用于冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土樁的沉管及冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土樁的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及工程施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土粧的沉管及冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土粧的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粧基或復(fù)合地基中的粧體是一種古老的基礎(chǔ)形式，其主要作用在于將上部荷載傳遞至下部穩(wěn)定持力層以達到控制上部建筑物、構(gòu)筑物的沉降的目的?；捇こ淘趲浊甑膽?yīng)用過程中有了巨大的發(fā)展，按照成粧方法將其分為打入粧、就地灌注粧(沉管灌注粧、鉆孔灌注粧)、靜壓粧、螺旋粧、壓力灌漿微型粧等。沉管灌注粧是指利用錘擊法或振動法將帶有活瓣式粧尖或預(yù)制鋼筋混凝土粧靴的鋼套管沉入土中，然后邊澆注混凝土 (或先在管內(nèi)放入鋼筋籠)邊錘擊或振動邊拔管而成的粧。常見的沉管灌注粧形式各異，常見的有圓形(申請?zhí)?CN201310715847.3、專利號:ZL93111926.X)、Y 型(專利號:ZL02207382.5)、X 型、Y-H復(fù)合型(專利號:ZL200410025713.X)、T型(專利號:ZL200620140819.9)等等。然而沉管灌注粧在振動施工過程中對周圍粧體影響大，且易出現(xiàn)斷粧、縮徑、質(zhì)量不易控制、監(jiān)測困難、質(zhì)量事故多、充盈系數(shù)過大等缺點。
[0003]在本申請之前有一種塑料套管現(xiàn)澆混凝土粧有所應(yīng)用，將沉管與單壁螺紋塑料套管同時打入地基中并將塑料套管留在地基中。該種做法有兩個好處:(I)能將塑料套管的打設(shè)與混凝土的澆筑分開進行，提高了施工效率；(2)塑料套管能阻止土體回擠(管內(nèi)注水平衡土壓力)，保證粧身直徑的作用。但是該粧型在實際應(yīng)用中雖會使用管內(nèi)注水的方式來平衡管外的土壓力，但是常常會出現(xiàn)沉管拔出后塑料套管被破損的情況，且廉價塑料套管對土體會造成污染，常常會影響地基深處的水質(zhì)。
[0004]申請內(nèi)容
本申請的目的就是提供一種用于冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土粧的沉管，該沉管可以克服現(xiàn)有沉管灌注粧在振動施工過程中對周圍粧體影響大，且易出現(xiàn)斷粧、縮徑等技術(shù)問題，且解決了塑料套管現(xiàn)澆混凝土粧存在對土體污染的技術(shù)問題。
[0005]本申請的另一個目的是提供一種能使用冰凍法成孔的現(xiàn)澆混凝土粧施工方法，該施工方法提高了施工效率，能夠?qū)U孔過程與混凝土的澆筑過程分開進行，保證不會出現(xiàn)擠斷粧的情況。
[0006]本申請的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種用于冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土粧的沉管，沉管下部設(shè)置活瓣預(yù)制粧靴，所述沉管包括外沉管與設(shè)置于外沉管內(nèi)部的內(nèi)沉管，內(nèi)沉管與外沉管之間為密閉的環(huán)形腔室，密閉處設(shè)置有閥門，內(nèi)沉管頂部敞口，內(nèi)沉管的外側(cè)壁上沿其長度方向均勻設(shè)置有多個壓力閥。
[0007]所述外沉管上開設(shè)用于安裝壓力閥的安裝孔，壓力閥包括彈簧、固定塊和開關(guān)帽，彈簧的一端固定于內(nèi)沉管的外側(cè)壁上，彈簧的另一端與固定塊的一端連接，固定塊的另一端可活動式連接于開關(guān)帽上，開關(guān)帽包括帽桿和設(shè)置于帽桿頂端的帽蓋，開關(guān)帽的帽蓋設(shè)置于外沉管的外側(cè)壁上，帽蓋的外徑大于外沉管的安裝孔；彈簧處于受拉狀態(tài)，使得開關(guān)帽緊貼于外沉管的外側(cè)壁上，處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0008]所述彈簧為耐寒材質(zhì)。
