專利名稱:鋼筋混凝土灌筑樁的施工工藝及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及建筑樁基成型方法及設(shè)備,特別是關(guān)于在軟土地基上澆注鋼筋混凝土樁的方法和設(shè)備。
現(xiàn)代建筑基礎(chǔ)廣泛采用樁基,如予制鋼筋混凝土樁,一般構(gòu)造配筋混凝土灌注樁和鉆孔配筋混凝土灌注樁。鋼筋混凝土予制樁承載能力可靠,但工藝復(fù)雜、施工期長(zhǎng)、造價(jià)高;混凝土現(xiàn)澆樁施工方法簡(jiǎn)單,工期短,造價(jià)低但不適當(dāng)基礎(chǔ)要求高的高層或大型建筑,更不適于需承受水平荷載的基礎(chǔ)。而且,不論予制樁或澆樁都存在樁體嚴(yán)重?cái)D壓地基土而影響周圍的建筑物及附近的地下管線,而且影響樁基本身,一根樁體的施工,常使周圍的樁體偏位、傾斜、斷裂等嚴(yán)重問(wèn)題發(fā)生。鉆孔配筋混凝土灌注樁雖可解決擠土問(wèn)題,它除工藝復(fù)雜、施工期長(zhǎng),造價(jià)高外,還存在護(hù)壁泥漿污染樁體配筋和施工現(xiàn)場(chǎng)等難題,而使實(shí)施困難。CN1057082A提一種灌注樁的鋼籃干式取土方法,它在壓入地基軟土層的鋼管內(nèi)用鋼籃沿著鋼管內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)取吊泥土。此法可減少樁身擠土的嚴(yán)重問(wèn)題,但其缺點(diǎn)是取土量較少。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題,提出一種取除樁位下泥土進(jìn)行現(xiàn)澆鋼筋混凝土的施工方法以及提供相應(yīng)的器材和設(shè)備,本發(fā)明的另一目的是設(shè)計(jì)一種按需要擴(kuò)大樁頭部分,樁身按需要配制鋼筋用量,達(dá)到既提高承載能力,又節(jié)約鋼材,以擴(kuò)大現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁適用范圍。
本發(fā)明所采用的方案是,鋼筋混凝土灌注樁的施工工藝,工藝過(guò)程按以下順序進(jìn)行,先將鋼管壓至持力層一定深度處,使地基土進(jìn)入鋼管并形成土柱,然后撥出鋼管并用震動(dòng)機(jī)震出泥土;將予制樁頭吊掛于鋼管的末端,并與鋼管一起壓回所述樁位相應(yīng)深處,向已就位的鋼管內(nèi)灌注混凝土,然后將此鋼管提升到一定高度;用重錘沖擊已灌入鋼管內(nèi)的混凝土,反復(fù)沖擊至予制樁頭展開成花瓣?duì)睿⑹節(jié)踩氲幕炷翑U(kuò)張成設(shè)計(jì)要求直徑的擴(kuò)大樁身;往鋼管內(nèi)灌注混凝土并放入鋼筋籠,邊開動(dòng)震動(dòng)機(jī)邊撥出鋼管,使混凝土震實(shí)并形成設(shè)計(jì)要求的樁體。
鋼筋混凝土澆注樁施工設(shè)備,其特征在于一個(gè)鋼管,一外置于鋼管頂端的震動(dòng)機(jī),一個(gè)置于鋼管內(nèi)震動(dòng)機(jī)之下的重錘,重錘以下的鋼管側(cè)壁有供進(jìn)料的開口。
鋼筋混凝土澆注樁的施工部件,一種予制樁頭,其特征在于所述予制樁頭上部外壁稍小于所述鋼管內(nèi)壁,樁頭下部外壁略等于與所述鋼管的外壁,樁頭的頂部至底部上方有漏斗形盲孔,沿樁頭壁周邊每隔一定間距用隔離層將樁頭壁身分割成若干塊樁頭瓣,樁頭底與樁頭瓣之間配設(shè)U字形鋼筋。
