专利名称：一种灌注桩水下混凝土的上料装置及浇注方法
技术领域：
本发明属于建筑施工领域，特别涉及一种灌注桩水下混凝土的上料装置及浇注方法。
背景技术：
建筑施工领域中，当灌注桩混凝土的浇注采用水下混凝土浇注技术时，在浇注过 程中，由于桩孔壁泥土不断混入泥浆护壁中，使泥浆护壁比重不断增大，加上导管端头埋入 混凝土中的长度不断增大，当桩内混凝土与泥浆护壁所产生的阻压力大于导管内混凝土自 重的压力时，导管内混凝土无法下落，造成了导管堵塞。 针对这种问题，施工过程中常采用的一种解决办法是，从减小导管端头在桩底混 凝土内的埋深方面入手，但这种做法有一个很大的弊端导管提升量小了，导管内混凝土 自重压力依然小于桩内混凝土及泥浆护壁的阻压力，混凝土不易下落的问题得不到有效解 决；导管提升量的最大值，必须比导管埋在桩内混凝土埋深小300mm，即使导管提升量恰好 达到允许的最大值了，当导管内混凝土的自重压力依然小于桩内混凝土及泥浆护壁的阻压 力时，混凝土不易下落的问题还是没有解决；如果导管提升量超过其允许的最大值了 ，泥浆 就会混入桩内混凝土中，发生断桩事故。
发明内容
建筑施工领域在灌注桩水下混凝土浇注施工过程中，当出现导管堵塞时，传统做 法是提升导管以减少导管端在桩内混凝土的埋深，从而减少桩内混凝土及泥浆护壁对导管 内混凝土的阻压力，但受到导管提升高度的制约(导管提升最大值必须比导管端埋入桩内 混凝土深度小300mm)，这种阻压力的减少量很有限，本发明的目的就是要使导管内混凝土 自重压力的增加值不受导管下端埋入混凝土内深度的限制，可以更大程度地增加，以有效 地解决导管堵塞的问题。 为实现上述发明的目的，本发明的技术方案是如下实现的 —种灌注桩水下混凝土的上料装置及浇注方法，其装置是由料斗、料斗架、套管、
导管和料斗塞组成，其特征是，料斗下端带有内衬导管，料斗下端口外侧带有4个固定螺
栓，套管上端带有封帽，封帽外侧带有4个螺栓槽，分别与料斗外侧的固定螺栓位置相对
应，卡盖上有两扇对开的活门，工作时套在封帽外沿下端口处，套管与导管通过法兰连接，
内衬套管的下端为外楔形端口并且外沿带有限位棱，料斗塞为两端呈圆锥形的铁质塞子，
一端带有拉线，位于料斗与导管的接口处，可以按需要封住或打开料斗口。 内衬导管最经济的长度，即最大滑行行程比标准导管长度大300mm。如果长度过
大，则上料高度也增大了 ，不经济；长度过小，则不能保证最大限度地解决导管堵塞问题。 内衬导管插入套管后，通过拧紧套管上端的封帽，使内衬导管不会滑出套管上端
口 ，料斗通过其下端口处的固定螺栓与套管相连，套管下端通过法兰与浇注混凝土用的导
管相连，当用起重机吊起料斗后，通过关闭卡盖上的活门，卡住封帽底外端口，托住套管，由
4于卡盖担在桩孔口外沿，使套管不能下降，拧开螺栓，使料斗与套管分离，就可以使料斗在内衬导管滑动行程内自由升降。
本发明的工作原理是这样的当水下混凝土浇注过程中出现导管堵塞的问题后，
按传统方法无法使导管内混凝土自重压力大于桩内混凝土及泥浆护壁的压力时，提升本装
置上端的料斗，使内衬导管尽可能向上提升，再向料斗内补充一些混凝土，使得导管内混凝
土势能及自重压力同时增大，当其压力超过桩内混凝土及泥浆护壁所产生的阻压力时，势
能转化为动能，并利用其惯性，混凝土顺利注入桩内。
