应用于水域的现浇混凝土筒桩的施工工艺及其专用成孔器

摘要

本发明公开了应用于水域的现浇混凝土筒桩的施工工艺及其专用成孔器，通过将筒靴安装于筒腔底部，将筒靴置于施工位置并在施力压头上施压，筒靴随同外护壁套筒和内护壁套筒一起进入水域的水层，并进而进入到水层底部的基底层中，受筒靴排挤的基底介质和水从内护壁套筒的内腔以及施力压头的排料孔排出；待筒靴完全进入水域底部土层的标定位置后，从外护壁套筒上设置有灌注口向筒腔灌注混凝土，边灌注边上拔施力压头、压盖和内护壁套筒，外护壁留置层保持位置不动且其上端与压盖分离，灌注的混凝土与外侧的外护壁套筒或者外护壁留置层和下端的筒靴连成一起，形成混凝土筒桩。本发明可适用于水域中现浇混凝土成桩，施工效率高效快捷。

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程领域，具体是指应用于水域的现浇混凝土筒桩的施工工艺及其专用成孔器。

背景技术

混凝土筒桩是一种常用的工程桩体，广泛应用在地下施工工程中。目前传统的预制混凝土管桩都是埋设于地下，其主要缺点是：在施工过程中有明显的挤土作用，削弱了作为建筑物地基的承载能力。

本发明人提出了一种新的混凝土筒桩的施工方法，如中国专利公开号CN1221056A《埋于软地基的混凝土筒体的施工方法及压入式一次成孔器》的技术方案，该方法利用压入式一次成孔器将混凝土筒体底部的筒靴压入软地基中，同时实现同步排土，并一次性灌注混凝土形成混凝土筒桩，相较于上述第一种施工方法，不仅施工速度快捷，而且无需取土和复土，降低工程费用，而且对土层的原始结构影响小，提供了混凝土筒桩的承载能力。然而，该施工方法只能适用于陆地，而对于水域（如海洋水域或者江河湖泊）内打桩却无法适用。因为该法在施工时，在灌入混凝土后，且混凝土为凝固前，需要将外护壁套筒和内护壁套筒向上拉出，如将此施工方法应用于水域，将外护壁套筒和内护壁套筒向上拉出时，露出的混凝土并没有完全硬化，而直接受到水域的冲击，直接导致混凝土被冲散而无法成型。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种适用于水域施工，且施工效率块和经济实用的应用于水域的现浇混凝土筒桩的施工工艺。

本发明的另一个目的是提供一种上述施工工艺的专用成孔器。

    为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包括以下工序：

（1）在外护壁套筒和内护壁套筒之间形成的筒腔的底部装上环形且带有切削刃的筒靴，外护壁套筒包括有至少一层外护壁留置层；

（2）将筒靴置于施工位置并在施力压头上施压，筒靴随同外护壁套筒和内护壁套筒一起进入水域的水层，并进而进入到水层底部的基底层中，受筒靴排挤的基底介质和水从内护壁套筒的内腔以及施力压头的排料孔排出；水域中水层底部的基底层的基底介质为松软的淤泥土或者细沙石，当然还包括有水。

（3）待筒靴完全进入水域底部基底层的标定位置后，从外护壁套筒上设置有灌注口向筒腔灌注混凝土，待混凝土凝固前，上拔施力压头、压盖和内护壁套筒，外护壁套筒的外护壁留置层和筒靴保持位置不动且外护壁留置层上端与压盖分离，灌注的混凝土与外侧的外护壁留置层以及下端的筒靴连成一起，形成水下混凝土筒桩。

    进一步设置是所述的外护壁套筒包括有位于外层的外护壁层以及同心活动贴邻设置于外护壁层内壁上的外护壁留置层，该外护壁留置层上设置有属于灌注口一部分的内灌注口，该外护壁留置层的下端与筒靴向下抵压接触配合。

进一步设置是将筒靴装在筒腔之前，先在筒腔中置入钢筋笼或钢筋条。

    进一步设置是步骤（2）所述的施力压头的施压力为振动压力。

    通过上述施工工艺，本发明无需取土和复土，施工速度快捷高效，另外，对于水域的特殊工况，将外护壁留置层留置于水域中，充当混凝土的外侧保护层，防止水域的水层对未硬化的混凝土直接冲蚀，因此，可以适用于海洋、江河湖泊等水域中应用，质量可靠。

实现本发明的第二个目的，即实现上述施工工艺所用的专用成孔器的技术方案是，包括有同心设置的内护壁套筒和外护壁套筒，所述外护壁套筒包括有至少一层外护壁留置层，该内护壁套筒和外护壁套筒之间的空腔为筒腔，且该外护壁套筒上设置有灌注口，所述的筒腔的底部开口且与筒靴向下抵压接触配合，该筒靴的下端设置有切削刃，所述的内护壁套筒和外护壁套筒的上端连接有压盖，该压盖上设置有施力压头，该施力压头上设置有与内护壁套筒的内腔导通的排料孔，所述的外护壁套筒的外护壁留置层的上端与压盖的配合关系为：向下方向抵压联动配合，向上方向活动分体配合。

