全套管咬合桩的套管施工设备及其方法技术

本发明专利技术公开了一种全套管咬合桩的套管施工设备及其方法。该设备包括内套管、外套管、连接轴承、挖斗、出渣口活门、限位条、削切齿；在内套管最下端焊接有削切齿，外套管通过连接轴承与内套管相连接，连接轴承由上底圈、下底圈和轴圈构成，上底圈和下底圈焊接在内套管的外壁，轴圈焊接在外套管的内壁，外套管外侧对称焊接有4个挖斗，外套管和内套管在挖斗顶部高度分别开设有出渣口，外套管出渣口内侧布置有出渣口活门，限位条焊接在内套管出渣口上下边缘。本发明专利技术在咬合桩施工使用套管切割素混凝土桩时，通过挖斗在传统圆弧形的咬合面切割出两处咬合槽，增大钢筋混凝土桩和素混凝土桩间的接触面积，提高咬合处的密闭性，从而提高咬合桩咬合面处的抗渗性。

【技术实现步骤摘要】
全套管咬合桩的套管施工设备及其方法
本专利技术属于基坑围护结构施工设备领域，具体涉及一种全套管咬合桩的套管施工设备，该装置可增大钢筋混凝土桩和素混凝土桩间的接触面积，提高咬合处的密闭性，从而提高咬合桩咬合面处的抗渗性。
技术介绍
全套管咬合桩的施工首先使用全回转钻机将套管钻入桩位，保持套管底部超前于挖孔钻机开挖面，成孔至设计深度并清理孔底沉渣后，灌入素混凝土形成素混凝土桩。间隔施工素混凝土桩后，在素混凝土桩混凝土初凝之前，借助全回转钻机使用套管切割相邻素混凝土桩，成孔灌注混凝土后形成交错的混凝土部分，即咬合结构，再借助钢筋笼自重或者利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混凝土桩体中形成钢筋混凝土桩。反复施工后，形成素混凝土桩和钢筋混凝土桩间隔排列，相互咬合的排桩。全套管咬合桩相比于传统的钻孔灌注桩和地下连续墙，具有防渗能力强、无需泥浆护壁、工程造价低的优点，但由于地下结构施工复杂，素混凝土桩和钢筋混凝土桩的混凝土浇筑存在时间差，可能会导致咬合面出现裂缝或者空隙，从而影响咬合面的抗渗性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全套管咬合桩的套管施工设备，在使用套管切割素混凝土桩时，在传统圆弧形的咬合面切割出咬合槽，增大素混凝土桩和钢筋混凝土桩的咬合面积，降低出现贯穿整个咬合面裂缝的概率，从而提高咬合面的密闭性，遏制咬合桩咬合面处渗漏现象的发生。本专利技术解决具体技术问题采用的技术方案是：一种全套管咬合桩的套管施工设备，其包括同轴布置的内套管和外套管；所述的内套管最下端固定有削切齿，削切齿高度低于外套管底部；外套管通过连接轴承与内套管配合连接，两者能够相对转动但在轴向没有移动自由度；所述外套管的外侧壁上相同高度处沿周向均匀固定有若干挖斗，挖斗的开挖口朝下设置；外套管在每个挖斗的出口处分别开设有与挖斗的出口连通的第一出渣口，内套管上在第一出渣口相同高度处开设有与第一出渣口数量相同的第二出渣口；每个第一出渣口的内侧布置有出渣口活门，出渣口活门能贴合外套管内壁上下移动对外套管上的出渣口进行开闭控制；所述第二出渣口的上下边缘处分别设有横向的上限位条和下限位条，上限位条和下限位条均突出内套管的外壁，且外侧面贴合外套管的内壁；所述上限位条的高度位于出渣口活门的高度范围内，使内套管相对于外套管旋转过程中，每个上限位条在与出渣口活门接触的行程内，能够推动所述的出渣口活门提升，以打开所述的第一出渣口，并由挖斗、第一出渣口、下限位条和第二出渣口顺次连通形成出渣通道，当上限位条与出渣口活门脱离接触后，出渣口活门重新落下关闭第一出渣口。作为优选，所述的连接轴承由上底圈、下底圈和轴圈构成，上底圈和下底圈水平固定在内套管的外壁上，轴圈水平固定在外套管的内壁上，轴圈由上底圈和下底圈构成限位，使其能水平旋转但没有竖向移动自由度。作为优选，所述上底圈、下底圈与内套管外壁之间分别设有斜撑进行加固。作为优选，所述的连接轴承使用推力滚子轴承。作为优选，所述的挖斗底部高于内套管底部2m～3m。作为优选，所述的挖斗顶部为倾斜面，以引导挖斗内渣土向出口移动。作为优选，所述的出渣口活门为一块两侧带有竖向活动槽的圆弧金属片，其顶侧为水平边，底侧为斜边，通过在两侧活动槽中插入直径小于活动槽宽度的限位螺栓固定在外套管内壁。作为优选，所述第一出渣口和第二出渣口的形状尺寸相同，下限位条横向覆盖整条第二出渣口的底边。作为优选，挖斗、第一出渣口和第二出渣口的数量均为4个，均沿周向等角度分布。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述套管施工设备的带有咬合槽的咬合桩施工方法，其步骤如下：S1：先在地基中按照设计开设素桩孔，钻孔至设计桩底标高后，向素桩孔中灌注混凝土至设计标高，形成素混凝土桩；S2：将所述套管施工设备垂直放置于相邻的两个素混凝土桩之间的设计位置，进行荤桩孔的开设；在开设过程中，通过动力头对内套管1施加向下的压力并驱动内套管1不断旋转，利用其底部的削切齿向土体中钻进，钻进过程中外套管保持不动，外套管上的挖斗对土体进行竖向切割，在两个素混凝土桩的咬合面切割出竖向的咬合槽；内套管旋转时，内套管的第二出渣口和外套管的第一出渣口交替重合和错开；当第二出渣口和第一出渣口不重合时，出渣口活门完全降下，封闭第一出渣口，当内套管旋转至第二出渣口和第一出渣口接近重合时，第二出渣口上侧的上限位条会沿着出渣口活门下侧斜边顶起出渣口活门，从而打开第二出渣口，使第二出渣口和第一出渣口重合，挖斗中不断进入的渣土顶着上方的渣土顺着第二出渣口进入内套管中，第二出渣口下侧的下限位条会伸进第一出渣口下侧，防止渣土从内套管和外套管中间的缝隙落下；随着内套管的继续旋转，第二出渣口上侧的上限位条脱离出渣口活门，出渣口活门落下重新封闭第一出渣口；该过程随着内套管的旋转不断反复，使挖斗中的渣土不断通过出渣口进入内套管中，被钻机带出地面；当荤桩孔达到设计桩底标高后，停止钻孔；S3：对荤桩孔进行注浆，荤桩孔中混凝土灌注至设计标高后，将钢筋笼一次插入混凝土中至设计标高，形成钢筋混凝土桩；S4：在整个施工平面上按照设计桩位不断进行S1～S3的施工，形成荤素咬合桩，咬合桩之间形成带有矩形咬合槽的咬合面。