[0009]一種冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土粧的施工方法，包括以下步驟:
第一步，擴孔；將沉管打設(shè)至地基深處；
第二步，冰凍；通過閥門門向內(nèi)沉管與外沉管之間的環(huán)形腔室中注滿冰凍材料，使外沉管外側(cè)的土體冰凍；
第三步，成孔；拔出經(jīng)過第二步處理后的沉管，形成粧身孔；
第四步，對第三步中形成的粧身孔中進行混凝土澆筑。
[0010]所述冰凍材料為液氮。
[0011]本申請采用上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:
本申請所述的用于冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土粧的沉管不局限適用于本申請所述的施工方法，且還可以適用于其他不冰凍成孔的施工中，可以實現(xiàn)一管多用。
[0012]本申請所述的施工方法，可以在完全不影響原有地基狀態(tài)情況下，形成現(xiàn)澆混凝土粧，且具有與塑料套管混凝土粧相同的優(yōu)點，既可以提高施工效率，又可將擴孔過程與混凝土澆筑的過程分開進行，能阻止土體回擠，不會擠斷粧。
[0013]本申請所述的施工方法能保證粧身直徑，能有效避免粧周圍土體回擠引起的粧身縮徑、斷粧的現(xiàn)象，形成的冰封孔洞具有不塌孔、不滲水的效果。
[0014]本申請所述的施工方法施工簡單易操作，且現(xiàn)澆混凝土粧并不局限與圓形，也可為Y形、T形等異性粧。
【附圖說明】
[0015]圖1為沉管剖視圖；
圖2為壓力閥結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為壓力閥工作示意圖；
圖4為冰凍材料灌注示意圖；
圖5為冰凍材料灌注完成后冰凍影響區(qū)；
圖中:1一一內(nèi)沉管；2—一外沉管；3—一活瓣預(yù)制粧靴；4一一壓力閥；5—一閥門；
6--彈簧；7--固定塊；8--開關(guān)帽。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種用于冰凍成孔現(xiàn)澆混凝土粧的沉管，包括外沉管2與設(shè)置于外沉管2內(nèi)部的內(nèi)沉管1，內(nèi)沉管I與外沉管2之間為密閉的間隙，密閉處設(shè)置有閥門5，內(nèi)沉管I頂部敞口，沉管下部設(shè)置活瓣預(yù)制粧靴3 ;沉管的圓周間隙內(nèi)沿內(nèi)沉管外側(cè)壁長度方向均勻設(shè)置有多個壓力閥4。
[0017]內(nèi)沉管I直徑為15~30cm，壁厚為2cm左右，外沉管2的直徑比內(nèi)沉管I的直徑大8cm左右，壁厚為2cm左右。通過閥門5向外沉管2與內(nèi)部沉管I的間隙中灌注冰凍材料，此處冰凍材料優(yōu)選為液氮，沉管的間隙內(nèi)設(shè)置有壓力閥4，通過內(nèi)部壓力頂開壓力閥4，向土體中注入液氮。
[0018]如圖2所示，所述外沉管2上開設(shè)用于安裝壓力閥4的安裝孔，壓力閥4包括彈簧6、固定塊7和開關(guān)帽8，彈簧6的一端固定于內(nèi)沉管I的外側(cè)壁上，彈簧6的另一端與固定塊7的一端連接，固定塊7的另一端可活動式連接于開關(guān)帽8上。
[0019]優(yōu)選地，開關(guān)帽8包括帽桿和設(shè)置于帽桿頂端的帽蓋，開關(guān)帽8的帽蓋設(shè)置于外沉管2的外側(cè)壁上，帽蓋的外徑大于外沉管2的安裝孔；開關(guān)帽8的帽桿正好安裝于外沉管2上開設(shè)的安裝孔中，帽桿上開設(shè)有用于安裝固定塊7的安裝孔。
[0020]固定塊7可通過螺帽形式旋入開關(guān)帽8的帽桿中，固定塊7與開關(guān)帽8的嵌入深度可通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)帽8進行調(diào)節(jié)，使得彈簧6處于受拉狀態(tài)，使得開關(guān)帽8的帽蓋緊貼于外沉管2的外側(cè)壁上，保證開關(guān)帽8初始處于關(guān)閉狀態(tài)。固定塊7與開關(guān)帽8這樣連接，可根據(jù)不同外部情況(土壓力、孔隙水壓力)可通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)帽8將固定塊7向外移動調(diào)整彈簧剛度。