通过本设置，施工时，将外护壁留置层留置于水域中，充当混凝土的外侧保护层，使得本发明工艺可以适用于海洋、江河湖泊等水域中应用，质量可靠。

     进一步设置是所述的外护壁套筒包括有位于外层的外护壁层以及同心活动贴邻设置于外护壁层内壁上的外护壁留置层，该外护壁留置层上设置有属于灌注口一部分的内灌注口，该外护壁留置层的下端与筒靴向下抵压接触配合。

     进一步设置是所述的外护壁留置层的材质为刚性塑料。所述的外护壁留置层的材质为玻璃钢、PE、PVC或PC。通过本设置，由于水域中水层底部的基底层一般都比较松软，因此，可以采用刚性塑料替换传统的钢制的外护壁套筒，可以极大地降低工程成本，而且另一方面，刚性塑料在于混凝土筒桩成型后，其防腐性能更佳，有助于提高混凝土筒桩的使用寿命。

 进一步设置是所述的外护壁留置层上设置向筒腔方向凸起且整体呈纵向的条形插槽成型部。通过本设置，利用该条形插槽成型部，在混凝土筒桩成型时，能同时形成纵向的条形插槽，该条形插槽可以用于渔网两侧的竖杆的插装，使得成型后的混凝土筒桩结合渔网，将水域围起来，成为生态养殖牧场，从而避免了后期的在混凝土筒桩的后续施工。

进一步设置是所述的外护壁留置层的内壁上呈粗糙化设置。通过本设置，使得混凝土与外护壁套筒的结合更加紧密可靠，提高了筒桩的质量。

      本发明所述的筒靴的上端面从外到内以此设置有外支承面、中心凸台和内支承面，外支承面和内支承面分别与外护壁套筒和内护壁套筒的下端接触配合，所述筒腔与中心凸台套配定位连接。

    下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1 本发明具体实施方式1的专用成孔器结构示意图；

图2 为图1的A-A横剖图；

图3 本发明具体实施方式1加工出的混凝土筒桩的结构示意图；

图4 本发明具体实施方式2的专用成孔器结构示意图；

图5 为图4的B-B横剖图；

图6 本发明具体实施方式2加工出的混凝土筒桩的结构示意图。

具体实施方式

    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

    如图1-2所示的本发明的具体实施方式1的专用成孔器，包括有同心设置的内护壁套筒1和外护壁套筒2，本实施例外护壁套筒2即为外护壁留置层，该内护壁套筒1和外护壁套筒2之间的空腔为筒腔3，且该外护壁套筒2上设置有灌注口21，所述的筒腔3的底部开口且与筒靴4向下抵压接触配合，该筒靴4的下端设置有切削刃41，所述的内护壁套筒1和外护壁套筒2的上端连接有压盖5，该压盖5上设置有施力压头6，该施力压头6上设置有与内护壁套筒1的内腔导通的排料孔61，所述的外护壁套筒2的上端与压盖5的配合关系为：向下方向抵压联动配合，向上方向活动分体配合。

    本实施例所述的外护壁套筒2的材质为刚性塑料，具体可以是玻璃钢、PE、PVC或PC等材料。另外，在施工时可以对其内表面进行附电荷处理，使其与混凝土的结合能力更强，另外，也可以对外护壁套筒2的内壁上呈粗糙化设置，如形成毛刺面、波纹面、螺旋面等粗糙化设置。使得成型后的混凝土筒桩与外护壁套筒2之间结合强度更好，增强了其结构。

     另外，为了能使得本工艺所加工出的混凝土筒桩能适用于与渔网的安装，进而将水域围成生态养殖牧场，所述的外护壁套筒2上设置向筒腔方向凸起且整体呈纵向的条形插槽成型部22。该条形插槽成型部22的横截面可以为矩形、2/3 圆环或者类似“Ω”形等形状，方便渔网两侧的竖杆插装。

本实施例所述的筒靴4的上端面从外到内以此设置有外支承面42、中心凸台43和内支承面44，外支承面42和内支承面44分别与外护壁套筒2和内护壁套筒1的下端接触配合，所述筒腔3与中心凸台43套配定位连接。如此设置，构成筒腔3的底部开口且与筒靴4向下抵压接触配合，在推进到水域时，二者一起联动，拔起时，筒靴能留在水域中的土层中。

本实施例所述的施力压头6在进入水域时，可以采用静压力也可以采用振动压力，在上拔时，优选采用振动方式拔出，不仅上拔压阻力小，而且可以同时起到振实混凝土的效果。另外，如果需要钢筋笼或者钢筋条加强的，可以在将筒靴4装在筒腔3之前，先在筒腔3中置入钢筋笼或钢筋条。

