本發(fā)明屬于一種免樁間土挖除的樁帽混凝土施工方法及其裝置。

背景技術(shù)：

螺桿灌注樁(簡稱螺桿樁)作為建筑物的地基樁或軟基處理用的CFG樁，已廣泛應(yīng)用。通常，螺桿樁的樁徑直桿段采用0.4m，螺紋段樁芯直徑0.299m，直桿段不小于總樁長的三分之一且不小于5m，頂部為樁帽，樁帽為直徑110cm的圓柱形，高30cm。如：新建通遼至新民北站客運(yùn)專線TLSG-1標(biāo)段，軟基處理采用CFG樁和螺桿樁，其中CFG樁設(shè)計樁間距為160cm--200cm，下部樁徑40cm的混凝土灌注樁，樁帽直徑110cm，高30cm，全線共計有CFG樁73000根，合計72.7萬延米。螺桿灌注樁樁徑直桿段采用0.4m，螺紋段樁芯直徑0.299m，直桿段不小于總樁長的三分之一且不小于5m，頂部為樁帽，樁帽為直徑110cm的圓柱形，高30cm。

現(xiàn)螺桿樁或CFG樁的樁帽采用“后截法”的施工工藝，即在樁孔灌注過程中，樁孔內(nèi)需超灌50cm的混凝土，在螺桿樁灌注完成后，清除各螺桿樁之間的中間土到樁帽底標(biāo)高，然后用人工切除螺桿樁的多余樁頭，安裝組成樁帽的周邊模板，澆筑樁帽混凝土與切除樁頭的螺桿樁鑄成一體結(jié)構(gòu)，形成樁帽，等到樁帽混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，回填各螺桿樁之間的中間土，碾壓密實(shí)。該“后截法”的工藝需先將各螺桿樁之間的大量樁間土清除，然后再截除多余樁頭，再安裝組成樁帽的周邊模板，施工澆筑樁帽混凝土樁帽后，經(jīng)養(yǎng)生，再回填樁間土，存在樁間土先清除再回填的浪費(fèi)工藝，費(fèi)時費(fèi)力，施工速度慢，人工切除樁頭慢，截除樁頭成本大，效率低。

該工藝存在樁間土先挖除再回填的施工，存在施工成本的浪費(fèi)，同時由于樁間距為160cm～200cm，間距較小，大型碾壓設(shè)備施工作業(yè)面不足，小型碾壓設(shè)備碾壓質(zhì)量不能保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計一種免樁間土挖除的樁帽混凝土施工方法及其裝置，推出免樁間土挖除的樁帽混凝土施工工藝及配套裝置，有能有效加快樁帽施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本，省時省力，施工成本低，施工質(zhì)量好，安全性好和使用效果好的優(yōu)點(diǎn)。

為此，本發(fā)明的免樁間土挖除的樁帽混凝土施工方法，包括如下步驟：

(1)制備樁帽坑旋挖裝置和樁頭旋切裝置；

(2)按照設(shè)計標(biāo)高對桿樁軟基處理段落進(jìn)行分段，按照設(shè)計要求對地基進(jìn)行清表至設(shè)計高程；

(3)樁鉆機(jī)就位，開鉆，提鉆，對鉆孔內(nèi)灌注混凝土，至鉆孔內(nèi)灌注的混凝土項面達(dá)到樁頂標(biāo)高，滿足設(shè)計要求；

(4)采用振搗棒插入樁孔內(nèi)振搗灌注的混凝土，振搗棒應(yīng)快插慢提，反復(fù)搗震，深入樁頂下2米的樁孔內(nèi)，保證樁頭混凝土質(zhì)量；

(5)待桿樁的混凝土凝固期過后，進(jìn)行樁帽施工，先將樁鉆機(jī)在鉆樁孔過程中周邊遺留的棄土全部清理完畢，再采用平地機(jī)整平，并用18～20噸的壓路機(jī)靜壓2遍；

(6)檢測樁基，樁檢合格后，采用全站儀結(jié)合掛線測量法放出每個樁位的中心位置，并用竹簽做好標(biāo)識；；

(7)按照設(shè)計樁帽尺寸開挖樁帽坑，用樁帽坑旋挖裝置對準(zhǔn)樁頭的中心位置，啟動樁帽坑旋挖裝置開始下挖樁位周邊的樁帽坑，至樁帽坑的設(shè)計標(biāo)高，并將挖掘土運(yùn)至棄渣場；

