预制桩施工辅助系统及桩帽的制作方法

本实用新型涉及预制桩工程技术领域，尤其涉及一种预制桩施工辅助系统及桩帽。

背景技术：

预制桩，如预应力管桩，自上世纪末引入国内，因其众多优势被广泛使用，现年产量达到近4亿延米，年产值约700亿人民币，而相关施工设备值也近100亿，现预制桩已逐步向东南亚等国家推广发展。因国内众多地区(如天津，山东、广东等)存在沙卵夹层，导致在预制桩施工过程中，遇到阻力难以穿透的困难，经常造成停产而延误工期。

为突破该施工瓶颈，国内外均在研究相关施工工法，但是效果都不理想。目前针对预制桩在施工中遇到阻力的解决办法主要是长螺旋先引孔法。该方法在预制桩施工前，先用长螺旋根据桩径大小进行引孔。一般情况下，引孔会小于桩径以避免侧摩阻受损；不足之处则在后续预制桩的施工过程中仍存在管壁的泥土被挤压而回填并压实在先的引孔而影响效果。而且在长螺旋引孔的过程中，所带出的泥土还会造成比较严重的扬尘及对施工设备腐蚀损坏等不良影响。特殊情况下，若引孔的孔径大于预制桩孔径，会导致侧摩阻严重受损；为弥补受损的侧摩阻，还必须执行注浆等补偿处理；而且在沉桩过程中也容易造成预制桩的倾斜；从而影响整体性能。

藉此，现有的长螺旋先引孔法都存在顾此失彼的缺陷。现有的施工方法中，若无限制地通过锤击力的增大或配重的增加来加大对预制桩的施压，也会造成预制桩的应力结构等受损而影响整体性能；同时配重还存在长途运输不便，而锤击则存在噪声大等先天不足。

此外，cn203782708u公开了一种《粗细硬沙层混凝土管桩静压施工的装置》,同时，该案申请人还同日申请了cn103898911a《粗细硬沙层混凝土管桩静压施工方法》，实用新型人同为王庆革。其主要施工流程为：首先利用高压水泵通过高压钢丝胶管(1)对混凝土管桩(2)中的硬沙层进行高压水冲击，使沙层表面逐层松软，利用水沙吸管(3)把沙层吸出，同时精压机进行工作加压，使管桩下沉。然而，该相关技术在施工过程中，由于水沙吸管口径远小于管桩内部截面积，在高压水的冲击下，水沙吸管所能吸走的水沙会远远少于飞溅到管桩外部的容量；更为严重的是，大量飞溅到管桩外部的泥浆淤积并蔓延至压桩机的承载区域，容易发生安全隐患，也会影响压桩机无法施工而被动停工。

技术实现要素：

本实用新型目的在于公开一种预制桩施工辅助系统及桩帽，以提高预制桩施工的效率。

为达上述目的，本实用新型公开一种预制桩施工辅助系统，包括：

桩帽，能拆卸的安装于预制桩顶部；

所述桩帽上设置有至少一流体冲料管及至少一排渣管；以及

所述桩帽设有与所述预制桩顶部连接的密封部，以在预制桩内部形成迫使所述流体冲料管冲料后混合桩孔内原有物质所形成泥浆仅能从所述排渣管排出的密闭空间。

为达上述目的，本实用新型还公开一种桩帽，其能拆卸的安装于预制桩顶部；所述桩帽上设置有至少一流体冲料管及至少一排渣管；以及所述桩帽设有与所述预制桩顶部连接的密封部，以在预制桩内部形成迫使所述流体冲料管冲料后混合桩孔内原有物质所形成泥浆仅能从所述排渣管排出的密闭空间。

与上述预制桩施工辅助系统及桩帽对应的，本实用新型配套的预制桩施工方法包括：

在预制桩施压无效时，部署并启用上述的预制桩施工辅助系统对预制桩桩孔内原有物质进行冲击及清渣，当清渣至最下一级的预制桩底部时，暂停所述预制桩施工辅助系统并重新施压；或者

在预制桩施压过程中(尤其是当其施工效率低于特定阈值时)，部署并启用上述的预制桩施工辅助系统对预制桩桩孔内原有物质进行冲击及清渣，当清渣至最下一级的预制桩底部时，暂停所述预制桩施工辅助系统。

本实用新型具有以下有益效果：

1、使用桩帽可以避免高压泥浆飞溅对设备的污染并有效避免了飞溅到预制桩外部的泥浆淤积并蔓延至压桩机的承载区域而导致安全隐患，并为后续的气举反循环法奠定了条件，便于在沙卵层等地质复杂地质中连续施工，大幅降低了预制桩施工过程中的阻力，既提高了施工效率，又降低了预制桩施工成本。

