專利名稱：灌注樁的干式鋼管取土裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及實施灌注樁的干式取土方法的設(shè)備。
現(xiàn)有的灌注樁成孔方法，較普遍采用的是鋼管擠土法。這種方法是先將鋼管壓入(打入)地下(管底用活瓣或予制混凝土樁尖封底)，然后往鋼管內(nèi)腔灌注混凝土，再逐步提起鋼管，最后將鋼管拔出地面，整個樁身就在此過程中形成。這種成樁方法在成孔時將產(chǎn)生嚴(yán)重的土體擠壓和隆起，因而造成鄰近樁體錯位、斷裂，并危害鄰近的建筑物和構(gòu)筑物。這已成為這種成樁工藝難以克服的缺點，從而嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量，并限制了灌注樁的應(yīng)用范圍。
為了解決上述問題，最有效的辦法是改“擠土”為“取土”。但現(xiàn)有的泥漿護(hù)壁的潛水鉆成孔、沖擊鉆成孔等濕式取土成孔方法均存在著施工復(fù)雜、取土?xí)r間長、而且護(hù)壁泥漿會嚴(yán)重污染施工現(xiàn)場和周圍環(huán)境等缺點，再者，由于孔底虛土難以清除干凈、樁周土遭到嚴(yán)重破壞、護(hù)壁泥漿污染樁體配筋，還會降低樁的承載能力。這些缺點都是濕式取土工藝所難以克服的。而在現(xiàn)有的螺旋鉆成孔、機(jī)動洛陽鏟成孔等干式取土工藝均不適用于淤泥或淤泥質(zhì)土(見“工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工規(guī)程”〔JGJ4－80〕第3、2、13條及第3、2、15條)。因此，需要尋找一種適用于淤泥和淤泥質(zhì)土層的干式取土方法和相應(yīng)的設(shè)備。
本實用新型的目的就是要提供一套適用于淤泥和淤泥質(zhì)土層中進(jìn)行灌注樁施工的干式取土裝置。
本實用新型的方案如下(結(jié)合附圖描述)本實用新型采用將底部開敞的鋼管打入土層，然后將進(jìn)入管內(nèi)的土柱連同鋼管一同提起離地，再用柱塞將鋼管內(nèi)的土柱排出。取土的鋼管分為二套，第一套稱第一取土管，它先取出占樁身長度約一半的上段土柱，第二套稱第二取土管，它的作用是取出下段土柱。經(jīng)過這二次取土，就在地下形成一個與樁身長度相應(yīng)的樁孔。接著就可按與通常的鋼管擠土灌注樁相應(yīng)的方法灌注樁體混凝土。


圖1是第一取土管的結(jié)構(gòu)圖(縱向剖視)，圖2是第二取土管的結(jié)構(gòu)圖(縱向剖視)，圖3是第一取土管的單向氣閥結(jié)構(gòu)圖，圖4為圖3的A－A剖視圖，圖5為圖3的B的B－B剖視圖，圖6為圖3的C－C剖視圖，圖7是本實用新型的施工操作圖。
圖1及圖3詳細(xì)顯示了第一取土管的構(gòu)造。它的主體是一根外徑與樁身直徑相等或接近的鋼管(1)，其長度超過樁長的一半，應(yīng)能使其一次取出占樁身約一半的土柱。鋼管(1)的管壁外側(cè)沿縱長方向附有一根通氣管(2)，其作用是在拔起第一取土管時，使鋼管底部空間能與地面大氣連通，以避免因真空吸力而造成塌孔和管內(nèi)土柱脫落。通氣管(2)的下端設(shè)有一只單向氣閥(3)，單向氣閥(3)的構(gòu)成包含有紡錘體(4)和插入通氣管(2)腔內(nèi)的導(dǎo)向翼(5)和(6)。