申请/专利权人：长安大学

申请日：2018-09-19

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN109137904B

主分类号：E02D7/00

分类号：E02D7/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.01.29#实质审查的生效;2019.01.04#公开

摘要：本发明提供了一种防止沉管灌注桩倾斜的装置及施工方法，包括桩体，桩体的上部均匀布设有多个弹性气囊，弹性气囊由弹性壁和充气腔构成。弹性气囊充气后膨胀，在沉桩开始前使气垫保持竖直并紧紧包裹桩身，平稳的进行向下沉桩，且在桩身发生小角度倾斜后，该装置是主要的纠偏装置，通过偏斜侧单侧通风挤压桩身来调整桩身角度。在沉桩过程中通过弹性气囊的充气紧密包裹桩身，可以预防桩身受力不均而导致的桩体倾斜，起到预防倾斜的作用；同时，使桩的冲击能有效的传递给桩身，防止发生桩打不下的情况。

主权项：1.一种防止沉管灌注桩倾斜的装置，包括桩头（1），其特征在于，所述的桩头（1）的上部均匀布设有多个弹性气囊（2），所述的弹性气囊（2）为长条状，弹性气囊（2）的长轴方向与桩头（1）的轴向平行布设；所述的桩头（1）顶端连接有桩头（3），所述的桩头（3）的侧面上布置有导管接口（4），桩头（3）的内部设置有第一管状空腔（5），导管接口（4）与第一管状空腔（5）相连接；所述的桩头（3）的下部连接有顶部钢环（9），所述的顶部钢环（9）内部设置有第二管状空腔（10），第二管状空腔（10）与第一管状空腔（5）相连通；每个弹性气囊（2）内部布置有扩风洒头（12），扩风洒头（12）与第二管状空腔（10）一一对应相连；所述的导管接口（4）上连接有橡胶软导管（6），橡胶软导管（6）的另一端与连接在鼓风机（7）上的排风嘴（8）相连接；所述的桩头（3）的中部均匀布设有多个钢锥片（11）；所述的弹性气囊（2）上部与顶部钢环（9）相连接，下部与钢锥片（11）相连接；所述的桩头（3）上部安装有桩锤垫（14），桩锤垫（14）的上部安装有双动气锤（15）。

