本實用新型屬于人工挖孔樁的施工領域，具體涉及一種人工挖孔樁施工用自我調平反壓裝置。

背景技術：

人工挖孔樁具有操作空間要求小、施工工藝簡單、施工速度快、造價低等特點，在建筑樁基施工過程中，人工挖孔樁便成為許多工程設計施工的首選。在遇到地質條件差，挖孔樁采用開挖一段澆筑一段混凝土護壁的施工方法，混凝土護壁的方法在人工挖孔樁施工中是一種常見、易行、效果較好的護壁方式。在遇到流沙、富水地層條件時，人工挖孔樁施工中將用于避免流沙的鋼護筒直接用于上部結構鋼管混凝土柱的施工，采用邊挖土邊下沉鋼管的方式進行護壁。也有采用一定厚底的鋼板卷成圓形鋼護筒，然后采用靜壓或機械的方法壓入并穿透軟弱土層，再人工挖除鋼護筒內的軟弱土層并按常規方法繼續向下開挖、護壁直到澆筑混凝土完成。在采用靜壓和機械方法壓入的過程中，主要采用通過在圓形鋼蓋板上對稱均勻地堆置砂袋的方法將鋼護筒靜壓到位的方法；機械方法主要是采用將挖掘機的鏟斗置于圓形鋼蓋板的中心垂直向下壓鋼護筒，使鋼護筒垂直、緩慢下沉，直至設計深度，上述兩種鋼護筒的壓入方法對機械和場地的要求較高。

在一些特殊的場合，比如空間狹小、作業時間有限的既有鐵路運營線上施工人工挖孔樁時，上述的這些鋼護筒的壓入方法由于需要采用大型機械或者占用大型場地等，施工方法往往受限，不能滿足要求。同時在鋼護筒的垂直度控制也是施工的重難點，且其往往需要大型設備才能保證效果。

技術實現要素：

本實用新型的目的主要為了解決富水地層地質條件下，緊鄰既有鐵路運營線，人工挖孔樁穿越砂層、粉細砂地質施工過程中，防止樁孔產生涌砂、潰砂、塌孔、垂直度控制等問題，以達到快速、安全、高效、高質量進行人工挖孔樁護壁的目的，確保施工安全，進而提供了一種自我調平反壓裝置以及基于自我調平反壓工字鋼鋼模板護壁的人工挖孔樁施工方法。

本實用新型采用如下技術方案：

一種基于自我調平反壓工字鋼鋼模板護壁的人工挖孔樁施工方法，挖孔樁的施工步驟為：

第一步，按常規施工工藝開挖，在人工挖孔樁施工穿越富水地層前，當孔底標高距該地層50cm以外時，停止鉆孔開挖；

第二步，利用自我調平反壓裝置將與鉆孔樁直徑大小相同、高度為50～100cm的鋼護筒壓入富水地層底面30cm以下，然后按照常規施工方法繼續開挖至設計深度。

所述鋼護筒的具體壓入過程為：首先將反壓調平工字鋼和下部反壓工字鋼組成的反壓系統與上部固定工字鋼保持零度夾角，待千斤頂向下頂進一定行程后，采用水平尺放置于鋼護筒上，查驗鋼護筒的角度偏離情況；然后調整反壓系統與上部固定工字鋼之間的角度，繼續使千斤頂向下頂進反壓鋼護筒；再利用水平尺查驗鋼護筒的垂直度，并調整反壓系統與上部固定工字鋼之間的角度對鋼護筒進行反壓，直至鋼護筒滿足垂直度要求。

所述反壓系統與上部固定工字鋼之間的單次調整角度為45゜或90゜。反壓系統的單次壓入行程（千斤頂的單次頂進行程）不超過鋼護筒高度的1/3。

其中，鋼護筒壓入初始階段千斤頂的單次頂進行程（即鋼護筒的單次壓入深度）一般不超過鋼護筒高度的1/3，施工現場可按照鋼護筒高度的20%控制。具體頂進行程可依據現場地質條件和鋼護筒的偏離程度調整，但基本原則是出現偏離情況后，能及時通過調整鋼護筒垂直度。

當富水地層的厚度大于一個鋼護筒高度時，采用每壓送一節鋼護筒，鉆孔樁開挖一定高度，預留一定高度，再進行預制鋼護筒壓送，循環壓送、開挖鉆孔樁，直至開挖至設計深度。即鉆孔樁的單次開挖高度應大于鋼護筒的單次壓入深度（千斤頂的單次頂進行程），使鉆孔樁預留一定高度以便調整鋼護筒的垂直度。

所述的自我調平反壓裝置包括由上至下布置的上部固定工字鋼、反壓調平工字鋼和下部反壓工字鋼，上部固定工字鋼和反壓調平工字鋼通過銷軸連接使上部固定工字鋼可繞銷軸轉動和沿銷軸長度方向移動；反壓調平工字鋼和下部反壓工字鋼構成反壓系統且反壓調平工字鋼和下部反壓工字鋼之間設有若干千斤頂，上部固定工字鋼的兩端與鋼護筒上的預埋螺栓連接板連接，下部反壓工字鋼的底面作用于鋼護筒頂面。

所述反壓調平工字鋼和下部反壓工字鋼之間還設有若干支撐千斤頂的方木墊板，方木墊板的兩端分別由豎向設置的固定角鋼連接固定，固定角鋼的上下兩端通過橫向連接耳與上部固定工字鋼、下部反壓工字鋼活動連接。

