时的钻孔桩非水下灌 注混凝土的装置。
解决上述问题，可以通过以下的技术方案来实现-
钻孔桩非水下灌注混凝土的装置，其特征在于包括排水管和管状的内模单 元，首节内模单元的底部连接有密封盖板，盖板下接一管靴，其结构为大头朝下 的截头锥壳，截头锥壳大头的外径等于钻孔桩径；排水管从内模单元中穿过密封 盖板中间孔伸至管靴中并固定在密封盖板上构成一浇灌单元。
在上述基础上，本发明可以作以下的改进
所述的内模单元顶端和底端设有可插接的结构。
所述的管靴的轴向剖面成等腰梯形，该管靴和内模单元均沿圆周分成相等的 两份或两份以上，各份之间为拆卸式连接。
所述的内模单元管的外面设置有管状钢筋笼。
所述的排水管和内模为同轴安装，保证本装置的重心位于整个装置的中心， 在灌注混凝土时，能够使本装置保持良好的平衡状态。
内模单元和管靴设计成容易纵向拆分的若干块，方便在混凝土灌注完成且 100%强度时将内模单元和管靴从混凝土上拆卸下来。
本发明要解决的技术问题之二，是提供一种利用上述装置来进行混凝土孔桩 非水下灌注的方法，该方法操作简单、花费的成本比较低且所需工时比较短。
其包括以下顺序的步骤
(1) 首先将由排水管、首节内模单元、密封盖板和管靴连接成浇灌单元， 并吊至钻孔桩成孔的孔口，且将排水管的上端连接抽水装置；
(2) 然后边降边在内模单元外和钻孔内壁之间的空间内灌注混凝土，同时 同体积的水由排水管排出；
(3) 混凝土达到100%强度后用机械吊笼送人下去拆卸排水管、内模单元、 密封盖板和管靴；(4)用吊桶送料在钻孔底部灌注桩底混凝土，初凝后回填砂至密实，桩头 预留与沉台混凝土结合的空间。
本方法灌注的混凝土始终没有与孔内的水相接触，可实现非水下灌注混凝土。
在上述基础上，本发明可以作以下的改进
所述的步骤(2)每灌注2m的混凝土震捣一次，排出气泡密实结构。 在按照所述的步骤(3)灌注混凝土需要接驳内模单元时，先将内模单元插
接好，然后继续灌注混凝土，反复重复该步骤，直到混凝土灌注至钻孔的设计标
高顶端。
在所述的步骤(2)开始灌注混凝土之前在内模单元的外壁和钻孔的内壁之
间的设置钢筋笼，接驳时，先将内模单元插接好再驳焊钢筋笼。
在按照所述的步骤(2)之前将一与内模单元和钻孔孔口相适配的漏斗安装 在内模单元上，然后经该漏斗灌注混凝土；在所述的步骤(4)灌注桩底混凝土
前先用人工清理井底的沉渣。
本发明的有益效果
(1) 可节省20%的水泥用量，混凝土单价可因此降低15%。
(2) 直接从井口浇筑混凝土，使操作程序简化，质量可控，混凝土结构密实。
(3) 孔底沉渣清零，消除了桩基础下沉的隐患。
(4) 拆模后，可以载人下井检查浇筑质量，无须声测或动测，还可以用摄 像取代钻探取样，桩基础缺陷可以及时进行修缮，节省检测和处治的费用。
(5) 灌注单元靠水的浮力控制下降，不消耗动力，每根桩至少能节省400 度电，对节约能源具有实际意义。
(6) 钻孔中的水始径不与钢筋接触，是防海水氯离子浸蚀钢筋的有效措施。
图1是本发明的钻孔桩非水下灌注混凝土的装置的结构示意图； 图2是沿图1中A-A线的剖视示意图； 图3是图1的俯视图4是使用本发明的钻孔桩非水下灌注混凝土的方法的示意图，此时在内模 外壁与钻孔之间灌注混凝土；
图5是使用本发明的钻孔桩非水下灌注混凝土的方法的示意图，此时内模外 壁与钻孔之间已灌满混凝土，孔内的水已排干；
图6是使用本发明的钻孔桩非水下灌注混凝土的方法的示意图，此时排水 管、内模和管靴均已被拆除，钻孔底部已灌注封底混凝土，空心部分已填充其他 物质。
具体实施例方式
如图1 3所示的钻孔桩非水下灌注混凝土的装置是本发明的实施例一，它 包括了包括排水管3和管状的内模单元1，首节内模单元的底部连接有密封盖板 4，盖板4下接一管靴2，其结构为大头朝下的截头锥壳，截头锥壳大头的外径 等于钻孔桩径；排水管3从内模单元1中穿过密封盖板4中间孔伸至管靴2中并 固定在密封盖板4上构成一浇灌单元。排水管和内模为同轴安装，保证本装置的 重心位于整个装置的中心，在灌注混凝土时，能够使本装置保持良好的平衡状态。
其中，管靴2的轴向剖面成等腰梯形，该管靴2和内模单元1均沿圆周分成 相等的三份，各份之间和为拆卸式连接；方便在混凝土灌注完成且100%强度时 将内模单元和管靴从混凝土上拆卸下来。
各内模单元顶端和底端设有可插接拆卸的连接结构；在实际施工中，将若干 的内模单元同轴对接连成与钻孔深度相适应的内模，以适应不同深度的钻孔，提 高本发明的实用性。而且在内模单元构成的内模的管外面设置有管状钢筋笼6; 进一步提高灌注后混凝土的强度。
