一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置的制作方法

1.本发明涉及工程建设技术领域，更具体地说，是涉及一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置。


背景技术：

2.钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔在地基土中形成桩孔，并在其内部放置钢筋笼并灌注混凝土而做成的桩，根据成桩工艺分为干作业法钻孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩及全套筒钻孔灌注桩。其中，泥浆护壁法钻孔灌注桩在混凝土灌注过程中，混凝土在灌注过程作用于钢筋笼上浮的作用力，易发生钢筋笼“浮笼”事故，轻则影响成桩质量和桩体强度，重则会造成废桩等情况。而现有技术中对于钢筋笼抗浮问题的采用措施，仍存在成本较大、影响工程质量、对工程人员要求较高等缺点，故需要采取新的措施防止钢筋笼上浮。


技术实现要素：

3.为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置。
4.本发明技术方案如下所述：一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，包括装置主体，所述装置主体设置夹持件与伸缩件，所述装置主体通过所述夹持件对称设置在钢筋笼的两侧，所述装置主体通过所述伸缩件与桩孔的内壁连接，所述装置主体通过连接线与控制器连接，所述控制器连接并控制所述夹持件。
5.上述的一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，所述伸缩件包括伸缩螺杆与伸缩盘，所述伸缩螺杆的端部设置所述伸缩盘，所述控制器连接并控制所述伸缩螺杆伸出所述装置主体的长度，使得所述伸缩盘连接或远离所述桩孔的内壁。
6.进一步的，所述伸缩盘为平顶的锥形盘结构，所述伸缩盘的端部设置橡胶垫块。
7.上述的一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，所述夹持件包括平面夹板与弧面夹板，所述平面夹板与所述弧面夹板自两端夹紧所述钢筋笼的主筋，使得所述装置主体固定在所述钢筋笼上。
8.进一步的，所述装置主体设置夹板滑槽，所述平面夹板的一端、所述弧面夹板的一端与所述夹板滑槽滑动连接，所述平面夹板与所述弧面夹板在所述控制器或手动旋钮的控制下分别在所述夹板滑槽中滑动，改变所述弧面夹板与所述平面夹板之间的间距。
9.进一步的，所述平面夹板内部与所述弧面夹板的内部均设置有加固网纹。
10.上述的一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，所述夹持件固定于所述钢筋笼的加劲箍上部5-10厘米处。
11.上述的一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，所述连接线的一端自所述装置主体引出，所述连接线的另一端设置插头，所述控制器设置连接插孔，所述插头插入所述插孔中，使得所述装置主体通过所述连接线连接所述控制器。
12.上述的一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，所述控制器设置有三色感应灯。
13.上述的一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，所述伸缩件的端部设置有压力感应器，所述压力感应器通过所述连接线连接并发送压力信号至所述控制器。
14.上述的一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，所述装置主体的内部设置位移传感器，所述位移传感器与所述伸缩件、所述控制器连接。