(8)人工清理樁帽坑內(nèi)余下的渣土，采用激光投線儀和水準(zhǔn)尺，判斷樁帽坑底和頂標(biāo)高是否滿足設(shè)計要求，并人工修整至設(shè)計標(biāo)高；

(9)對樁帽坑內(nèi)的樁頭依設(shè)計要求高度用樁頭旋切裝置開始切割，樁頭實(shí)現(xiàn)環(huán)切后，采用手持電錘，將多余的樁頭鑿除；

(10)對樁帽坑內(nèi)的樁帽進(jìn)行混凝土澆筑，包括：

(a)為控制好樁帽的冒頂標(biāo)高和外露面的線型，在樁帽冒頂向下5cm安裝樁帽定位模板，樁帽定位模板直徑40cm，采用1cm厚的鋼板加工而成，并在樁帽定位模板的頂面焊接2道平行的呈間隔距離設(shè)置的鋁合金板，并將兩道鋁合金板的中心線標(biāo)識出，為模板定位用；

(b)采用十字線找出螺桿樁中心點(diǎn)，并標(biāo)識出，然后將樁帽定位模板安裝到已經(jīng)開挖好的樁帽坑內(nèi)上端；

(c)采用激光投線儀和水準(zhǔn)尺調(diào)整樁帽定位模板的標(biāo)高，通過錘球?qū)⒍ㄎ荒０逭{(diào)整到位，在通過鋁合金板與木楔進(jìn)行固定樁帽定位模板；

(d)在樁帽坑內(nèi)澆筑混凝土直至樁帽定位模板，振搗棒振搗密實(shí)澆筑的混凝土，刮平收面；

(e)采用覆蓋土工布灑水養(yǎng)生，最后拆除定位摸板。

所述的樁帽坑的直徑與設(shè)計的樁帽坑直徑相同。所述的步驟(5)中采用平地機(jī)整平，并用18～20噸的壓路機(jī)靜壓2遍為對各螺桿樁周邊的地基面平整和用18～20噸的壓路機(jī)對各螺桿樁周邊的地基面靜壓2遍。

所述的步驟(2)中按照設(shè)計要求對地基進(jìn)行清表至設(shè)計高程包括平整和壓實(shí)地面。

一種實(shí)現(xiàn)所述方法的裝置，包括挖掘機(jī)、樁帽坑旋挖裝置、樁頭旋切裝置和樁帽定位模板所組成，其中：

挖掘機(jī)，挖掘機(jī)用于轉(zhuǎn)換和趨動樁帽坑旋挖裝置和樁頭旋切裝置，挖掘機(jī)的伸展臂的前端通過軸柱軸接工位轉(zhuǎn)換盤，工位轉(zhuǎn)換盤的相鄰兩邊設(shè)有呈90度角分布的挖掘固定法蘭盤和切割固定法蘭盤，樁帽坑旋挖裝置和樁頭旋切裝置通過各自連接法蘭盤分別固定在挖掘固定法蘭盤和切割固定法蘭盤上，工位轉(zhuǎn)換盤的另外相鄰兩邊上分別與上液壓桿和下液壓桿軸接，上液壓缸體和下液壓缸體分別固定在對應(yīng)部的伸展臂上；

樁帽坑旋挖裝置，用于旋挖樁帽坑，樁帽坑旋挖裝置由連接法蘭盤、護(hù)殼、趨動電機(jī)、旋挖桶和螺旋挖翅所組成，護(hù)殼的上端中部與連接法蘭盤連為一體，樁帽坑旋挖裝置通過連接法蘭盤與工位轉(zhuǎn)換盤上的挖掘固定法蘭盤固定為一體，護(hù)殼內(nèi)設(shè)有趨動電機(jī)，趨動電機(jī)軸穿過護(hù)殼與殼體下端的旋挖桶上端中心部連接，旋挖桶的外周壁上設(shè)有螺旋挖翅，螺旋挖翅由外周壁上的桶底螺旋至桶頂，旋挖桶的下端為開口端，旋挖桶的上端面中部設(shè)有與電機(jī)軸卡接的卡槽孔，卡槽孔周邊的旋挖桶的上端面設(shè)有出渣孔；