全文数据：一种防止沉管灌注桩倾斜的装置及施工方法技术领域本发明属于桩基础的施工应用领域，具体涉及一种防止沉管灌注桩倾斜的装置及施工方法。背景技术随着科学技术的的发展，在工程实践中已形成了各种类型的桩基础，每种类型的桩基础在本身构造上和桩与土之间的相互作用性能上具有各自的特点。其中，沉管灌注桩是采用锤击或振动的方法将一根与桩的设计尺寸相适应的钢管下端带有桩尖沉入土中，然后将钢筋笼放入钢管内，再灌注混凝土，并边灌边将钢管拔出，利用拔管时的振动力将混凝土捣实。钢管的下端有两种构造：A底端开口，在沉管时套以钢筋混凝土预制桩尖，在拔管时，桩尖留在桩底土中；B是桩端带有活瓣桩尖，沉管时，桩尖活瓣合拢，在灌注混凝土后拔管时活瓣张开。与钻孔灌注桩相比，沉管灌注桩有效的避免了一般钻孔灌注桩的桩尖浮土所造成的桩尖下沉，承载力不足的问题，同时也有效的解决了桩身表面浮浆的现象，另外，该方法也更节省施工用材。但是施工质量不易控制，如桩顶不平、桩尖偏心、接桩不正、土中有障碍物时都容易发生桩位的偏斜，这一系列问题都给工程结构带来了相当大的安全隐患。在工程实践中，沉桩桩身倾斜的问题一直没有被良好的解决，更多的措施只是预防和维护。如在沉桩施工前检验桩身的垂直度，在施工过程中如果发现桩身倾斜，则要停工进行维护等方法。目前，主要的维护方式有以下几种：A在高侧集中除土，加重物；在低侧回填砂石，且必要时在桩顶施加水平力扶正。B若桩中心偏移则先除土使桩底中心向设计中心倾斜，然后在对侧除土，使桩恢复竖直，如此反复至沉井逐步移近设计井位中心。以上方法皆具有一定的局限性，首先，这些方法需要停止打桩进行维护，使得工期拖延，影响整个工程的施工进度；其次，工期停滞后，土中应力状态也会发生改变。使得停止打桩之前与修复之后的地基土处于两个应力状态，施工方案需要调整且维护之后很可能因为土中应力状态的改变而导致桩打不下。发明内容针对上述现有技术的不足与缺陷，本发明的目的在于提供一种防止沉管灌注桩倾斜的装置及施工方法，解决现有技术中不能兼顾纠偏与工程同步进行的技术问题。为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：一种防止沉管灌注桩倾斜的装置，包括桩体，所述的桩体的上部均匀布设有多个弹性气囊，所述的弹性气囊为长条状，弹性气囊的长轴方向与桩体的轴向平行布设；所述的桩体顶端连接有桩头，所述的桩头的侧面上布置有导管接口，桩头的内部设置有第一管状空腔，导管接口与第一管状空腔相连接；所述的桩头的下部连接有顶部钢环，所述的顶部钢环内部设置有第二管状空腔，第二管状空腔与第一管状空腔相连通。每个弹性气囊内部布置有扩风洒头，扩风洒头与第二管状空腔一一对应相连。本发明还具有如下技术特征：所述的导管接口上连接有橡胶软导管，橡胶软导管的另一端与连接在鼓风机上的排风嘴相连接。所述的桩体的中部均匀布设有多个钢锥片。所述的弹性气囊上部与顶部钢环相连接，下部与钢锥片相连接。所述的桩头为圆台形，桩头上表面的直径和下表面的直径均大于桩体的直径；第二管状空腔的顶端与第一管状空腔的底端同轴设置。所述桩体的底部连接有预制桩尖。所述的桩头上部安装有桩锤垫，桩锤垫的上部安装有双动气锤。所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置的施工方法，包括以下步骤：步骤一：在固定沉桩桩位之后，在桩位四周摆放鼓风机。在准备沉桩时，鼓风机开始工作由排风嘴排出风后由橡胶软导管传送至导管接口，然后经由扩风洒头向弹性气囊内输送风力。步骤二：弹性气囊充气后膨胀，使弹性气囊与桩体紧贴，保证桩体稳定且竖直后准备沉桩。步骤三：在双动气锤的锤击作用下开始沉桩，且桩锤垫的使用也是为了使力均匀的继续向下传递，防止因桩体受力不均而引起的桩体侧斜等情况。且在沉桩的同时，钢锥片携弹性气囊也破土下沉，同步稳定桩体。步骤四：若在沉桩过程中发现小角度偏斜的情况，可以通过调停与桩体倾斜方向相对的鼓风机，同时加大偏斜方向鼓风机的风力，通过弹性气囊膨胀对桩体的挤压和桩体单侧受外力的作用，对桩体进行小角度的纠偏。步骤五：当桩身恢复竖直状态后，将调停的鼓风机继续恢复工作状态，使所有鼓风机发挥同样风力，继续保持竖直沉桩。沉桩结束后，拔出桩体与弹性气囊，桩位成形。本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：Ⅰ本发明可以在沉桩过程中通过弹性气囊的充气紧密包裹桩身，可以预防桩身受力不均而导致的桩体倾斜，起到预防倾斜的作用；同时，使桩的冲击能有效的传递给桩身，防止发生桩打不下的情况。Ⅱ如果桩身发生小角度倾斜，可以及时的通过调节风压来纠正角度，避免角度的倾斜越来越大；且这一过程可以在沉桩过程中不间断进行，从而避免因停止打桩维护时所导致的工期拖延和土中应力状态改变等问题。Ⅲ本发明采用弹性气囊可以减小在锤击桩顶时对桩周土体的扰动，起到一定的缓震作用，方便其他桩的施工，同时减小施工时对周围建筑物的影响。附图说明图1是本装置总体结构示意图。图2是本装置沉桩后结构示意图。图3是桩体向左倾斜时工作示意图。图4是桩体向右倾斜时工作示意图。图5是图2中的A区域局部放大示意图。