15.上述的一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，其使用方法：步骤s1.固定所述装置主体于所述钢筋笼，在地面安装所述控制器；步骤s2.吊放所述钢筋笼至所述桩孔内部，直至所述装置主体置于计算高程位置；步骤s3.所述控制器控制所述伸缩件伸长，使得所述伸缩件挤压所述桩孔的内壁的压力达到设计压力值，或使得所述伸缩件的伸长长度达到设计长度值；步骤s4.灌注桩孔混凝土；步骤s5.所述控制器控制所述伸缩件恢复且所述夹持件松脱，地面工作人员通过所述连接线将所述装置主体拉出所述桩孔。
16.进一步的，在步骤s1中，所述装置主体成对使用，以所述钢筋笼为中心两两对称并设置于所述钢筋笼的同一高度上。
17.进一步的，在步骤s1中，所述装置主体通过所述夹持件夹紧所述钢筋笼的主筋。
18.进一步的，在步骤s2中，所述装置主体处于硬质黏土或岩层对应的高程。
19.更进一步的，在步骤s2中，所述钢筋笼、混凝土形成的钻孔空灌注桩的端承桩处于下部硬质岩石层，摩擦桩超过地层中的软弱地层。
20.进一步的，所述控制器预设三段压力段，在步骤s3中，设置于所述伸缩件端部的压力传感器将压力信号发送至所述控制器，所述控制器计算所述压力信号并判断所述伸缩件所受压力所处的压力段，通过三色感应灯反馈至工作人员。
21.进一步的，在步骤s5中，所述控制器控制所述伸缩件的长度恢复至小于10毫米。
22.根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明中采用一种可控的伸缩式抗浮装置，该装置固定于钢筋笼中，对称地向桩孔的内壁施加压力，利用桩孔的内壁与抗浮装置之间的摩擦力，抵抗钢筋笼受到的浮力，避免钢筋笼上浮的事故发生，保证成桩质量和桩体强度。
23.1.相对比于现有技术中的控制混凝土质量与灌注速度等，本发明使用客观数据进行控制，利用可视化的压力数值与提前设计的计算高程，从而降低施工人员的经验与能力需求，在实际施工中无需考虑过多的外部因素，甚至可引用智能设备进行管控，以提高施工现场的智能化与现代化。
24.2.相对比于现有技术中设置下压设备令钢筋笼顶部处于自上而下的作用力以抵抗浮力，本发明在受力方面更均匀，更能够保证成桩质量。现有技术中的下压设备多设置于灌注桩桩孔口处，通过较长的杆件或吊筋将压重件的压力传递至钢筋笼，这种情况下，该下压装置安装时间长，当桩孔实桩较短，钢筋笼长度短时，吊筋或杆件过长的孔位，一旦钢筋笼受力较大时，吊筋或杆件易受力不均，可能出现钢筋笼上端受限而下端发生倾斜的情况。而本发明对称设。置的紧固装置，两端伸缩件同步伸缩，对称伸长，在一定程度上能够矫正钢筋笼的偏斜，保证钢筋笼在混凝土灌注过程中始终位于桩孔中心位置，进一步提高了钻孔灌注桩的成桩质量。
25.3.本装置操作简便，安装方便，通过可视化的显示屏与感应灯操纵控制按钮即可达到紧固效果，同时总体体积小，便于储存和运输。除此之外，相对于在钢筋笼底部加长钢筋、焊接角钢或者钢板等结构的底盘，以增加混凝土对下部产生的压力，从而达到抗浮作用的现有技术，本装置在一次性投入后可重复回收使用，无需额外投入消耗性材料，总体成本低，特别是对于桩位数量较大的工程，整体经济性好。
26.4.本装置通过夹板滑槽的调整，能适用于不同直径、不同主筋型号的钢筋笼，而在应用上，除淤泥、淤泥质土、碎石或中粗砂等软弱地层无法承载本装置的水平压力外，其余地层均适用，而对于一般的钻孔灌注桩，端承桩都会进入下部硬岩，摩擦桩也会超过地层中的软弱地层，所以大多数施工条件下的钻孔灌注桩，本装置均能发挥紧固抗浮作用，总体适用性强。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明的立面结构示意图。
29.图2为装置主体的顶部结构示意图。
30.图3为本装置应用于钢筋笼的结构示意图。
31.图4为图3中a-a的剖面图。
32.其中，图中各附图标记：1.装置主体；2.夹持件；21.平面夹板；22.弧面夹板；3.夹板滑槽；4.手动旋钮；5.伸缩螺杆；6.伸缩盘；7.橡胶垫块；8.连接线；9.插头；10.连接插孔；11.显示屏；12.三色感应灯；13.夹持件控制按钮；14.伸缩件控制按钮；15.控制器；16.钢筋笼；161.主筋；162.加劲箍。
具体实施方式
33.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.需要说明的是，当部件被称为“固定”或“设置”或“连接”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