在紡錘體(4)上端面有一凹坑，凹坑的內(nèi)徑稍大于通氣管(2)的外徑，其底平面上焊有垂直向上伸展的二片導(dǎo)向翼(5)、(6)，它們呈垂直正交地互相焊接，并且導(dǎo)向翼(6)長于導(dǎo)向翼(5)，它們各自的寬度與通氣管(2)的內(nèi)徑大體接近。為了使單向氣閥(3)在提管時不致從通氣管(2)內(nèi)脫落出來，在導(dǎo)向翼(6)的上部平面正中開有一長槽(7)，有一螺栓(8)沿直徑方向貫穿通氣管(2)的管壁，并且穿過長槽(7)，把紡錘體(4)連同導(dǎo)向翼(5)、(6)一同與通氣管(2)聯(lián)系在一起。在把鋼管(1)壓入地下時，紡錘體(4)將土排開，同時，通氣管(2)的下端面與紡錘體(4)的凹坑底面相抵，因此，通氣管(2)不致因泥土進(jìn)入管內(nèi)而堵塞。在鋼管(1)被向上拔起時，在自身重力和土阻力的作用下，紡錘體(4)下落垂掛在螺栓(8)上，從而使鋼管(1)的底部通過通氣管(2)與地面大氣連通，這樣就起到了上述破壞鋼管底部在提管時形成真空度的作用。
圖2和圖7中的d顯示了第二取土管的具體結(jié)構(gòu)。第二取土管包含有下截管(10)和上截管(11)。下截管(10)和上截管(11)是聯(lián)系在一起的，它們構(gòu)成柱塞與缸筒的連接關(guān)系，上截管(11)可在下截管(10)內(nèi)上下移動和轉(zhuǎn)動，起到柱塞作用。下截管(10)上端的內(nèi)周壁上均勻間隔地焊有若干塊(以三塊為宜)弧形塊(12)，上截管(11)的下端外周壁上也對應(yīng)地焊有相同塊數(shù)的弧形塊(13)。下截管(10)上的弧形塊(12)所圍成的間隔圓環(huán)的每一個缺口能容上截管(11)的弧形塊(13)通過?；⌒螇K(13)與上截管(11)的底部封蓋(14)之間的軸向距離稍大于弧形塊(12)沿軸向的高度。底部封蓋(14)的外徑稍小于下截管(10)的內(nèi)徑，但大于弧形塊(12)所圍成的間隔圓環(huán)的內(nèi)徑，它的作用，一是與上截管(11)一起組成一個柱塞，以將取土?xí)r進(jìn)入下截管(10)內(nèi)的土柱頂推出來，二是使上截管(11)在被向上提起時能與下截管(10)相扣，而不致使下截管(10)脫離，具有提攜作用。
上截管(11)與下截管(10)大致等長。當(dāng)上截管(11)上的弧形塊(13)的下底面與下截管(10)上的弧形塊(12)的上底面相抵時，上管對下管可施向下的壓力，此時上、下截管連接起來的總長達(dá)到最大，即與同軸套合在它們外面的成孔鋼管(9)基本等長。
下截管(10)的下端外側(cè)鑲有一圈鋼環(huán)(15)，它使下截管(10)的下端與成孔鋼管(9)的內(nèi)壁之間的間隙減小到一個合適的范圍內(nèi)，既能使下截管(10)在成孔鋼管(9)內(nèi)上下移動，又能阻止泥土在沉管時從該間隙內(nèi)擠入。
