一种适用于富水巨厚砂层全回转套管成桩钢筋笼底部抗拔抓锁装置的制作方法

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体为一种适用于富水巨厚砂层全回转套管成桩钢筋笼底部抗拔抓锁装置。


背景技术：

2.富水砂层砂粒含量达30%以上，且孔隙比和含水量都比较大，因此富水砂层具有流动性大、承载力小、透水性强、自稳性差等特点，常常会引发突水涌砂、流砂、隧道塌方及地下水枯竭等严重工程和环境问题。
3.全回转套管成孔灌注桩施工是通过全套管回转钻机、冲抓斗等辅助设备成孔，随后下放钢筋笼并灌注混凝土成桩，它不仅能有效处理旧桥承台、旧桩基，同时可实现处理障碍物后直接成桩，工效高；另外在施工过程无振动，对地基扰动小；采用全套管支护无塌孔风险，成桩垂直精度高，质量好；施工过程不需要泥浆护壁，对环境污染极小，是一种可以在城市中广泛应用、高效、绿色环保的新型钻孔灌注桩施工方法。
4.钢筋笼是桩基工程中的基础工具之一，素混凝土桩基抗压强度高但抗拉强度低，钢筋笼在桩基中主要起抗拉作用，并对桩身混凝土起到一定的约束作用，因此钢筋笼在钻孔灌注桩、挖孔桩、咬合桩等桩基中是不可或缺的。
5.综上所述，发明人认为现有技术存在有以下缺陷：在富水巨厚砂层中用全回转套管钻机施工灌注桩时往往会发生钢筋笼上浮问题，导致成桩失败，造成施工材料浪费，施工费用增加，甚至影响施工工期。之所以会出现这类问题，是因为在下放导管灌注混凝土时，混凝土对钢筋笼向上的合力（包括混凝土对其的浮力、侧粘力、摩擦力、端头阻力等）大于其自身重力，因此解决此施工问题是非常必要的。针对上述不足之处，需要设计一种适用于富水巨厚砂层全回转套管成桩钢筋笼底部抗拔抓锁装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种适用于富水巨厚砂层全回转套管成桩钢筋笼底部抗拔抓锁装置，以解决上述技术背景中的问题，通过抓锁装置给钢筋笼施加一种向下的抗拔力，解决在下放钢筋笼并灌注混凝土后，由于刚灌入的混凝土对钢筋笼的一定的粘滞力，在进行起拔套管时会将钢筋笼一起带出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于富水巨厚砂层全回转套管成桩钢筋笼底部抗拔抓锁装置，所述抗拔抓锁装置内包括圆柱形钢筋笼、加固底托、钢筋笼抗拔抓锁、可移动式打孔圆盘、抗拔抓锁孔、受力启动圆盘、刚性链杆以及套管；所述套管设置在圆柱形钢筋笼的外围，所述圆柱形钢筋笼由环绕设置的多根纵向钢筋组成，且多根纵向钢筋的内外围分别焊接有多根内侧加劲箍筋与外侧环向箍筋，所述圆柱形钢筋笼底部的纵向钢筋向内收拢，且圆柱形钢筋笼底部设有用于约束底部纵向钢筋
的加固底托；所述加固底托下部至少焊接有四根钢筋笼抗拔抓锁，所述钢筋笼抗拔抓锁为向外延展且尾端朝向圆柱形钢筋笼顶部弯起的带肋钢筋，且所述钢筋笼抗拔抓锁两两对称焊接在加固底托的底部，所述加固底托下方设有可移动式打孔圆盘，所述可移动式打孔圆盘上开设有与钢筋笼抗拔抓锁相对应的抗拔抓锁孔，多根钢筋笼抗拔抓锁分别穿过与其对应的抗拔抓锁孔，所述钢筋笼抗拔抓锁紧靠抗拔抓锁孔的内侧，两个相对设置的钢筋笼抗拔抓锁之间距离大于与其对应的抗拔抓锁孔之间的距离；所述可移动式打孔圆盘底部设有受力启动圆盘，所述受力启动圆盘与所述可移动式打孔圆盘之间均匀焊接有多根刚性链杆。
