[发明专利]高承载力薄壁钢管砼桩施工方法和装置及其应用

说明书

本发明提供了高承载力薄壁钢管砼桩施工方法和装置及其应用，用内击法解决了高承载力问题，用弱化桩孔土体技术解决了内击法的施工效率问题，用装置解决了缓冲及防腐问题，由此使得高承载力薄壁钢管混凝土桩的施工具有了可行性，且成桩质量好，用钢量小，操作简单，控制容易，施工效率高，可以形成可靠防腐，耐久性、力学性能好，性价比高。

技术领域

本发明涉及工程桩的施工方法和装置及其应用，属于施工技术领域。

背景技术

本发明所指的薄壁钢管，一般是指直径与壁厚之比大于20的钢管。钢管成本决定了只有薄壁钢管砼桩才可能真正具有市场竞争力。

本发明所指的高承载力一般是指薄壁钢管砼桩的抗压承载力不低于相应的钢管砼短柱的轴心受压承载力设计值的50％。例如：钢管为D426*4.2螺旋钢管，Q235材质，灌注C50混凝土，荷载设计值/荷载标准值＝1.3，成桩工艺系数0.85，这样的薄壁钢管砼桩的受压承载力特征值约为420吨，对应的钢管砼短柱的轴心受压承载力设计值约为540吨，二者的比值约为77％。该桩属于本发明所指的高承载力薄壁钢管砼桩。

要做出高承载力的薄壁钢管砼桩，沉管方法一般离不开内击法，特别是沉管后期，这时的锤击能量相对较大，而锤截面面积相对又比较小，所以，锤底的冲击应力很高，对缓冲的要求很高，一般的整体式缓冲很难满足要求，往往会被击碎而失去缓冲作用，所以，这种桩的缓冲一般要用散体式缓冲。该缓冲是很难取出来的，灌注混凝土后要硬化为桩身的一部分，就目前的材料和技术而言，采用干硬性水泥或干硬性水泥砂浆或干硬性混凝土比较适宜，采用这样的散体式缓冲，必须解决其横向膨胀问题；另外，内击法的沉管效率比较低，须提高沉管效率，这种桩才具有实用性；再就是薄壁钢管砼桩的防腐问题比较突出，最具实用性的是给钢管提供防腐保护层或防腐涂层，这就需要解决沉管过程中，怎样做好防腐保护层问题或防腐涂层损坏问题。

申请号为200610000525.0的“一种底部撞击式钢管混凝土桩及其施工方法”发明专利，提供了一种在底部撞击沉钢管、再向钢管内灌注混凝土形成钢管砼桩的施工方法。

这个专利提供的方法属于内击沉钢管施工钢管砼桩的方法，但其存在如下问题，使其失去了实用性：

1.落锤直接锤击桩靴，没有缓冲，导致钢管的冲击拉力很大，钢管拉坏的风险很高，锤底和桩靴直接撞击也会导致锤底和桩靴的损坏；

2.没有缓冲，也就没有考虑锤击时缓冲材料的横向膨胀可能将钢管胀坏的问题，对于薄壁钢管，这个问题尤为突出；

3.桩靴与钢管直径基本相同，难以做到用保护层解决钢管防腐问题，如果用防腐涂层，防腐涂层容易损坏，无法保证防腐效果。

200610000525.0号专利还提出可先用机械预钻孔，然后灌入填充材料。在一般土层条件下，灌入填充材料前孔就已经塌了，所以，该方法是不可实施的，是没有实用性的。如果填充水泥浆、水泥砂浆或混凝土，沉管可能会将其挤出桩孔，造成材料浪费和环境污染；如果填充砂质类材料，由于地下水的存在，将形成水沉砂的效果，反而加大了沉管难度，降低了沉管效率。

其它内击类钢管桩或钢管砼桩，都存在着与上述类似的问题。

综上，现有技术及装置是无法高效、可靠地做出高承载力的薄壁钢管砼桩的。

发明内容

为此，本发明提供了高承载力薄壁钢管砼桩的施工方法和装置及其应用。

下面先介绍装置，包括桩尖和专用内击锤。

一.桩尖A，如附图1所示，为有防胀钢管11的桩尖，优先采用混凝土或钢筋混凝土或外包钢混凝土桩尖。

二.桩尖B，如附图2所示，为有连接钢管21的桩尖，优先采用混凝土或钢筋混凝土或外包钢混凝土桩尖。