圖7是顯示的本實用新型取土裝置在打樁施工時的使用狀態(tài)和施工步驟。具體作以下描述圖中a步驟是第一取土管被壓入(打入)地下。b步驟是將已壓入地下的第一取土管連同進(jìn)入其內(nèi)的土柱一同提起離地，此時在地下形成一個初成孔(16)，完成了上截土柱的取土。c步驟是將柱塞(17)自上向下壓入被提起離地的第一取土管內(nèi)，將其內(nèi)的土柱排出。d步驟是把第二取土管(包括下截管(10)和上截管(11))與成孔鋼管(9)同軸套合成一體，吊入初成孔(16)的底部，再往下施力將其壓入到大體等于樁身總長的深度，此時完成了下截土柱的取土。e步驟為將第二取土管的下截管(10)及上截管(11)一同提起從成孔鋼管(9)中抽出離地。在步驟f中對上截管(11)施以向下的力，將進(jìn)入下截管(10)內(nèi)的土柱排出。經(jīng)上述六道步驟，與樁身總長大體相等的土柱就被取走了，第一取土管完成上截土柱的取土，第二取土管則完成下截土柱的取土。由于取土管的內(nèi)截面小于成孔鋼管的外截面，再加上取土管內(nèi)壁與土柱之間的摩擦阻力，取出的土體積要比樁身總體積小。在取土完成后，成孔鋼管(9)仍舊留在地下，接下去即可按與通常的鋼管擠土灌注樁相應(yīng)的方法灌注樁身混凝土。
本實用新型的主要優(yōu)點是(一)、填補(bǔ)了在淤泥和淤泥質(zhì)土層中進(jìn)行灌注樁施工時實施干法取土的空白，從而解決了鋼管擠土灌注樁所存在的，因土體受到嚴(yán)重擠壓而擴(kuò)張、隆起，導(dǎo)致樁體錯位、斷裂，并危害鄰近建筑物、構(gòu)筑物等難以克服的問題。本實用新型還避免了濕式取土所必然存在的施工復(fù)雜、取土?xí)r間長、污染施工現(xiàn)場和周圍環(huán)境，以及由于樁底虛土難以清除干凈、樁周土結(jié)構(gòu)遭到破壞和泥漿污染樁身配筋，從而降低樁的承載力等一系列問題。
在灌注樁已得到廣泛應(yīng)用的情況下，上述問題的解決具有很大的現(xiàn)實意義。
(二)根據(jù)實施例，本實用新型二次取土總量為全樁體積的70％左右，還有30％左右的土被向四周擠開。由于土體受擠壓時，首先是被擠密，然后才向四周擠推和隆起，因此，少量的土被擠壓不但不致于造成樁體錯位、斷裂及危害鄰近建筑物、構(gòu)筑物等問題，還將使樁周土與樁壁之間因土體適量擠密而增加摩擦力。
(三)、本實用新型成本低廉、使用方便，只要采用通常使用的普通打樁機(jī)就可勝任，因此適應(yīng)性強(qiáng)。
(四)、由于鋼管擠土灌注樁因為土體嚴(yán)重擠壓而存在著樁體錯位、斷裂問題，因此規(guī)定，對所有樁體、都須用樁架逐根“跑樁”，以檢驗樁的承載能力并壓密裂縫。而本實用新型由于解決了上述問題，因此可免去跑樁工序，從而節(jié)省跑樁費用、縮短工期，提高經(jīng)濟(jì)效益。
此外，取出的土還可作為制作粘土磚的良好泥源。
(五)、由于解決了取土問題，本實用新型還可用于大直徑樁。此時，可按垂直荷載和水平荷載來計算鋼筋籠的配筋，以代替予制樁，而大大降低樁基礎(chǔ)的造價并縮短工期，還可避免一般予制樁施工中所難以避免的因擠土而危害鄰近建筑物和構(gòu)筑物的問題。這就擴(kuò)展了鋼管成孔灌注樁的應(yīng)用范圍。
(六)、本實用新型亦可與予制樁配合在予制樁沉樁之前，先用第一取土管取出上截土柱，然后再將予制樁就位并沉樁，以達(dá)到減小土體擠壓的目的。