樁頭旋切裝置，用于旋切位于樁帽坑內(nèi)的多余樁頭，由連接法蘭盤、定軸柱、轉(zhuǎn)動電機(jī)、切割電機(jī)、活動軸筒、從動環(huán)齒、主動齒輪、切割架和切割刀所組成，定軸柱的上端中部與連接法蘭盤連為一體，樁頭旋切裝置通過連接法蘭盤與工位轉(zhuǎn)換盤上的切割固定法蘭盤固定為一體，定軸柱的下部軸設(shè)有活動軸筒，活動軸筒的下端與切割架的上端中部連接，切割架的一端向下折彎且其下端設(shè)有定位輪，切割架的另一端與調(diào)距液壓缸體固定，調(diào)距液壓缸的液壓桿與固定柱上部連接，固定柱的下部設(shè)有切割電機(jī)，切割電機(jī)軸上設(shè)有切割刀，活動軸筒的外周壁上固定有從動環(huán)齒，從動環(huán)齒與轉(zhuǎn)動電機(jī)軸上的主動齒輪咬合，轉(zhuǎn)動電機(jī)固定在對應(yīng)處的定軸柱上。

樁帽定位模板，用于定位樁帽坑內(nèi)澆筑混凝土的上端標(biāo)高，樁帽定位模板為圓盤型，樁帽定位模板的直徑40cm，采用1cm厚的鋼板加工而成，樁帽定位模板的頂面焊接2道平行的呈間隔距離設(shè)置的鋁合金板，兩道鋁合金板的中心線設(shè)有標(biāo)識線，鋁合金板上呈間隔距離設(shè)有固定孔。

所述的旋挖桶的開口端內(nèi)徑與螺桿樁上端面直徑比為1.1～1.3∶1。

所述的旋挖桶直徑及與位于直徑線上的螺旋挖翅寬度之和等于樁帽上端面直徑。所述的鋁合金板上呈間隔距離設(shè)有固定鉤。所述的樁帽定位模板的直徑小于樁帽坑內(nèi)直徑。所述的切割刀上端的固定柱上設(shè)有噴水管。

上述方法和裝置達(dá)到了本發(fā)明的目的。

本發(fā)明推出免樁間土挖除的樁帽混凝土施工工藝及配套裝置，有能有效加快樁帽施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本，省時省力，施工成本低，施工質(zhì)量好，安全性好和使用效果好的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明去除了清除各螺桿樁之間的中間土到樁帽底標(biāo)高的工序，安裝組成樁帽的周邊模板的工序，回填各螺桿樁之間的中間土到樁帽底標(biāo)高的工序。

用本發(fā)明比用傳統(tǒng)方法和結(jié)構(gòu)施工時間縮矩60％，節(jié)省施工材料50％，施工成本降低60％；施工質(zhì)量好，節(jié)能環(huán)保效果好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的樁帽坑旋挖裝置和樁頭旋切裝置的示意圖。

圖2為本發(fā)明的旋挖桶的底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的樁帽坑結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，本發(fā)明包括螺桿樁或軟基處理用的CFG樁的施工工藝，包括如下步驟：

(1)制備樁帽坑旋挖裝置和樁頭旋切裝置，制備樁帽定位模板。

(2)按照設(shè)計標(biāo)高對桿樁軟基處理段落進(jìn)行分段，按照設(shè)計要求對地基進(jìn)行清表至設(shè)計高程，進(jìn)行清表處理包括平整和初步壓實(shí)地面等。

(3)樁鉆機(jī)就位，開鉆，提鉆，對鉆孔內(nèi)灌注混凝土，至鉆孔內(nèi)灌注的混凝土項面達(dá)到樁頂標(biāo)高，滿足設(shè)計要求。

(4)采用振搗棒插入樁孔內(nèi)振搗灌注的混凝土，振搗棒應(yīng)快插慢提，反復(fù)搗震，深入樁頂下2米的樁孔內(nèi)，保證樁頭混凝土質(zhì)量。

(5)待桿樁的混凝土凝固期過后，進(jìn)行樁帽施工，先將樁鉆機(jī)在鉆樁孔過程中周邊遺留的棄土全部清理完畢，再采用平地機(jī)整平，并用18～20噸的壓路機(jī)靜壓2遍。

(6)檢測樁基，樁檢合格后，采用全站儀結(jié)合掛線測量法放出每個樁位的中心位置，并用竹簽做好標(biāo)識。

(7)按照設(shè)計樁帽尺寸開挖樁帽坑30，用樁帽坑旋挖裝置對準(zhǔn)樁頭29的中心位置，啟動樁帽坑旋挖裝置開始下挖樁位周邊的樁帽坑，至樁帽坑的設(shè)計標(biāo)高，并將挖掘土運(yùn)至棄渣場。

(8)人工清理樁帽坑內(nèi)余下的渣土，采用激光投線儀和水準(zhǔn)尺，判斷樁帽坑底和頂標(biāo)高是否滿足設(shè)計要求，并人工修整至設(shè)計標(biāo)高。

