專利名稱：一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力的技術(shù)裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軟土地基處理及樁基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力的技術(shù)裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
樁基礎(chǔ)處理軟弱土地基中，當(dāng)由于地面堆載、地下水位下降及濕陷性黃土遇水等因素造成土體沉降大于樁體沉降時(shí)，樁側(cè)土對樁身產(chǎn)生向下的負(fù)摩阻力。負(fù)摩阻力的產(chǎn)生不僅不能為承擔(dān)上部荷載做出貢獻(xiàn)，反而要產(chǎn)生作用于樁身且與荷載方向相同的下拉荷載，可能造成樁端地基的屈服或破壞、樁身破壞、上部結(jié)構(gòu)物不均勻沉降等一系列問題，給工程結(jié)構(gòu)安全帶來了嚴(yán)重隱患。負(fù)摩阻力的作用深度有一定范圍，即整個(gè)樁體只有中性點(diǎn)以上部分才受到負(fù)摩阻力，中性點(diǎn)具體深度與樁周土體性質(zhì)、持力層性質(zhì)和樁頂荷載大小等因素有關(guān)。目前，減小基樁負(fù)摩阻力常用的方法是樁身浙青涂層法，即在預(yù)制樁體中性點(diǎn)以上范圍內(nèi)涂一層5 10 mm厚的浙青，但該方法只能用于預(yù)制樁，對于在高速公路、高速鐵路等軟土地基處理工程中廣泛應(yīng)用的沉管灌注樁并不適用，同時(shí)浙青涂料對地下水環(huán)境存在一定的污染。在本發(fā)明之前，“一種消除樁基負(fù)摩阻力的裝置”(專利號ZL201020517004. 4)和“一種防止負(fù)摩阻力的裝置”(專利號ZL 200920156095. 0)公布了在預(yù)制樁體與周圍土體之間設(shè)置套管等卸荷裝置的方法，通過卸荷裝置來消除加載到樁身的負(fù)摩阻力，這種方法雖能在一定程度上減小負(fù)摩阻力，但施工成本和工程造價(jià)相對較高；“用于現(xiàn)澆混凝土樁的表面部分光滑部分有螺紋的塑料套管”(專利號ZL 200720035479. 8)公布了一種用于現(xiàn)澆混凝土樁的半光滑、半螺紋塑料套管法，該塑料套管加工難度較大，且在無防護(hù)的情況下向塑料套管內(nèi)直接澆筑混凝土容易造成套管的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，消除樁基負(fù)摩阻力所帶來的危害，提高樁基承載力，同時(shí)控制樁體上部的成形質(zhì)量，提出一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力的技術(shù)裝置及其使用方法。一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力的技術(shù)裝置，其特征在于在樁模外設(shè)置雙層鋼套管，內(nèi)鋼套管和外鋼套管通過夾持器連接并固定于振動(dòng)錘下方；在雙層鋼套管下部設(shè)置內(nèi)嵌的、帶鉤狀鋼筋的環(huán)形混凝土預(yù)制體；筒狀雙層塑料薄膜置于內(nèi)、外鋼套管之間，并通過薄膜上的環(huán)扣固定于環(huán)形預(yù)制體的鉤狀鋼筋上。所述的內(nèi)鋼套管與樁模之間的空隙為(Tl cm,內(nèi)鋼套管與外鋼套管的間距為2 5cm。所述的內(nèi)、外鋼套管長度相等，且大于預(yù)先設(shè)計(jì)的中性點(diǎn)深度。 所述的外鋼套管表面標(biāo)有刻度，控制雙層鋼套管的打入深度。所述的環(huán)形混凝土預(yù)制體下端有尖角，上端可以內(nèi)嵌于雙層鋼套管下部，其上對稱設(shè)置6條鉤 狀鋼筋。所述的環(huán)扣設(shè)在筒狀雙層塑料薄膜的末端。所述裝置可用于沉管灌注樁減小樁側(cè)負(fù)摩阻力，具體方法為樁模沉入土體后，將雙層鋼套管連同里面的塑料薄膜和環(huán)形混凝土預(yù)制體一起采用靜壓或振動(dòng)的方式沉入預(yù)先設(shè)計(jì)的深度，待沉管灌注樁澆筑的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再將鋼套管拔出地面，筒狀雙層塑料薄膜和環(huán)形混凝土預(yù)制體則會(huì)因側(cè)向土壓力而留在地基中，從而消除樁基負(fù)摩阻力所帶來的危害。將其用于沉管灌注樁施工中，具體技術(shù)步驟為
