一种陆上超厚回填砂层大直径超长钢护筒振沉装置

摘要

本实用新型是一种陆上超厚回填砂层大直径超长钢护筒振沉装置，包括临时钢护筒，临时钢护筒外围圆周均布有四根辅助钢管桩，四个辅助钢管桩顶部固定卡接有下层导向框，下层导向框四边与临时钢护筒外侧壁相切贴合设置，下层导向框上固定有上层导向框，上层导向框顶部边缘处安装有护栏，上层导向框顶部与地面之间设有扶梯，上层导向框的顶部四边、底部四边与临时钢护筒外壁贴合处均固定有液压千斤顶导向框，每个液压千斤顶导向框上均安装有液压千斤顶，液压千斤顶面向临时钢护筒外壁的一侧安装有导向装置。本实用新型能有效保证永久钢护筒全过程限位效果，提高施工质量质量，且施工效率高，作业空间要求不大，在海上桩基施工中收到了很好的效果。

说明书

技术领域

本实用新型涉及钢护筒振沉施工的技术领域，尤其涉及一种陆上超厚回填砂层大直径超长钢护筒振沉装置。

背景技术

随着国家基础建设的日益增加，钻孔灌注桩作为基础工程中较为常见的一种结构应用较为广泛。其中，钢护筒是灌注桩在不稳定地层中的重要保护结构，起到引导钻孔并防止塌孔、缩径等意外情况发生的作用，从而保证后续施工的安全。在钢护筒振沉过程中贯入深度、平面位置及垂直度的三项指标的控制对后续钻孔灌注桩成桩质量影响较大。

超厚回填砂层大直径超长钢护筒的振沉对于桩位、贯入深度、垂直度等控制难度较大，由于在厚砂层沉入阶段侧摩阻力较大，因此单单通过振动锤夹持钢护筒贯入较为困难，且在陆上振沉过程中由于周围砂地松散造成其导向装置固定不稳定，易导致振沉过程中对钢护筒平面位置及垂直度的控制失控。

因此，开发一种针对于陆上超厚回填砂层大直径超长钢护筒振沉技术至关重要，确保超长钢护筒在深厚回填砂层中顺利贯入到位，同时振沉过程中通过系列限位措施保证其平面位置及垂直度达标。

发明内容

本实用新型旨在控制超厚回填砂层大直径超长钢护筒的振沉中的贯入深度、平面位置及垂直度，而提供一种陆上超厚回填砂层大直径超长钢护筒振沉装置。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种陆上超厚回填砂层大直径超长钢护筒振沉装置，包括永久钢护筒振沉穿入用的临时钢护筒，所述临时钢护筒外围圆周均布有四根辅助钢管桩，四个辅助钢管桩顶部固定卡接有下层导向框，所述下层导向框四边与临时钢护筒外侧壁相切贴合设置，所述下层导向框上固定有上层导向框，所述上层导向框顶部边缘处安装有护栏，所述上层导向框顶部与地面之间设有扶梯，所述上层导向框的顶部四边、底部四边与临时钢护筒外壁贴合处均固定有液压千斤顶导向框，每个液压千斤顶导向框上均安装有液压千斤顶，所述液压千斤顶面向临时钢护筒外壁的一侧安装有导向装置。

所述导向装置包括U形滚轮架，所述U形滚轮架的中间板与液压千斤顶连接，所述U形滚轮架的两个侧板之间安装有滚筒滚轮轴，所述滚筒滚轮轴上穿设有滚筒滚轮。

所述U形滚轮架的两个侧板之间设有加强板。

所述下层导向框是由四根型钢焊接而成的“井”字形结构。

所述辅助钢管桩顶部设有卡槽，所述下层导向框的型钢卡装在所述卡槽内，所述下层导向框的型钢底部与辅助钢管桩的外壁之间焊接有若干梯形加强钢板。

所述上层导向框包括上下设置的“井”字形顶导向框、“口”字形底导向框以及固定在“井”字形顶导向框、“口”字形底导向框之间的四个竖直立柱，所述“井”字形顶导向框上表面靠外侧设有支撑钢板，所述“口”字形底导向框固定在下层导向框顶部。

