專利名稱：大直徑振動(dòng)沉管內(nèi)取土灌注樁成樁設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基礎(chǔ)工程施工領(lǐng)域，尤其是一種專用于大直徑深基礎(chǔ)施工的灌注樁成樁設(shè)備。
樁基礎(chǔ)是一種常用的深基礎(chǔ)形式，目前，對(duì)樁按直徑可分為三類大直徑樁D≥800MM，中等直徑樁250＜D＜800MM，小直徑樁D≤250MM。
為了滿足高層、超高層建筑物和重型構(gòu)筑物對(duì)樁基礎(chǔ)的高承載力、成樁質(zhì)量、施工安全、經(jīng)濟(jì)合理、提高工效的要求，長期以來針對(duì)不同的地質(zhì)條件和環(huán)境條件，研制出了各種適用機(jī)具和施工方法。由于打入樁存在的擠土效應(yīng)等問題對(duì)環(huán)境的不良影響日益突出，在許多國家的城市中(包括我國臺(tái)灣地區(qū)的城市)被禁止使用，且打入樁受設(shè)備能量的限制，承載力不可能很高，難以滿足工程要求，在這種形勢(shì)下，工程界將更多地依靠大直徑灌注樁以彌補(bǔ)打入樁留下的空白，大直徑灌注樁是樁基礎(chǔ)技術(shù)中最富革命性的創(chuàng)舉。
目前，應(yīng)用較多的大直徑灌注樁成樁有人工挖孔樁、鉆(沖)孔樁、沖抓樁、液壓沉管樁(磨樁)等多種施工機(jī)械。其特點(diǎn)為——均屬于非擠土樁和少量擠土樁，施工中不產(chǎn)生擠土效應(yīng)，故無地面隆起或側(cè)移，對(duì)周圍建筑物、路面和地下設(shè)施影響小，同時(shí)，由于布樁間距較大，因而群樁效應(yīng)小，單樁承載力較高，設(shè)計(jì)計(jì)算簡便。
——可以通過施工取土對(duì)土層進(jìn)行驗(yàn)證，從而按實(shí)際情況調(diào)整樁長。同時(shí)，可以進(jìn)行擴(kuò)底，以更好地發(fā)揮端承作用。
——在地下水位較高，存在流砂、塌孔的地方都不同程度存在施工困難、工藝復(fù)雜、泥漿污染、水下灌注砼、施工效力低下、需要吊車配合等問題。
——在成樁造價(jià)中，非直接成本(或輔助成本、設(shè)備成本)所占比例較高，因而綜合造價(jià)較高。
本實(shí)用新型提出一種大直徑振動(dòng)沉管內(nèi)取土灌注樁成樁設(shè)備，是在振動(dòng)沉管樁和沖抓樁的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對(duì)機(jī)具的改造、重組而成，它成孔深、孔徑大、震動(dòng)小、噪音低、無場地泥漿污染和擠土效應(yīng)、砼灌注質(zhì)量穩(wěn)定、適應(yīng)各種土層，能有效地提高單樁承載力。
本實(shí)用新型提出的成樁設(shè)備還能完成800～1000厚地下連續(xù)墻和變截面超深樁成樁，具有廣泛的適應(yīng)性。
本實(shí)用新型的目的采取以下措施達(dá)到設(shè)備包括有樁架、振動(dòng)錘、沉管、沖抓機(jī)、內(nèi)擊卷揚(yáng)機(jī)及其附屬配件，在振動(dòng)錘與沉管之間有一個(gè)與沉管直徑相匹配的變徑接口，位于變徑接口下面的沖抓機(jī)通過鋼繩與樁架上的內(nèi)擊式卷?xiàng)顧C(jī)相連；變徑接口與振動(dòng)錘和沉管間采用機(jī)械連接或液壓連接，變徑接口上有砼進(jìn)料口；聯(lián)在變徑接口下的沖抓機(jī)由吊裝碰頭、配重和抓片組成。
該設(shè)備集振動(dòng)沉管灌注樁的高效率、經(jīng)濟(jì)性和沖抓樁的排土、擴(kuò)底、嵌巖為一體，與人工挖孔樁、鉆孔樁、沖孔樁、磨樁相比，具有明顯的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有其它大直徑灌注樁相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、該設(shè)備采用振動(dòng)沉管，成樁直徑大(φ800以上)，因此，樁徑、樁長可以變化，沉管速度快，效率高；由于采用振動(dòng)、沖抓組合機(jī)具，可以穿透較厚的堅(jiān)硬土層，能在樁端進(jìn)行機(jī)械擴(kuò)底或人工擴(kuò)底，也能使樁端嵌入巖面，從而有效地提高單樁承載力。
