專利名稱：形成樁柱的方法及使用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在井孔中形成現(xiàn)場澆筑的中空樁柱的方法及在其中應(yīng)用的裝置。
樁柱通常用作基礎(chǔ)構(gòu)件以支承工程結(jié)構(gòu)物，諸如建筑物、橋梁、高架橋、擋土墻和碼頭岸壁。樁柱可以是預(yù)制樁柱，提前將它們建造好，然后應(yīng)用適當(dāng)?shù)穆溴N在所需地點(diǎn)將其打入地面。此外，樁柱可在具有要求的尺寸和深度的預(yù)先鉆好的孔中通過將混凝土和鋼質(zhì)加強(qiáng)件填充至孔中進(jìn)行現(xiàn)場澆筑。
采用現(xiàn)場澆筑的樁柱，通常需要在構(gòu)筑孔時設(shè)置對孔側(cè)壁的某種支承形式，以防止土壤和松散的巖石落入并導(dǎo)致孔的坍塌。在一般使用中存在兩種設(shè)置這類支承的方法。在第一種方法，當(dāng)孔構(gòu)筑好時，插入一根鋼質(zhì)襯砌管，接著當(dāng)混凝土加入孔中時抽走襯砌管。在第二種方法中，在鉆孔期間，孔中總是填充有膨潤土粘土制成的泥漿，當(dāng)混凝土加入至孔的基底以建造樁柱時，泥漿就從孔中移走。
樁柱以兩種方法承受最終結(jié)構(gòu)物的負(fù)荷。首先，負(fù)荷通過作用在樁柱周邊上的側(cè)向摩擦力加以支承，摩擦力沿著樁柱長度向下傳向土壤。其次，負(fù)荷由端部支承面加以支承，負(fù)荷沿樁柱柱身向下傳至位于樁柱底部之下的土壤。這兩種負(fù)荷承受模式的相對重要性取決于具體位置的各種土壤性能以及樁柱的深度和尺寸。
由襯砌管或由應(yīng)用膨潤土粘土提供的支承足以制止孔發(fā)生坍塌，并限止對樁柱四周土壤的干擾。但盡管如此，在構(gòu)筑孔的期間還是出現(xiàn)土壤的某種干擾。結(jié)果，樁柱的側(cè)向摩擦阻力將降至低于如果沒有干擾時能獲得的側(cè)向摩擦阻力。
此種干擾采取兩種形式。首先，存在土壤的物理松散。這是沙子、礫石及其它此類土壤中的主要干擾型式。其次是吸水和土壤的泡脹，這是粘土和類似細(xì)粒土壤的主要干擾型式。
EP-A-0 179 836提供了解決樁柱構(gòu)件打入地面或只是插入預(yù)先鉆成的孔中時發(fā)生任何坍塌的趨勢的方法。將一根擴(kuò)張芯棒構(gòu)件插入孔中，以便將中空分段打樁構(gòu)件部分向外擴(kuò)張進(jìn)入泥土。定位裝置將打樁構(gòu)件部分保持在其擴(kuò)張位置。但EP-A-0 179 836沒有解決在現(xiàn)場澆筑樁柱時土壤干擾的問題，此外，EP-A-0 179 836思想的主要推進(jìn)力與應(yīng)用從動樁柱有關(guān)，此處的干擾效應(yīng)較小。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種用于在預(yù)先形成的井孔中形成一個現(xiàn)場澆筑的樁柱的方法，該方法包括的步驟有(a)將一個套筒插入一個井孔，該套筒由通過可擴(kuò)張密封板相連接的兩個或多個部分構(gòu)成，并且該套筒具有沿其長度間隔地設(shè)置的、用于使其沿徑向擴(kuò)張的裝置；(b)在套筒插入的同時或在此之后，將一個樁柱的鋼質(zhì)加強(qiáng)體插入井孔中；(c)或在套筒插入井孔之前或在套筒插入之后，將用于形成樁柱的混凝土加入井孔中，以使其位于套筒和鋼質(zhì)加強(qiáng)件周圍；以及(d)擴(kuò)張?zhí)淄玻仁狗胖迷谄渲車奈锤傻臐窕炷恋挚烤椎膫?cè)壁。