静压静拔现浇变型桩成型装置及成型法 技术领域：
本发明涉及一种静压静拔现浇变型管桩的成型装置及成型方法，属管桩制造领域。
背景技术：
授权公告号CN1158434C、名称“软基处治大直径现浇管桩复合施工方法”，该施工方法：①将外管成模大直径现浇管桩机布置在要打桩的地基处；②启动振动头向下振动，带动与之连接的内外外管空腔结构向下；③内外外管空腔结构在活瓣桩结构闭合的保护下打入地基中；④在内外外管空腔结构沉入预定的设计深度时，通过混凝土分流器向内外外管空腔结构的腔体内均匀注入混凝土；⑤振动头振动向上拔出内外外管空腔结构，同时活瓣桩靴结构顶部自动分开；⑥直至内外外管空腔结构完全拔出地基，在环形域中土体与外部的土体之间形成混凝土管桩；⑦待管桩中混凝土凝固后，在桩顶铺设砂石层，并在砂石层中放入土工格栅，形成复合地基褥垫层。其不足之处：一是由于现浇管桩的孔仍然采用的是静压法或锤击法成型，因此会改变桩周土的变形特性和承载能力，桩周土所产生的变形特性，将直接影响到其周边建筑物的地基质量，因此不适于城市建筑物密集的地方施工；二是内外外管空腔内均匀注入混凝土，形成的是不带钢筋笼的管桩，不仅其承载力很小，而且更为严重的是：由于混凝土在注入内外外管空腔时，其混凝土中尚存的气泡、间隙无法自动排出，因此所成形的管桩桩体地密度很低、桩体中存在大量的空穴，达不设计要求；三是内外外管采用钢性结构，虽然有利于管桩的良好的成型，但是由于混凝土在凝固后，其管壁与混凝土成型桩间形成的是相互相吸的吸力，当混凝土管桩成型达到凝固点后，强行上拔内外外管时，不仅要克服内外外管管壁与混凝土管桩间的吸力、摩擦力，而且所消耗的动力很大，更重要的是稍不留意，不可避免地将尚未完全固化的混凝土管桩拔断，造成管桩报废。
发明内容：
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种一是采用静压取土成型管桩孔，以避免静压法或锤击法对桩周土建筑物地基的影响；二是采用外管、内芯结构构成空心管桩的成型腔体，以便静拔外管、成型管桩；三是通过在管桩的成型腔体内内置钢筋笼，以确保管桩的承载力，满足其设计要求；四是在外管与内芯间或外管中钢筋笼与内芯间设置可以移动混凝土振动器总成，以确保成型管桩的成型密度和承压强度；五是采用内置气囊，以确保管桩空心成型及方便脱膜；六是内芯采用发泡或泡沫材料，其成形后的管桩无需回填土石方、工效高。
设计方案：1、将桩尖设计成开口桩尖是本发明的特征之一，开口桩尖的功能在于：一是在与外管匹配静压桩孔时，其外管内的土被抓斗取出(下坠时，抓斗中的爪自动张开，在重力及重力加速度的作用下直接顺着外管内壁插入地中，将土抓住；升起时，其抓斗的爪自动合拢、将土聚集在抓斗内，提出倒掉)，因此能够有效地避免静压桩孔所产生的桩周地质变形的缺陷，确保了桩周边建筑物的地基质量，解决了背景技术存在的技术难题-----静压法、振动法、锤击法无法在城市建筑物密集的地方安全施工的技术难题；二是开口桩尖在被强制压入地下的同时，由于桩尖的呈内开口，开口内的土在被抓斗取出后，其口内的土所承受的压力远远小于桩尖外的土所承受的压力，因此当开口桩尖被压下的同时，其开口内的土在桩尖下压力的作用下，自动往桩尖的开口内上翻，从而使开口内的土质变得相对疏松，方便抓斗取土。2、在外管与内芯间或外管中钢筋笼与内芯间混凝土振动器总成的设计是本发明的特征之二，混凝土振动器的主要功能在于：一是混凝土振动器能够在浇注在外管与钢筋笼、内芯间的混凝土中的间隙、气泡排出，使混凝土的密度密实(达到超过设计标准)、提高其承载抗压强度(与现有桥梁、桥墩、水坝现浇或预制中用的混凝土振动器振动的原理及目的相同)；二是与外管静拔的速度相配合，可以使现浇的桩外壁形成凸凹式阻击桩结构，最大限度地提高了管桩的承载能力。3、将成型管桩的内芯设计成内芯(管状空心结构或实芯结构)是本发明的特征之三，管状空心结构既可以是园管，也可以是矩形管、三角管等等；在材质的构成上，可以是发泡管状空心结构或木制管状空心结构或管状树脂空心结构或管状金属结构；在使用上，既可以是一次性，也可以是重复使用；对于重复使用的内置气囊内芯而言，其主要功能在于：一是承压高，内置气囊壳采用微变形小的耐压材料制作，不仅承压高，而且微变形小、成型效果好；二是便于脱膜，当混凝土管桩成型后，只要排出内置气囊中的大部分气体，内置气囊的壁与混凝土管桩壁部分会自动脱离，在外力的作用下，可方便取出内置气囊且不会被损坏。4内芯采用发泡实芯结构或泡沫实芯结构是本发明的特征之四，发泡实芯内芯和泡沫实芯内芯的最大特点在于：不仅制造成本低、体轻、成型效果好，而且在混凝土管桩成形后，无需回填土石方且能够有效阻目雨水流入，确保了成形管桩的质量。