(9)對樁帽坑內(nèi)的樁頭依設(shè)計要求高度用樁頭旋切裝置開始切割，樁頭實(shí)現(xiàn)環(huán)切后，采用手持電錘，將多余的樁頭鑿除。

(10)對樁帽坑內(nèi)的樁帽進(jìn)行混凝土澆筑，包括：

(a)為控制好樁帽的冒頂標(biāo)高和外露面的線型，在樁帽冒頂向下5cm安裝樁帽定位模板，樁帽定位模板直徑40cm，采用1cm厚的鋼板加工而成，并在樁帽定位模板的頂面焊接2道平行的呈間隔距離設(shè)置的鋁合金板，并將兩道鋁合金板的中心線標(biāo)識出，為模板定位用。

(b)采用十字線找出螺桿樁中心點(diǎn)，并標(biāo)識出，然后將樁帽定位模板安裝到已經(jīng)開挖好的樁帽坑內(nèi)上端。

(c)采用激光投線儀和水準(zhǔn)尺調(diào)整樁帽定位模板的標(biāo)高，通過錘球?qū)⒍ㄎ荒０逭{(diào)整到位，在通過鋁合金板與木楔進(jìn)行固定樁帽定位模板。

(d)在樁帽坑內(nèi)澆筑混凝土直至樁帽定位模板，振搗棒振搗密實(shí)澆筑的混凝土，刮平收面。

(e)采用覆蓋土工布灑水養(yǎng)生，最后拆除定位摸板。

所述的樁帽坑的直徑與設(shè)計的樁帽坑直徑相同。所述的步驟(5)中采用平地機(jī)整平，并用18～20噸的壓路機(jī)靜壓2遍為對各螺桿樁周邊的地基面平整和用18～20噸的壓路機(jī)對各螺桿樁周邊的地基面靜壓2遍。

所述的步驟(2)中按照設(shè)計要求對地基進(jìn)行清表至設(shè)計高程包括平整和壓實(shí)地面。

一種實(shí)現(xiàn)所述方法的裝置，包括挖掘機(jī)、樁帽坑旋挖裝置、樁頭旋切裝置和樁帽定位模板所組成，其中：

挖掘機(jī)，挖掘機(jī)用于轉(zhuǎn)換和趨動樁帽坑旋挖裝置和樁頭旋切裝置。挖掘機(jī)為傳統(tǒng)的挖掘機(jī)，只需去掉伸展臂的前端的挖斗，安裝工位轉(zhuǎn)換盤。挖掘機(jī)的伸展臂26的前端通過軸柱11軸接工位轉(zhuǎn)換盤12。工位轉(zhuǎn)換盤的相鄰兩邊設(shè)有呈90度角分布的挖掘固定法蘭盤5和切割固定法蘭盤13。樁帽坑旋挖裝置和樁頭旋切裝置通過各自連接法蘭盤分別固定在挖掘固定法蘭盤和切割固定法蘭盤上。工位轉(zhuǎn)換盤的另外相鄰兩邊上分別與上液壓桿3和下液壓桿4軸接，上液壓缸體1和下液壓缸體2分別固定在對應(yīng)部的伸展臂上。各液壓缸的液壓油供給均由挖掘機(jī)完成。

樁帽坑旋挖裝置，用于旋挖樁帽坑30。樁帽坑旋挖裝置由連接法蘭盤、護(hù)殼7、趨動電機(jī)8、旋挖桶9和螺旋挖翅10所組成。護(hù)殼的上端中部與連接法蘭盤連為一體。樁帽坑旋挖裝置通過連接法蘭盤與工位轉(zhuǎn)換盤上的挖掘固定法蘭盤固定為一體，兩者可通過螺栓固定為一體。護(hù)殼內(nèi)設(shè)有趨動電機(jī)。趨動電機(jī)軸穿過護(hù)殼與殼體下端的旋挖桶上端中心部連接。旋挖桶的外周壁上設(shè)有螺旋挖翅，螺旋挖翅由外周壁上的桶底螺旋至桶頂。旋挖桶的下端為開口端，旋挖桶的上端面中部設(shè)有與電機(jī)軸卡接的卡槽孔28，趨動電機(jī)軸依次穿過護(hù)殼和卡孔槽后，用螺栓銷與旋挖桶上端中心部連接固定。

