无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备及方法，施工设备包括旋挖机构、以及安装在桩位上并与旋挖机构相配合的灌桩辅助机构，灌桩辅助机构又包括钢护筒与钢护筒控制器；钢护筒控制器包括套设在钢护筒外壁的调平底座、安装在调平底座上的至少两个夹紧千斤顶、以及安装在夹紧千斤顶伸缩端的活动夹块，且相邻两个活动夹块间通过连接杆铰接连接。施工方法包括：选定钻头和钻杆，安装钢护筒控制器，安装钢护筒，钻孔并清渣，下放钢护筒，吊装钻杆和钢护筒节，完成钻进，清理残渣，布置钢导管，灌注混凝土。本发明专利技术具有清渣干净、操作简便、成本低、桩身质量高等特点，可适用于多种土层和多种桩径的施工。多种土层和多种桩径的施工。多种土层和多种桩径的施工。

【技术实现步骤摘要】
无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备及方法


[0001]本专利技术属于地基与基础工程
，具体涉及一种无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备及方法。

技术介绍

[0002]混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。混凝土灌注桩凭借其直径大、承载力高以及抗震能力强等优点，在超高层建筑建设领域得到广泛的应用。传统的施工方法采用泥浆护壁，因软土层、砂层及花岗岩残积土等特殊土很容易塌孔，导致断桩、扩径、缩径等质量通病，使桩基础工程存在较大的安全隐患；另一方面因塌孔导致混凝土充盈系数大，材料使用量超预算，特殊地层容易出现亏损，且因处理工程质量问题耽误施工进度，直接影响企业的经济效益；此外，钢护筒的下放过程容易出现钢护筒倾斜且在吊装下一节钢护筒时也不易操作。

