[發(fā)明專利]一種可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)及施工方法

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• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110644476A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設計）人: 魏綱;裘程輝;齊永潔
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: E02D5/34
• 分類號: E02D5/34;E02D15/04;E21B10/32;E21B10/42;E21B17/22
• 代理公司: 33101 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 張羽振

1.一種可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括塑料套管(1)、輸砼管(2)、鉆桿(3)、螺旋葉片(4)、出砼口(5)、聯(lián)動固定環(huán)a(6)、聯(lián)動固定環(huán)b(7)、聯(lián)動固定環(huán)c(8)、聯(lián)動傳力桿(9)、滑動裝置(10)、承壓桿(11)、變形鉆牙(15)、樁尖(16)、鉆土收集環(huán)(19)、排土塑料管(20)和復合鉆頭(21)；塑料套管(1)內(nèi)部設置等高的鉆桿(3)，鉆桿(3)表面全長設置螺旋葉片(4)，鉆桿(3)內(nèi)部設置輸砼管(2)，輸砼管(2)上部為漿液輸送端，輸砼管(2)下部設有出砼口(5)；鉆桿(3)底端為復合鉆頭(21)，復合鉆頭(21)底部為樁尖(16)，樁尖(16)四周環(huán)向設置變形鉆牙(15)，變形鉆牙(15)為圓弧狀結(jié)構(gòu)，每一個變形鉆牙(15)上部均設置承壓桿(11)及滑動裝置(10)，同一組的變形鉆牙(15)、承壓桿(11)和滑動裝置(10)之間的連接點均設置轉(zhuǎn)動軸；鉆桿(3)內(nèi)部四周環(huán)向布置聯(lián)動傳力桿(9)，聯(lián)動傳力桿(9)通過聯(lián)動固定環(huán)a(6)、聯(lián)動固定環(huán)b(7)和聯(lián)動固定環(huán)c(8)固定，滑動裝置(10)固定連接在聯(lián)動固定環(huán)c(8)上；塑料套管(1)頂部設置鉆土收集環(huán)(19)和排土塑料管(20)，排土塑料管(20)一端連接鉆土收集環(huán)(19)，排土塑料管(20)另一端通向地面的鉆土收集處。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：變形鉆牙(15)下表面與樁尖(16)表面均設置棘齒，當復合鉆頭(21)為張開狀態(tài)時，變形鉆牙(15)與樁尖(16)表面成同一平面，復合鉆頭(21)張開狀態(tài)的直徑大于塑料套管(1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：聯(lián)動固定環(huán)a(6)、聯(lián)動固定環(huán)b(7)、聯(lián)動固定環(huán)c(8)和聯(lián)動傳力桿(9)組成聯(lián)動裝置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：螺旋葉片(4)的寬度與塑料套管(1)和鉆桿(3)之間的空隙相匹配。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：鉆桿(3)頂部設置限位卡a(17)和限位卡b(18)，限位卡a(17)位于限位卡b(18)上方，并且塑料套管(1)頂部對應位置設置卡槽；兩個限位卡之間的間距等于滑動裝置(10)的滑動距離。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：塑料套管(1)表面每隔一定的間距沿環(huán)向設置若干個注漿小孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：復合鉆頭(21)由鉆桿(3)支撐。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：變形鉆牙(15)與樁尖(16)之間的連接點設置轉(zhuǎn)動軸c(14)，變形鉆牙(15)與承壓桿(11)之間的連接點設置轉(zhuǎn)動軸b(13)，承壓桿(11)與滑動裝置(10)之間的連接點設置轉(zhuǎn)動軸a(12)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，其特征在于：鉆桿(3)底部對應滑動裝置(10)設置滑動槽。

10.一種如權(quán)利要求1所述的可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)施工準備：首先平整場地，鋪設砂、砂礫或碎石墊層，提前準備塑料套管(1)，施工現(xiàn)場放線布置好樁位；

2)塑料套管(1)的組裝：根據(jù)實際情況，選擇若干個變形鉆牙(15)，與相應位置的承壓桿(11)、轉(zhuǎn)動軸a(12)、轉(zhuǎn)動軸b(13)、轉(zhuǎn)動軸c(14)及滑動裝置(10)進行組裝，并將滑動裝置(10)固定在聯(lián)動固定環(huán)c(8)上，之后將組裝完畢的鉆桿(3)從塑料套管(1)底部塞入，固定到位；

3)復合鉆頭(21)擴張及掘進：將鉆桿(3)頂部的限位卡a(17)固定在卡槽內(nèi)，此時鉆桿(3)處于下推狀態(tài)，滑動裝置(10)向下移動，使得復合鉆頭(21)處于張開狀態(tài)，通過鉆桿(3)的旋轉(zhuǎn)帶動螺旋葉片(4)、變形鉆牙(15)以及樁尖(16)旋轉(zhuǎn)，并逐漸向下掘進；

4)螺旋葉片(4)排送渣土：掘進過程中，螺旋葉片(4)不斷旋轉(zhuǎn)并將樁孔內(nèi)的渣土排送至塑料套管(1)頂部，之后渣土通過鉆土收集環(huán)(19)進行收集，通過排土塑料管(20)排送至地面專設的渣土收集處，進行集中處理；

5)復合鉆頭(21)收攏：掘進至指定深度后，通過上拔聯(lián)動裝置，使限位卡b(18)固定在卡槽內(nèi)，此時通過聯(lián)動傳力桿(9)使滑動裝置(10)上滑，復合鉆頭(21)調(diào)整為收攏狀態(tài)；

6)截樁和檢查套管的深度：解除鉆桿頂端塑料套管(1)的固定，利用塑料套管(1)自身重力，令其底部落至樁洞底部，再將頂部多余塑料套管(1)截斷，整理后檢查塑料套管(1)的深度，并做好其內(nèi)部的清潔；

7)混凝土的澆筑：檢查并調(diào)整塑料套管(1)的位置，提起鉆桿(3)，同時利用輸砼管(2)和出砼口(5)進行混凝土的澆筑，利用旋轉(zhuǎn)的鉆桿(3)及鉆頭進行攪動振搗，部分注入塑料套管(1)內(nèi)部的混凝土將通過環(huán)向預留的小孔滲透到塑料套管(1)外壁，填充外壁與周圍土體之間存在的空隙，待鉆桿(3)完全提出塑料套管(1)后，塑料套管(1)內(nèi)部混凝土澆筑同步完成；

8)回收鉆桿(3)及復合鉆頭(21)：待混凝土澆筑完畢后，完成相應的樁頭處理，并重復上述施工步驟，完成其他塑料套管樁的施工，待全部樁施工完成后，回收鉆桿(3)及復合鉆頭(21)，將變形鉆牙(15)拆下，并對鉆桿(3)、螺旋葉片(4)和樁尖(16)進行沖洗清理；

9)樁體檢測：待樁體強度達到要求后對成樁進行檢測。