技术方案1：静压静拔现浇变型桩成型装置由外管(1)、混凝土振动器总成(2)、内芯(4)及开口桩尖(7)构成，开口桩尖(7)位于外管(1)的下端，内芯(4)位于外管(1)内，混凝土振动器总成(2)位于外管与内芯(4)间且在外力的作用下上、下移动。
技术方案2：静压静拔现浇变型桩成型法，①采用静压法或振动法或锤击法将带有开口桩尖的外管压入或振入或锤入地下；②取出外管内的土；③将钢筋笼置入外管内；④用混凝土灌满开口桩尖的内腔；⑤将内芯置入置入钢筋笼内；⑥将混凝土振动器总成置入内芯与钢筋笼间，然后逐步将混凝土注入由内芯和外管构成的空间内，当混凝土注入一段高度时，起动混凝土振动器总成振动到设定的时间，使混凝土中的气泡排出、密度达到标准后，在外力的作用下静拔外管上移，继续起动混凝土振动器总成，使混凝土与桩孔壁密实结合，再次将混凝土注入由内芯和外管构成的空间内，当混凝土注入一段高度时，再次起动混凝土振动器总成振动到设定的时间，使混凝土中的气泡排出、密度达到标准后，再次在外力的作用下静拔外管上移，继续起动混凝土振动器总成，使混凝土与桩孔壁密实结合，如此循环，直至管桩成型，经内检合格后封口。内芯为气囊时，将气囊充满气体，待混凝土初步凝固后，将内置气囊中的气体排出、抽出内置气囊即可，经内检合格后封口。
技术方案3：静压静拔空心现浇变型桩成型法，①采用静压法或振动法或锤击法将带有开口桩尖的外管压入或振入或锤入地下；②取出外管内的土；③用混凝土灌满开口桩尖的内腔；④将内芯(4)置入外管内；⑤将混凝土振动器总成置入内芯(4)与外管间，将混凝土逐步注入由内芯和外管构成的空间内，当混凝土注入一段高度后，起动外管内侧的混凝土振动器振动到设定的时间，使混凝土中的气泡排出、密度达到标准后，在外力的作用下静拔外管上移，然后继续将混凝土注入一段高度后，再次起动外管内侧的混凝土振动器振动到设定的时间，使混凝土中的气泡排出、密度达到标准后，再次在外力的作用下静拔外管上移，如此循环，直至管桩成型，经内检合格后封口。内芯(4)为气囊时，将气囊充满气体，待混凝土初步凝固后，将内置气囊中的气体排出、抽出内置气囊即可，经内检合格后封口。
本发明与背景技术相比，一是开口桩尖的设计，开创了静压管内取土，不仅避免了静压桩孔所产生的桩周地质变形的缺陷，确保了桩周边建筑物的地基质量，而且使管内的土质变得相对疏松，便于取土；二是混凝土振动器总成的设计，使混凝土管桩中的间隙、气泡得以有效地排出、密度达到和超过设计要求，而且有效地提高其承载抗压强度，特别使混凝土管桩的外壁形成了凸凹式阻击桩结构，最大限度地提高了管桩的承载能力；三是内置气囊壳采用微变形小的耐压材料制作，不仅承压高、微变形小、成型效果好、便于脱膜而且不会损坏内置气囊、可重复使用。
附图说明：
图1是静压静拔现浇变型桩成型装置的俯视结构示意图。
图2是第一种静压静拔现浇变型桩成型装置的剖视结构示意图。
图3是静压静拔空心现浇变型桩的剖视结构示意图。
图4是带钢筋笼榫槽结构型静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图5是带钢筋笼三角形结构静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图6是带钢筋笼丁字形结构静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图7是带钢筋笼工字形结构静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图8是带钢筋笼管状形结构静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图9是第二种静压静拔现浇变型桩成型装置的剖视结构示意图。
图10是榫槽结构型静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图11是三角形结构静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图12是丁字形结构静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图13是工字形结构静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图14是管状形结构静压静拔空心现浇变型桩的俯视结构示意图。
