一种多节双护壁套管筒桩成孔装置及其成桩方法 【技术领域】
本发明涉及一种筒桩，具体是一种多节双护壁套管筒桩成孔装置及其成桩方法。
背景技术
现有的成孔装置(筒桩)的护壁套管由单一一节内护壁套管和外护壁套管组成，如果所需处理的软土土层较厚，套管长度过大，会带来运输不便、桩架过高等问题，如果软土层达到一定的层厚和深度，为处理相应深厚的软土，单节套管需要达到相应的长度，现场施工时会面临极大的困难。目前的成孔装置的桩尖嵌入内外护壁套管之间，在套管与凸入空腔的桩尖之间有空隙，防水效果不好，如果空腔进水进泥，会影响成桩质量。
【发明内容】
本发明的目的是解决目前成孔装置在处理软土土层较厚时的施工过程中由于其套管短而带来的施工难度大的问题以及施工过程中套管里进水的问题。
为了实现上述目的，本发明设计了一种包括多节双护壁套管(包括内护壁套管和外护壁套管)的成孔装置及其成孔方法，其中相邻的双护壁套管包括内护壁套管和外护壁套管)通过接头(包括内和外接头)彼此连接，且该接头与另一双护壁套管之间的连接是可拆卸的。
本发明的接头(内接头和外接头)的具体结构，大致有三种结构，一种是环形的，包括内环形挡板和外环形挡板，该种结构的接头在施工过程中，将其上端固定在一双护壁套管的底端，另一相邻的双护壁套管的顶端设置在该接头的内、外环形挡板之间，并在置于同一直径线上的接头上的连接孔和该另一相邻的双护壁套管顶端壁上的连接孔中穿一连接杆，实现该相邻的两双护壁套管的对接。
另一种接头是在前一种结构的接头的的基础上设置有一环形底板，内、外环形挡板设置在该环形底板的一面的边缘，该种接头是通过其环形底板固定在一护壁套管的底端，而该一双护壁套管与另一双护壁套管的连接方式与前述的连接方式相同。
第三种接头的结构形式也是：内、外接头均是环形的，相邻的两双护壁套管的连接方式与上述的两种连接方式相同。
本发明的相邻的双护壁套管的另一种连接方式是通过设置在上述三种接头中的卡合槽配合设置另一双护壁套管的顶端壁上的卡合块，将相邻的双护壁套管卡接在一起，其中，卡合槽由竖向槽和设置在该竖向槽顶端的横向槽组成，且该两槽彼此相通。
在施工时，通过先将一节双护壁套管打入地下，待到达打入深度时确保该节双护壁套管的顶端露出地面外，此时通过接头将下一节双护壁套管固定在该节双护壁套管的顶端，接着通过振动锤打击该下一节双护壁套管的顶部使其推动已经打入地面里的双护壁套管一起被打入地下，同样，待该下一节双护壁套管只有其顶端露在地面外时，通过接头将再下一节双护壁套管固定在该下一节双护壁套管的顶端，继续通过振动锤将其打入地面里，如此重复，直至满足打桩的深度要求，待到满足打桩的深度要求后，往双护壁套管的内护壁套管和外护壁套管之间的环形空腔里浇注混凝土，待浇注的水泥满足设定高度后，用夹持器以一定速度将打入地下的双护壁套管一步一步的拔出，每拔出一节双护壁套管，卸掉该已被拔出的双护壁套管，如此反复，用夹持器拔出所有地双护壁套管，完成孔桩。
在将双护壁套管打入地面里的过程中，为了防止地下水通过桩尖或接头与双护壁套管之间的间隙进入双护壁套管的内护壁套管和外护壁套管之间的间隙里影响施工质量，本发明特意在接头和与之连接的双护壁套管之间、桩尖和与至相连的双护壁套管之间设置密封圈(一般是O形橡胶密封圈)，防止地下水的进入，确保了施工质量。
由于本发明的成孔装置具有多节双护壁套管，因此其能够满足土层较厚的成桩要求，又由于其相邻的套管之间通过接头及连接杆彼此连接，拆卸组合方便，便于施工；同时，由于本发明的接头和套管之间、桩尖和套管之间设置有密封圈，防水效果好，提高了施工质量。
【附图说明】
图1是本发明的成孔装置结构示意图；
图2是设置环形底板的接头结构示意图；
图3是设置卡合(导向)块的套管结构示意图；
图4是设置卡合槽的接头结构示意图；
图5是设置导向豁口的接头结构示意图；
图6是设置有导向槽的接头的结构示意图。
【具体实施方式】
