同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法.pdf

一种同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法，包括一可在土体中沉入与上拔的且配置有矩形长钢管的矩形架体，矩形长钢管的底部配置一带预留孔的桩位预埋桩靴；矩形长钢管中心配置一导向管，它的下端与桩靴预留孔相配合，导向管的外部套置一带植入砼口的压送管，矩形架体内侧设置有多只能在矩形架体内向上自由转动的翻板，导向管与压送管设置为间隙配合，桩位预埋桩靴与矩形长钢管的底面设置为可脱卸的封闭连接，压送管固定在钢筋骨架的端部钢板上，该钢板与钢筋骨架焊接成整体，压送管套入所述导向管的上口并振动植入砼内直至导向管的底部；本发明优点是桩的承载力高、施工效率高、无挤土影响、无泥浆污染、质量可靠。

1.  一种同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，包括一可在土体中沉入与上拔的矩形架体(10)，该矩形架体(10)内配置有矩形长钢管(3)，其特征在于：
所述矩形长钢管(3)的底部配置一带预留孔的桩位预埋桩靴(5)；所述矩形长钢管(3)内配置一圆形导向管(6)，该导向管(6)的下端与所述桩靴(5)预留孔相配合；
所述矩形长钢管(3)的上口连接砼灌入口(14)；
所述矩形架体(10)内侧设置有多个可转动的翻板(4)，该翻板(4)只能在所述矩形架体(10)内向上自由转动。

2.  根据权利要求1所述的同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，其特征在于：所述导向管(6)外部间隙配合一压送管(7)，该压送管(7)的直径比所述导向管(6)的直径大6～10毫米。

3.  根据权利要求1所述的同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，其特征在于：所述桩位预埋桩靴(5)是预制钢筋砼桩靴，该桩位预埋桩靴(5)与所述矩形架体(10)的底面设置为可脱卸的封闭连接。

4.  根据权利要求1所述的同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，其特征在于：所述多个可转动的翻板(4)的间距设置为4米。

5.  根据权利要求1所述的同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，其特征在于：所述矩形架体(10)是由长钢板(1)与多个横隔板(2)焊接组成；该多个横隔板(2)的相互间隔为2米。

6.  根据权利要求2所述的同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，其特征在于：所述压送管中设置有钢筋骨架且组成整体，所述压送管(7)定位在所述钢筋骨架(9)的端部钢板上，该钢板与所述钢筋骨架焊接连接。

7.  根据权利要求6所述的同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，其特征在于：所述压送管套入所述导向管(6)的上口，所述钢筋骨架在振动作用下植入砼内，直至所述导向管的底部。

8.  根据权利要求1或5所述的同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，其特征在于：所述土体的表面与所述矩形架体(10)之间设置有架体定位口(13)，该架体定位口(13)与所述矩形架体(10)相配合。

9.  一种同步提土压灌矩形灌注桩成桩方法，其特征在于：第一步，按设计桩位预所述埋桩靴(5)与所述定位口(13)；将所述矩形架体(10)置于该桩靴(5)上；再将所述导向管(6)插入所述桩靴预留孔内；第二步，静压沉入所述同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置至设计高程，与此同时，所述土体(11)进入所述矩形架体(10)内；第三步，上拔所述同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，与此同时，同步从所述砼灌入口(14)压灌砼；此时，所述导向管(6)预留在砼内；所述同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置上拔过程，所述翻板(4)由于所述土体(11)的自重作用而向下关闭，即封闭所述土体下落的出口，从而实现同步提土压灌砼、土体出地面倒向提土压灌装置的两侧、砼充填提土压灌装置的空间；第四步，所述压送管支承在所述钢筋骨架(9)的端部钢板上，振动植入砼于所述压送管内直至底部；第五步，上拔所述压送管及所述导向管(6)，所述灌注桩上口补灌适量砼，直至全部拨出成桩。