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提出一種用于插入井孔中的套筒，該套筒由兩個或多個部分構(gòu)成，它們在一起形成封閉的周邊，這些部分由可擴(kuò)張密封板加以連接，這使得周邊可以增加，同時保持一個封閉的主體，在套筒中安放有用于使套筒徑向擴(kuò)張的裝置，該裝置最好沿其長度間隔地設(shè)置。
套筒的各部分本身可由金屬，尤其是鋼構(gòu)成，或者甚至由塑性材料或其它材料構(gòu)成。套筒可具有圓形、正方形、矩形或其它適當(dāng)?shù)?、如六角形的截面。套筒直?對非圓形截面為有效直徑)將根據(jù)欲形成的樁柱直徑加以選擇。
套筒可安置在樁柱將形成在其中的井孔的整個深度上，也可只安置在某個選定的截面上，這由樁柱形成位置的具體要求加以確定。
密封板可由金屬、例如鋼制成，也可由塑料、尤其如聚氯丁橡膠制成，它最初可以是平的或根據(jù)需要在其插入井孔過程中被變形以使它被放置在井孔中，并使它能按照所需的量擴(kuò)張而不會使其本身或井孔遭到破壞。
用于向外擴(kuò)張?zhí)淄膊⒃龃笃渲苓叺?、沿其長度間隔地設(shè)置的裝置采取使用氣體或液體以實(shí)現(xiàn)膨脹的可膨脹袋的形式，例如氣動或液壓袋，或通過液壓力或任何其它適當(dāng)方式進(jìn)行驅(qū)動的活塞。也可以考慮連續(xù)的氣動或液壓袋的其它應(yīng)用，氣動或液壓袋在其放置在其中套筒內(nèi)沿套筒長度延伸。
當(dāng)使用套筒時發(fā)生套筒擴(kuò)張的效應(yīng)有三個方面。首先，壓力作用在未干的濕混凝土以將其壓實(shí)。其次，圍繞樁柱周圍的松散土壤將被套筒的擴(kuò)張和混凝土壓實(shí)。這將增加所形成樁柱通過力將側(cè)向摩擦從樁柱轉(zhuǎn)移至周圍未受干擾泥土的能力。第三，圍繞樁柱周圍的軟化土壤將被施加的壓力所搗實(shí)。這也將增加樁柱將側(cè)向摩擦轉(zhuǎn)移至周圍泥土的能力。
一旦混凝土已凝固，套筒將收縮至其原來的周邊并從孔中抽出，在現(xiàn)場留下一根中空的樁柱。為破壞套筒與混凝土的緊密接觸以促進(jìn)套筒的取走，套筒另外包括沿套筒長度間隔地分布并由可擴(kuò)張密封板加以連接的兩組或多組部分，這使套筒長度得以改變，用于使套筒縱向擴(kuò)張的裝置安放在套筒中。還有，活塞裝置也可用在套筒中，用于使套筒縱向擴(kuò)張或收縮。
沿樁柱中心向下的孔隙提供了一種放入儀器的手段，這些儀器例如可用于測量樁柱柱身的完整性及對土壤進(jìn)行的改進(jìn)的大小。假如發(fā)現(xiàn)樁柱完整性有任何缺陷，可借助灌漿或借助沿孔隙向下插入的特種裝備對它們進(jìn)行修補(bǔ)?？紫哆€可用于接近樁柱的基底，以通過灌漿或任何其它土壤改進(jìn)方法對樁柱基底之下的泥土進(jìn)行改進(jìn)。最后，孔隙可充填有附加的混凝土，如需要的話，并可帶有諸如鋼加強(qiáng)桿或鋼柱的構(gòu)件，它們安置在孔隙中以便在其附近澆筑混凝土，或者孔隙可保持為空的。
為更好地了解本發(fā)明并顯示本發(fā)明是如何實(shí)施的，現(xiàn)可通過示例參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中