本发明的施工方法这样完成的 1)在成孔后的桩孔口，安装料斗架及卡盖，打开卡盖上的活门，然后将圆形导管逐节连接后，穿过卡盖，下入桩孔内距孔底300mm 500mm的位置，圆形导管顶端接在套管下端的法兰上，然后将料斗放置在料斗架上，通过拧紧螺栓，将料斗与套管连接；
2)用料斗塞塞住料斗的底端进料口 ，使得首批混凝土装入料斗内时，料斗底端口被堵住，根据桩孔的直径、导管底端距桩孔底面距离、导管需埋入混凝土内深度的最小值(小于这个值，混凝土浇注过程中容易发生断桩的质量事故)及最大值(超过这个值，桩内混凝土及泥浆护壁压力大于导管内混凝土自重压力，混凝土浇注不下去，导致堵管)等实际情况，向料斗内填装适量的混凝土 [填装量不得小于3. 14X灌注桩半径2X (导管底端距孔底距离+0. 8m)]，使得首批混凝土浇入桩孔后，保证导管端头埋入混凝土的长度不少于800mm，然后快速将料斗塞拉出，此时，料斗内的混凝土依靠其自重通过导管迅速注入桩孔底部； 3)连续向料斗内填装混凝土，随着灌注桩内混凝土浇注量的不断增多，导管端头埋入混凝土的长度越来越大，由于桩孔壁泥土混入泥浆护壁中或局部塌孔导致泥浆护壁比重不断增大，当桩内混凝土及泥浆护壁所产生的阻压力大于导管内混凝土自重的压力时，导致导管堵塞，此时，如果导管端头埋入混凝土的长度没有超过一节导管的长度+300mm(300mm为导管埋入混凝土内的最低值)，单纯提升导管以减小桩内混凝土及泥浆护壁对导管内混凝土的阻压力是很有限的，因为导管的提升量很小，绝对不允许超过一节导管的长度，否则，就会发生断桩事故； 4)利用起重机将料斗及导管吊离料斗架，使封帽底端口高出卡盖，然后关闭卡盖上的活门，卡住封帽底端口 ，拧开螺栓，使料斗与套管分开，利用起重机提升料斗，内衬导管在套管内向上滑行，料斗内部分混凝土流入导管内，再根据现场实际向料斗内补充一些混凝土，以保持料斗内混凝土量不少于料斗总容量50%为准，使得导管内混凝土势能增大，同时自重压力越来越大，当其压力超过桩内混凝土及泥浆护壁所产生的阻压力时，混凝土顺利注入桩内，有效地解决了导管堵塞问题，然后再降下料斗，使内衬导管重新滑行到套管底部，并拧紧螺栓；由于内衬导管下端口外沿设有限位棱，当内衬导管提升到最高处时，限位棱顶在封帽的底端，使内衬导管不会从套管中滑出来；内衬导管下端的外楔形端口削刮套管内壁上的混凝土，使内衬导管始终与套管内壁紧密接触； 5)当导管埋入混凝土内的长度超过一节导管长度+300mm时，就可以拆除套管下
端的第一节导管，以减小混凝土浇注时的阻力； 6)如此重复上述步骤，直至最后完成混凝土浇注。 较目前单纯依靠有限地提升导管以减少桩内混凝土及泥浆护壁对导管内混凝土的阻压力而言，本发明大大增加了导管内混凝土浇注的主动压力，有效解决了混凝土不易 下落的问题，加快了浇注速度，保证了成桩质量，其经济效益和综合效益极为显著。
图1是本发明的料斗填装首批混凝土时的工作状态图 图2是本发明的料斗未提升时的工作状态图 图3是本发明的料斗提升时的工作状态图 图4是本发明的封帽平面图 图5是本发明的封帽侧剖面图 图6是本发明的卡盖平面图 图7是本发明的卡盖侧剖面图 图8是本发明的料斗与套管的连接螺栓 图9是本发明的料斗塞