2、便于使预制桩达到设计标高，避免预制桩浪费。

3、可扩大预制桩的应用领域，带动预制桩及预制桩施工设备等产业链协同发展。

4、该工法的应用对预制桩施工优势明显，避免因加大压桩力增加配重的成本，也减少了对桩身的损伤，未来应用地域更加广阔。

5、进一步的，本实用新型桩帽还设有至少一气管，以通过气举反循环法助力对预制桩内腔的泥浆进行排渣。值得说明的是，由于预制桩内腔面积远小于钻孔灌注桩的施工区域面积，本领域技术人员难以在预制桩施工方法与钻孔灌注桩的施工方法之间产生相关关联，导致本领域技术人员存在现有的钻孔灌注桩工所常用的气举反循环法无法应用于预制桩施工的技术偏见。藉此，本实用新型将钻孔灌注桩常用的气举反循环法应用于预制桩桩孔的清渣，具有里程碑式的意义。

6、该工法的推广将为静压植桩法施工开辟一条更为简便、环保、低成本的路。进一步的，本实用新型预制桩施工辅助系统还可在所述预制桩外部设有一分别连接所述流体冲料管和排渣管的循环系统。例如：本实用新型循环系统至少包括：泥浆箱；连接在泥浆箱与所述流体冲料管之间的泵；以及用于对所述排渣管排出的影响流速的颗粒物进行相应的过滤或沉降处理的装置。藉此，构建了完整的循环式的气举反循环工法，保证了资源的节约和场地的整洁；进一步有效避免了飞溅到预制桩外部的泥浆淤积并蔓延至压桩机的承载区域而导致安全隐患。

7、在施工过程中，可通过观测排渣管中的泥浆浓度或计算泥浆量来判断预制桩底部是否漏水，以便于执行当清渣至最下一级的预制桩底部时，暂停预制桩施工辅助系统；以此避免最下一级预制桩底部漏水从预制桩外壁向上渗而影响施工。

8、桩帽采用可拆卸式结构，在需要采用多级预制桩级联的施工环境中，当任一预制桩在压入目标深度并需要级联新的预制桩时，暂停上述预制桩施工辅助系统，并将已完成阶段性目标的预制桩中的桩帽拆下并移位安装于新的预制桩中；提高了桩帽的利用率。

下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例公开的预制桩施工辅助系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一

本实施例公开一种预制桩施工辅助系统，包括：

桩帽，能拆卸的安装于预制桩顶部；

所述桩帽上设置有至少一流体冲料管及至少一排渣管；以及

所述桩帽设有与所述预制桩顶部连接的密封部，以在预制桩内部形成迫使所述流体冲料管冲料后混合桩孔内原有物质所形成泥浆仅能从所述排渣管排出的密闭空间。

本实施例中，即使桩帽未设置有下述的气管；但在桩帽的密封作用配合流体冲料管的高压冲击，本身即可视为已形成弱化的气举反循环法环境。

可选的，本实施例预制桩施工辅助系统装备于压桩机上，为便于操作，该压桩机上还进一步设有装卸所述桩帽的升降平台。

优选地，本实施例桩帽上还设置有至少一气管以通过气举反循环法助力对预制桩内腔的泥浆进行排渣。其中，该气管露出与预制桩外端的部分与空压机连接。通常的，该气管可以部署于排渣管之外；在一些特殊的应用中，该气管也可以集成于排渣管内。

进一步的，本实施例还在所述预制桩外部设有一分别连接所述流体冲料管和排渣管的循环系统。具体的，该循环系统可具体包括：泥浆箱；连接在泥浆箱与所述流体冲料管之间的泵；以及用于对所述排渣管排出的影响流速的颗粒物进行相应的过滤或沉降处理的装置。

值得说明的是：在实际的操作过程中，上述泥浆箱原始装配的可以是调制好浓度的泥浆，也可以是水。若泥浆箱原本所装的为水，其在泵的高压输送下对预制桩内原有物质进行冲击即可形成泥浆；并且，在施工过程中，也可根据泥浆的浓度情况按需向泥浆箱中加入火碱等化学剂以优化流体的冲击性及流动性等性能。

如图1所示，本实施例一种可选的具体预制桩施工辅助系统包括：流体冲料管1、桩帽2、桩帽密封部3、气管4、排渣管5、泵6、过滤器7、泥浆池8及管桩10。

实施例二

与上述实施例中预制桩施工辅助系统相配套的，本实施例公开一种桩帽。

本实施例能拆卸的安装于预制桩顶部；所述桩帽上设置有至少一流体冲料管及至少一排渣管；以及所述桩帽设有与所述预制桩顶部连接的密封部，以在预制桩内部形成迫使所述流体冲料管冲料后混合桩孔内原有物质所形成泥浆仅能从所述排渣管排出的密闭空间。