2、由于取土采用振動(dòng)沉管內(nèi)取土，因此，鋼套管既作為沉管工具，又作為成樁護(hù)壁工具，節(jié)省了人工挖孔樁的現(xiàn)澆鋼筋砼護(hù)壁或其余大口徑樁的泥漿護(hù)壁，無塌孔、流砂現(xiàn)象，不需泥漿護(hù)壁，對(duì)施工場地?zé)o污染和塌孔及降水破壞。從而極大地提高了工作效率，降低了工程造價(jià)。
3、振動(dòng)樁原屬于打入式擠土樁，由于采用內(nèi)取土技術(shù)，從而產(chǎn)生質(zhì)的變化，即把擠土樁變?yōu)榉菙D土樁，但同時(shí)保留了振動(dòng)樁的經(jīng)濟(jì)、施工效率高、實(shí)用簡便的特征，克服了原有的擠土效應(yīng)，使地面無隆起、無側(cè)向擠壓而破壞地下設(shè)施，施工中對(duì)周圍道路、地下管線、鄰近建筑無擠土破壞或塌陷影響，震動(dòng)小、噪音低，對(duì)場地適應(yīng)性強(qiáng)。
同時(shí)該技術(shù)取消了打入式振動(dòng)樁的樁尖，不僅降低了造價(jià)，更為重要的是減少了打入式振動(dòng)樁的振動(dòng)沖擊力對(duì)土體的振動(dòng)沖擊，從而極大地降低了振動(dòng)影響。
4、長期以來，人們對(duì)大直徑灌注樁由于其施工方法帶來的水下澆注砼以及砼的振搗所引起的砼澆注質(zhì)量問題一直得不有效解決。在本實(shí)用新型的振動(dòng)沉管內(nèi)取土技術(shù)中，拔管時(shí)采用振動(dòng)拔管，既解決了砼的振搗又起到消減鋼套管側(cè)壁摩阻力的作用，從而使大直徑灌注樁的砼質(zhì)量問題得以徹底解決，不需使用大塌落度砼，可大幅度減少水泥用量，充分發(fā)揮了設(shè)備特征，保證了砼成樁質(zhì)量的穩(wěn)定性。
5、采用振動(dòng)沉管內(nèi)取土技術(shù)，突破了震動(dòng)樁機(jī)不能完成地下連續(xù)墻的禁區(qū)，同時(shí)，把地下連續(xù)墻的施工由泥漿護(hù)壁分段濕作業(yè)，提高為鋼套管護(hù)壁連續(xù)干作業(yè)，根本性地提高了地下連續(xù)墻的施工技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
6、采用震動(dòng)沉管雙套管內(nèi)取土技術(shù)，即分段克服沉樁摩阻力的新概念，從而達(dá)到超深沉樁之目的。開創(chuàng)了大直徑灌注樁施工的新領(lǐng)域，由此產(chǎn)生的變截面超深樁，既能節(jié)約砼，又能滿足大直徑超深樁的受力性能和相應(yīng)的施工機(jī)械性能。
7、原振動(dòng)樁機(jī)最大沉管深度受激振力和樁架高度雙重限制，即最大沉樁深度不可能超過樁架高度的8～9/10，而增加樁架高度又受到樁架強(qiáng)度、穩(wěn)定性、豎架等一系列問題的影響，本實(shí)用新型提出的管內(nèi)取土技術(shù)采用變截面雙套管可拼接工藝，因而在激振力能滿足沉樁的前提下，可以完成超過樁架高度的超深樁。
8、該設(shè)備具有行走、起吊系統(tǒng)，能單機(jī)獨(dú)立完成沉管、取土、鋼筋籠吊裝、砼灌注等，不需吊車等大型設(shè)備配合。除能完成φ275～φ480打入樁、φ800～φ1800沖抓取土樁和φ800～1000振動(dòng)沉管沖抓取土樁外，還能完成800～1000厚地下連續(xù)墻和變截面超深樁，具有廣泛的適應(yīng)性。
9、該設(shè)備靈活，工藝簡便、可靠、安全、高效。與同類機(jī)械成孔大直徑灌注樁相比較，可降低造價(jià)20％左右，可提高工效2～3倍。