本专利技术通过上述方案，在咬合桩施工使用套管切割素混凝土桩时，通过挖斗在传统圆弧形的咬合面切割出两处咬合槽。本专利技术在维持传统套管旋转钻进的同时，竖向切割出带有凸出的咬合面，延长素混凝土桩和钢筋混凝土桩的咬合长度，增大素混凝土桩和钢筋混凝土桩的咬合面积，降低出现贯穿整个咬合面裂缝的概率，从而提高咬合面的密闭性，遏制咬合桩咬合面处出现渗漏现象的发生。附图说明图1为一种全套管咬合桩的套管施工设备俯视图；图2为内套管的轴测图；图3为出渣口活门完全升起状态的1-1剖面图；图4为出渣口活门完全降下状态的1-1剖面图；图5为出渣口活门的正视图；图6为使用本专利技术施工后咬合桩咬合面示意图。图中：内套管1、外套管2、连接轴承3、挖斗4、出渣口活门5、第一出渣口6、削切齿7、上底圈8、下底圈9、轴圈10、上限位条11、下限位条12、斜撑13、限位螺栓14、活动槽15、第二出渣口16、素混凝土桩17、钢筋混凝土桩18、咬合面20、咬合槽21。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。下面结合附图和具体实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1～3所示，本实施例中的一种全套管咬合桩的套管施工设备由内套管1、外套管2、连接轴承3、挖斗4、出渣口活门5、第一出渣口6、削切齿7、上底圈8、下底圈9、轴圈10、上限位条11、下限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全套管咬合桩的套管施工设备，其特征在于，包括同轴布置的内套管(1)和外套管(2)；所述的内套管(1)最下端固定有削切齿(7)，削切齿(7)高度低于外套管(2)底部；外套管(2)通过连接轴承(3)与内套管(1)配合连接，两者能够相对转动但在轴向没有移动自由度；所述外套管(2)的外侧壁上相同高度处沿周向均匀固定有若干挖斗(4)，挖斗(4)的开挖口朝下设置；外套管(2)在每个挖斗(4)的出口处分别开设有与挖斗(4)的出口连通的第一出渣口(6)，内套管(1)上在第一出渣口(6)相同高度处开设有与第一出渣口(6)数量相同的第二出渣口(16)；每个第一出渣口(6)的内侧布置有出渣口活门(5)，出渣口活门(5)能贴合外套管(2)内壁上下移动对外套管(2)上的出渣口进行开闭控制；/n所述第二出渣口(16)的上下边缘处分别设有横向的上限位条(11)和下限位条(12)，上限位条(11)和下限位条(12)均突出内套管(1)的外壁，且外侧面贴合外套管(2)的内壁；/n所述上限位条(11)的高度位于出渣口活门(5)的高度范围内，使内套管(1)相对于外套管(2)旋转过程中，每个上限位条(11)在与出渣口活门(5)接触的行程内，能够推动所述的出渣口活门(5)提升，以打开所述的第一出渣口(6)，并由挖斗(4)、第一出渣口(6)、下限位条(12)和第二出渣口(16)顺次连通形成出渣通道，当上限位条(11)与出渣口活门(5)脱离接触后，出渣口活门(5)重新落下关闭第一出渣口(6)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种全套管咬合桩的套管施工设备，其特征在于，包括同轴布置的内套管(1)和外套管(2)；所述的内套管(1)最下端固定有削切齿(7)，削切齿(7)高度低于外套管(2)底部；外套管(2)通过连接轴承(3)与内套管(1)配合连接，两者能够相对转动但在轴向没有移动自由度；所述外套管(2)的外侧壁上相同高度处沿周向均匀固定有若干挖斗(4)，挖斗(4)的开挖口朝下设置；外套管(2)在每个挖斗(4)的出口处分别开设有与挖斗(4)的出口连通的第一出渣口(6)，内套管(1)上在第一出渣口(6)相同高度处开设有与第一出渣口(6)数量相同的第二出渣口(16)；每个第一出渣口(6)的内侧布置有出渣口活门(5)，出渣口活门(5)能贴合外套管(2)内壁上下移动对外套管(2)上的出渣口进行开闭控制；
所述第二出渣口(16)的上下边缘处分别设有横向的上限位条(11)和下限位条(12)，上限位条(11)和下限位条(12)均突出内套管(1)的外壁，且外侧面贴合外套管(2)的内壁；
所述上限位条(11)的高度位于出渣口活门(5)的高度范围内，使内套管(1)相对于外套管(2)旋转过程中，每个上限位条(11)在与出渣口活门(5)接触的行程内，能够推动所述的出渣口活门(5)提升，以打开所述的第一出渣口(6)，并由挖斗(4)、第一出渣口(6)、下限位条(12)和第二出渣口(16)顺次连通形成出渣通道，当上限位条(11)与出渣口活门(5)脱离接触后，出渣口活门(5)重新落下关闭第一出渣口(6)。