相邻的竖直立柱之间设有导向框斜撑。

所述临时钢护筒的直径比永久钢护筒的直径大30-40-cm，所述临时钢护筒的长度为4m。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的双层限位导向装置，在永久钢护筒自由端长度较大，水文地质情况相对较复杂，施工连续性要求情况下，能有效保证永久钢护筒全过程限位效果，提高施工质量质量，且施工效率高，作业空间要求不大，在海上桩基施工中收到了很好的效果，具有较强的推广意义。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型省略导向装置后的主视图；

图3为导向装置的结构示意图；

图4为下层导向框和辅助钢管桩连接的简单示意图；

图中：1-永久钢护筒；2-临时钢护筒；3-辅助钢管桩；4-下层导向框；5-上层导向框；6-护栏；7-扶梯；8-液压千斤顶导向框；9-液压千斤顶；10-导向装置；11-梯形加强钢板；12-导向框斜撑；

10.1-U形滚轮架；10.2-滚筒滚轮轴；10.3-滚筒滚轮；10.4-加强板；

以下将结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1至图4所示，一种陆上超厚回填砂层大直径超长钢护筒振沉装置，包括永久钢护筒1振沉穿入用的临时钢护筒2，所述临时钢护筒2外围圆周均布有四根辅助钢管桩3，四个辅助钢管桩3顶部固定卡接有下层导向框4，所述下层导向框4四边与临时钢护筒2外侧壁相切贴合设置，所述下层导向框4上固定有上层导向框5，所述上层导向框5顶部边缘处安装有护栏6，所述上层导向框5顶部与地面之间设有扶梯7，所述上层导向框5的顶部四边、底部四边与临时钢护筒2外壁贴合处均固定有液压千斤顶导向框8，每个液压千斤顶导向框8上均安装有液压千斤顶9，所述液压千斤顶9面向临时钢护筒2外壁的一侧安装有导向装置10。

所述导向装置10包括U形滚轮架10.1，所述U形滚轮架10.1的中间板与液压千斤顶9连接，所述U形滚轮架10.1的两个侧板之间安装有滚筒滚轮轴10.2，所述滚筒滚轮轴10.2上穿设有滚筒滚轮10.3。

所述U形滚轮架10.1的两个侧板之间设有加强板10.4。

所述下层导向框4是由四根型钢焊接而成的“井”字形结构。

所述辅助钢管桩3顶部设有卡槽，所述下层导向框4的型钢卡装在所述卡槽内，所述下层导向框4的型钢底部与辅助钢管桩3的外壁之间焊接有若干梯形加强钢板11。

所述上层导向框5包括上下设置的“井”字形顶导向框、“口”字形底导向框以及固定在“井”字形顶导向框、“口”字形底导向框之间的四个竖直立柱，所述“井”字形顶导向框上表面靠外侧设有支撑钢板，所述“口”字形底导向框固定在下层导向框4顶部。

相邻的竖直立柱之间设有导向框斜撑12。

所述临时钢护筒2的直径比永久钢护筒1的直径大30-40cm，所述临时钢护筒2的长度为4m。

本实用新型的研发基于深中通道西人工岛岛桥结合部非通航孔桥桥台桩基施工，深中通道西人工岛非通航孔桥地处岛桥结合部，受岛形布置阻水等影响，施工水域水文条件复杂。与此同时，施工海域地质条件较差，不均匀分布硬质夹层，原泥面为-13m，岛壁结构周边前期进行了挤密砂桩地基处理，对钢护筒振沉及垂直度偏位控制带来了较大挑战。