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。 由图1-9可知，在成孔后的桩孔口 ，安装料斗架4及卡盖6，打开卡盖6，然后将圆 形导管10逐节连接后，穿过卡盖6，下入桩孔内距孔底300mm 500mm的位置，圆形导管10 顶端接在套管9下端的法兰上，然后将料斗1放置在料斗架4上，通过拧紧螺栓2，将料斗1 与套管9连接；用料斗塞11塞住料斗1的底端进料口，根据事先计算的结果，向料斗1内填 装适量的混凝土 [填装量不得小于3. 14X灌注桩半径2※(导管底端距孔底距离+0. 8m)] 使得首批混凝土浇入桩孔后，保证导管10端头埋入混凝土的长度不少于800mm)，然后快 速将料斗塞11拉出，此时，料斗1内的混凝土依靠其自重通过导管IO迅速注入桩孔底部； 连续向料斗1内填装混凝土，随着灌注桩内混凝土浇注量的不断增多，导管IO端头埋入混 凝土的长度越来越大，同时，由于桩孔壁泥土混入泥浆护壁中或局部塌孔导致泥浆护壁比 重不断增大，当桩内混凝土及泥浆护壁所产生的阻压力大于导管10内混凝土自重的压力 时，导致导管IO堵塞，此时，如果导管IO端头埋入混凝土的长度没有超过一节导管的长度 +300咖(300咖为导管埋入混凝土内的最低值)，利用起重机将料斗1及导管10吊离料斗架 4，然后关闭卡盖6，卡住封帽5底端口 ，拧开螺栓2，使料斗1与套管9分开，利用起重机提 升料斗1，内衬导管3在套管9内向上滑行(由于内衬导管3下端口外沿设有限位棱7，当 内衬导管3提升到最高处时，限位棱7顶在封帽5的底端，使内衬导管不会从套管9中滑出 来)，料斗1内部分混凝土流入导管10内，再向料斗1内补充一些混凝土，使得导管10内混 凝土势能增大，同时自重压力越来越大，当其压力超过桩内混凝土及泥浆护壁所产生的阻 压力时，混凝土顺利注入桩内，有效地解决了导管IO堵塞问题，然后再降下料斗l，使内衬 导管重新滑行到套管底部(此时，内衬导管3下端的外楔形端口 8削刮套管9内壁上的混 凝土，使内衬导管3始终与套管9内壁紧密接触)，并拧紧螺栓2 ;当导管10埋入混凝土内 的长度超过一节导管10长度+300mm时，就可以拆除套管9下端的第一节导管10，以减小混 凝土浇注时的阻力。如此重复上述步骤，直至最后完成混凝土浇注。
权利要求
一种灌注桩水下混凝土的上料装置及浇注方法，其装置是由料斗、料斗架、套管、导管和料斗塞组成，其特征是，料斗下端带有内衬导管，料斗下端口外侧带有4个固定螺栓，套管上端带有封帽，封帽外侧带有4个螺栓槽，分别与料斗外侧的固定螺栓位置相对应，卡盖上有两扇对开的活门，工作时套在封帽外沿下端口处，套管与导管通过法兰连接，料斗塞为两端呈圆锥形的铁质塞子，一端带有拉线，位于料斗与导管的接口处，可以按需要封住或打开料斗口。本发明的施工方法是这样完成的1)在成孔后的桩孔口，安装料斗架及卡盖，打开卡盖上的活门，然后将圆形导管逐节连接后，穿过卡盖，下入桩孔内距孔底300mm～500mm的位置，圆形导管顶端接在套管下端的法兰上，然后将料斗放置在料斗架上，通过拧紧螺栓，将料斗与套管连接；2)用料斗塞塞住料斗的底端进料口，使得首批混凝土装入料斗内时，料斗底端口被堵住，根据桩孔的直径、导管底端距桩孔底面距离、导管需埋入混凝土内深度的最小值(小于这个值，混凝土浇注过程中容易发生断桩的质量事故)及最大值(超过这个值，桩内混