一种活动钢护筒及采用此钢护筒进行灌注桩施工方法

摘要

一种活动钢护筒及采用此钢护筒进行灌注桩施工方法，所述活动钢护筒由前半圆形筒壁和后半圆形筒壁对拼而成，所述前半圆形筒壁和后半圆形筒壁对正，下套筒和上套筒上下对正，通过销子自上而下插入上套筒和下套筒内固定连接，所述销子顶面焊接有吊环。本活动钢护筒在灌注桩浇筑完成后分单体将前后筒壁分别拨出，避免了常规的一体式钢护筒无法确保了桩基质量的问题，同时由于分体式的结构，使钢护筒在混凝土终凝后任何时候都很容易的拨出，使得后期的钢护筒拨出不再成为施工中的难题。

说明书

技术领域

 本发明涉及一种钢护筒及采用钢护筒进行灌注桩的施工方法，特别是一种可拆分为两半的活动式钢护筒及采用此钢护筒进行灌注桩施工方法。

背景技术

钢护筒是在灌注桩施工过程中为了对桩孔进行保护，防止塌孔避免影响施工进度及安全而设置的筒体。钢护筒具有稳定孔壁，防止坍孔，还可以隔离地表水，导向钻头，固定桩位，保护操作原地面等作用。

目前常用的钢护筒的结构形式，通常为钢板围合成的整体，接缝处焊接连接，此结构形式的钢护筒在灌注桩施工的过程，钢护筒在灌注桩施工初期可为尚未成型的桩基提供保护，但在使命完成后，钢护筒的拨出往往成为灌注桩施工的一个难点，为了防止桩基混凝土凝结后，桩基混凝土和钢护筒内壁之间的摩擦力增大，从而增加钢护筒拨出的难度，目前，通常采用的施工方法为，在桩基混凝土初凝前就拨除钢护筒，这样做的后果是，由于桩基混凝土强度尚未达到，常常会出现钢护筒周边混凝土坍塌不完整从而损伤桩基质量的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种活动钢护筒及采用此钢护筒进行灌注桩施工方法，要解决现有的整体式钢护筒施工中必须在桩基混凝土初凝之前必须拨出，导致钢护筒周边混凝土容易坍塌从而降低桩基质量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种活动钢护筒，由前半圆形筒壁和后半圆形筒壁对拼而成，所述前半圆形筒壁和后半圆形筒壁的直径和高度均相同；

所述前半圆形筒壁的开口处焊接有两根一组的不等边角钢，所述不等边角钢的长肢的肢背紧贴在前半圆形筒壁开口处壁外，其短肢肢尖间隔焊接有下套筒；

所述后半圆形筒壁的开口处焊接有两根一组的等边角钢，所述等边角钢的一肢的肢背紧贴在后半圆形筒壁开口处壁外，另一肢肢背靠近肢尖位置间隔焊接有上套筒；

所述前半圆形筒壁和后半圆形筒壁对正，下套筒和上套筒上下对正，通过销子自上而下插入上套筒和下套筒内固定连接，所述销子顶面焊接有吊环。

所述吊环平面与销子横断面垂直。

所述前半圆形筒壁和后半圆形筒壁的直径比桩体直径大10～20cm。 

所述上套筒和下套筒的内孔为上大下小的楔形，且上套筒的内孔底部直径与下套筒内孔的顶部直径相等。

所述上套筒在后半圆形筒壁开口处的分布间距不大于60cm,且最顶部的上套筒距离后半圆形筒壁顶面不大于20cm，距离最底部的上套筒距离后半圆形筒壁底面不大于40cm，下套筒的分布于上套筒相同。

采用上述的活动钢护筒进行灌注桩施工方法，步骤如下：

步骤一，制作前半圆形筒壁和后半圆形筒壁；

步骤二，在前半圆形筒壁和后半圆形筒壁的开口处分别对应焊接不等边角钢和等边角钢，并在等边角钢的一肢的肢背紧贴在后半圆形筒壁开口处壁外，另一肢肢背靠近肢尖位置焊接有上套筒，在不等边角钢的长肢的肢背紧贴在前半圆形筒壁开口处壁外，其短肢肢尖焊接有下套筒；