8.作为本发明进一步方案：所述加固底托焊接在所述圆柱形钢筋笼的底部。
9.作为本发明进一步方案：所述钢筋笼抗拔抓锁采用螺纹钢制成，且螺纹钢的直径与纵向钢筋的直径相同。
10.作为本发明进一步方案：所述抗拔抓锁孔与钢筋笼抗拔抓锁接触部分，即抗拔抓锁孔的内侧表面设有曲面圆角。
11.作为本发明进一步方案：所述抗拔抓锁孔具体有一个矩形孔以及设在矩形孔两侧的半圆柱孔组成，所述半圆柱孔的孔径大于钢筋笼抗拔抓锁的直径。
12.作为本发明进一步方案：所述钢筋笼抗拔抓锁最底端的位置高于所述受力启动圆盘上表面的位置。
13.作为本发明进一步方案：所述钢筋笼抗拔抓锁展开直径小于所述套管的内径。
14.作为本发明进一步方案：所述抗拔抓锁装置的施工方法包括以下施工步骤：a、用全回转套管钻机在设计位置取土成孔；b、下放第一节带有抗拔抓锁装置的圆柱形钢筋笼，并逐渐加长圆柱形钢筋笼；c、在下放最后一节圆柱形钢筋笼时，先将套管上提半米左右，后将圆柱形钢筋笼下放至设计标高；d、在自重作用以及吊放圆柱形钢筋笼时向下的力作用下圆柱形中的钢筋笼抗拔抓锁装置触发；e、下放混凝土灌注导管并灌注混凝土；f、逐步起拔套管和导管，灌注成桩。
15.有益效果：1.本发明所提出的一种适用于富水巨厚砂层全回转套管成桩钢筋笼底部抗拔抓锁装置，通过刚性链杆连接可移动式打孔圆盘以及受力启动圆盘，现有的筋笼底部未安装抗拔桩锁装置，在对钢筋笼进行混凝土浇筑时，由于混凝土还未硬化，在拔出全套管时，会将钢筋笼及混凝土一并带出，所以安装钢筋笼底部抗拔抓锁装置，可使得移动式打孔圆盘套住钢筋笼抗拔抓锁，当受力启动圆盘率先碰到土体时，推动可移动式打孔圆盘向上移动，而钢筋笼抗拔抓锁会因为可移动式打孔圆盘的移动而向外扩张，从而插到周围土中，进而使圆柱形钢筋笼固定，达到圆柱形钢筋笼底部抗拔的目的。
附图说明
16.图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的下部立体结构示意图；图3为本发明的正视结构示意图；图4为本发明启动后的正视结构示意图；图5为本发明启动后的底部结构示意图；图中：1、圆柱形钢筋笼；2、内侧加劲箍筋；3、外侧环向箍筋；4、纵向钢筋；5、加固底托；6、钢筋笼抗拔抓锁； 7、可移动式打孔圆盘；8、抗拔抓锁孔； 9、曲面圆角；10、刚性链杆；11、受力启动圆盘 ；12、套管。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.