上述方案的優(yōu)點(diǎn)在于解決了予制樁及灌注樁施工時(shí),因樁身擠土,造成影響周圍建筑物和樁體本身安全的大問(wèn)題;再是使予制樁頭和樁身下部擴(kuò)大,增加樁的承載能力,提高整個(gè)建筑物基礎(chǔ)的承載力;三是本工藝施工簡(jiǎn)便,工期短,且節(jié)省鋼筋和水泥等建筑材料,使總的基建成本下降。本發(fā)明在軟土地區(qū)可取代鋼筋混凝土予制樁及鉆孔鋼筋混凝土灌注樁施工方法。
圖1為本發(fā)明的施工主要設(shè)備示意圖。
圖2為預(yù)制鋼筋混凝土樁頭軸測(cè)圖。
圖3為另一種預(yù)制鋼筋混凝土樁頭軸測(cè)圖。
圖4為圖3的俯視圖。
圖5為圖4的A-A剖面圖。
圖6為圖3的展開圖。
圖7為取土鋼管的一種末端結(jié)構(gòu)及其A-A剖面圖。
圖8為鋼管干法取土示意圖。
圖9為卸下鋼管內(nèi)泥土示意圖。
圖10為把予制樁頭和鋼管壓入已取土的樁孔內(nèi)。
圖11為向鋼管內(nèi)澆注混凝土。
圖12為用重錘沖壓擴(kuò)頭。
圖13在鋼管內(nèi)布置鋼筋籠和澆注混凝土。
圖14本發(fā)明澆注的鋼筋混凝土樁。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。
本發(fā)明實(shí)施關(guān)鍵設(shè)備在于鋼管(1)以及鋼管上的震動(dòng)機(jī)(7)和鋼管內(nèi)的重錘(4)。鋼管(1)頂端安裝震動(dòng)機(jī)(7),震動(dòng)機(jī)(7)上方與起重滑輪連接,震動(dòng)機(jī)(7)之下,鋼管(1)上端內(nèi)設(shè)重錘(4),重錘(4)通過(guò)鋼索(5)滑輪(6)與設(shè)在樁架上的專用卷?yè)P(yáng)機(jī)連接。重錘(4)以下的鋼管(1)部分側(cè)壁有進(jìn)料開口(2),鋼管(1)下部末端可為圓截面,也可為方形截面,或倒角方形截面,如圖7所示為鋼管(1)下部末端的倒角方形截面。
本發(fā)明實(shí)施的關(guān)鍵器材在于與上述鋼管(1)下部末端形狀相配套的鋼筋混凝土予制樁頭(8),予制樁頭(8)由樁頭底部(19)和樁瓣(18)組成。如圖5和圖6所示。予制樁頭(8)外觀形狀可為圓柱形,方柱形或倒角方柱形,圖2所示為圓柱形予制樁頭,圖3所示為倒角方柱形,予制樁頭(8)外形取決于鋼管(1)下部末端的截面形狀,一般是配套加工的。予制樁頭(8)外壁上半部小,下半部大,上下部的分界面與鋼管(1)下端面相抵處截面形狀和尺寸相同,予制樁頭(8)的底部(19)宜為平面,整個(gè)樁頭的中間部位留有從上到下成漏斗狀的盲孔(10)。沿樁頭壁周邊每隔一定間距用隔離層(11)將樁壁分割成若干樁頭瓣(18),各樁頭瓣(18)與樁頭底部(19)之間也設(shè)有隔離層(11)。該隔離層(11)可用油氈或鐵皮在予制樁頭時(shí)一并墊入。樁頭底部(19)與樁頭瓣(18)之間配置U形鋼筋(9)。予制樁頭(8)在頂端未受外力作用時(shí),整體外形為柱形,當(dāng)此樁頭(8)頂端受到外力作用時(shí)樁頭瓣(18)張開形成花瓣?duì)?,圖6是倒角方柱形予制樁頭張開時(shí)的立體圖。
圖1所示的是鋼管(1)及重錘(4),鋼管(1)的頂端裝有震動(dòng)機(jī)(7),重錘(4)設(shè)在鋼管(1)頂部?jī)?nèi)震動(dòng)機(jī)以下至進(jìn)料口(2)之間的部位,當(dāng)鋼管(1)內(nèi)灌好混凝土,配置好鋼筋籠(12),然后開動(dòng)管頂震動(dòng)機(jī)(7)并緩緩拔起鋼管(1)時(shí),管外地基土在震動(dòng)力的作用下將緊貼在鋼管(1)的外壁,從而使樁身(13)的截面成為與鋼管(1)的下端截面相同的形狀。當(dāng)所施工的樁過(guò)長(zhǎng)時(shí),為避免采用過(guò)高的樁機(jī),可將鋼管(1)做成上、中、下三段組合而成,各段之間通過(guò)螺栓相連接或拆卸。