图6是钢锥片部分放大示意图。图7是本装置俯视示意图。图8是桩体部分立体示意图。图中各个标号的含义为：1-桩体，2-弹性气囊，3-桩头，4-导管接口，5-第一管状空腔，6-橡胶软导管，7-鼓风机，8-排风嘴，9-顶部钢环，10-第二管状空腔，11-钢锥片，12-扩风洒头，13-预制桩尖，14-桩锤垫，15-双动气锤。以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。具体实施方式以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。实施例1：遵从上述技术方案，如图1至图8所示，本实施例给出一种防止沉管灌注桩倾斜的装置，包括桩体1，所述的桩体1的上部均匀布设有多个弹性气囊2，所述的弹性气囊2为长条状，弹性气囊2的长轴方向与桩体1的轴向平行布设；所述的桩体1顶端连接有桩头3，所述的桩头3的侧面上布置有导管接口4，桩头3的内部设置有第一管状空腔5，导管接口4与第一管状空腔5相连接；所述的桩头3的下部连接有顶部钢环9，所述的顶部钢环9内部设置有第二管状空腔10，第二管状空腔10与第一管状空腔5相连通。每个弹性气囊2内部布置有扩风洒头12，扩风洒头12与第二管状空腔10一一对应相连。作为本实施例的一种优选方案，导管接口4上连接有橡胶软导管6，橡胶软导管6的另一端与连接在鼓风机7上的排风嘴8相连接。作为本实施例的一种优选方案，桩体3的中部均匀布设有多个钢锥片11。用于连接弹性气囊2，辅助桩体1破土下沉。作为本实施例的一种优选方案，弹性气囊2上部与顶部钢环9相连接，下部与钢锥片11相连接。作为本实施例的一种优选方案，桩头3为圆台形，桩头3上表面的直径和下表面的直径均大于桩体1的直径；便于安装顶部钢环9。第二管状空腔10的顶端与第一管状空腔5的底端同轴设置。作为本实施例的一种优选方案，桩体1的底部连接有预制桩尖13。可以使桩体1更好的下沉。作为本实施例的一种优选方案，桩头3上部安装有桩锤垫14，桩锤垫14的上部安装有双动气锤15。双动汽锤15可以在其外壳内上下运动，锤击桩顶，冲击频率高，不但可以用来打桩，还可以在打桩完成后拔出桩体1，便携高效。桩锤垫14可以使锤击产生的力均匀的向下传递，防止因传力不均而导致的桩体1倾斜，即能减震又能最大化的向桩体1传力，同时还可以避免桩头3被打坏。本实施例中，弹性气囊2充气后膨胀，在沉桩开始前使气垫保持竖直并紧紧包裹桩体1，平稳的进行向下沉桩，且在桩体1发生小角度倾斜后，该装置是主要的纠偏装置，通过偏斜侧单侧通风挤压桩体1来调整桩体1角度。本实施例中，用硫化粘合剂将钢锥片11和弹性气囊2底部相连接，当桩锤锤击桩顶时钢锥片11也可以切土前进带动弹性气囊2一起入土工作。用硫化粘合剂将顶部钢环9和弹性气囊2顶部相连接，使顶部钢环9、钢锥片11和弹性气囊2紧密连为一个整体；同时，可以加大纠偏装置的整体自重使其轻松入土工作。本实施例中，作为一种优选方案，弹性气囊2为四个，鼓风机7对应为4个，橡胶软导管6对应为4个，钢锥片11也对应为4个。本实施例中弹性气囊2采用高强弹性橡胶材料制成。实施例2：本实施例给出一种采用防止沉管灌注桩倾斜的装置的施工方法，该方法采用实施例1所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置。该方法包括以下步骤：步骤一：在固定沉桩桩位之后，如图7所示在桩位四周摆放四台鼓风机7，互相呈90°排列。在准备沉桩时，鼓风机7开始工作由排风嘴8排出风后由橡胶软导管6传送至导管接口4，然后经由扩风洒头12向弹性气囊2内输送风力。步骤二：如图1所示，弹性气囊2充气后膨胀，使弹性气囊2与桩体1紧贴，保证桩体1稳定且竖直后准备沉桩。步骤三：如图2所示，在双动气锤15的锤击作用下开始沉桩，且桩锤垫14的使用也是为了使力均匀的继续向下传递，防止因桩体1受力不均而引起的桩体1侧斜等情况。且在沉桩的同时，钢锥片11携弹性气囊2也破土下沉，同步稳定桩体1。步骤四：若在沉桩过程中发现如图3、图4所示的小角度偏斜的情况，可以通过调停与桩身倾斜方向相对的鼓风机7，同时加大偏斜方向鼓风机7的风力，通过弹性气囊2膨胀对桩的挤压和桩身单侧受外力的作用，对桩进行小角度的纠偏。步骤五：当桩身恢复竖直状态后，将调停的鼓风机7继续恢复工作状态，使四台鼓风机7发挥同样风力，继续保持竖直沉桩。沉桩结束后，拔出钢管与弹性气囊，桩位成形。这种用于防止沉桩桩身倾斜的装置具体施工方法为：下放沉管桩身之前，在桩位四周呈90°排列四台相同的强动力高压鼓风机，在双动汽锤的锤击作用下，准备沉桩入土。这时，四台强动力高压鼓风机开始通风，经由橡胶软导管到扩风洒头后将风均匀的排至弹性气囊中，气垫充气膨胀后直至气垫壁与桩身紧贴。这时，在双动汽锤的作用下，由于桩身四周被弹性较好的气垫所包裹，所以可以平稳地沉桩，有效的避免了桩身在锤击时因受力不均而导致的桩身倾斜。其次，如果桩身发生小角度的偏斜可以通过单侧压气的方法进行纠正，如桩身向一个方向发生小角度的偏斜，可在压桩的同时，加大偏斜方向的风力同时关闭与其相对方向的风机，使得桩的偏斜侧单侧受力从而进行角度的纠正。