35.一种钻孔灌注桩钢筋笼抗浮装置，如图1、图2所示，包括装置主体1，装置主体1设置夹持件2与伸缩件，装置主体1通过夹持件2对称设置在钢筋笼16的两侧，装置主体1通过伸缩件与桩孔的内壁连接，装置主体1通过连接线8与控制器15连接，控制器15连接并控制夹持件2。
36.令钢筋笼16设置有该装置，装置主体1通过夹持件2与钢筋笼16固定，当钢筋笼16吊放至桩孔内部时，通过控制器15控制伸缩件伸出，抵住桩孔的内壁，并施加一定压力，有
效避免在泥浆护壁法钻孔灌注桩在浇筑混凝土过程中因混凝土的顶推力、泥浆比重、混凝土灌注速度等因素造成的钢筋笼16上浮事故，提高钻孔灌注桩的成桩质量。
37.在本实施例中，装置主体1为长方体盒状结构，一端设置伸缩件，另一端设置连接线8，其中一个侧面设置夹持件2，夹持面与伸缩件所在平面呈直角设置，令装置主体1的夹持状态与伸缩件的顶靠状态关联性降低。
38.在另一方面，连接线8的位置设计，考虑到最终装置主体1需要在连接线8的拉动下自混凝土中移出桩孔，需要减少拉动时混凝土的阻力，一方面可减少在移动方向上的阻力面积，另一方面，也可减少露在装置主体1外的部分在上移过程中与混凝土的附着面或粘合力等因素，将连接线8的位置设置在与伸缩件相对的位置。伸缩件在混凝土浇筑过程中为钢筋笼16提供抗浮力的主要部件，因此若其在上升过程中处于非削减阻力的一面，那么其所带来的阻力较其他露出部件较大，不利于装置主体1的上移，故在连接线8拖动装置主体1上移时，将伸缩件置于阻力削减的一面。
39.伸缩件的端部设置有压力感应器，压力感应器通过连接线8连接并发送压力信号至控制器15，令控制器15的控制可根据伸缩件的挤压压力进行判断。
40.在一种实施例中，伸缩件包括伸缩螺杆5与伸缩盘6，伸缩螺杆5的端部设置伸缩盘6，伸缩盘6为平顶的锥形盘结构，伸缩盘6的端部设置橡胶垫块7。控制器15通过装置主体1内部的动力机构连接伸缩杆，并控制伸缩螺杆5伸出装置主体1的长度，使得伸缩盘6连接或远离桩孔的内壁。
41.优选的，伸缩件的伸缩螺杆5在伸缩过程中存在处于混凝土内部的情况，为了令其在伸缩过程不过度粘附混凝土，减少污染装置主体1内部，在伸缩螺杆5与装置主体1连接的端部设置螺杆刮泥器，螺杆刮泥器可设置为弹性结构，令螺杆刮泥器的刮片抵靠在伸缩螺杆5的螺纹上，当伸缩螺杆5转动时，使得刮片沿着伸缩螺杆5的螺纹做相对运动，不断地上下伸展，将附着于伸缩螺杆5上的混凝土阻挡在装置主体1外。同时，伸缩螺杆5的表面可涂抹柴油、废机油等油脂，减少伸缩螺杆5的附着性。
42.在另一种实施例中，伸缩件为带孔的伸缩板，通过设置于所述装置主体1的伸缩结构将伸缩板伸出装置主体1外部，从而使得装置主体1外部形成板状结构，挤压桩孔的内壁，其端部同样设置有压力感应器与橡胶垫块7。
43.夹持件2包括平面夹板21与弧面夹板22，平面夹板与弧面夹板自两端夹紧钢筋笼16的主筋161，使得装置主体1固定在钢筋笼16上。装置主体1设置夹板滑槽3，平面夹板21的一端、弧面夹板22的一端与夹板滑槽3滑动连接，平面夹板21与弧面夹板22在控制器15或手动旋钮4的控制下分别在夹板滑槽3中滑动，改变弧面夹板22与平面夹板21之间的间距。优选的，平面夹板21内部与弧面夹板22的内部均设置有加固网纹，该网纹为菱形结构，以增大弧面夹板22、平面夹板21与钢筋接触的摩擦力，防止装置主体1在施工过程中自钢筋笼16上掉落。
44.优选的，夹持件2固定于钢筋笼16的加劲箍162上部5-10厘米处。
45.优选的，装置主体1两两对称设置，上下交错放置。
46.连接线8的一端自装置主体1引出，连接线8与装置主体1的连接处设置软胶结构缓冲，以加固连接线8与装置主体1的连接结构，同时防止连接线8在拉扯过程中折断。连接线8的另一端设置插头9，控制器15设置连接插孔10，插头9插入插孔中，使得装置主体1通过连
接线8连接控制器15。