凝土及泥浆护壁压力大于导管内混凝土自重压力，混凝土浇注不下去，导致堵管)等实际情况，向料斗内填装适量的混凝土[填装量不得小于3.14×灌注桩半径2×(导管底端距孔底距离+0.8m)]，使得首批混凝土浇入桩孔后，保证导管端头埋入混凝土的长度不少于800mm，然后快速将料斗塞拉出，此时，料斗内的混凝土依靠其自重通过导管迅速注入桩孔底部；3)连续向料斗内填装混凝土，随着灌注桩内混凝土浇注量的不断增多，导管端头埋入混凝土的长度越来越大，由于桩孔壁泥土混入泥浆护壁中或局部塌孔导致泥浆护壁比重不断增大，当桩内混凝土及泥浆护壁所产生的阻压力大于导管内混凝土自重的压力时，导致导管堵塞，此时，如果导管端头埋入混凝土的长度没有超过一节导管的长度+300mm(300mm为导管埋入混凝土内的最低值)，单纯提升导管以减小桩内混凝土及泥浆护壁对导管内混凝土的阻压力是很有限的，因为导管的提升量很小，绝对不允许超过一节导管的长度，否则，就会发生断桩事故；4)利用起重机将料斗及导管吊离料斗架，使封帽底端口高出卡盖，然后关闭卡盖上的活门，卡住封帽底端口，拧开螺栓，使料斗与套管分开，利用起重机提升料斗，内衬导管在套管内向上滑行，料斗内部分混凝土流入导管内，再根据现场实际向料斗内补充一些混凝土，以保持料斗内混凝土量不少于料斗总容量50％为准，使得导管内混凝土势能增大，同时自重压力越来越大，当其压力超过桩内混凝土及泥浆护壁所产生的阻压力时，混凝土顺利注入桩内，有效地解决了导管堵塞问题，然后再降下料斗，使内衬导管重新滑行到套管底部，并拧紧螺栓；由于内衬导管下端口外沿设有限位棱，当内衬导管提升到最高处时，限位棱顶在封帽的底端，使内衬导管不会从套管中滑出来；内衬导管下端的外楔形端口削刮套管内壁上的混凝土，使内衬导管始终与套管内壁紧密接触；5)当导管埋入混凝土内的长度超过一节导管长度+300mm时，就可以拆除套管下端的第一节导管，以减小混凝土浇注时的阻力；6)如此重复上述步骤，直至最后完成混凝土浇注。
2. 根据权利要求1所述的一种灌注桩水下混凝土的上料装置，其特征是，内衬导管最经济的长度，即最大滑行行程比标准导管长度大300mm。
3. 根据权利要求1所述的一种灌注桩水下混凝土的上料装置，其特征是，内衬套管的下端为外楔形端口并且外沿带有限位棱'
全文摘要
本发明属于建筑施工领域，特别涉及一种灌注桩水下混凝土的上料装置及浇注方法。其装置是由料斗、料斗架、套管、导管和料斗塞组成，其特征是，料斗下端带有内衬导管，料斗下端口外侧带有固定螺栓，套管上端带有封帽，封帽外侧带有螺栓槽，分别与料斗外侧的固定螺栓位置相对应，卡盖上有两扇对开的活门，工作时套在封帽外沿下端口处，套管与导管通过法兰连接，料斗塞为两端呈圆锥形的铁质塞子。较目前单纯依靠有限地提升导管以减少桩内混凝土及泥浆护壁对导管内混凝土的阻压力而言，本发明大大增加了导管内混凝土浇注的主动压力，有效解决了混凝土不易下落的问题，加快了浇注速度，保证了成桩质量，其经济效益和综合效益极为显著。
文档编号E02D15/00GK101725148SQ201010105570
公开日2010年6月9日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者刘显全, 魏勇 申请人:大连阿尔滨集团有限公司