同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法
技术领域
本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其是涉及一种同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法。
背景技术
现在土木建筑工程的灌注桩一般可分为挤土型与非挤土型的两种成桩装置。
该非挤土型桩即为圆形钻孔灌注桩；该圆形钻孔灌注桩施工过程中需要使用大量的洁净水，该洁净水在所述的钻孔过程中钻搅为泥浆，并不断地排放入泥浆池，该泥浆池中的泥浆又需要不断地外运丢弃。为了桩孔内泥浆护壁以防止桩孔坍塌，经估算，每立平方米的圆形钻孔灌注桩砼需消耗6立方米的洁净水；其中排放泥浆有4立方米，并需要汽车外运，这些排放泥浆随意丢弃又要引起污染环境。
所述非挤土型成桩装置目前有使用长螺旋提土同步压灌的圆形灌注桩。作为摩擦型灌注桩而言，同样的体积其圆形截面的表面积比较矩形截面比较要小；表面积小则摩擦承载力低；因此长螺旋提土同步压灌的圆形灌注桩的摩擦承载力较低，抗侧向水平力更低。
例如，对于所述深基坑支护桩而言，经计算，二层地下室每延长米作用所述深基坑的支护能力，其圆形截面直径为850毫米的支护桩并配置均布的受力钢筋20*Φ25，相同支护能力矩形截面为450*800毫米的支护桩对称配置受力钢筋共12*Φ25。即圆形钻孔灌比较矩形灌注桩砼多消耗砼百分之三十六、钢筋百分之四十。
其次，所述长螺旋提土同步压灌的圆形灌注桩由于不能设置中心导管导向植入装置，因而不能保证钢筋骨架植入砼内的正确位置与钢筋保护层厚度，这大大影响长螺旋提土同步压灌的圆形灌注桩的质量可靠度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的现状而提供一种具有优势的质量可靠度与承截能力、又可节约砼与钢筋的同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，包括一可在土体中沉入与上拔的矩形架体，该矩形架体内配置有矩形长钢管，其特征在于：
所述矩形长钢管的底部配置一带预留孔的桩位预埋桩靴；所述矩形长钢管中心配置一圆形导向管，该导向管的下端与所述桩靴预留孔相配合；
所述矩形长钢管的上口连接砼灌入口；
所述矩形架体内侧设置有多个可转动的翻板，该翻板只能在所述矩形架体内向上自由转动。
采用以上矩形架体提土同步压灌砼与导管导向植入装置结构，钢筋骨架临时固定在该压送管上，该压送管套入所述导向管；可保证钢筋骨架植入砼内的正确位置与钢筋保护层厚度，从而实现提升质量可靠度；其次，可节约砼与钢筋、并提高承截力以及深基坑抗侧向土压力能力。
所述导向管与所述压送管设置可为间隙配合，该压送管的直径比所述导向管的直径大6～10毫米。以保证导向管的良好导向功能。
所述桩位预埋桩靴可以是预制钢筋砼桩靴，该桩位预埋桩靴与所述矩形架体的底面设置为可脱卸的封闭连接。桩位预埋桩靴可以促成矩形架体与导向管之间的正确定位。
所述多个可转动的翻板的间距可以设置为4米。可转动的翻板作用是土体可通过活动翻板进入矩形架体提土器中，又可以封闭土体下落，从而将土体取出；以提高提土效率。
所述矩形架体可以是由长钢板与多个横隔板焊接组成；该多个横隔板的相互间隔为2米左右。焊接工艺快捷简单，又具有较高的结构刚度。
所述压送管与钢筋骨架临时组成整体，所述压送管定位在钢筋骨架的端部钢板上，该钢板与所述钢筋骨架焊接成整体。以可靠定位压送管的工作。
所述土体的表面与所述矩形架体之间设置有架体定位口，该架体定位口与所述矩形架体相配合。架体定位口有益效果是确保矩形架体沉入土体时保持正确的垂直位置。
所述架体定位口由钢板焊接而成。
本发明同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法适用于深厚饱和软土地层的地质条件。
作为本发明的进一步改进，所述压送管套入所述导向管的上口，所述钢筋骨架在振动作用下植入砼内，直至所述导向管的底部。施工效率高、操作快捷又简便。
一种同步提土压灌矩形灌注桩的成桩方法，其特征在于：第一步，按设计桩位预所述埋桩靴与所述定位口；将所述矩形架体置于该桩靴上；再将所述导向管插入所述桩靴预留孔内；第二步，静压沉入所述同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置至设计高程，与此同时，所述土体进入所述矩形架体；第三步，上拔所述同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置，与此同时，同步从所述砼灌入口压灌砼；此时，所述导向管预留在砼内；所述同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置上拔过程，所述翻板由于所述土体的自重作用而向下关闭，即封闭所述土体下落的出口，从而实现同步提土压灌砼、土体出地面倒向提土压灌装置的两侧、砼充填提土压灌装置的空间；第四步，所述压送管支承在所述钢筋骨架的端部钢板上，振动植入砼于所述压送管内直至底部；第五步，上拔所述压送管及所述导向管，所述灌注桩上口补灌适量砼，直至全部拨出成桩。