(I)平整場地，樁機(jī)就位，將與樁模連接的活瓣樁尖對準(zhǔn)樁位，利用樁機(jī)和樁模自重，把樁尖豎直壓入地基中，并向樁?？涨粌?nèi)注入一定量的混凝土以避免泥沙等進(jìn)入樁模內(nèi)。(2)啟動(dòng)振動(dòng)機(jī)，將樁模振動(dòng)沉入土中至設(shè)計(jì)深度。(3)將環(huán)形混凝土預(yù)制體套在樁模外，筒狀雙層塑料薄膜一端通過環(huán)扣系緊或鉤掛于環(huán)形預(yù)制體的鉤狀鋼筋上，另一端通過繩子的輔助拉入雙層鋼套管內(nèi)并保持平直，將雙層鋼套管用夾持器連接固定，擺放到環(huán)形預(yù)制體的上方并嵌入。(4)將夾持器固定于振動(dòng)錘下方，開啟振動(dòng)錘，將雙層鋼套管連同里面的塑料薄膜和環(huán)形混凝土預(yù)制體一起采用靜壓或振動(dòng)的方式沉入土中，并通過外套管表面標(biāo)明的刻度來控制打入深度。(5)待雙層鋼套管沉入預(yù)先設(shè)計(jì)的深度后，取下振動(dòng)錘和夾持器，通過進(jìn)料口向樁?？涨粌?nèi)注入混凝土。(6)當(dāng)填充料灌滿后，再次啟動(dòng)振動(dòng)機(jī)和卷揚(yáng)機(jī)，一邊振動(dòng)，一邊拔樁模，在拔管過程中，應(yīng)向沉管內(nèi)補(bǔ)加填充料，以滿足灌注量的要求。(7)待樁模拔出地面、所澆筑的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再次將內(nèi)管和外管通過夾持器連接并固定于振動(dòng)錘下方，開啟振動(dòng)錘，將雙層鋼套管向上拔出。(8)筒狀雙層塑料薄膜和環(huán)形混凝土預(yù)制體因側(cè)向土壓力而留在地基中，向雙層塑料薄膜外側(cè)的縫隙中注入適量的膨潤土泥漿以增強(qiáng)潤滑效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于通過在沉管灌注樁外側(cè)、中性點(diǎn)以上深度范圍內(nèi)打入筒狀雙層塑料薄膜，從而降低樁體中性點(diǎn)以上樁-土界面的摩擦系數(shù)，有效消除樁基負(fù)摩阻力所帶來的不利因素；通過設(shè)置環(huán)形混凝土預(yù)制體，有效解決鋼套管上拔時(shí)塑料薄膜的回帶問題，而環(huán)形混凝土預(yù)制體留在中性點(diǎn)位置上，充分利用樁身范圍內(nèi)土層的承載作用，進(jìn)一步提高樁基承載力，優(yōu)化加固效果，同時(shí)鋼套管還可以控制樁體上部的成形質(zhì)量。該技術(shù)裝置實(shí)施方便，成本低廉，輔助成樁效果好。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I中A的局部放大 圖3為本發(fā)明的俯視 圖中，I為振動(dòng)錘，2為夾持器,3為外鋼套管,4為筒狀雙層塑料薄膜,5為內(nèi)鋼套管,6為鉤狀鋼筋，7為環(huán)形混凝土預(yù)制體,8為樁模,9為活瓣樁尖,10為環(huán)扣。圖4為本發(fā)明裝置用于沉管灌注樁施工的步驟示意圖，其中(I)為振動(dòng)沉樁模，(2)為樁模沉管完成，雙層套管等裝置就位，(3)為壓入雙層套管等裝置，(4)為取下振動(dòng)錘和夾持器，(5)為澆注混凝土填料，振動(dòng)、拔管形成灌注樁，(6)為振動(dòng)拔管完成樁身澆注，