步骤三，将一根钢丝绳逐个穿过销子上的吊环，并用卸扣扣紧；

步骤四，将前半圆形筒壁和后半圆形筒壁放在平坦的底面对正，用双面胶粘贴前半圆形筒壁和后半圆形筒壁接缝处；

步骤五，通过四根圆钢钎同时穿过不等边角钢和等边角钢顶部和底部，将前半圆形筒壁和后半圆形筒壁进行临时固定；

步骤六，将与钢丝绳连接好的销子从钢套筒的顶端和底端逐个向中央套筒内插，并打压紧固，实现对钢套筒的整体连接；并将钢丝绳的自由端升至钢套筒的顶面；

步骤七，现场测量放样并打好保护桩，然后开挖比钢护筒直径大0.3m的圆形基坑，再根据桩基中心位置将钢护筒吊装到位，并进行复测，以确保护筒中心与桩位中心相一致，然后在钢护筒四周边进行分层粘土压实；

步骤八，钻孔灌注桩施工；

步骤九，当钻孔灌注桩混凝土浇筑成型达到终凝后，采用机械直接拉拔钢丝绳自由端，逐个拉出销子，然后先拨出后半圆钢护筒，再拨出前半圆形筒壁。

所述步骤四中，相邻两个吊环之间的钢丝绳区段长度大于两个吊环之间垂直距离10cm以上。

所述步骤七中，钢护筒与桩位中心偏差控制在50mm以内，钢护筒顶端高出地面0.3m或水面1.0m以上。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明将钢护筒的结构形式设置为由后半圆形筒壁和前半圆形筒壁通过销子对拼而成，使用时通过将钢丝绳穿过销子顶面的吊环，将销子连成一串，在桩基混凝土达到终凝后通过拉拔钢丝绳将销子拨出，使钢护筒分解为两半，然后分单体将前后筒壁分别拨出，此做法避免了常规的一体式钢护筒无法确保了桩基质量的问题，同时由于分体式的结构，使钢护筒在桩体混凝土终凝后的任何时候都很容易的拨出，使得后期的钢护筒拨出不再成为施工中的难题。

本发明可广泛应用于灌注桩的施工。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明结构示意图。

图2是后半圆形筒壁详图。

图3是前半圆形筒壁详图。

图4是A节点详图。

图5是A节点立面图。

图6是施工过程中钢丝绳与吊环的连接图。

图7是前筒壁和后筒壁连接立面示意图。

附图标记：1－前半圆形筒壁、2－不等边角钢、3－后半圆形筒壁、4－等边角钢、5－吊环、6－销子、7－下套筒、8－钢丝绳、9－上套筒。

具体实施方式

实施例参见图1至图5所示，一种活动钢护筒，由前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3对拼而成，所述前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3的直径和高度均相同；

所述前半圆形筒壁1的开口处焊接有两根一组的不等边角钢2，所述不等边角钢2的长肢的肢背紧贴在前半圆形筒壁1开口处壁外，其短肢肢尖间隔焊接有下套筒7；

所述后半圆形筒壁3的开口处焊接有两根一组的等边角钢4，所述等边角钢4的一肢的肢背紧贴在后半圆形筒壁3开口处壁外，另一肢肢背靠近肢尖位置间隔焊接有上套筒9；

所述前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3对正，下套筒7和上套筒9上下对正，通过销子6自上而下插入上套筒9和下套筒7内固定连接，所述销子6顶面焊接有吊环5。

所述吊环5平面与销子6横断面垂直。

所述前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3的直径比桩体直径大10～20cm。 

所述上套筒9和下套筒7的内孔为上大下小的楔形，且上套筒9的内孔底部直径与下套筒7内孔的顶部直径相等。

所述上套筒9在后半圆形筒壁3开口处的分布间距不大于60cm,且最顶部的上套筒9距离后半圆形筒壁3顶面不大于20cm，距离最底部的上套筒9距离后半圆形筒壁3底面不大于40cm，下套筒7的分布于上套筒9相同。

采用上述的活动钢护筒进行灌注桩施工方法，参见图6和图7步骤如下：

制作钢护筒前根据受力情况对钢护筒进行设计：计算公式如下，

1.钢护筒最大侧压力计算公式：

                                

 式中  F — 最大侧压力（KN/m²）；

          r_e — 混凝土的重力密度（KN/m³）；

          t_o — 新浇混凝土的初凝时间（h），可按实测确定，当缺乏试验资料时，可采用；t_o = 计算；

          β₁ — 外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；

β₂ — 混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时取0.85；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15；

