专利名称：实心空心一体桩、成桩装置及其成桩方法
技术领域：
本发明涉及一种现浇混凝土桩、成桩装置及其成桩方法，特别是涉及一种大直径有筋的现浇混凝土实心空心一体桩、成桩装置及其成桩工法。
背景技术：
随着我国改革开放的不断深入，我国经济建设平稳快速发展，尤其沿海地区经济发展取得了举世瞩目的成就。众所周知，土地资源是保证经济发展的重要基础，伴随着经济的快速发展，建设用地日益紧张，向海涂要土地，已成为沿海经济发达地区的共识，另外房屋建设的基坑围护及地基处理数量也急剧增加，要求也越来越高，但在以往的围涂造地工程中的堆石围提法，需要大量开采和使用石料，对周边环境造成不利的影响，且因围提结构断面大、浪费大量土地，另外采用钻孔灌注桩作为主要的抗弯构件以及采用普通的增强体组成复合地基，钻孔灌注桩在长期的施工中产生大量的泥浆，以往的技术具有环境污染大、 施工周期长、工程造价高等缺点。中国专利公开号CN1245849A，公开了一种干作业复合灌注桩，其桩体是由环形搅拌机搅拌而成的水泥土截水封闭套筒、套筒内的钢筋笼和与套筒筑在一起的混凝土芯桩组成，水泥土截水封闭套筒的下底加宽加厚，形成封闭扩大底，其先利用环形搅拌机于成桩装置压力注浆、搅拌制成一水泥土截水封闭套筒，至少5天后再用螺旋钻机或旋挖钻机或抓斗钻机在套筒中实行干作业取土成孔，然后在钻孔中放置钢筋笼、浇灌混凝土，形成干作业复合灌注桩。在上述成桩过程中，浪费大量水资源和混凝土，工序复杂且成桩周期较长。中国专利公开号CN101684650A，公开了一种大直径现浇混凝土薄壁齿形筒桩、成桩装置以及成桩工法，该发明利用专用机械设备在地基中形成大直径齿形筒孔，然后在筒孔中配置钢筋并就地灌注混凝土而成型的薄壁齿形筒桩，该齿形筒桩承载力比实心桩要弱，在需要大承载力的情况下不能满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实心空心一体桩，以解决背景技术中存在的浪费混凝土和承载力弱的问题。为了实现上述目的，本发明实心空心一体桩的技术方案是一种实心空心一体桩， 包括柱状的桩体，所述桩体的上部为实心，下部为空心，所述实心部分与空心部分为同轴。 设计成上部实心、下部空心这样的桩体结构，实现了上部实心能够满足桩体的承载力，同时满足承载力要求的情况下将下部设计成空心，能够节省混凝土。本发明实心空心一体桩的优点是既节省了混凝土又提高了承载力。本发明的另外一个目的在于提供一种用于制造上述实心空心一体桩的成桩装置。为了实现上述目的，该成桩装置的技术方案是一种成桩装置，包括筒状的护筒， 该护筒内设有可活动插入的外钢管，该外钢管内设有可活动插入该外钢管的筒状提土器。 采用以上护筒、外钢管以及将外钢管内的土取出的提土器，先利用高频振动锤将护筒打入预定深度土层，再将外钢管与提土器一起打入护筒，外钢管和提土器的长度小于护筒的长度，然后再一起提起外钢管和提土器，最后提起护筒，这样的成桩装置不仅结构简单，而且大大提高了施工速度、节约了水资源。作为优选，所述成桩装置的底部设有桩尖，该桩尖为底部呈尖形的环形体。桩尖为混凝土预制件或拼装而成的结构件，桩尖的底部设计成尖形，这样在成桩装置沉入土中的过程中，能够减小阻力，排土更加快速方便，在拔起成桩装置的时候，该桩尖由于自重及受泥土的作用而自动脱离成桩装置，并与之后浇灌的混凝土一起形成桩体。作为优选，所述提土器包括筒状的内钢管，该内钢管内腰部的位置设有至少一个垂直于其轴线的环形板，该环形板设有将其中分的隔板，该隔板宽度方向的两侧分别铰接有半圆形翻板，所述两块半圆形翻板拼接起来构成的圆形的直径与内钢管的内径相适配， 且两块半圆形翻板位于环形板的上侧。这样的结构在成桩装置沉入土中的过程中，两块翻板受到泥土的阻力处于竖直的状态，不会阻挡泥土进入成桩装置，而在拔起提土器的时候， 两块翻板受到泥土自重作用会向两侧打开直至压靠在环形板上，这样就封闭了提土器的底部，从而把泥土带出，另外在内钢管的腰部位置装设隔板，则能够形成上部实心下部空心的桩体。该成桩装置的有益效果是施工时把成桩装置打入设计土层，然后在外钢管和内钢管之间加入钢筋笼，并灌入混凝土，之后边振动边拔出外钢管和提土器，最后拔出护筒即可成桩，加快了施工周期，而且不需要消耗洁净水。本发明的目的还在于提供一种实现上述实心空心一体桩的成桩方法。为了实现上述目的，该成桩方法的技术方案是一种实现实心空心一体桩的成桩方法，包括以下步骤