47.控制器15上设置有夹持件控制按钮13、伸缩件控制按钮14、三色感应灯12及显示屏11。显示屏11上显示伸缩件伸出装置主体1的长度、夹持件2的设置状态、夹持件2之间的间距、伸缩件端部的压力值等内容，通过设置在装置主体1、伸缩件上各处的感应器，经控制芯片计算获得于显示屏11中显示。夹持件控制按钮13包括“开”与“关”按钮，根据夹持件2上设置的压力感应器反馈的压力信号，或者是提前设置的限定尺寸，通过感应平面夹板21与弧面夹板22之间的距离，反馈相应信号至控制器15，使得控制器15能够判断得出夹持件2处于何种状态，并通过夹持件控制按钮13控制夹持件2状态。伸缩件控制按钮14包括“伸”与“缩”按钮，工作人员可通过伸缩件控制按钮14，控制伸缩件的伸缩长度。根据设置在伸缩件端部的压力传感器以及设置在装置主体1内部的感应伸缩件伸缩长度的感应器发送的信号，控制器15判断伸缩件的所在位置，其伸缩长度通过三色感应灯12反馈至工作人员，以实现可视化控制。
48.一种钻孔灌注桩钢筋笼16抗浮装置，其使用方法为：步骤s1.固定装置主体1于钢筋笼16，在地面安装控制器15。
49.步骤s2.吊放钢筋笼16至桩孔内部，直至装置主体1置于计算高程位置。
50.步骤s3.控制器15控制伸缩件伸长，使得伸缩件挤压桩孔的内壁的压力达到设计压力值，或使得伸缩件的伸长长度达到设计长度值。
51.步骤s4.灌注桩孔混凝土。
52.步骤s5.控制器15控制伸缩件恢复且夹持件2松脱，地面工作人员通过连接线8将装置主体1拉出桩孔。
53.钢筋笼16、混凝土形成的钻孔空灌注桩的端承桩处于下部硬质岩石层，摩擦桩超过地层中的软弱地层。
54.施工工程中，开钻桩孔、钢筋笼16的制作及安装控制器15可同步进行。完成钢筋笼16的制作后，如图3、图4所示，装置主体1成对使用，以钢筋笼16为中心两两对称并设置于钢筋笼16的同一高度上，通过夹持件2夹紧钢筋笼16的主筋161。装置主体1的设置位置，即当钢筋笼16处于设计位置时，装置主体1处于可提供挤压作用力的高程上，利用伸缩件与桩孔的内壁之间的摩擦力，通过装置主体1施加作用力给钢筋笼16，令其与钢筋笼16受到的浮力向抵消，防止钢筋笼16上浮。根据钢筋笼16吊入桩孔中的下放高度与桩孔孔位所处的周边地层分布情况，尽量避免装置主体1的高程位置位于淤泥、淤泥质土、碎石或中粗砂等软弱地层，尽量令其固定于硬质黏土或岩层对应的高程位置中控制器15预设三段压力段，设置于伸缩件端部的压力传感器将压力信号发送至控制器15，控制器15计算压力信号并判断伸缩件所受压力所处的压力段，通过三色感应灯12反馈至工作人员。钢筋笼16吊装到位后，工作人员通过控制器15的伸缩件控制按钮14控制伸缩件的长度，长按“伸”键，伸缩件伸长，长按“缩”键，伸缩件缩短，工作人员可通过三色感应灯12的状态选择伸缩件控制按钮14以及按压时长，以令伸缩件达到合适的长度。感应灯分为红、黄、绿三种颜色。
55.在一种实施例中，处于同一高度的对称状态的装置主体1为一组，每组装置主体1的伸缩件同步对称伸长。伸缩件为触及桩孔的内壁时，三色感应灯12中绿色灯亮，当伸缩件的伸长量达到预定长度后或接触桩孔的内壁时，此时应继续伸长加压，直至伸缩件与桩孔
的内壁紧固或其压力感应器反馈的压力值达到设计压力时，三色感应灯12中绿色灯灭，黄色灯亮，此时停止按压伸缩件控制按钮14。当三色感应灯12跳转为红色灯亮时，说明伸缩件端部的压力过大，需适当回缩部分长度，令三色感应灯12回归黄色状态，此时装置主体1完成钢筋笼16的固定工作。
56.装置主体1的安装完成后，按照正常灌注桩施工流程下放导管、二次清孔，并灌注混凝土。初灌时，导管底部离孔底300-500毫米，开始浇筑时保证导管一次性埋入混凝土灌注面以下，且至少等于或低于灌注面下方0.8米。在混凝土灌注的初期应尽量放慢灌注速度，砼浇注时保证导管埋入砼内深度控制在2-3米以内，同时加强现场调度，保证混凝土及时供应。
57.一般情况下，钢筋笼16埋入混凝土中5米左右，钢筋笼16与混凝土之间的摩擦力足以抵抗钢筋笼16所受的上浮力，此时基本不会发生钢筋笼16上浮事故。因此，对于实桩桩身较长的灌注桩，在浇筑的混凝土面超过钢筋笼16底5米时，即可开始收回装置主体1，对于实桩桩身较短的灌注桩，可浇筑完成并拔出导管后再开始回收装置主体1。
58.在本实施例中，为减小伸缩件在装置主体1上升过程中造成的阻力，控制器15控制伸缩件的长度恢复至小于10毫米后才松开夹持件2回收装置主体1。
59.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。