(7)為振動(dòng)拔出雙層套管，(8)適當(dāng)注入 膨潤土泥漿，最終成樁。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受本實(shí)施方式的描述局限，而是以權(quán)利要求的范圍加以限定。一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力的技術(shù)裝置，如圖f 3所示，在樁模8外設(shè)置雙層鋼套管，內(nèi)鋼套管5和標(biāo)有刻度的外鋼套管3通過夾持器2連接并固定于振動(dòng)錘I下方；在雙層鋼套管下部設(shè)置內(nèi)嵌的、帶鉤狀鋼筋6的環(huán)形混凝土預(yù)制體7 ;筒狀雙層塑料薄膜4置于內(nèi)、外鋼套管之間，并通過薄膜上的環(huán)扣10固定于環(huán)形預(yù)制體7的鉤狀鋼筋6上。一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力技術(shù)裝置的使用方法，如圖4(1)所示，先平整場地，樁機(jī)就位，將與樁模8連接的活瓣樁尖9對準(zhǔn)樁位，利用樁機(jī)和樁模自重，把樁尖豎直壓入地基中，并向樁模空腔內(nèi)注入一定量的混凝土以避免泥沙等進(jìn)入樁模內(nèi)；如圖4 (2)所示，啟動(dòng)振動(dòng)機(jī)，將樁模8振動(dòng)沉入土中至設(shè)計(jì)深度，并將環(huán)形混凝土預(yù)制體7套在樁模外，筒狀雙層塑料薄膜4 一端通過環(huán)扣10系緊或鉤掛于環(huán)形預(yù)制體的鉤狀鋼筋6上，另一端通過繩子的輔助拉入雙層鋼套管內(nèi)并保持平直，將雙層鋼套管用夾持器2連接固定，擺放到環(huán)形預(yù)制體的上方并嵌入；如圖4 (3)所示，將夾持器2固定于振動(dòng)錘I下方，開啟振動(dòng)錘，將雙層鋼套管連同里面的塑料薄膜4和環(huán)形混凝土預(yù)制體7 —起采用靜壓或振動(dòng)的方式沉入土中，并通過外套管3表面標(biāo)明的刻度來控制打入深度；如圖4 (4)所示，待雙層鋼套管沉入預(yù)先設(shè)計(jì)的深度后，取下振動(dòng)錘I和夾持器2 ;如圖4 (5)所示，通過進(jìn)料口向樁模8空腔內(nèi)注入混凝土，當(dāng)填充料灌滿后,再次啟動(dòng)振動(dòng)機(jī)和卷揚(yáng)機(jī),一邊振動(dòng),一邊拔樁模,在拔管過程中，應(yīng)向沉管內(nèi)補(bǔ)加填充料，以滿足灌注量的要求；如圖4 (6)所示，樁模拔出地面，等待所澆筑的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度；如圖4 (7)所示，再次將內(nèi)管5和外管3通過夾持器2連接并固定于振動(dòng)錘I下方，開啟振動(dòng)錘，將雙層鋼套管向上拔出；如圖4 (8)所示，筒狀雙層塑料薄膜4和環(huán)形混凝土預(yù)制體7因側(cè)向土壓力而留在地基中，向雙層塑料薄膜外側(cè)的縫隙中注入適量的膨潤土泥漿以增強(qiáng)潤滑效果，最終在沉管灌注樁外側(cè)、中性點(diǎn)以上深度范圍內(nèi)形成筒狀雙層塑料隔膜。
權(quán)利要求
1.一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力的技術(shù)裝置，其特征在于在樁模外設(shè)置雙層鋼套管，內(nèi)鋼套管和外鋼套管通過夾持器連接并固定于振動(dòng)錘下方；在雙層鋼套管下部設(shè)置內(nèi)嵌的、帶鉤狀鋼筋的環(huán)形混凝土預(yù)制體；筒狀雙層塑料薄膜置于內(nèi)、外鋼套管之間，并通過薄膜上的環(huán)扣固定于環(huán)形預(yù)制體的鉤狀鋼筋上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述的內(nèi)鋼套管與樁模之間的空隙為(Tl cm，內(nèi)鋼套管與外鋼套管的間距為疒5 cm;所述的內(nèi)、外鋼套管長度相等，且大于預(yù)先設(shè)計(jì)的中性點(diǎn)深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述的外鋼套管表面標(biāo)有刻度，控制雙層鋼套管的打入深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述的環(huán)形混凝土預(yù)制體下端有尖角，上端內(nèi)嵌于雙層鋼套管下部，其上對稱設(shè)置6條鉤狀鋼筋。