所述方木墊板與上部固定工字鋼、反壓調平工字鋼和下部反壓工字鋼的寬度相等。

所述固定角鋼的長度大于上部固定工字鋼與下部反壓工字鋼之間的最大豎向距離并至少長出40cm。

所述下部反壓工字鋼的長度與鋼護筒的外徑大小相等。

所述預埋螺栓連接板與鋼護筒的圓心位于同一直線上。

本實用新型具有如下技術效果：

1）采用挖孔樁內千斤頂反壓鋼護筒的方法，使鋼護筒垂直度的控制難度較傳統降低了，且其可以在施工中進行調整，傳統的挖孔樁內反壓鋼護筒的垂直度調整難度大，或者基本不能調節，只能依托前期施工過程中憑經驗施工，能夠解決緊鄰既有鐵路運營線路作業場地受限、作業時間受限的問題，鋼護筒垂直度控制難題，減少了大型設備和大面積作業場地的投入。

2）采用自我調平反壓裝置并結合水平尺查驗鋼護筒插入狀態，能適時動態調整鋼護筒的垂直度，施工效果好。

2）采用該裝置進行鋼護筒施工，設備簡單、拆裝方便、施工投入少。

3）可實現鋼護筒的快速頂進，能滿足現場隨挖隨支快速施工要求，可有效防止涌砂、涌泥及塌孔現象的產生，安全性好。

4）鋼護筒的反壓施工作業場地位于挖孔樁內，對于周邊環境的影響小。

5）施工過程中采用的設備簡單，取材廣泛，易操作，易加工。

附圖說明

圖1為自我調平反壓施工組合裝置的示意圖；

圖2為上部工字鋼的安裝俯視圖；

圖3為上部工字鋼與調平工字鋼的安裝俯視圖；

圖中：1-混凝土護壁、2-預埋螺栓連接板、3-方木墊板、4-反壓調平工字鋼、5-下部反壓工字鋼、6-鋼護筒、7-固定角鋼、8-上部固定工字鋼、9-千斤頂、10-挖孔樁、12-銷軸。

具體實施方式

結合附圖，對本實用新型的具體實施方式作進一步說明：

總體技術方案：在人工挖孔樁施工穿越砂層、粉細砂等地層前，根據試樁情況和地質勘察資料，當孔底標高至該類地層一定高度（50cm，具體可根據樁徑和含水量情況確定），停止鉆孔開挖。將直徑與鉆孔樁直徑大小相同、合理板材厚度、高度（50～100cm）的鋼護筒，利用自我調平反壓裝置壓將鋼護筒壓入砂質地層底面以下（30cm，參考值），然后按照常規施工方法進行開挖；如果砂層厚度超過一個護筒高度，可采用每壓送一節鋼護筒，開挖一定高度，預留一定高度，再進行預制鋼護筒壓送，循環壓送、開挖，直至開挖至設計深度。

所述自我調平反壓裝置的結構如圖1所示，主要有工字鋼、大行程千斤頂、工字鋼連接板、方木墊板、固定角鋼、水平尺等組成。在施工鋼護筒的前個混凝土護壁循環綁扎混凝土護壁鋼筋時，在合適的位置對稱預埋工字鋼的連接板，連接鋼板上預留螺栓孔，預埋工字鋼連接板與樁的圓心在一條直線上。

其中，工字鋼分為上部固定工字鋼、反壓調平工字鋼和下部反壓工字鋼三根。其中上部固定工字鋼兩端焊接有螺栓板，可與預留螺栓板連接；上部固定工字鋼的長度以滿足能夠與預埋連接板連接為宜。反壓調平工字鋼通過中心孔、中心軸與上部固定工字鋼連接，中心軸采用銷子連接，保證二者同心，可上下移動，但不橫向滑動。

下部反壓工字鋼與反壓調平工字鋼的型號相同，長度與鋼護筒外徑大小相等。下部反壓工字鋼直接作用于鋼護筒頂面。采用兩個相同型號千斤頂進行同步頂升，直到滿足鋼護筒插入深度要求；在鋼護筒的插入深度要求超過千斤頂行程范圍后，采用在上下工字鋼之間增加方木墊板，直到鋼護筒頂進深度滿足要求為止，方木墊板的寬度與工字鋼寬度一致，方木墊板通過固定在上下工字鋼兩側的角鋼進行穩定行控制。角鋼與上下反壓工字鋼采用橫向連接耳連接，保證角鋼能隨著方木墊板的增加，進行垂直方向移動，角鋼型號可根據實際情況確定，長度以能連接上下工字鋼，并考慮一定的富裕量（參考值40cm）為宜。

在壓入過程中，可首先將反壓調平工字鋼和下部反壓工字鋼組成的反壓系統與上部固定工字鋼的保持零度夾角，待千斤頂頂進一定行程后，采用水平尺直接放置在鋼護筒上，查驗鋼護筒的角度偏離情況，然后按照一定的角度（一般為45゜或90゜），調整反壓體統與上部固定工字鋼的角度，如圖3所示，進行反壓和垂直度調整，直至鋼護筒滿足垂直度要求。

鋼護筒反壓施工至設計深度后，拆除方木墊板及工字鋼，供后期循環實用。