西人工岛非通航孔桥钻孔灌注桩永久钢护筒1的直径有2.5m及2.6m两种，永久钢护筒1的长度为38.279m，振沉底标高为-31.079m，振沉顶标高+7m，永久钢护筒1外露原泥面以上自由端长度达到20m。永久钢护筒1施工过程中由于水流力及地质不均匀极易导致振沉过程中发生偏斜。以往振沉定位工艺均制作常规固定式双层导向架，当永久钢护筒1沉桩至上层导向架顶口时需将导向架进行拆除，然后通过土体的嵌固作用继续进行振沉。由于本工程地质永久钢护筒1自由端过长，地质条件较差，依靠土体嵌固作用进行振沉偏位控制难度较大。基于工程实际情况，为保证永久钢护筒1振沉全过程的准确定位及垂直度，设计制作了一种操作便捷，安全可靠，定位精度高、的陆上超厚回填砂层大直径超长钢护筒振沉装置。

本实用新型使用时，具体的施工过程如下：

首先进行永久钢护筒1的中心点位放样，选择一根直径大于永久钢护筒1的临时钢护筒2进行振沉，临时钢护筒2的直径比永久钢护筒1的直径大30-40cm，长度为4m。

在临时钢护筒2外打设四根辅助钢管桩3，辅助钢管桩3使用小直径规格钢管，然后将钢管开槽通过下层导向框4的型钢连接，下层导向框4的型钢与辅助钢管桩3通过梯形加强钢板11加强固定，型钢位置紧贴临时钢护筒2。下层导向框4、上层导向框5的型钢材料为2*40#的工字钢，导向框斜撑12为2*25#槽钢，下层导向框4、上层导向框5组成的导向架高度为3.5m，内框尺寸为2.74*2.74m，为便于人员行走及作业设置扶梯7及作业平台。

为减小永久钢护筒1振沉时的侧摩阻力，使用后续钻孔灌注桩成孔所用钻机进行掏芯处理，钻孔使用钻头直径大于永久钢护筒1的直径且小于临时钢护筒2的直径，钻孔深度超过临时钢护筒2且满足钻孔过程中不出现塌孔等情况发生的要求。

通过螺栓等紧固件安装可拆卸式的液压千斤顶导向框8及液压千斤顶9、导向装置10，用于控制永久钢护筒1贯入的垂直度及平面位置。液压千斤顶9为16t可推动式千斤顶。

在下层导向框4、上层导向框5组成的双层导向架内安装第一节永久钢护筒1，通过液压千斤顶9调整好永久钢护筒1平面位置及垂直度后，振沉第一节永久钢护筒1。

永久钢护筒1振沉至上层导向框5位置时拆除上层导向框5，下层导向框4保持不变。

振沉至下层导向框4位置时停止振沉，钻机驻位钻孔，钻进至永久钢护筒1底口向上1m位置停止钻进。

安装上层导向框5，下放第二节永久钢护筒1，将第一节与第二节永久钢护筒1对接焊接。

焊接完成后测量调整永久钢护筒1平面位置然后继续振沉，用相同的方法继续振沉。

振沉至下层导向框4后拆除，然后通过大直径钢护筒与工字钢之间连接限位进行永久钢护筒1继续振沉。

永久钢护筒1振沉到位后拆除临时钢护筒2及四根辅助钢管桩3。

采用本实用新型结构振沉，可在上层导向框5拆除后快速组织后续振沉，且继续保持下层导向框4对永久钢护筒1的限位导向作用，避免在导向架拆除后的振沉施工永久钢护筒1平面偏位和垂直度不受控，保证施工精度。

目前，西人工岛非通航孔桥钻孔灌注桩已完成8根桩基永久钢护筒1打设，经检测垂直度偏差全部控制在1％以内(实际最大倾斜度0.35％)，平面位置偏差全部控制在8cm以内(实际最大偏位4.5cm)，控制精度高于规范要求。

通过设计制作上下双层千斤顶限位、双层导向装置可有效防止永久钢护筒1在振沉过程中发生倾斜和偏位，并且可在永久钢护筒1下放时对永久钢护筒1的垂直度和平面位置进行调节，保证了沉设全过程导向限位作用，提高导向限位精度。

本实用新型提出的双层限位导向装置，在永久钢护筒1自由端长度较大，水文地质情况相对较复杂，施工连续性要求情况下，能有效保证永久钢护筒1全过程限位效果，提高施工质量质量，且施工效率高，作业空间要求不大，在海上桩基施工中收到了很好的效果，具有较强的推广意义。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。