进一步的，本实施例桩帽还设有至少一气管，以通过气举反循环法助力对预制桩内腔的泥浆进行排渣。同理，通常的，该气管可以部署于排渣管之外；在一些特殊的应用中，该气管也可以集成于排渣管内。

实施例三

与上述实施例中预制桩施工辅助系统相配套的，本实施例公开一种预制桩施工方法，包括：

在预制桩施压无效时，部署并启用上述的预制桩施工辅助系统对预制桩桩孔内原有物质进行冲击及清渣，当清渣至最下一级的预制桩底部时，暂停所述预制桩施工辅助系统并重新施压。

作为一种变形，本实施例方法也可以是：

在预制桩施压过程中(尤其是当其施工效率低于特定阈值时)，部署并启用上述的预制桩施工辅助系统对预制桩桩孔内原有物质进行冲击及清渣，当清渣至最下一级的预制桩底部时，暂停所述预制桩施工辅助系统。即在外部锤击或以配重静压的过程中，外部施力可与预制桩内部清渣同步进行。

其中，在需要采用多级预制桩级联的施工环境中，当任一预制桩在压入目标深度并需要级联新的预制桩时，暂停上述预制桩施工辅助系统，并将已完成阶段性目标的预制桩中的桩帽拆下并移位安装于新的预制桩中。

综上，本实用新型上述各实施例所分别公开的预制桩施工辅助系统及桩帽、以及配套的施工方法，具有以下有益效果：

1、使用桩帽可以避免高压泥浆飞溅对设备的污染并有效避免了飞溅到预制桩外部的泥浆淤积并蔓延至压桩机的承载区域而导致安全隐患，并为后续的气举反循环法奠定了条件，便于在沙卵层等地质复杂地质中连续施工，大幅降低了预制桩施工过程中的阻力，既提高了施工效率，又降低了预制桩施工成本。

2、便于使预制桩达到设计标高，避免预制桩浪费。

3、可扩大预制桩的应用领域，带动预制桩及预制桩施工设备等产业链协同发展。

4、该工法的应用对预制桩施工优势明显，避免因加大压桩力增加配重的成本，也减少了对桩身的损伤，未来应用地域更加广阔。现有压桩机的吨位大多在600吨以上，已知的主力机型的吨位高达1060吨。其中，配重占比巨大。对施工场地的承载要求也极高。本实施例所能起到降低配重的意义，符合当前建设资源节约和环境友好两型社会的技术趋势。

5、进一步的，本实用新型桩帽还设有至少一气管，以通过气举反循环法助力对预制桩内腔的泥浆进行排渣。值得说明的是，由于预制桩内腔面积远小于钻孔灌注桩的施工区域面积，本领域技术人员难以在预制桩施工方法与钻孔灌注桩的施工方法之间产生相关关联，导致本领域技术人员存在现有的钻孔灌注桩工所常用的气举反循环法无法应用于预制桩施工的技术偏见。藉此，本实用新型将钻孔灌注桩常用的气举反循环法应用于预制桩桩孔的清渣，具有里程碑式的意义。

6、该工法的推广将为静压植桩法施工开辟一条更为简便、环保、低成本的路。进一步的，本实用新型预制桩施工辅助系统还可在所述预制桩外部设有一分别连接所述流体冲料管和排渣管的循环系统。例如：本实用新型循环系统至少包括：泥浆箱；连接在泥浆箱与所述流体冲料管之间的泵；以及用于对所述排渣管排出的影响流速的颗粒物进行相应的过滤或沉降处理的装置。藉此，构建了完整的循环式的气举反循环工法，保证了资源的节约和场地的整洁；进一步有效避免了飞溅到预制桩外部的泥浆淤积并蔓延至压桩机的承载区域而导致安全隐患。本实用新型开创性的将泥浆箱和气举反循环法应用到了预置桩工程施工领域；极大地提高了施工效率。

7、在施工过程中，可通过观测排渣管中的泥浆浓度或计算泥浆量来判断预制桩底部是否漏水，以便于执行当清渣至最下一级的预制桩底部时，暂停预制桩施工辅助系统；以此避免最下一级预制桩底部漏水从预制桩外壁向上渗而影响施工。

8、桩帽采用可拆卸式结构，在需要采用多级预制桩级联的施工环境中，当任一预制桩在压入目标深度并需要级联新的预制桩时，暂停上述预制桩施工辅助系统，并将已完成阶段性目标的预制桩中的桩帽拆下并移位安装于新的预制桩中，提高了桩帽的利用率。

此外，基于本专利现有场景的实验数据，对比同一地质区域，本专利施工方式对压桩工期的效率提升能在现有施工方式之上提高30％以上；并能在大部分地区满足连续性施工需求；可在国内外大力推广。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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