圖1是按本發(fā)明的方法形成、正在建造中的樁柱的縱向截面圖；圖2是按本發(fā)明的方法形成的已完成的樁柱的縱向截面圖；圖3顯示了一種實(shí)施本發(fā)明的套筒，它擴(kuò)張成正方形橫截面；圖4顯示了一種實(shí)施本發(fā)明的套筒，它擴(kuò)張成圓形橫截面；圖5顯示了一種實(shí)施本發(fā)明的套筒的縱向截面圖，它沿其長度間隔地設(shè)置有對其進(jìn)行擴(kuò)張的裝置；以及圖6顯示了圖5截面圖中圓圈部分的放大示意圖。
現(xiàn)請參考圖1，圖1顯示了井孔100，在其中設(shè)置有鋼質(zhì)加強(qiáng)件2和實(shí)施本發(fā)明的套筒3，它們將在混凝土注入井孔之前放置在井孔中。接著，混凝土將在井孔100的底部注入以圍繞鋼質(zhì)加強(qiáng)件2和套筒3。在混凝土還是流體時，套筒3擴(kuò)張以確保形成的樁柱與井孔緊密接觸。
圖2中通過井孔的截面圖顯示了套筒3現(xiàn)已移走，從而留下一個孔隙300，它伸展在澆筑的混凝土主體1中，主體伸展至地面水平101之上并在其中包含鋼質(zhì)加強(qiáng)件2。
現(xiàn)請參看附圖3，其中中心套筒由四個護(hù)壁板4構(gòu)成，每個護(hù)壁板由縱向密封板5連接。套筒的護(hù)壁板還通過活塞6相互連接，活塞6安裝有液壓油缸9，并在活塞驅(qū)動器7施加的液壓壓力下沿相互成直角的兩個方向進(jìn)行作用，活塞驅(qū)動器7施加的液壓壓力由液壓軟管8提供。密封板本身可以是相對護(hù)壁板可滑移的鋼板，它們可與護(hù)壁板相互連接，以使無論套筒在正方形井孔的范圍內(nèi)擴(kuò)張多大，套筒的正方形橫截面仍將保持。
圖4顯示了一種與圖3結(jié)構(gòu)等效的結(jié)構(gòu)，但此處護(hù)壁板4具有弧形形狀。圖中以相同標(biāo)號表示與圖3相同的部件。
最后，圖5顯示了沿實(shí)施本發(fā)明的套筒3的長度間隔地設(shè)置的附加液壓油缸或活塞10的布置?；钊M6的位置是成對的，一個沖頭10被圓圈圈住，并在圖6中以放大比例表示。活塞作用在套筒3上以幫助它與完成的樁柱分開，并由周圍密封板11加以保護(hù)，周圍密封板11與縱向密封板相似。澆筑制成的樁柱將因而嵌入在井孔的壁中，從而強(qiáng)化樁柱被其周圍井孔壁的摩擦嚙合，而套筒則能在樁柱澆筑完成時可很容易地取走。
附圖所示的實(shí)施例僅是由本發(fā)明包含的實(shí)施例的示例。實(shí)例中一般表示液壓油缸作用在套筒結(jié)構(gòu)的分段護(hù)壁板上。沖頭也可作用在密封板上，從而使密封板的擴(kuò)張而不是分段護(hù)壁板的移動引起套筒的整體擴(kuò)張，這種移動被密封板的可擴(kuò)張性所包容。
權(quán)利要求
1.一種用于在預(yù)先形成的井孔中形成一個現(xiàn)場澆筑的樁柱的方法，該方法包括的步驟有(a)將一個套筒插入一個井孔，該套筒由通過可擴(kuò)張密封板相連接的兩個或多個部分構(gòu)成，并且該套筒具有沿其長度間隔地設(shè)置的、用于使其沿徑向擴(kuò)張的裝置；(b)在套筒插入的同時或在此之后，將一個樁柱的鋼質(zhì)加強(qiáng)件插入井孔中；(c)或在套筒插入井孔之前或在套筒插入之后，將用于形成樁柱的混凝土加入井孔中，以使其位于套筒和鋼質(zhì)加強(qiáng)件周圍；以及(d)擴(kuò)張?zhí)淄?，迫使位于其周圍的未干的濕混凝土抵靠井孔的?cè)壁。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，套筒的部分由鋼或塑性材料制成。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，密封板由位于套筒部分的構(gòu)架外側(cè)的平板部件構(gòu)成，而擴(kuò)張導(dǎo)致密封板護(hù)壁板在套筒部分的外表面上向外移動，以增大套筒總的橫截面。