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述的環(huán)扣設(shè)在筒狀雙層塑料薄膜的末端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力技術(shù)裝置的使用方法，具體技術(shù)步驟為 (1)平整場地，樁機(jī)就位，將與樁模連接的活瓣樁尖對準(zhǔn)樁位，利用樁機(jī)和樁模自重，把樁尖豎直壓入地基中，并向樁模空腔內(nèi)注入一定量的混凝土以避免泥沙等進(jìn)入樁模內(nèi)； (2)啟動(dòng)振動(dòng)機(jī),將樁模振動(dòng)沉入土中至設(shè)計(jì)深度； (3)將環(huán)形混凝土預(yù)制體套在樁模外，筒狀雙層塑料薄膜一端通過環(huán)扣系緊或鉤掛于環(huán)形預(yù)制體的鉤狀鋼筋上，另一端通過繩子的輔助拉入雙層鋼套管內(nèi)并保持平直，將雙層鋼套管用夾持器連接固定，擺放到環(huán)形預(yù)制體的上方并嵌入； (4)將夾持器固定于振動(dòng)錘下方，開啟振動(dòng)錘，將雙層鋼套管連同里面的塑料薄膜和環(huán)形混凝土預(yù)制體一起采用靜壓或振動(dòng)的方式沉入土中，并通過外套管表面標(biāo)明的刻度來控制打入深度； (5)待雙層鋼套管沉入預(yù)先設(shè)計(jì)的深度后，取下振動(dòng)錘和夾持器，通過進(jìn)料口向樁模空腔內(nèi)注入混凝土； (6)當(dāng)填充料灌滿后,再次啟動(dòng)振動(dòng)機(jī)和卷揚(yáng)機(jī),一邊振動(dòng),一邊拔樁模,在拔管過程中，應(yīng)向沉管內(nèi)補(bǔ)加填充料，以滿足灌注量的要求； (7)待樁模拔出地面、所澆筑的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再次將內(nèi)管和外管通過夾持器連接并固定于振動(dòng)錘下方，開啟振動(dòng)錘，將雙層鋼套管向上拔出； (8)筒狀雙層塑料薄膜和環(huán)形混凝土預(yù)制體因側(cè)向土壓力而留在地基中，向雙層塑料薄膜外側(cè)的縫隙中注入適量的膨潤土泥漿以增強(qiáng)潤滑效果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減小沉管灌注樁負(fù)摩阻力的技術(shù)裝置及其使用方法，其特征在于在樁模外設(shè)置雙層鋼套管，內(nèi)管和外管通過夾持器連接并固定于振動(dòng)錘下方；筒狀雙層塑料薄膜置于內(nèi)、外套管之間，并通過薄膜末端的環(huán)扣固定于雙層套管下部設(shè)置的環(huán)形混凝土預(yù)制體上。本發(fā)明通過將雙層鋼套管連同里面的塑料薄膜和環(huán)形預(yù)制體一起采用靜壓或振動(dòng)的方式沉入預(yù)先設(shè)計(jì)的深度，待沉管灌注樁澆筑的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再將鋼套管拔出地面，而雙層塑料薄膜和環(huán)形預(yù)制體則會(huì)留在地基中，從而降低樁體中性點(diǎn)以上樁-土界面的摩擦系數(shù)，消除樁基負(fù)摩阻力所帶來的危害，提高樁基承載力，同時(shí)控制樁體上部的成形質(zhì)量。該裝置實(shí)施方便，成本低廉，輔助成樁效果好。
文檔編號E02D5/38GK102628269SQ20121013028
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者劉漢龍, 孔綱強(qiáng), 金輝, 陳力愷 申請人:河海大學(xué)