权利要求：1.一种防止沉管灌注桩倾斜的装置，包括桩体1，其特征在于，所述的桩体1的上部均匀布设有多个弹性气囊2，所述的弹性气囊2为长条状，弹性气囊2的长轴方向与桩体1的轴向平行布设；所述的桩体1顶端连接有桩头3，所述的桩头3的侧面上布置有导管接口4，桩头3的内部设置有第一管状空腔5，导管接口4与第一管状空腔5相连接；所述的桩头3的下部连接有顶部钢环9，所述的顶部钢环9内部设置有第二管状空腔10，第二管状空腔10与第一管状空腔5相连通；每个弹性气囊2内部布置有扩风洒头12，扩风洒头12与第二管状空腔10一一对应相连。2.如权利要求1所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置，其特征在于，所述的导管接口4上连接有橡胶软导管6，橡胶软导管6的另一端与连接在鼓风机7上的排风嘴8相连接。3.如权利要求1所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置，其特征在于，所述的桩体3的中部均匀布设有多个钢锥片11。4.如权利要求3所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置，其特征在于，所述的弹性气囊2上部与顶部钢环9相连接，下部与钢锥片11相连接。5.如权利要求1所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置，其特征在于，所述的桩头3为圆台形，桩头3上表面的直径和下表面的直径均大于桩体1的直径；第二管状空腔10的顶端与第一管状空腔5的底端同轴设置。6.如权利要求1所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置，其特征在于，所述桩体1的底部连接有预制桩尖13。7.如权利要求1所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置，其特征在于，所述的桩头3上部安装有桩锤垫14，桩锤垫14的上部安装有双动气锤15。8.一种采用权利要求1至7任一权利要求所述的防止沉管灌注桩倾斜的装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在固定沉桩桩位之后，在桩位四周摆放鼓风机7。在准备沉桩时，鼓风机7开始工作由排风嘴8排出风后由橡胶软导管6传送至导管接口4，然后经由扩风洒头12向弹性气囊2内输送风力；步骤二：弹性气囊2充气后膨胀，使弹性气囊2与桩体1紧贴，保证桩体1稳定且竖直后准备沉桩；步骤三：在双动气锤15的锤击作用下开始沉桩，且在沉桩的同时，钢锥片11携弹性气囊2也破土下沉，同步稳定桩体1；步骤四：若在沉桩过程中发现小角度偏斜的情况，可以通过调停与桩体1倾斜方向相对的鼓风机7，同时加大偏斜方向鼓风机7的风力；步骤五：当桩身恢复竖直状态后，将调停的鼓风机7继续恢复工作状态，使所有鼓风机7发挥同样风力，继续保持竖直沉桩。沉桩结束后，拔出桩体1与弹性气囊2，桩位成形。

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