重錘(4)的外徑以可在鋼管(1)內(nèi)靈活地上下運(yùn)動(dòng)為宜。重錘(4)的作用在于以它下落時(shí)的沖擊力使予制樁頭展開成花瓣?duì)畈⑹挂压嗳脘摴?1)內(nèi)的混凝土成擴(kuò)大樁頭(14)。重錘的另一個(gè)作用在于壓實(shí)混凝土,使其分布均勻。重錘第三個(gè)作用在于與震動(dòng)機(jī)協(xié)同工作,使拔出地面的鋼管內(nèi)泥土順利落地。重錘(4)通過(guò)鋼索(5)、滑輪(8)連到裝在樁機(jī)上的專用卷?yè)P(yáng)機(jī)上的。鋼管(1)靠進(jìn)料口(2)頂部二側(cè)各有一孔,用以插入定位螺栓以支承并鎖定重錘(4)。
圖2~6所示的是二種予制樁頭(8)的外形和結(jié)構(gòu),它與鋼管(1)下端面相抵處的截面外周形狀和尺寸和鋼管(1)下端面外周的形狀和尺寸相同或相近,其四側(cè)宜略帶斜度(從上到下略收縮)。予制樁頭(8)的底面宜為平底。
整個(gè)樁頭的中間部位留有從上到下成漏斗狀的盲孔(10)。當(dāng)往鋼管(1)內(nèi)灌注用于擴(kuò)頭的混凝土,然后將鋼管(1)稍提起,再用重錘(4)對(duì)其實(shí)施沖擊時(shí),沖擊力將通過(guò)漏斗狀盲孔(10)中的混凝土,向予制樁頭(8)施加一個(gè)向外且向下的力,使予制樁頭(8)沿5條隔離層(11)分離成如圖6所示花瓣?duì)?,從而增大了予制樁頭(8)的底面積,因此,在重錘(4)多次沖擊混凝土?xí)r,其沖擊力將主要是使混凝土向四周擴(kuò)張以增大樁頭(14)的直徑,而不致使予制樁頭(8)下沉。
圖14所示完成后的樁身(13)、鋼筋籠(12)以及擴(kuò)大樁頭(14)和予制樁頭(8)。鋼筋的配置根據(jù)使用荷載(垂直荷載及偏心距和水平荷載)通過(guò)抗壓、抗變、抗切等計(jì)算來(lái)確定。由于灌注樁不必考慮吊裝、錘擊(或壓樁)、接樁等受力狀態(tài),而樁身各截面所承受的垂直荷載又隨深度而遞減,且在承受水平荷載的情況下,樁身彎距也只存在于上部一定長(zhǎng)度內(nèi)而不是全樁都有彎矩,所以縱向鋼筋(16)可不必全長(zhǎng)配置,且可按彎矩隨濃度的變化而分段調(diào)整配筋量,箍筋的間距也可比予制樁的大得多,再加上省去了樁靴、樁帽和接樁部位等各處用鋼,所以可比予制樁大大節(jié)約鋼材。
箍筋的形狀需做成與樁身截面相應(yīng),以達(dá)到最大的抗彎能力。
以重錘(4)的沖擊力而形成的花瓣?duì)钣柚茦额^(8)及擴(kuò)大樁頭(14),既大大擴(kuò)大了端承面,又從各個(gè)方面加密了持力層,因此大幅度地提高了樁的承載能力。
圖8~13所示本發(fā)明的施工過(guò)程。
圖8~9所示的是本發(fā)明施工方法的第一步驟。
將鋼管(1)對(duì)準(zhǔn)已清除了障礙物的樁位,壓(或邊震邊壓)至持力層一定深度處。在此過(guò)程中,地基土從鋼管(1)的下口進(jìn)入管內(nèi),形成土柱(15),由于持力層泥土的強(qiáng)度較高,一定厚度的持力層泥土在鋼管下部末端起到“封口塞”的作用,以達(dá)到阻止進(jìn)入鋼管內(nèi)的泥土掉回樁孔的作用。然后拔出鋼管(1),開動(dòng)震動(dòng)機(jī)(7)震出土柱(15),此時(shí),也可將重錘(4)壓到土樁(15)上面,以協(xié)同去除泥土。
當(dāng)因施工的樁過(guò)長(zhǎng)而采用上、中、下三段組成而成的鋼管(1)時(shí),先將上、下二段連成一體壓入地層,然后使上下段分離,在其間插入中段管并將三段連成一體,繼續(xù)壓入地層到所需深度。拔管及震出土柱亦可相應(yīng)地分段實(shí)施。
圖10所示的是本發(fā)明施工過(guò)程的第二步驟。