本实施例所述的压盖5可以为法兰盖，该压盖5与内护壁套筒为一体联动配合。可以设置对应的夹持器进行夹持，使二者成为一体联动。

利用上述的专用成孔器进行施工水域中的混凝土筒桩时，其工艺步骤是：

（1）在外护壁套筒2和内护壁套筒1之间形成的筒腔3的底部装上环形且带有切削刃的筒靴4；

    （2）将筒靴4置于施工位置并在施力压头6上施压，筒靴4随同外护壁套筒2和内护壁套筒1一起进入水域的水层，并进而进入到水层底部的基底层中，受筒靴4排挤的基底介质和水从内护壁套筒的内腔以及施力压头的排料孔61排出；

（3）待筒靴4完全进入水域底部基底层的标定位置后，从外护壁套筒2上设置有灌注口21向筒腔灌注混凝土，待混凝土凝固前，上拔施力压头6、压盖5和内护壁套筒1，外护壁套筒2（即外护壁留置层）和筒靴保持位置不动且其上端与压盖5分离，灌注的混凝土与外侧的外护壁套筒2和下端的筒靴4连成一起，形成混凝土筒桩。

     本实施例施工出的混凝土筒桩的结构如图3所示。

实施例2

    如图3-4所示的本发明的具体实施方式2的专用成孔器，包括有同心设置的内护壁套筒1和外护壁套筒，本实施例所述的外护壁套筒包括有位于外层的外护壁层2以及同心活动贴邻设置于外护壁层内壁上的外护壁留置层7，该外护壁留置层7上设置有属于灌注口一部分的内灌注口71，该外护壁留置层7的下端与筒靴4向下抵压接触配合，所述内护壁套筒1和外护壁套筒之间的空腔为筒腔3，且该外护壁套筒上设置有灌注口21，所述的筒腔3的底部开口且与筒靴4向下抵压接触配合，该筒靴4的下端设置有切削刃41，所述的内护壁套筒1和外护壁层2的上端连接有压盖5，该压盖5上设置有施力压头6，该施力压头6上设置有与内护壁套筒1的内腔导通的排料孔61，该外护壁留置层7的上端与压盖5的配合关系为：向下方向抵压联动配合，向上方向活动分体配合。

    本实施例所述的外护壁套筒的外护壁留置层7的材质为刚性塑料，具体可以是玻璃钢、PE、PVC或PC等材料。另外，在施工时可以对其内表面进行附电荷处理，使其与混凝土的结合能力更强，另外，也可以对外护壁套筒2的内壁上呈粗糙化设置，如形成毛刺面、波纹面、螺旋面等粗糙化设置。使得成型后的混凝土筒桩与外护壁套筒2之间结合强度更好，增强了其结构。

     另外，为了能使得本工艺所加工出的混凝土筒桩能适用于与渔网的安装，进而将水域围成生态养殖牧场，所述的外护壁留置层7上设置向筒腔方向凸起且整体呈纵向的条形插槽成型部72。该条形插槽成型部72的横截面可以为矩形、2/3 圆环或者类似“Ω”形等形状，方便渔网两侧的竖杆插装。在实际加工时，该条形插槽成型部72可以与外护壁留置层7一体加工成型制造。

本实施例所述的筒靴4的上端面从外到内以此设置有外支承面42、中心凸台43和内支承面44，外支承面42和内支承面44分别与外护壁套筒2和内护壁套筒1的下端接触配合，所述筒腔3与中心凸台43套配定位连接。如此设置，构成筒腔3的底部开口且与筒靴4向下抵压接触配合，在推进到水域时，二者一起联动，拔起时，筒靴能留在水域中的土层中。

本实施例所述的施力压头6在进入水域时，可以采用静压力也可以采用振动压力，在上拔时，优选采用振动方式拔出，不仅上拔压阻力小，而且可以同时起到振实混凝土的效果。另外，如果需要钢筋笼或者钢筋条加强的，可以在将筒靴4装在筒腔3之前，先在筒腔3中置入钢筋笼或钢筋条。

本实施例所述的压盖5可以为法兰盖，该压盖5与内护壁套筒1和外护壁套筒为一体联动配合，可以设置对应的夹持器进行夹持，使二者成为一体联动。而该压盖5与外护壁留置层7为上述的向下抵压接触配合，构成向下方向抵压联动配合，向上方向活动分体配合。

    本实施例2利用该专用成孔器进行施工水域中的混凝土筒桩时，其工艺步骤是：（1）在外护壁套筒2和内护壁套筒1之间形成的筒腔3的底部装上环形且带有切削刃41的筒靴4；

（2）将筒靴4置于施工位置并在施力压头6上施压，筒靴4随同外护壁套筒2和内护壁套筒1一起进入水域的基底层，并进而进入到水层底部的土层中，受筒靴4排挤的基底介质和水从内护壁套筒的内腔以及施力压头的排料孔61排出；

（3）待筒靴4完全进入水域底部基底层的标定位置后，从外护壁套筒2上设置有灌注口向筒腔3灌注混凝土，待混凝土凝固前，上拔施力压头6、压盖5、内护壁套筒1和外护壁套筒2，外护壁留置层7保持位置不动且其上端与压盖分离，灌注的混凝土与外侧的外护壁留置层7以及下端的筒靴4连成一起，形成水下混凝土筒桩。

本实施例施工出的混凝土筒桩的结构如图6所示。