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為依據(jù)本實(shí)用新型提出的大直徑振動(dòng)沉管內(nèi)取土灌注樁成樁設(shè)備的構(gòu)造示意圖。圖2～7為本實(shí)用新型提出的成樁設(shè)備施工流程圖。圖8為成樁設(shè)備用于地下連續(xù)墻工程中的布置示意圖。圖9為成樁設(shè)備用于大直徑變截面超深樁成樁的雙套管結(jié)構(gòu)示意圖。
如
圖1所示，以完成φ800～φ1000大直徑沉管灌注樁為例。樁工設(shè)備配置采用型號(hào)DZ60KS、DZ80KS、DZ90KS、DZ60KSA、DZ80KSA、DZ90KSA或更大功率之振動(dòng)中空打樁機(jī)和φ800～φ1000沖抓機(jī)進(jìn)行重組改造。
1、由于振動(dòng)打樁機(jī)(10)正常使用情況下最大沉管直徑為φ480，要滿足完成φ800～φ1000大直徑沉管需對(duì)底盤加壓滑輪組進(jìn)行內(nèi)移改造，以使加壓鋼繩內(nèi)移，讓出大直徑沉管位置。根據(jù)施工要求，沉管選用φ800～1000可拼接鋼套管進(jìn)行拼接。
2、原振動(dòng)錘僅能與φ325～φ480沉管連接，因此增加一個(gè)連接在振動(dòng)錘(2)與沉管(7)之間、且能與φ800～φ1000沉管連接的變徑接口(3)，該變徑接口可采用機(jī)械連接或液壓連接，在接口上設(shè)有砼進(jìn)料口。
3、由于取土功能需要，在變徑接口上安置沖抓機(jī)，它的沖抓取土吊裝碰頭(4)取代沖抓機(jī)三角撐桿吊裝架，同時(shí)，利用振動(dòng)樁機(jī)內(nèi)擊快速卷?xiàng)顧C(jī)(9)作為沖抓取土機(jī)的卷?xiàng)钕到y(tǒng)，配置不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩(1)將吊裝碰頭與卷?xiàng)顧C(jī)連接在一起，使該設(shè)備同時(shí)具有取土、內(nèi)擊功能。
4、由于沉管直徑大，沉管重量增加較多，因此，需增加起吊滑輪組(8)，減少起吊卷?xiàng)钬?fù)荷，同時(shí)對(duì)振動(dòng)樁機(jī)架(10)進(jìn)行適當(dāng)加固。
5、由于原沖抓卷?xiàng)顧C(jī)鋼繩短，直徑重量都較小，改裝后增加較大。因此還應(yīng)根據(jù)直徑不同對(duì)φ800～φ1000沖抓機(jī)增加配重(5)，以滿足抓片(6)自動(dòng)開閉碰接要求。
圖2-7所示的普通灌注樁施工過程，可用作工程樁、護(hù)壁樁，成樁流程如下1、樁位定位。機(jī)械組裝設(shè)備從生產(chǎn)基地運(yùn)至施工現(xiàn)場組裝、調(diào)試；施工要求進(jìn)行鋼套管拼接；場外進(jìn)行試沉管，用定位木樁進(jìn)行樁位定位，設(shè)備定位，準(zhǔn)備沉管。圖2所示。
2、振動(dòng)沉管。復(fù)核樁位無誤后，開機(jī)沉管；沉管達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度，復(fù)核無誤后停振；解開變徑接口。圖3所示。
3、沖抓取土。起吊沖抓取土機(jī)、試取土、調(diào)整、安裝；取出鋼套管內(nèi)全部土體，復(fù)核成孔深度；內(nèi)擊錘夯實(shí)樁端干硬性砼，或進(jìn)行重錘夯擴(kuò)，或人工擴(kuò)底；改換專用重型沖抓頭或沖頭進(jìn)行嵌巖作業(yè)。如圖4所示。
4、安裝鋼筋籠。起吊鋼筋籠(11)，放入鋼套管內(nèi)；按設(shè)計(jì)要求用定位鋼繩固定鋼筋籠下管深度。如圖5所示。
5、灌注砼。用砼料車或泵送砼向鋼套管內(nèi)灌注砼，塌落度8-12；按設(shè)計(jì)要求砼高度達(dá)1/2樁長時(shí)停止灌注；連接變徑接口，開啟振動(dòng)錘使鋼套管內(nèi)砼振密，振動(dòng)3～5分鐘。如圖6所示。