技术实现思路

[0003]为解决上述
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备及方法，采用下述技术方案：
[0004]一种无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备，包括旋挖机构、以及安装在桩位上并与旋挖机构相配合的灌桩辅助机构，灌桩辅助机构又包括钢护筒与钢护筒控制器；钢护筒控制器包括套设在钢护筒外壁的调平底座、安装在调平底座上的至少两个夹紧千斤顶、以及安装在夹紧千斤顶伸缩端的活动夹块，且相邻两个活动夹块间通过连接杆铰接连接。
[0005]进一步的，调平底座包括扇形板、水平仪、以及安装在扇形板下方的调平千斤顶。
[0006]进一步的，钢护筒的最下端外侧套设有钢护筒靴，钢护筒靴的内径与钢护筒的外径相同，钢护筒靴的下端外侧设有切削刃，钢护筒靴的上端内侧开有顺坡角。
[0007]进一步的，钢护筒靴的壁厚为20mm～30mm，切削刃的角度为30
°
～45
°
，顺坡角的角度为60
°
～80
°
。
[0008]进一步的，钢护筒由若干钢护筒节依次连接形成，钢护筒节的上下两端分别加工成相匹配的内锥体和外锥体，两段钢护筒节通过内锥体和外锥体相互对接，并固定连接。
[0009]进一步的，桩长小于20m时，钢护筒节的壁厚为10mm～12mm，桩长20m～40m时，钢护筒节的壁厚为12mm～18mm，桩长大于40m时，钢护筒节的壁厚为20mm～25mm。
[0010]进一步的，旋挖机构包括钻机、安装在钻机头部的钻杆、安装在钻杆前端的钻头。
[0011]进一步的，钻机上还设置有动力提升装置，钢护筒外侧设置有若干连接环，动力提升装置设置有钢丝绳，动力提升装置通过钢丝绳与连接环连接。
[0012]本专利技术采用的另一技术方案：一种无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工方法，包括以下步骤：
[0013]步骤一、选定钻头和钻杆：选定桩位后，根据选定桩位的土质选择钻头和钻杆并将
钻头和钻杆安装在钻机上；
[0014]步骤二、安装钢护筒控制器：将钢护筒控制器固定安装在桩位上方，与桩位对中，将钢护筒控制器的调平底座调平；
[0015]步骤三、安装钢护筒：选择合适尺寸的钢护筒节，将钢护筒节穿过钢护筒控制器放置在灌注桩位上，操作钢护筒控制器夹紧钢护筒节，并保持钢护筒节垂直，然后将钢护筒节与动力提升装置连接；
[0016]步骤四、钻孔并清渣：启动钻机进行钻进，钻进时土渣通过旋挖钻头或带螺旋叶片的钻杆带出地面，形成直径比钢护筒外径大的圆柱体空腔；
[0017]步骤五、下放钢护筒：钻进的同时操作钢护筒控制器松开钢护筒，并控制动力提升装置带动钢护筒随钻头同步下放；
[0018]步骤六、吊装钻杆和钢护筒节：当钢护筒下放至上端距离地面高度约0.5m～1.0m时，停止钻进，操作钢护筒控制器夹紧钢护筒，吊装下一节钻杆和下一节钢护筒节；
[0019]步骤七、完成钻进：循环步骤五和步骤六和步骤七，直到钻进至设计标高终孔时，完成钻进；
[0020]步骤八、清理残渣：取出钻杆和钻头后，使用旋挖钻机的旋挖钻斗清理桩底岩土残渣；
[0021]步骤九、吊放钢筋笼：在钢护筒内吊放灌注桩的钢筋笼到位；
[0022]步骤十、布置钢导管：将灌注混凝土的钢导管下放并接长至钻孔底部；
[0023]步骤十一、灌注混凝土：开启混凝土输送泵，从钢导管上端向钢导管内灌注混凝土，混凝土穿过钢导管从钢导管底部进入到钻孔内，灌注混凝土的同时，同步向上拔钢护筒，直至桩顶面高出设计标高500mm时完成灌注混凝土。
[0024]进一步的，步骤九使用的旋挖钻机为装有承插式钻杆和旋挖钻斗的钻机。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]1)本专利技术采用钢护筒同步跟进，不需要泥浆护壁，因此在钻孔的孔壁上不会形成泥皮，可以大幅度提高桩的侧摩阻力和桩的承载力，不会出现塌孔、断桩、夹泥、扩径、缩径等质量问题，无泥浆制备和排放，保护环境水体的水质，并有效控制了成本。
[0027]2)本专利技术由于有钢护筒保护，钻进至设计标高终孔时，采用旋挖斗清渣可以彻底清理干净，无桩底泥浆形成的沉渣，同时在钢护筒保护下，下放钢筋笼、插入灌注混凝土的钢导管时，不会导致塌孔。
[0028]3)本专利技术在灌注混凝土时，一边灌注，一边上拔钢护筒，可以保持桩身直径稳定，使桩身质量有保证。
[0029]4)本专利技术适用于各种软硬土层、砂层、砾石层及风化岩层，可施工桩径为800～5000mm的灌注桩。
[0030]5)本专利技术钢护筒靴的设置，便于钢护筒的下放，且能减小钢护筒上拔时的阻力。
[0031]6)本专利技术钢护筒控制器的设置，钢护筒在钻进或上拔时松开控制器，在接长或拆除钢护筒时夹紧钢护筒，可以保持钢护筒垂直并增加了钢护筒的可操作性。
附图说明
[0032]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0033]图1为本专利技术一种无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备在软土地层工作状态的整体结构示意图；
[0034]图2为本专利技术一种无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备在硬土地层工作状态的整体结构示意图；
[0035]图3为本专利技术中钢护筒控制器的主视图；
[0036]图4为本专利技术中钢护筒控制器的俯视图；
[0037]图5为本专利技术中钢护筒与钢护筒靴的连接示意图及A部分局部放大图；
[0038]图6为图5的B部分局部放大结构示意图；
[0039]图7为本专利技术中钢护筒的两节钢护筒节的连接示意图及C部分局部放大图；
[0040]图8为清渣后下放钢筋笼和钢导管示意图；
[0041]图9为灌注混凝土同步上拔钢护筒的示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：包括旋挖机构、以及安装在桩位上并与所述旋挖机构相配合的灌桩辅助机构，所述灌桩辅助机构又包括钢护筒与钢护筒控制器；其中，所述钢护筒控制器包括套设在所述钢护筒外壁的调平底座、安装在所述调平底座上的至少两个夹紧千斤顶、以及安装在所述夹紧千斤顶伸缩端的活动夹块，且相邻两个所述活动夹块间通过连接杆铰接连接。2.根据权利要求1所述的无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述调平底座包括扇形板、水平仪、以及安装在所述扇形板下方的调平千斤顶。3.根据权利要求1所述的无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述钢护筒的最下端外侧套设有钢护筒靴，所述钢护筒靴的内径与所述钢护筒的外径相同，所述钢护筒靴的下端外侧设有切削刃，所述钢护筒靴的上端内侧开有顺坡角。4.根据权利要求3所述的无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述钢护筒靴的壁厚为20mm～30mm，所述切削刃的角度为30
°
～45
°
，所述顺坡角的角度为60
°
～80
°
。5.根据权利要求1所述的无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述钢护筒由若干钢护筒节依次连接形成，所述钢护筒节的上下两端分别加工成相匹配的内锥体和外锥体，两段钢护筒节通过所述内锥体和所述外锥体相互对接，并固定连接。6.根据权利要求5所述的无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：桩长小于20m时，所述钢护筒节的壁厚为10mm～12mm，桩长20m～40m时，所述钢护筒节的壁厚为12mm～18mm，桩长大于40m时，所述钢护筒节的壁厚为20mm～25mm。7.根据权利要求1所述的无泥浆排放的全长钢护筒混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述旋挖机构包括钻机、安装在所述钻机头部的钻杆、安装在所述钻杆前端的钻头。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐孟雄，胡贺松，陈航，
申请(专利权)人：广州建筑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：