图15是第三种静压静拔现浇变型桩成型装置的剖视结构示意图。
图16是第四种静压静拔现浇变型桩成型装置的剖视结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：参照附图1和2。静压静拔现浇变型桩成型装置由外管1、混凝土振动器总成2、内芯4及开口桩尖7构成，内芯呈气囊或管状空心结构或实芯结构，管状空心结构呈发泡管状空心结构或泡沫管状空心结构或木制管状空心结构或树脂管脂空心结构或金属管状空心结构，本例采用内置气囊，开口桩尖7采用铸铁或铸钢或钢筋混凝土结构制作且在静压桩孔时，安装在外管1的下端，外管1采用厚钢板制作，钢板的厚度一般在3～6厘米间选择，形状可以是圆管形、矩形、三角形、丁字形、工字形、H形、榫槽型等等。内置气囊4采用现有技术制作(如高强度消防水带制作技术)且在桩孔压好后位于外管1内，混凝土振动器总成2位于外管与内置气囊4间且在外力的作用下上、下移动。混凝土振动器总成2由2个或2个以上的现有混凝土振动器2并联组成环形或矩形或三角形或丁字形或工字形振动器总成。钢筋笼3位于外管1和混凝土振动器总成2间。内置气囊4上端设有气嘴5。桩尖7为开口桩尖或扩口开口桩尖或筒形锥头桩尖且与外管1匹配。外管1呈圆柱形或呈三角形或呈丁字形或呈工字形或H形。
实施例2：参照附图15，在实施例1的基础上，内芯4为实芯结构且采用发泡实芯结构或泡沫实芯结构。
实施例3：参照附图1～3。静压静拔空心现浇变型桩成型法，①采用静压法或振动法或锤击法将带有开口桩尖的外管压入或振入或锤入地下；②取出外管内的土；③将钢筋笼置入外管内；④用混凝土灌满开口桩尖的内腔；⑤将内芯置入置入钢筋笼内；⑥将混凝土振动器总成置入内芯与钢筋笼间，然后逐步将混凝土注入由内芯和外管构成的空间内，当混凝土注入一段高度时，起动混凝土振动器总成振动到设定的时间，使混凝土中的气泡排出、密度达到标准后，在外力的作用下静拔外管上移，继续起动混凝土振动器总成，使混凝土与桩孔壁密实结合，再次将混凝土注入由内芯和外管构成的空间内，当混凝土注入一段高度时，再次起动混凝土振动器总成振动到设定的时间，使混凝土中的气泡排出、密度达到标准后，再次在外力的作用下静拔外管上移，继续起动混凝土振动器总成，使混凝土与桩孔壁密实结合，如此循环，直至管桩成型，经内检合格后封口。内芯为气囊时，将气囊充满气体，待混凝土初步凝固后，将内置气囊中的气体排出、抽出内置气囊即可，经内检合格后封口。
实施例4：在实施例3的基础上，所成形的管桩可以是榫槽型混凝土管桩，如附图4；也可以是三角形管桩，如附图5；也可以是丁字形管桩，如附图6；也可以是工字形管桩，如附图7；也可以是圆管形管桩，如附图8。上述混凝土管桩中均带有钢筋笼3。
实施例5：静压静拔空心现浇变型桩成型法，①采用静压法或振动法或锤击法将带有开口桩尖的外管压入或振入或锤入地下；②取出外管内的土；③用混凝土灌满开口桩尖的内腔；④将内芯置入外管内；⑤将混凝土振动器总成置入内芯与外管间，将混凝土逐步注入由内芯和外管构成的空间内，当混凝土注入一段高度后，起动外管内侧的混凝土振动器振动到设定的时间，使混凝土中的气泡排出、密度达到标准后，在外力的作用下静拔外管上移，然后继续将混凝土注入一段高度后，再次起动外管内侧的混凝土振动器振动到设定的时间，使混凝土中的气泡排出、密度达到标准后，再次在外力的作用下静拔外管上移，如此循环，直至管桩成型，经内检合格后封口。内芯为气囊时，将气囊充满气体，待混凝土初步凝固后，将内置气囊中的气体排出、抽出内置气囊即可，经内检合格后封口。
实施例6：在实施例5的基础上，所成形的管桩可以是榫槽型混凝土管桩，如附图10；也可以是三角形管桩，如附图11；也可以是丁字形管桩，如附图12；也可以是工字形管桩或H形管桩，如附图13；也可以是圆管形管桩，如附图14。上述混凝土管桩中均没有钢筋笼3。
实施例7：参照附图16，在实施例5的基础上，内芯4为实芯结构且采用发泡实芯结构或泡沫实芯结构。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些实施例只是对本发明说明性的，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。