2.如权利要求1所述的全套管咬合桩的套管施工设备，其特征在于，所述的连接轴承(3)由上底圈(8)、下底圈(9)和轴圈(10)构成，上底圈(8)和下底圈(9)水平固定在内套管(1)的外壁上，轴圈(10)水平固定在外套管(2)的内壁上，轴圈(10)由上底圈(8)和下底圈(9)构成限位，使其能水平旋转但没有竖向移动自由度。


3.如权利要求2所述的全套管咬合桩的套管施工设备，其特征在于，所述上底圈(8)、下底圈(9)与内套管(1)外壁之间分别设有斜撑(13)进行加固。


4.如权利要求1所述的全套管咬合桩的套管施工设备，其特征在于，所述的连接轴承(3)使用推力滚子轴承。


5.如权利要求1所述的全套管咬合桩的套管施工设备，其特征在于，所述的挖斗(4)底部高于内套管(1)底部2m～3m。


6.如权利要求1所述的全套管咬合桩的套管施工设备，其特征在于，所述的挖斗(4)顶部为倾斜面，以引导挖斗(4)内渣土向出口移动。


7.如权利要求1所述的全套管咬合桩的套管施工设备，其特征在于，所述的出渣口活门(...

【专利技术属性】
技术研发人员：严伟飞，于喆，杨涛，王奎华，李云祥，郭智刚，黄东，
申请(专利权)人：浙江省大成建设集团有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33