將予制樁頭(8)吊掛到鋼管(L)的下端,然后一并吊到已取土的樁位準(zhǔn)確就位,再壓到接近設(shè)計(jì)深度處。
如采用三段組成的鋼管(1)時(shí),按第一施工步驟所述程序分段沉管。
圖11所示本發(fā)明施工方法的第三步驟。
向已沉到接近設(shè)計(jì)深度處的鋼管(1)內(nèi)灌注用于形成擴(kuò)大樁頭(14)的混凝土,然后將鋼管(1)適當(dāng)提起。該提起高度由擴(kuò)大樁頭(14)的設(shè)計(jì)尺寸決定。
圖12所示本發(fā)明施工方法的第四步驟。
用重錘(4)沖擊混凝土,使予制樁頭(8)展開成花瓣?duì)畈⑹够炷翑U(kuò)張成符合設(shè)計(jì)直徑的擴(kuò)大樁頭(14)。
圖13所示本發(fā)明施工方法的第五步驟。
將重錘(4)提升到鋼管(1)的頂部并插入定位螺栓,使重錘(4)可靠地固定。接著往鋼管(1)內(nèi)灌注混凝土并設(shè)置鋼筋籠(12)。
開動(dòng)鋼管(1)頂部的震動(dòng)機(jī)(7),然后緩緩地拔起鋼管(1),混凝土被震實(shí),形成截面與鋼管(1)的下端截面相同形狀的樁身(13)。為了使混凝土樁身(13)更加密實(shí),在震動(dòng)和拔起鋼管前,也可將重錘(4)放置在鋼筋混凝土表面。當(dāng)鋼管(1)被全部拔出時(shí),即完成一根樁的施工過(guò)程。
如采用三段組成的鋼管(1)時(shí),亦按相應(yīng)程序分段拔管。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是由于取出了大量的土,從而解決了予制樁和一般灌注樁因體擠壓地基土而造成的一系列問(wèn)題。而干法鋼管取土又比鉆孔灌注樁的取土方法簡(jiǎn)便易行效果好。
由于采用配筋灌注樁的工藝,從而可簡(jiǎn)化施工工藝、縮短工期,大大降低單樁用鋼量和混凝土用量及造價(jià)。
由于采用可展開成花瓣形的予制樁頭及現(xiàn)澆混凝土沖擊擴(kuò)大樁頭,既大大擴(kuò)大了樁的端承面,又從各個(gè)方向加密了持力層,從而大幅度提高了樁的端承力。而且,采用本發(fā)明的擴(kuò)大樁頭又避免了大直徑予制樁頭破壞樁周土,使樁周充滿淤泥而降低樁周摩擦力等缺點(diǎn),因此,顯著提高了樁的承載能力,而這又進(jìn)一步降低了每噸承載力所分擔(dān)的用料、造價(jià)和擠土及施工時(shí)間。
由于本發(fā)明有上述優(yōu)點(diǎn),從而拓展了灌注樁的應(yīng)用范圍,在軟土地區(qū)可取代造價(jià)高,工藝復(fù)雜的鋼筋混凝土予制樁及鉆孔鋼筋混凝土灌注樁。
權(quán)利要求
1.鋼筋混凝土灌注樁的施工工藝,其特征在于工藝過(guò)程按以下順序進(jìn)行a.先將鋼管(1)壓至持力層一定深度處,使地基土進(jìn)入鋼管(1)內(nèi)形成土柱(15),然后撥出鋼管(1)并用震動(dòng)機(jī)(7)震出鋼管(1)內(nèi)泥土;b.將予制樁頭(8)吊掛于鋼管(1)的末端并與鋼管(1)一起壓回相應(yīng)樁位深處,向已就位鋼管(1)內(nèi)灌注混凝土,然后將此鋼管(1)提升至一定高度;c.用重錘(4)沖擊已灌入鋼管(1)內(nèi)的混凝土,反復(fù)沖擊至予制樁頭(8)展開成花瓣?duì)?,并使?jié)踩氲幕炷翑U(kuò)張成設(shè)計(jì)要求直徑的擴(kuò)大樁身;d.往鋼管(1)內(nèi)灌注混凝土并放入鋼筋籠(12),邊開動(dòng)震動(dòng)機(jī)(7)邊拔出鋼管(1)使混凝土震實(shí)并形成設(shè)計(jì)要求的樁身。