本发明提供如下技术方案：如图1-5所示，一种适用于富水巨厚砂层全回转套管成桩钢筋笼底部抗拔抓锁装置，抗拔抓锁装置内包括圆柱形钢筋笼1、加固底托5、钢筋笼抗拔抓锁6、可移动式打孔圆盘7、抗拔抓锁孔8、受力启动圆盘11、刚性链杆10以及套管12；套管12设置在圆柱形钢筋笼1的外围，圆柱形钢筋笼1由环绕设置的多根纵向钢筋4组成，且多根纵向钢筋4的内外围分别焊接有多根内侧加劲箍筋2与外侧环向箍筋3，圆柱形钢筋笼1底部的纵向钢筋4向内收拢，纵向钢筋4向内收拢以便后续的圆柱形钢筋笼1的下方，且圆柱形钢筋笼1底部设有用于约束底部纵向钢筋4的加固底托5可移动式打孔圆盘7的移动；加固底托5下部至少焊接有四根钢筋笼抗拔抓锁6，钢筋笼抗拔抓锁6为向外延展且尾端朝向圆柱形钢筋笼1顶部弯起的带肋钢筋，且钢筋笼抗拔抓锁6两两对称焊接在加固底托5的底部，加固底托5下方设有可移动式打孔圆盘7，可移动式打孔圆盘7在装置未启动时，在钢筋笼抗拔抓锁6的支持力作用下保持水平，以便可移动式打孔圆盘7的受力均匀，保证其能够顺利移动，可移动式打孔圆盘7上开设有与钢筋笼抗拔抓锁6相对应的抗拔抓锁孔8，多根钢筋笼抗拔抓锁6分别穿过与其对应的抗拔抓锁孔8，钢筋笼抗拔抓锁6紧靠抗拔抓锁孔8的内侧，两个相对设置的钢筋笼抗拔抓锁6之间距离大于与其对应的抗拔抓锁孔8之间的距离，钢筋笼抗拔抓锁6之所以会向外扩张，是因为可移动式打孔圆盘7相对于加固底托5向上运动，抗拔抓锁孔8的内侧表面向外挤压钢筋笼抗拔抓锁6造成的；可移动式打孔圆盘7底部设有受力启动圆盘11，受力启动圆盘11与可移动式打孔圆盘7之间均匀焊接有多根刚性链杆10，受力启动圆盘11与可移动式打孔圆盘7两者可一起竖向移动，在实际施工过程中，受力启动圆盘11大小适当，既要保证其与下方土体不发生冲切破坏，又要保证其不能触碰到钢筋笼抗拔抓锁6；在本发明中，该装置通过对圆柱形钢筋笼1底部焊接加固底托5，将钢筋笼抗拔抓锁6焊接在加固底托5上，钢筋笼抗拔抓锁6内穿可移动式打孔圆盘7，可移动式打孔圆盘7上相对的抗拔抓锁孔8之间的距离大于钢筋笼抗拔抓锁6相对的两根抓锁之间的距离，以便保证底部圆盘碰到土体时，推动可移动式打孔圆盘向上移动，钢筋笼抗拔抓锁向外的距离足
够插入到周围土体中；当安装钢筋笼抗拔抓锁6时，钢筋笼抗拔抓锁6紧靠可移动式打孔圆盘7内的抗拔抓锁孔8，此时钢筋笼抗拔抓锁6处于半松紧状态，此时，钢筋笼抗拔抓锁6中相对的两个抓锁之间的距离大于加固底托5的直径d3、大于可移动式打孔圆盘7直径d4以及受力启动圆盘11直径d5且小于或等于套管12的直径；当受力启动圆盘11带动可移动式打孔圆盘7向上移动时，钢筋笼抗拔抓锁6处于拉紧状态，此时，套管12以及拔出，钢筋笼抗拔抓锁6中相对的两个抓锁之间的距离大于套管12的直径；在本发明中，圆柱形钢筋笼1直径为900mm，纵向钢筋4直径为22mm，外侧环向箍筋3直径为10mm，内侧加劲箍筋2直径为20mm，加固底托5直径为750mm，可移动式打孔圆盘7的抗拔抓锁孔8的长度为70mm，钢筋笼抗拔抓锁6穿过可移动式打孔圆盘7的直径为30mm，可移动式打孔圆盘7的直径为900mm，受力启动圆盘11直径为700mm，可移动式打孔圆盘7中相对的两抗拔抓锁孔8之间的距离为735mm，钢筋笼抗拔抓锁6中相对的两个抓锁之间的距离为640mm。