如图4 6所示的钻孔桩非水下灌注混凝土的方法是本发明的实施例二，它 包括以下顺序的步骤(1) 首先将由排水管3、内模单元l、密封盖板4和管靴2连接成的装置升 至钻孔的开口，且将排水管3的上端连接抽水装置(图中未画出)；
(2) 将一与内模单元和钻孔孔口相适配的漏斗5安装在内模单元上，开始 灌注混凝土之前在内模单元的外壁和钻孔的内壁之间的设置钢筋笼6;然后开动
抽水装置同时边降边在内模单元的外壁和钻孔内壁之间的空间内灌注混凝土7，
同时同体积的水9由排水管排出；灌注混凝土的高度达到一个内模单元的顶部
时，将另一内模单元与该内模单元用钢筋相对驳接并焊牢，然后继续灌注混凝土，
反复重复该步骤，直到混凝土灌注至钻孔的设计标高顶端；每灌注2m的混凝土 震搅一次，排出气泡。
(3) 待混凝土达到100%强度时，拆卸排水管、内模单元、密封盖板和管靴； 然后用机械吊笼送人下到钻孔底部清理沉渣。
(4) 用吊桶送料在钻孔底部灌注封底混凝土8，初凝后用沙石10等填充物 回填空心部分并密实，桩头预留一定的、用于结合承台混凝土的空间11。
权利要求
1、钻孔桩非水下灌注混凝土的装置，其特征在于包括排水管和管状的内模单元，首节内模单元的底部连接有密封盖板，盖板下接一管靴，其结构为大头朝下的截头锥壳，截头锥壳大头的外径等于钻孔桩径；排水管从内模单元中穿过密封盖板中间孔伸至管靴中并固定在密封盖板上构成一浇灌单元。
2、 根据权利要求1所述的钻孔桩非水下灌注混凝土的装置，其特征在于 述的内模单元顶端和底端设有可插接拆卸的连接结构。
3、 根据权利要求2所述的钻孔桩非水下灌注混凝土的装置，其特征在于 所述的管靴的轴向剖面成等腰梯形，该管靴和内模单元均沿圆周分成相等的两份 或两份以上，各份之间为拆卸式连接。
4、 根据权利要求3所述的钻孔桩非水下灌注混凝土的装置，其特征在于 所述的内模单元管的外面设置有管状钢筋笼。
5、 根据权利要求4所述的钻孔桩非水下灌注混凝土的装置，其特征在于 所述的排水管和内模为同轴安装。
6、 钻孔桩非水下灌注混凝土方法，其特征在于其包括以下顺序的步骤(1) 首先将由排水管、首节内模单元、密封盖板和管靴连接成浇灌单元， 并吊至钻孔桩成孔的孔口 ，且将排水管的上端连接抽水装置；(2) 然后边降边在内模单元外和钻孔内壁之间的空间内灌注混凝土，同时 同体积的水由排水管排出；(3) 混凝土达到100%强度后用机械吊笼送人下去拆卸排水管、内模单元、 密封盖板和管靴；(4) 用吊桶送料在钻孔底部灌注桩底混凝土，初凝后回填砂至密实，桩头 预留与沉台混凝土结合的空间。
7、 根据权利要求6所示的钻孔桩非水下灌注混凝土方法，其特征在于所 述的步骤(2)每灌注2m的混凝土震捣一次，排出气泡密实结构。
8、 根据权利要求7所示的钻孔桩非水下灌注混凝土方法，其特征在于在按照所述的步骤(3)灌注混凝土需要接驳内模单元时，先将内模单元插接好， 然后继续灌注混凝土，反复重复该步骤，直到混凝土灌注至钻孔的设计标高顶端。
9、 根据权利要求8所示的钻孔桩非水下灌注混凝土方法，其特征在于在所述的步骤(2)开始灌注混凝土之前在内模单元的外壁和钻孔的内壁之间的设置钢筋笼，接驳时，先将内模单元插接好再驳焊钢筋笼。
10、 根据权利要求9所示的钻孔桩非水下灌注混凝土方法，其特征在于在 按照所述的步骤(2)之前将一与内模单元和钻孔孔口相适配的漏斗安装在内模 单元上，然后经该漏斗灌注混凝土；在所述的步骤(4)灌注桩底混凝土前先用 人工清理井底的沉渣。
全文摘要
本发明涉及一种钻孔桩非水下灌注混凝土的装置，其特征在于包括排水管和管状的内模单元，首节内模单元的底部连接有密封盖板，盖板下接一管靴，其结构为大头朝下的截头锥壳，截头锥壳大头的外径等于钻孔桩径；排水管从内模单元中穿过密封盖板中间孔伸至管靴中并固定在密封盖板上构成一浇灌单元。本发明还涉及使用上述装置的钻孔桩非水下灌注混凝土的方法，操作程序简化，质量可控，可节省20％的水泥用量和电力，同时还便于检测浇筑的质量；特别是灌注海桩时海水不接触钢筋笼，可有效防氯离子浸蚀钢筋而生锈。
文档编号E02D15/04GK101545259SQ20091003882
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月21日 优先权日2009年4月21日
发明者刘毅中 申请人:广州工程总承包集团有限公司