卡槽孔周邊的旋挖桶的上端面設(shè)有出渣孔27，以方便排出或清除旋挖桶內(nèi)的挖渣。護(hù)殼的側(cè)壁上設(shè)有通孔6，以方便連接導(dǎo)線，控制趨動電機(jī)轉(zhuǎn)速和啟閉的操作盤位于挖掘機(jī)駕駛室內(nèi)。

所述的旋挖桶的開口端內(nèi)徑與螺桿樁(或CFG樁)29上端面直徑比為1.1～1.3∶1。

所述的旋挖桶直徑及與位于直徑線上的螺旋挖翅寬度之和等于樁帽上端面直徑。樁帽上端面直徑與樁帽坑30的上端直徑相同。

使用時，上、下液壓缸體的上、下液壓桿分別伸出或收縮使工位轉(zhuǎn)換盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)換樁帽坑旋挖裝置或樁頭旋切裝置的工位。旋挖桶的上升或下降均由挖掘機(jī)的伸展臂完成，將旋挖桶的中心對準(zhǔn)螺桿樁的樁頭中心，啟動趨動電機(jī)帶動旋挖桶及螺旋挖翅開始下挖樁位周邊的樁帽坑，至樁帽坑的設(shè)計標(biāo)高后，上抬挖掘機(jī)的伸展臂，將樁帽坑內(nèi)的土帶出，并將挖掘土運(yùn)至棄渣場。樁帽坑之間的中間土31則不清除。

樁頭旋切裝置，用于旋切位于樁帽坑內(nèi)的多余樁頭。由連接法蘭盤、定軸柱21、轉(zhuǎn)動電機(jī)14、切割電機(jī)25、活動軸筒22、從動環(huán)齒18、主動齒輪15、切割架16和切割刀20所組成。定軸柱的上端中部與連接法蘭盤連為一體。樁頭旋切裝置通過連接法蘭盤與工位轉(zhuǎn)換盤上的切割固定法蘭盤固定為一體。定軸柱的下部軸設(shè)有活動軸筒?；顒虞S筒的下端與切割架的上端中部連接。切割架的一端向下折彎且其下端設(shè)有定位輪17。

切割架的另一端與調(diào)距液壓缸體19固定，調(diào)距液壓缸的液壓桿與固定柱24上部連接。固定柱的下部設(shè)有切割電機(jī)25，切割電機(jī)軸上設(shè)有切割刀?；顒虞S筒的外周壁上固定有從動環(huán)齒，從動環(huán)齒與轉(zhuǎn)動電機(jī)軸上的主動齒輪咬合，轉(zhuǎn)動電機(jī)固定在對應(yīng)處的定軸柱上。

使用時，樁頭旋切裝置的上升或下降均由挖掘機(jī)的伸展臂完成，將活動軸筒的中心對準(zhǔn)螺桿樁的樁頭中心，即需切割的多余樁頭位于切割架下端的定位輪與切割刀之間，收縮調(diào)距液壓缸的液壓桿使切割刀頂壓樁頭的外周壁，啟動轉(zhuǎn)動電機(jī)和切割電機(jī)，轉(zhuǎn)動電機(jī)軸上的主動齒輪帶動從動環(huán)齒使活動軸筒繞定軸柱緩慢轉(zhuǎn)動，切割電機(jī)帶動切割刀對多余樁頭進(jìn)行環(huán)切，切割刀對多余樁頭進(jìn)行環(huán)切一周后，停切割電機(jī)，上提樁頭旋切裝置，采用手持電錘，將多余的樁頭鑿除。

所述的切割刀上端的固定柱上設(shè)有噴水管23，以對切割刀降溫。

樁帽定位模板，用于定位樁帽坑內(nèi)澆筑混凝土的上端標(biāo)高，樁帽定位模板為圓盤型，樁帽定位模板的直徑40cm，采用1cm厚的鋼板加工而成，樁帽定位模板的頂面焊接2道平行的呈間隔距離設(shè)置的鋁合金板，兩道鋁合金板的中心線設(shè)有標(biāo)識線，鋁合金板上呈間隔距離設(shè)有固定孔。

所述的鋁合金板上呈間隔距離設(shè)有固定鉤。固定孔和固定鉤的作用是方便固定樁帽定位模板。

所述的樁帽定位模板的直徑小于樁帽坑內(nèi)直徑。

總之，本發(fā)明推出免樁間土挖除的樁帽混凝土施工工藝及配套裝置，有能有效加快樁帽施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本，省時省力，施工成本低，施工質(zhì)量好，安全性好和使用效果好的優(yōu)點(diǎn)。