①在护筒的顶部利用夹持器与振动锤固定连接，将护筒竖立置于施工位置并在振动锤上施压，使护筒沉至设计深度的土层；
②在外钢管与提土器的底部配上桩尖，外钢管与提土器的顶部利用夹持器与振动锤固定连接，将外钢管与提土器竖立置于护筒上方并在振动锤上施压，使外钢管与提土器沉至护筒中的设计深度；
③向外钢管与提土器夹层中放入钢筋笼；如果是形成不带钢筋的实心空心一体桩，则跳过第③步直接进行第④步；
④落下振动锤重新夹紧外钢管与提土器，向外钢管与提土器夹层中预灌部分混凝土， 之后边灌注边振动拔出外钢管与提土器；
⑤最后拔出护筒，即形成单根实心空心一体桩；
重复以上步骤① ⑤，即可形成设计根数的实心空心一体桩。本发明成桩方法的优点是施工时外钢管和提土器一次打入，操作简单，加快了施工周期，降低了成本。
图1为本发明实心空心一体桩的一种结构透视图； 图2为成桩装置的一种结构示意图3为成桩装置的剖视图；图4为提土器的仰视图； 图5为桩尖的俯视图； 图6为桩尖的剖视图。图中标号分别为100.外钢管200.提土器201.内钢管202.环形板203.隔板 204.翻板300.桩尖600.护筒。
具体实施例方式下面通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步的具体描述。实施例
如图1所示，一种实心空心一体桩，包括柱状的桩体，所述桩体的上部为实心，下部为空心，所述实心部分与空心部分为同心。如图2和图3所示，一种用于制造实心空心一体桩的成桩装置，包括筒状的护筒 600，该护筒600内装有同轴的外钢管100，在外钢管100内装有与其同轴设置的筒状提土器 200，该提土器200包括筒状的内钢管201，该内钢管201内腰部的位置装有两个垂直于其轴线的环形板202，这两个环形板202分别装有将其中分的隔板203，该隔板203宽度方向的两侧分别铰接有半圆形的翻板204，这两块翻板204拼接起来构成的圆形的直径与内钢管202的内径相适配，且两块半圆形翻板204位于环形板202的上侧，其结构如图4所示， 在外钢管100与提土器200的底部配有桩尖300，该桩尖300为底部呈尖形的环形体，其结构如图5和图6所示，这样的结构是为了使桩尖300在排土的时候基本上向外侧排土，对提土器200内排土较小，不会导致提土器200内土质疏松，灌入混凝土时的沉降更小，成桩质量提高，在桩尖300的顶面上具有环形凸台，凸台的宽度与外钢管100、内钢管201之间的夹层厚度适配，桩尖300上的凸台嵌入外钢管100和内钢管201之间的夹层中，该桩尖300为混凝土预制件或拼装而成的结构件。一种实现实心空心一体桩的成桩方法，包括以下五个步骤
①在护筒600的顶部利用夹持器与振动锤固定连接，将护筒600竖立置于施工位置并在振动锤上施压，使护筒600沉至设计深度的土层；
②在外钢管100与提土器200的底部配上桩尖300，外钢管100与提土器200的顶部利用夹持器与振动锤固定连接，将外钢管100与提土器200竖立置于护筒600上方并在振动锤上施压，使外钢管100与提土器200沉至护筒600中的设计深度；
③向外钢管100与提土器200夹层中放入钢筋笼；如果是形成不带钢筋的实心空心一体桩，则跳过第③步直接进行第④步；
④落下振动锤重新夹紧外钢管100与提土器200，向外钢管100与提土器200夹层中预灌部分混凝土，之后边灌注边振动拔出外钢管100与提土器200 ；
⑤最后拔出护筒600，即形成单根实心空心一体桩；