19.加固底托5焊接在圆柱形钢筋笼1的底部，以便用于用来对钢筋笼抗拔抓锁6进行限位与约束。
20.钢筋笼抗拔抓锁6采用螺纹钢制成，且螺纹钢的直径与纵向钢筋4的直径相同，使用螺纹钢制成的钢筋笼抗拔抓锁6在装置启动后插入土体，能为圆柱形钢筋笼1提供更大的抗拔力，防止钢筋笼上浮。
21.抗拔抓锁孔8与钢筋笼抗拔抓锁6接触部分，即抗拔抓锁孔8的内侧表面设有曲面圆角9。
22.抗拔抓锁孔8具体有一个矩形孔以及设在矩形孔两侧的半圆柱孔组成，半圆柱孔的孔径大于钢筋笼抗拔抓锁6的直径，此设计使得钢筋笼抗拔抓锁6在抗拔抓锁孔8内相对滑动更流畅，提高钢筋笼抗拔抓锁装置触发成功率。
23.钢筋笼抗拔抓锁6最底端的位置高于受力启动圆盘11上表面的位置，刚性链杆10长度应与实际工程相结合，且使得钢筋笼抗拔抓锁6略高于受力启动圆盘11的底部，避免钢筋笼抗拔抓锁6先触及底部土体而损坏装置。
24.钢筋笼抗拔抓锁6展开直径小于套管12的内径，如此设置既能保证钢筋笼抗拔抓锁装置成功下放，又能有利于在装置触发后，钢筋笼抗拔抓锁6更深的插入侧壁土体内，提供更大的抗拔力。
25.抗拔抓锁装置的施工方法包括以下施工步骤：a、用全回转套管钻机在设计位置取土成孔；b、下放第一节带有抗拔抓锁装置的圆柱形钢筋笼1，并逐渐加长圆柱形钢筋笼1；c、在下放最后一节圆柱形钢筋笼1时，先将套管12上提半米左右，后将圆柱形钢筋笼1下放至设计标高；d、在自重作用以及吊放圆柱形钢筋笼1时向下的力作用下圆柱形中的钢筋笼抗拔抓锁装置触发；e、下放混凝土灌注导管并灌注混凝土；f、逐步起拔套管12和导管，灌注成桩；在圆柱形钢筋笼1下放至设计标高前，先将套管12向上提升半米左右，随后下放圆
柱形钢筋笼1至桩基底部，受力启动圆盘11首先接触到底部土体，且在底部土体对其向上的支持力的作用下向上运动，并带动刚性链杆10和可移动式打孔圆盘7向上运动，在可移动式打孔圆盘7与加固底托5靠近的过程中，抗拔抓锁孔8将向外挤压钢筋笼抗拔抓锁6并使其逐渐向外扩张，并最终插入孔底周围土层中，为圆柱形钢筋笼1提供抗拔力防止其上浮。
26.工作原理：下放最后一节圆柱形钢筋笼1前，先将套管12向上提升半米左右，露出侧壁土体，当圆柱形钢筋笼1下放至设计标高时，受力启动圆盘11首先触及底部土体，由于圆柱形钢筋笼1以及抗拔抓锁装置自身受到向下重力，加上吊放圆柱形钢筋笼1时对底部土体会产生向下的压力，底部土体会给受力启动圆盘11一个向上的支持力，支持力通过刚性链杆10传递给可移动式打孔圆盘7，此时，受力启动圆盘11会向上运动，逐渐靠近加固底托5，因为钢筋笼抗拔抓锁6是由上至下逐渐扩张的，当受力启动圆盘11向上移动时，抗拔抓锁孔8的内侧壁会向外挤压，钢筋笼抗拔抓锁6将向外扩张并插入侧壁土体内，当可移动式打孔圆盘7和加固底托5停止相对运动时，钢筋笼抗拔抓锁6也停止向外扩张，至此，钢筋笼抗拔抓锁6牢固的插在侧壁土体内，为圆柱形钢筋笼1提供一个可靠的抗拔力，能有效的防止圆柱形钢筋笼1上浮。
27.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。