2.鋼筋混凝土灌注樁的施工設(shè)備,其特征在于一個(gè)鋼管(1),一個(gè)置于鋼管(1)頂端的震動(dòng)機(jī)(7),一個(gè)置于鋼管(1)內(nèi)震動(dòng)機(jī)(7)之下的重錘(4),重錘(4)以下的鋼管(1)側(cè)壁有作進(jìn)料的開口(2)。
3.如權(quán)利要求2所述的鋼筋混凝土灌注樁的施工設(shè)備,其特征在于鋼管(1)下部末端截面為圓形、方形或倒角的方形。
4.鋼筋混凝土灌注樁的施工部件,一種予制樁頭,其特征在于所述樁頭(8)上部外壁稍小于鋼管(1)內(nèi)壁,下部外壁略等于鋼管(1)外壁,樁頭(8)的頂部至底部(19)的上方有漏斗形盲孔(10),沿樁頭壁周邊每隔一定間距用隔離層(11)將樁頭壁分割成若干塊樁頭瓣(18),樁頭底部(19)與樁頭瓣(18)之間配置U形鋼筋(9)。
5.如權(quán)利要求4所述的鋼筋混凝土灌注樁的予制樁頭,其特征在于予制樁頭(8)的水平截面為圓形、方形或倒角方形。
6.如權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土灌注樁的施工工藝,其特征在于a.鋼管(1)內(nèi)形成的土柱(15)也可壓上重錘(4)并開動(dòng)震動(dòng)機(jī)(7)協(xié)同去除管內(nèi)(1)泥土;b.將予制樁頭(8)壓至持力層泥土內(nèi),然后將混凝土澆于樁頭(8)之上,再將鋼管(1)稍拔起,并用重錘(4)將所述混凝土反復(fù)沖擊使予制樁頭(8)沿各隔離層(11)展開成花瓣?duì)畈⑹宫F(xiàn)澆混凝土的直徑擴(kuò)大成符合設(shè)計(jì)要求的擴(kuò)大樁身下部(14);c.往鋼管(1)內(nèi)灌注混凝土并放入鋼筋籠(12),將重錘(4)壓于混凝土上,邊開動(dòng)震動(dòng)機(jī)(7)邊拔出鋼管(1)使混凝土震壓實(shí),形成設(shè)計(jì)要求的樁身。
7.如權(quán)利要求4所述的鋼筋混凝土灌注樁的予制樁頭,其特征在于沿樁頭壁的周邊每隔一定間距用隔離層(11)將樁壁分割成若干樁頭瓣(18),各樁頭瓣(18)與樁頭底部(19)之間也設(shè)有隔離層(11)。
8.如權(quán)利要求3所述的鋼筋混凝土灌注樁的施工設(shè)備,其特征在于當(dāng)鋼管(1)下部為方柱形管口,其制作方法在于,從鋼管(1)的下部截割去4塊適當(dāng)大小的弧形塊,且將保留部分向外適當(dāng)擴(kuò)張,然后焊上相對(duì)應(yīng)的平面鋼板(17)。
9.如權(quán)利要求2所述的鋼筋混凝土灌注樁的施工設(shè)備,其特征在于鋼管(1)可由1根或1根以上組成上、中、下段,各段之間以螺栓連接或拆卸。
全文摘要
鋼筋混凝土灌筑樁,本發(fā)明提供了一種適用于軟土地基的新的灌筑樁成樁工藝及其裝置,本發(fā)明的主要特征是采用簡(jiǎn)便的干法鋼管取土;采用可展開成花瓣?duì)畹念A(yù)制樁頭及現(xiàn)澆混凝土沖擊擴(kuò)大樁頭;根據(jù)使用荷載配置鋼筋籠;本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn),一是解決了予制樁及一般灌筑樁均存在的因樁身擠土而造成的一系列問(wèn)題;二是單樁承載力大;三是工藝簡(jiǎn)便、工期短、用料省,成本低。因此,本發(fā)明拓寬了灌筑樁的應(yīng)用范圍,在軟土地區(qū)可取代鋼筋混凝土預(yù)制樁及鉆孔鋼筋混凝土灌筑樁。
文檔編號(hào)E02D5/34GK1090358SQ9311731
公開日1994年8月3日 申請(qǐng)日期1993年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月7日
發(fā)明者俞曉, 羅自強(qiáng), 蘆冬生 申請(qǐng)人:俞曉