参见图1、2，本发明的多节双护壁套管筒桩成孔装置结构示意图(剖视)，该结构中包括三节双护壁套管，该双护壁套管包括内护壁套管4、6、8和设置在该内护壁套管4、6、8外的外护壁套管3、5、7，该外护壁套管3、5、7和该内护壁套管4、6、8同轴；相邻的双护壁套管之间通过连接于相邻的内护壁套管4、6、8之间的内接头9、10、相邻的外护壁套管3、5、7之间的外接头11、12连接。
该例子中的内接头9、10和外接头11、12均是环形的，包括内环形挡板和外环形挡板(以靠近管轴者为内)(内接头9和外接头11的结构)；同时，其还可以包括设置在内环形挡板和外环形挡板顶部的环形底板(内接头10和外接头12的结构)。
当没有环形底板时，即内接头9和外接头11的结构，通过内接头9和外接头11彼此连接的双护壁套管为靠近夹持器2的两节相邻的双护壁套管(顶部的一节由内护壁套管4和外护壁套管3组成，其下相邻的一节由内护壁套管6和外护壁套管5组成——中部套管)，其具体连接方式是：外接头11的内环形挡板13和外环形挡板14的上端分别固定在相邻的双护壁套管中一双护壁套管的外护壁套管3的底端的内侧壁和外侧壁上；所述内接头9的内环形挡板15和外环形挡板16的上端分别固定在该一双护壁套管的内护壁套管4的底端的内侧壁和外侧壁上；
相邻的双护壁套管中的另一双护壁套管的内护壁套管6顶端嵌入该内接头9的内环形挡板15和外环形挡板16之间，该另一双护壁套管的外护壁套管5顶端嵌入该外接头11的内环形挡板13和外环形挡板14之间。
当包括环形底板时，即为内接头10和外接头12的结构，靠近桩尖18的由内护壁套管8和外护壁套管7组成的双护壁套管(底部套管)通过内接头10和外接头12与由内护壁套管6和外护壁套管5组成的双护壁套管(中部套管)连接，其具体连接方式是：
内护壁套管6的底端与内接头10的环形底板17固连，内接头10的内、外环形挡板与内护壁套管8的侧壁连接，外护壁套管5的底端与外接头12的环形底板18固连，外接头12的内、外环形挡板分别与外护壁套管7的侧壁连接。
以上两种连接方式中，相邻的套管之间是通过穿入置于同一直径线上的内接头9(10)的内环形挡板壁上和外环形挡板壁上、外接头11(12)的内环形挡板壁上和外环形挡板壁上、中部套管的内护壁套管6的顶端壁上及其外护壁套管5的顶端壁上(底部套管的内护壁套管8和其外护壁套管7)的顶端壁上的连接孔19(20)中的的连接杆21(22)连接。
为了便于固定连接杆21、22，在内接头9、10的内环形挡板的侧壁上对应其上的连接孔处设置有一与该连接孔相通的突出部23；连接杆21、22内端部与该突出部23的内壁接触；
同时，在外接头11、12的外环形挡板壁上的连接孔向外延伸形成一延伸孔24，该延伸孔24的孔内壁上设置有螺纹，一螺栓25通过该延伸孔与该外接头11、12的外环形挡板连接，通过该突出部23和螺栓25将连接杆21、22封闭在连接孔19、20内，不管穿入还是拆卸连接杆21、22都很方便。
参见图3、4、5、6，为了是套管彼此之间的连接更方便，本发明在接头(包括内接头和外接头)的内壁上设置了卡合槽(见图4，由竖向槽27和横向槽28组成)，或导向豁口29(见图5)或导向槽30(见图6)，在套管(中部套管和底部套管)顶端的外壁上设置了与该卡合槽或导向豁口29或导向槽30配合的卡合(导向)块26。
其中，卡合槽和卡合块26配合，在连接相邻的套管时，卡合块26先沿竖向槽27滑入卡合槽内，直至滑入横向槽28的端口，再将套管旋转，使卡合块26进入横向槽28内。
导向豁口29或导向槽30与导向块26配合，在连接相邻的套管时，由于导向豁口29或导向槽30与导向块26的配合，确保接头上的连接孔和套管上的连接孔恰好在同一直径线上，便于连接杆的穿入，从而使得套管的连接、拆卸方便，快捷。
不管是卡合槽和卡合块26配合还是导向豁口29或导向槽30与导向块26配合，卡合(导向)块26可以设置在中部(底部)护壁套管的内、外护壁套管的顶端的外壁或内壁上，且卡合槽的竖向槽27或导向槽30的底端延伸至接头(内接头或外接头)底端边缘附近，便于卡合(导向)块26的导入，使得套管的连接便捷，且卡合(导向)块26的顶端设置成弧形，就更有利于其导入卡合槽的竖向槽27或导向槽30中，当然，其具体形状可以根据实际需要设计，以满足工程需要为准。