4.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，密封板由彈性材料制成，當(dāng)混凝土加入至套筒與井孔之間，套筒的部分被迫從其初始位置向外時，密封板擴(kuò)張。
5.一種用于插入井孔中的套筒，該套筒由兩個或多個部分構(gòu)成，它們在一起形成封閉的周邊，這些部分由可擴(kuò)張密封板加以連接，這使得周邊可以增大，同時保持一個封閉的主體，在套筒中安放有用于使套筒徑向擴(kuò)張的裝置。
6.如權(quán)利要求5的套筒，其特征在于，套筒的部分由金屬或塑性材料制成。
7.如權(quán)利要求6或7的套筒，其特征在于，密封板由平板部件構(gòu)成，該板部件能在套筒的各部分的縱向末端進(jìn)行側(cè)向滑移，以實(shí)現(xiàn)套筒的擴(kuò)張。
8.如權(quán)利要求6或7的套筒，其特征在于，密封板由塑性材料制成，當(dāng)使用中套筒擴(kuò)張時，它是可變形的。
9.如權(quán)利要求5至8中任一權(quán)利要求的套筒，其特征在于，用于向周邊擴(kuò)張?zhí)淄驳难b置沿其長度間隔地設(shè)置。
10.如權(quán)利要求5至9中任一權(quán)利要求的套筒，其特征在于，該套筒包括氣動或液壓袋，用于實(shí)現(xiàn)套筒的局部擴(kuò)張。
11.如權(quán)利要求5至9中任一權(quán)利要求的套筒，其特征在于，該套筒包括位于套筒內(nèi)的活塞裝置，活塞裝置可被驅(qū)動以引起套筒擴(kuò)張。
12.如權(quán)利要求5至8中任一權(quán)利要求的套筒，其特征在于，該套筒包括氣動或液壓袋，氣動或液壓袋在其中大體沿其長度延伸。
13.如權(quán)利要求5至9中任一權(quán)利要求的套筒，其特征在于，該套筒另外包括沿套筒長度間隔開并由可擴(kuò)張密封板連接的兩組或多組部分，這使得套筒長度可以改變，在套筒中安放有用于使套筒縱向擴(kuò)張的裝置。
14.如權(quán)利要求13的套筒，其特征在于，該套筒包括位于套筒中的活塞裝置，用于使套筒縱向地擴(kuò)張和收縮。
全文摘要
一種可擴(kuò)張?zhí)淄?3),該套簡(3)用于使加入井孔(100)以形成樁柱段的混凝土與井孔壁緊密接觸,套筒(3)由兩個或多個部分(4)構(gòu)成,它們在一起構(gòu)成封閉的周邊,這些部分由可擴(kuò)張密封板(5)連接,這使得周邊能加以增加,同時保持封閉的主體。徑向擴(kuò)張?zhí)淄?3)的裝置(7、8)設(shè)置在套簡內(nèi),最好沿其長度間隔地設(shè)置。
文檔編號E02D5/34GK1295159SQ9912245
公開日2001年5月16日 申請日期1999年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月9日
發(fā)明者洪禮璧, 洪心怡 申請人:洪禮璧, 洪心怡