V — 混凝土的浇灌速度（m/h）。

2.套筒拉力计算公式： 

P = F×A                                           

式中  P — 套筒承受的拉力（N）；

          F — 混凝土的侧压力（N/m²）；

          A —套筒分担的受荷面积（m²），其值为A=a×b；

a —套筒的横向间距（m）；

b — 套筒的纵向间距（m）。

3.  销子受剪力计算公式：

[N] =f_v·2A_c                                         

式中  [N] —销子受剪的容许荷载（N）；

          f_v — 钢材抗剪强度设计值，取125（N/mm²）；

          A_c —销子截面积（mm²）。

经过计算，直径为Φ2m、高为3m的活动钢护筒，采用1.2cm厚的钢板和L10角钢制作成半径Φ1m的前、后两个半圆型钢护筒。

步骤一，制作前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3；首先对进场的原材料进行验收；按照设计图纸精确下料；将后半圆Φ6cm的套筒内孔直径加工成：顶部为Φ3. 4cm，底部为Φ2.8cm；将前半圆Φ6cm的套筒内孔直径加工成：顶部为Φ2.8cm，底部为Φ2.1cm。将长3.14m、宽3m、厚1.2cm的钢板折成半径为Φ1m的半圆形。所有焊缝必须饱满并符合设计与规范要求。

步骤二，在前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3的开口处分别对应焊接不等边角钢2和等边角钢4，并在等边角钢4的一肢的肢背紧贴在后半圆形筒壁3开口处壁外，另一肢肢背靠近肢尖位置焊接有上套筒9，在不等边角钢2的长肢的肢背紧贴在前半圆形筒壁1开口处壁外，其短肢肢尖焊接有下套筒7；等边角钢4为长3m的L10角钢，然后等净间距60cm将套筒焊接于等边角钢4上（即后半圆焊在距护筒顶面20cm、底面40cm处；而前半圆焊在距护筒顶面40cm、底面20cm处）。所有焊缝必须饱满并符合设计与规范要求。

步骤三，将一根钢丝绳8逐个穿过销子6上的吊环5，并用卸扣10扣紧；将销子加工成一端直径Φ3.4cm，另一端直径Φ2cm，长为24cm，在大直径顶面焊接直径Φ5cm的吊环，并穿入Φ1.2cm钢丝绳且用卸扣旋紧固定，

步骤四，将前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3放在平坦的底面对正，用双面胶粘贴前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3接缝处；

步骤五，通过四根圆钢钎同时穿过不等边角钢2和等边角钢4顶部和底部，将前半圆形筒壁1和后半圆形筒壁3进行临时固定；所述圆钢钎一头大另一头小。

步骤六，将与钢丝绳连接好的销子6从钢套筒的顶端和底端逐个向中央套筒内插，并打压紧固，实现对钢套筒的整体连接；并将钢丝绳的自由端升至钢套筒的顶面；

步骤七，现场测量放样并打好保护桩，然后开挖比钢护筒直径大0.3m的圆形基坑，再根据桩基中心位置将钢护筒吊装到位，并进行复测，以确保护筒中心与桩位中心相一致，然后在钢护筒四周边进行分层粘土压实；

步骤八，钻孔灌注桩施工；在粘土层中采用小冲程冲击施工，在砂砾层中采用中冲程冲孔施工，在岩石层中采用大冲程施工，特别在护筒底部1m范围内宜慢速冲进。每钻进约1m，采用泵吸反循环清渣；在砼灌注前再次用泵吸反循环清渣进行二次清孔、控制沉淀。首灌混凝土量应滿足要求,导管埋置深度控制在2-6m，混凝土浇捣连续，混凝土水灰比、坍落度应符合要求，待混凝土强度达到2.5MPa后拆除钢护筒，以确保桩顶质量。

步骤九，当钻孔灌注桩混凝土浇筑成型达到终凝后，采用机械直接拉拔钢丝绳8自由端，逐个拉出销子6，然后先拨出后半圆钢护筒3，再拨出前半圆形筒壁1。拆除后的钢护筒应清理干净，堆放整齐，有变形的则进行绞正。

所述步骤四中，相邻两个吊环5之间的钢丝绳区段长度大于两个吊环5之间垂直距离10cm以上。

所述步骤七中，钢护筒与桩位中心偏差控制在50mm以内，钢护筒顶端高出地面0.3m或水面1.0m以上。