6、振動(dòng)拔管。振動(dòng)拔管，速度控制在600～800MM/min；通過變徑接口上砼進(jìn)料口向管內(nèi)空中加砼，確保砼液面至鋼套管端部至少1/3樁長，連續(xù)振動(dòng)拔管；用測(cè)錘測(cè)定砼液面高度，以保證成樁砼樁頂標(biāo)高，連續(xù)振動(dòng)拔管；鋼套管拔出地面，解開鋼筋籠定位鋼繩，本棵樁成樁工藝完成，如圖7所示。保護(hù)樁孔，移機(jī)。
本實(shí)用新型提供的樁機(jī)為工程界在樁基礎(chǔ)工程、深基坑支護(hù)工程、提供了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、機(jī)械性能好的成樁設(shè)備。
在工程界，由于地下連續(xù)墻復(fù)雜的施工工藝，昂貴的工程造價(jià)，令人望而卻步，但地下連續(xù)墻優(yōu)越的支護(hù)、止水性能卻是工程迫切需要予以利用的。
用大直徑振動(dòng)沉管內(nèi)取土樁機(jī)進(jìn)行地下連續(xù)墻施工，具有工藝簡單，施工速度快、無泥漿排放、工程造價(jià)低。流程如下1、布樁及鋼筋籠如圖8所示；2、成樁工藝同前；3、施工要點(diǎn)第二根樁施工要求在第一根樁砼終凝前進(jìn)行重疊施工，以保證砼連接密實(shí)；施工分隔處需進(jìn)行止水鎖口處理(同轉(zhuǎn)角接口處)。
大直徑超深樁具有高承載力及高難度施工的雙重特征，其中尤以克服樁周巨大摩擦阻力沉樁最為困難。采用本實(shí)用新型的成樁設(shè)備，用變徑雙套管分段克服摩阻力，有效地利用機(jī)械性能，達(dá)到超深沉樁的目的。工藝流程如下1、按設(shè)計(jì)要求配鋼套管，2、外套管振動(dòng)沉管、取土，3、內(nèi)套管振動(dòng)沉管、取土，4、內(nèi)套管內(nèi)放鋼筋籠，5、內(nèi)套管灌注砼，6、內(nèi)套管振動(dòng)拔管，灌注砼，直至地面，7、外套管振動(dòng)拔管，成樁，8、其余工藝同普通樁。
權(quán)利要求1.一種大直徑振動(dòng)沉管內(nèi)取土灌注樁成樁設(shè)備，包括有樁架(10)、振動(dòng)錘(2)、沉管(7)、沖抓機(jī)、內(nèi)擊式卷揚(yáng)機(jī)(9)及其附屬配件，其特征在于在振動(dòng)錘(2)與沉管(7)之間有一個(gè)與沉管直徑相匹配的變徑接口(3)，位于變徑接口下面的沖抓機(jī)通過鋼繩(1)與固定于樁架上的內(nèi)擊式卷?xiàng)顧C(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成樁設(shè)備，其特征在于變徑接口與振動(dòng)錘和沉管間采用機(jī)械連接或液壓連接，變徑接口上有砼進(jìn)料口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成樁設(shè)備，其特征在于聯(lián)在變徑接口下的沖抓機(jī)由吊裝碰頭(4)、配重(5)和抓片(6)組成。
專利摘要本實(shí)用新型是在振動(dòng)沉管樁和沖抓樁的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對(duì)機(jī)具的改造、重組而成，它成孔深、孔徑大、震動(dòng)小、噪音低、無場地泥漿污染和擠土效應(yīng)、砼灌注質(zhì)量穩(wěn)定、適應(yīng)各種土層，能有效地提高單樁承載力，成樁設(shè)備還能完成800～1000厚地下連續(xù)墻和變截面超深樁成樁，具有廣泛的適應(yīng)性。它的特征是在振動(dòng)錘與沉管之間有一個(gè)與沉管直徑相匹配的變徑接口，位于變徑接口下面的沖抓機(jī)通過鋼繩與樁架上的內(nèi)擊式卷揚(yáng)機(jī)相連。
文檔編號(hào)E02D7/18GK2238854SQ95228428
公開日1996年10月30日 申請(qǐng)日期1995年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月23日
發(fā)明者蔡嘉明 申請(qǐng)人:云南地基技術(shù)發(fā)展中心