重复以上步骤① ⑤，即可形成设计根数的实心空心一体桩。施工时，先利用夹持器和振动锤将护筒600打入设计深度的土层，然后在外钢管 100与提土器200的底部配上桩尖300，使桩尖300的环形凸台嵌入外钢管100和内钢管 201的夹层中，之后把外钢管100与提土器200的顶部利用夹持器与振动锤固定连接，将外钢管100与提土器200竖立置于护筒600上方并在振动锤上施压，使外钢管100与提土器200沉至设计深度，松开外外钢管100与提土器200顶部的夹持器，然后在外钢管100和内钢管201的夹层中放入钢筋笼，然后落下振动锤重新夹紧外钢管100与提土器200，向外钢管100和内钢管201的夹层中预灌部分混凝土，之后边灌注边振动上拔外钢管100与提土器200，桩尖300由于自重及周边泥土的摩擦力脱落，提土器200内的翻板204受内钢管201 内的泥土重量而向两边展开，从而封闭住内钢管201内的土柱，实现提土器200顺利取出泥土，桩尖300与灌入的混凝土形成连接为一体的桩体，如果是形成素混凝土桩体，即不带钢筋笼的桩体，则不需要放入钢筋笼，最后再拔出护筒600即可成桩。
上述所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作优选举例说明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改或补充或等同替代，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种实心空心一体桩，其特征在于包括柱状的桩体，所述桩体的上部为实心，下部为空心，所述实心部分与空心部分为同轴。
2.一种制造权利要求1所述的实心空心一体桩的成桩装置，包括筒状的护筒(600)，该护筒(600)内设有可活动插入的外钢管(100)，该外钢管(100)内设有可活动插入该外钢管 (100)的筒状提土器(200)。
3.根据权利要求2所述的成桩装置，其特征在于所述成桩装置的底部设有桩尖 (300)，该桩尖(300)为底部呈尖形的环形体。
4.根据权利要求2或3所述的成桩装置，其特征在于所述提土器(200)包括筒状的内钢管(201)，该内钢管(201)内腰部的位置设有至少一个垂直于其轴线的环形板(202)，该环形板(202)设有将其中分的隔板(203)，该隔板(203)宽度方向的两侧分别铰接有半圆形翻板(204)，所述两块半圆形翻板(204)拼接起来构成的圆形的直径与内钢管(201)的内径相适配，且两块半圆形翻板(204)位于环形板(202)的上侧。
5.一种实现权利要求1所述的现浇混凝土筒板联桩的成桩方法，其特征在于包括以下步骤①在护筒(600)的顶部利用夹持器与振动锤固定连接，将护筒(600)竖立置于施工位置并在振动锤上施压，使护筒(600)沉至设计深度的土层；②在外钢管(100)与提土器(200)的底部配上桩尖，外钢管(100)与提土器(200)的顶部利用夹持器与振动锤固定连接，将外钢管(100)与提土器(200)竖立置于护筒(600)上方并在振动锤上施压，使外钢管(100)与提土器(200)沉至护筒(600)中的设计深度；③向外钢管(100)与提土器(200)夹层中放入钢筋笼；如果是形成不带钢筋的实心空心一体桩，则跳过第③步直接进行第④步；④落下振动锤重新夹紧外钢管(100)与提土器(200)，向外钢管(100)与提土器(200) 夹层中预灌部分混凝土，之后边灌注边振动拔出外钢管(100)与提土器(200)；⑤最后拔出护筒(600)，即形成单根实心空心一体桩。
6.根据权利要求5所述的成桩方法，其特征在于重复以上步骤① ⑤，即可形成设计根数的实心空心一体桩。
全文摘要
本发明涉及一种实心空心一体桩、成桩装置及其成桩方法，其目的在于提供一种承载力强且节省材料的实心空心一体桩及其成桩装置和成桩方法。该实心空心一体桩，包括柱状的桩体，所述桩体的上部为实心，下部为空心，所述实心部分与空心部分为同轴。本发明的有益效果是设计成上部实心、下部空心这样的桩体结构，实现了上部实心能够增加桩体的承载力，同时满足承载力要求的情况下将下部设计成空心，能够节省混凝土，可广泛应用于海洋、水利、道路桥梁、机场跑道、工业与民用建筑等地基工程。
文档编号E02D5/72GK102182178SQ20101059399
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者陈东曙, 陈健雄 申请人:陈东曙