桩尖18通过其顶面上的环形凸出部分嵌入底端的双护壁套管的内、外护壁套管底端之间的环形间隙内，且该桩尖18与该环形间隙的壁之间设置有密封圈；接头和中部套管或底部套管之间也设置有密封圈，防止进水，确保施工质量。
当本发明的接头为环形时，套管之间还存在以下四种不同的具体连接方式
1、外接头上端固定在所述一双护壁套管的外护壁套管底端外侧壁上，该内接头上端固定在该一双护壁套管的内护壁套管底端外侧壁上，所述另一双护壁套管的内护壁套管的侧壁上对应其上的连接孔处设置有一与该连接孔相通的凸向双护壁套管轴线的突出部；所述连接杆的内端部延伸至所述突出部内壁；所述外接头的外侧壁上设置有一与其上的连接孔对接的延伸孔，该延伸孔的孔内壁上设置有螺纹，一螺栓通过该延伸孔与该外接头连接；
2、所述外接头上端固定在所述相邻的双护壁套管中的一双护壁套管的外护壁套管底端外侧壁上，该内接头上端固定在该一双护壁套管的内护壁套管底端内侧壁上，该内接头侧壁上对应其上的连接孔处设置有一与该连接孔相通的凸向双护壁套管轴线的突出部，连接杆的内端头延伸至所述突出部内壁；外接头的外侧壁上设置有一与其上的连接孔对接的延伸孔，该延伸孔的孔内壁上设置有螺纹，一螺栓通过该延伸孔与该外接头连接；
3、外接头上端固定在所述相邻的双护壁套管中的一双护壁套管的外护壁套管底端内侧壁上，该内接头上端固定在该一双护壁套管的内护壁套管底端外侧壁上，另一双护壁套管的内护壁套管的侧壁上对应其上的连接孔处设置有一与该连接孔相通的凸向双护壁套管轴线的突出部，连接杆的内端头延伸至所述突出部内壁；该另一双护壁套管的顶端外侧壁上设置有一与其上的连接孔对接的延伸孔，该延伸孔的孔内壁上设置有螺纹，一螺栓通过该延伸孔与该外接头连接；
4、外接头上端固定在所述相邻的双护壁套管中的一双护壁套管的外护壁套管底端内侧壁上，该内接头上端固定在该一双护壁套管的内护壁套管底端内壁上，该内接头侧壁上对应其上的连接孔处设置有一与该连接孔相通的凸向双护壁套管轴线的突出部，所述连接杆的内端头延伸至所述突出部内壁；该另一双护壁套管的顶端外侧壁上设置有一与其上的连接孔对接的延伸孔，该延伸孔的孔内壁上设置有螺纹，一螺栓通过该延伸孔与该外接头连接。
对应的其导向槽和导向块的设置形式如下：另一双护壁套管的内护壁套管顶端和内接头之间设有第一导向块和用于置放该第一导向块的第一导向槽或第一导向豁口，第一导向块设置在该内护壁套管壁上，第一导向槽设置在对应于该第一导向块的内接头的侧壁上；第一导向豁口设置在对应于该第一导向块的内接头上；
另一双护壁套管的外护壁套管的顶端和外接头之间设置有第二导向块和用于置放该第二导向块的第二导向槽或第二导向豁口，第二导向块设置在该外护壁套管壁上，第二导向槽设置在对应于该第二导向块的外接头的侧壁上；第二导向豁口设置在对应于该第二导向块的外接头上。
同时，本发明还提供了通过本发明的多节双护壁套管筒桩成孔装置的成桩方法，包括以下步骤：
1)先将一节双护壁套管的内、外护壁套管与桩尖的内外支承面接触，接着将其用振动锤打入地面里，并使其顶端露出部分于地面外；
2)接着通过内、外接头将下一节双护壁套管固定在该已经打入地面里的双护壁套管的顶端，然后通过振动锤打入地面里，并使其顶端露出部分于地面外；
3)重复步骤2)给地面里依次打入双护壁套管，直至满足预成桩的深度要求；
4)待打入地面里的所有双护壁套管的总长度满足桩的深度要求后，给由所有双护壁套管的内、外护壁套管之间的间隙形成的环形空腔里浇筑混凝土，待所浇筑的混凝土的高度满足预定高度后，在浇筑混凝土的同时，通过夹持器自最后打入地面里的双护壁套管至首先打入地面里的双护壁套管的顺序，一节一节地拔出打入地面里的所有的双护壁套管，在此过程中，当内、外接头拔出地面时，拆掉已被拔出的双护壁套管，通过夹持器夹持住下一节双护壁套管，继续一节一节地拔出打入地面里的所有的双护壁套管，直至拔出桩尖完成混凝土的浇注。