本发明由于采用了矩形架体提土与导管导向装置结构，与现有技术相比，其优点是桩的承载力高、施工效率高、质量可靠。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明的成桩工艺方法示意图；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图1至图3示出本发明的一个实施方式，它包括由长钢板1、横板2与矩形长钢管3焊接组成的矩形架体10。矩形架体10它可在土体中沉入与上拔的。
矩形长钢管3的底部配置一带预留孔的桩位预埋桩靴5；矩形长钢管3中心配置一导向管6，该导向管的下端与所述桩靴5预留孔相配合；该导向管6端部桩靴5插入桩靴预留孔内，该导向管6置于矩形长钢管3中；该矩形长钢管3的上口连接砼灌入口14；见图1、2所示。
矩形架体10内侧设置有多个可转动的翻板4，该翻板4只能在所述矩形架体10内向上自由转动。可转动的翻板作用是土体可通过活动翻板进入矩形架体提土器中，又可以封闭土体下落，从而将土体取出；以提高提土效率。
采用矩形架体提土同步压灌砼与导管导向植入装置结构，钢筋骨架临时固定在该压送管上，该压送管套入所述导向管；可保证钢筋骨架植入砼内的正确位置与钢筋保护层厚度，从而实现提升质量可靠度；其次，可节约砼与钢筋、并提高承截力以及深基坑抗侧向土压力能力。
导向管6外部间隙配合一压送管(图中未示出)；该压送管的直径比所述导向管6的直径大6～10毫米。
桩位预埋桩靴5是预制钢筋砼桩靴，该桩位预埋桩靴5与矩形架体中的矩形管3的底面设置为可脱卸的封闭连接。
多个可转动的翻板4的间距设置大约为4米，可根据矩形架体10的体积选取。
矩形架体是由长钢板与多个横隔板焊接组成；该多个横隔板2的相互间隔大约为2米。
压送管7固定有钢筋骨架9，压送管7固定在该钢筋骨架9的端部钢板上，该钢板与钢筋骨架9焊接成整体。压送管7套入导向管6的上口，并振动植入砼内直至导向管6的底部。压送管7与导向管6拔出成桩；见图3所示。
横板2每隔2米设置一个；每隔4米一活动翻板4。
土体的表面与矩形架体10之间设置有架体定位口13，该架体定位口与矩形架体10相配合；见图3所示。架体定位口13由钢板焊接而成。设置架体定位口13是为了确保矩形架体沉入土体中与上拔时的正确的垂直位置。
本发明的成桩施工工艺与方法说明如下(见图3所示)：
第一步，按设计桩位预埋桩靴5与定位口13；将由长钢板1、横板2与矩形长钢管3组成的矩形架体10置于该桩靴5上；再将导向管6插入桩靴5预留孔内；导向管6与矩形管3的管孔相配合；见图3的左边第一图所示；
第二步，静压沉入本发明的成桩装置至设计高程，并土体11进入矩形架体10内；见图3的左边的第二图所示；
第三步，上拔本发明的成桩装置；同步地，砼从灌入口14压灌砼；此时，导向管6预留在砼内，成桩装置上拔过程，翻板4由于土体11的自重作用而向下关闭，即封闭土体下落的出口，从而实现同步提土压灌砼、土体出地面倒向提土压灌装置的两侧、砼充填提土压灌装置的空间；见图3的左边第三图所示；
第四步，压送管7固定位在钢筋骨架9上；压送管7的直径比导向管6大6～10mm，便于套入贯穿即可，压送管7支承在钢筋骨架9的端部钢板上、钢板与钢筋骨架9焊接成整体、压送管7套入导向管6的上口、振动植入砼内、直至底部；见图3的左边第四图所示；
第五步，上拔压送管7及导向管6，上口补灌适量砼，直至全部拨出成桩，见图3的右边第一图所示。然后，转入相邻桩施工。
本发明的优点是：
1.桩的承载力高由于圆形灌注桩对抗侧向水平力(受弯)能力低，截面配的钢筋不能有效发挥作用。由于受弯工作时受力钢筋离中和轴的距离只有1根钢筋充分发挥作用，其它钢筋的作用逐渐减少，一般只能发挥55～60％左右。而相同截面积的矩形截面的侧表面积比圆形截面大20％左右，也就是桩的承载力值侧阻力可提高20％。深基坑支护桩与钻孔灌注桩相比可节省钢筋40～45％、节省砼30～35％。
2.施工效率高一般采用提土与植入钢筋由二台设备协同完成为高效率，以25m桩长为例：沉入矩形提土压灌装置至完成提土工序不到20分钟、桩机移位由植筋设备就位10分钟、植筋施工时间约为15分钟，因流水作业平均45分钟可完成一根桩，每作业班可完成12～13根矩形灌注桩。流水作业可完成15～16根。
3.质量可靠同步提土压灌即为提土空间由压力灌注砼充填、施工过程保持压灌压力不变、直至将土体全部提出地面，架体定位口13埋设在上口，钢筋骨架通过压力管振动送入桩底，压力管套入中心导向管6完成植筋工序，保证钢筋正确位置与砼保护层厚度。
本发明的适用条件是：
1.适用于沿海的如宁波地区的软土地层去除地表填土或地表硬壳层、消除沉入提土装置的土塞作用，矩形灌注桩的桩长宜≤32m(因提土装置长度须超出桩长、考虑高桩机的安全因素)深基坑支护桩。
2.适用桩的截面为500×900、450×800、400×700、350×600毫米最有效。
3.当截面为300×500、250×400毫米邻周环境因素许可、最有效用矩形钢模管应用沉管灌注桩相同工艺施工的挤土桩。也可采用同步提土压灌工艺施工、但效率相对较低。
4.当桩长＞32m时，须用矩形钢模管全桩长护壁，提土装置在钢模管内分段提出土体，置入钢筋笼、灌入砼、拔出钢模管成桩。
本发明的同步提土压灌矩形灌注桩为无模管施工工法，在设计桩位沉入提土器至设计桩深、上拔提土器同步在底部压力灌入砼直至地面；钢筋骨架固定在压力管上、压力管套入中心导管并振动沉入至设计高程，然后上拔压力管与中心导管，即成矩形灌注桩。