權(quán)利要求1.一種灌注樁的干式鋼管取土裝置，它包含有鋼管、將鋼管打入地下再將其從地下拔出的樁機(jī)，其特征在于a、為完成取出約占整個樁身一半體積的上截土柱的第一取土管是一根外徑與樁體直徑接近相等、長度約為樁體總長一半的鋼管(1)，其管壁外側(cè)沿縱長方向附有一根將鋼管下口與鋼管上口地面大氣相溝通的通氣管(2)，通氣管(2)的下端設(shè)有一只單向氣閥(3)，通氣管(2)與鋼管(1)二者固連成一體；b、為完成取走約占整個樁體一半體積的下截土柱的第二取土管包含有下截管(10)、上截管(11)，二者構(gòu)成柱塞與套筒的結(jié)構(gòu)，它們的長度大體相等，約為樁長的一半，二者同軸套合后放進(jìn)一根總長約等于樁長、外徑接近樁徑的外管(9)內(nèi)，下截管(10)的外徑略小于外管(9)的內(nèi)徑。
2.如權(quán)利要求1所述的干式鋼管取土裝置，其特征是所述單向氣閥(3)它包含有紡錘體(4)，在紡錘體(4)的上端面上有一內(nèi)徑大于通氣管(2)外徑的凹坑圓形平面，在凹坑底平面中央有垂直向上伸展的十字型導(dǎo)向翼(5)、(6)，它們的寬度大體接近所述通氣管(2)之內(nèi)徑，所述的導(dǎo)向翼(5)(6)自下而上地插入通氣管(2)下端之內(nèi)腔。
3.如權(quán)利要求2所述的干式鋼管取土裝置，其特征是所述的導(dǎo)向翼(5)和(6)是高低不齊的，二者呈垂直正交相互焊接成一體，高的導(dǎo)向翼(6)中央部位沿縱長方向開有一貫通的長槽(7)，有一螺栓(8)穿過通氣管(2)的壁面和長槽(7)、將所述的紡錘體(4)連同導(dǎo)向翼(5)(6)一起與通氣管(2)聯(lián)結(jié)，螺栓(8)之外徑略小于長槽(7)之槽寬。
4.如權(quán)利要求1所述的干式鋼管取土裝置，其特征是所述的第二取土管的下截管(10)之頂端內(nèi)側(cè)壁面上均勻地間隔固定有若干塊弧形塊(12)，在管述的上截管(11)的下端外側(cè)面上也相應(yīng)地固定有相同塊數(shù)的弧形塊(13)，上截管(11)底面封蓋(14)的外徑大于弧形塊(12)所構(gòu)成的間隔圓環(huán)的內(nèi)徑，弧形塊(13)與底面封蓋(14)沿軸向的距離間隔大于弧形塊(12)沿軸向之高度。
5.如權(quán)利要求4所述的干式鋼管取土裝置，其特征是下截管(10)頂端內(nèi)壁上的弧形塊(12)為三塊、按360°的三等分布置，它們構(gòu)成一個有三個缺口的間隔圓環(huán)，每個缺口能容固于上截管(11)下端外側(cè)面上的弧形塊(13)通過，弧形塊(13)也是三塊，也按360°的三等分布置。
專利摘要一種灌注樁的干式鋼管取土裝置，它包含有第一取土管(1)和第二取土管這二套鋼管，前者是長度約為樁長一半、管壁外側(cè)附有通氣管(2)的鋼管，用它完成取出長度約為樁長一半的上截土柱；后者是由成為缸筒、柱塞結(jié)構(gòu)的上截管(11)和下截管(10)以及套于其外的外管(9)所組成，它的任務(wù)是完成取出剩下的另一半土柱，這二套取土鋼管在被拔起離地后都采用柱塞將其內(nèi)的土柱排出。它填補(bǔ)了在淤泥和淤泥質(zhì)土層中進(jìn)行灌注樁施工時采用干式取土的技術(shù)空白。
文檔編號E02D5/34GK2057677SQ8921995
公開日1990年5月30日 申請日期1989年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月17日
發(fā)明者俞曉, 蘆冬生, 嚴(yán)樹芳 申請人:俞曉, 蘆冬生, 嚴(yán)樹芳