专利名称：夯扩桩的施工装置及使用该装置的施工方法
技术领域：
本发明涉及一种夯扩桩的施工装置及使用该装置的施工方法。
背景技术：
现有在工程中应用的夯扩桩主要有以下两种成桩方法一、钢筋混凝土夯扩载体桩(具有代表性的专利有①专利号为ZL98101041. 5、名 称为“混凝土桩的施工方法”、授权公告日为2000年5月10日、授权公告号为CN1052^4C; ②专利号为ZL011386M. X、名称为“混凝土桩的施工方法”、授权公告日为2004年2月4日、 授权公告号为CN1137314C ；③专利号为ZL00106^8. 3、名称为“混凝土桩基础的施工方法” 授权公告日为2002年9月18日、授权公告号为CN1091195C)，其缺点是1、成桩时要有沉管和拨管的过程；2、每次向孔内填料时都必须将夯锤提到孔口以上。所以此桩型成桩速度慢，成桩直径在600以下，成桩深度在15米左右，成桩直径 小、桩身浅。二、孔内深层强夯桩(DDC桩法)，以专利号为ZL92114452. 0、名称为“深层地基的 处理方法”、授权公告日为1994年8月31日、授权公告号为CN1025797C的专利为例，其缺 占是·1、每次向孔内投料时都必须将夯锤提出孔口 ；2、吊出孔口的夯锤需要稳定对准孔口后才能进行下一次夯击；3、夯锤的三种吊勾存在重大缺陷①不脱勾式当夯锤冲击孔底后，吊夯锤的钢丝 绳会抽打孔壁造成孔壁坍塌掉土。②脱勾式在大于800mm孔径的桩孔时可采用，且每次需 人工下入孔内挂勾，功效低、不安全、应用范围小。③专利申请号为201010107220. 6、名称为 “孔内自动化超压强成桩挤密法”
公开日为2010年7月28日、公开号为CN101787697A，虽 然公开了一种孔内自动化超压强成桩挤密法，但还存在脱勾器碰撞孔壁使孔壁掉土。当有 土体、石块和土块等沾到吊勾和夯锤上部以及夯锤倾斜时吊勾将失灵。吊勾下入孔内之前 还需要将吊勾稳定对准孔口。以上两种成桩方法存在工序复杂、施工速度慢。钢筋混凝土夯扩载体桩存在成桩 桩径小、深度浅等缺陷。孔内深层强夯桩(DDC桩法)的夯锤缺陷更加突出，几种形式都存 在不能连续夯击，可靠性和安全性都存在重大缺陷。
发明内容
本发明的目的是为解决现有成桩方法存在工序复杂、施工速度慢。钢筋混凝土夯 扩载体桩存在成桩桩径小、深度浅等缺陷。孔内深层强夯桩(DDC桩法)的夯锤缺陷更加突 出，几种形式都存在不能连续夯击，可靠性和安全性都存在重大缺陷的问题，进而提供一种 夯扩桩的施工装置及使用该装置的施工方法。本发明夯扩桩的施工装置，包括重锤、锤杆和吊环，所述锤杆的下端与重锤的上
4端固定连接，锤杆的上端与吊环固定连接，所述重锤内的中心设有物料通道，重锤的锤体内 设有两个空腔，每个空腔内设有一个液压缸，锤体的下部设有两个对称的出料活门，出料活 门通过铰键与锤体的下部铰接，液压缸的液压杆自由端与出料活门铰接。本发明的施工方法一首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位 置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深 达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至设计标高，然后将重锤连同锤杆向上提升，打开重 锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门， 进行反复投料冲击扩头，直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝 土桩或不含钢筋的物料桩。本发明的施工方法二 首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位 置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深 达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至所需标高，然后将重锤连同锤杆向上提升，打开重 锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门， 进行冲击扩孔，如此反复进行，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一 节管筒，反复进行至所需标高成桩。本发明的施工方法三首先用钻机或人工成孔，或者用钻机或人工交替与重锤成 孔；1、如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及 重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复上述 步骤直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物 料桩。2、如果成孔后当重捶在孔外时第一次可直接向孔底投物料，也可以将重锤落入孔底 后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底 投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复进行提升锤杆——打开出料 活门——投物料——冲击扩头步骤直至达到所需扩头要求后将重锤提出孔口，然后灌注成 含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。本发明的施工方法四首先用钻机或人工成孔，或者用钻机、人工与重锤交替成 孔；1、成孔后如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管 筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重 复上述步骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进 行至所需标高成桩；2、如果成孔后当重捶在孔外时，第一次可直接向孔底投物料也可以 将重捶落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的 物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重复进行提升锤 杆——打开出料活门——投物料——冲击扩孔步骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节 管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。本发明的有益效果本发明的装置具有结构简单、安全可靠、故障率低的优点，可 悬挂在吊车上、螺旋钻机上及各种桩架上。本发明的装置其重锤底部设有活开门，投料时可 不用将夯锤吊出孔口，通过锤杆和重锤内的通道将物料投到孔底，实现了连续夯击。本发 明的活杆式夯锤夯扩桩的施工方法及施工装置的最大特点是施工中所用夯锤(锤杆和重 锤)长度始终大于等于孔深，夯锤长度随孔深变化而变化。夯击时不需脱勾，当孔深大于夯 锤自由落体高度时不需稳定夯锤，可连续夯击，施工速度快，而且成桩深度可达50米。
图1是本发明具体实施方式
提供的结构示意图(管筒之间由法兰连接)，图2是本发明具体实施方式
提供的结构示意图(管筒之间由销轴或顶丝连接)，图3是重锤1的剖面图，图4是重锤1打开出料活门1-5的结构示意图，图5是具体实施方式
五提供的重锤的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式见图1 图4，包括重锤1、锤杆和吊环5，所述锤杆 的下端与重锤1的上端固定连接，锤杆的上端与吊环5固定连接，所述重锤1内的中心设有 物料通道8，重锤1的锤体内设有两个空腔1-1，每个空腔1-1内设有一个液压缸1-2，锤体 的下部设有两个对称的出料活门1-5，出料活门1-5通过铰键1-4与锤体的下部铰接，液压 缸1-2的液压杆1-3自由端与出料活门1-4铰接。
具体实施方式
二 本实施方式见图1，所述的锤杆包括连接法兰2、管筒3和顶端管 筒4，所述管筒3的两端均固定连接有法兰2，所述顶端管筒4的下端固定连接有法兰2，顶 端管筒4的上端固定有吊环5。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式见图2，所述的锤杆包括连接法兰2、管筒3、顶端管 筒4、销轴(或顶丝)6和底端管筒9，所述的管筒3为插接连接，两个管筒3之间由销轴6 固定，所述底端管筒9的下端固定有用于与重锤1连接的法兰2，所述顶端管筒4的上端固 定有吊环5。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式见图2，本实施方式还包括导正环(扶正器)7，所述 导正环7固定在管筒3上，本实施方式的导正环当孔深较深时(超过20米)使用。其它与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五本实施方式见图5，本实施方式与具体实施方式
一的不同点在 于，每个空腔1-1内的液压缸1-2由压力弹簧10代替。所述压力弹簧10的压力刚好可以 使出料活门1-5关闭，当投加物料时，物料的压力可以使出料活门自动打开。其它与具体实 施方式一相同。
具体实施方式
六本实施方式的施工方法首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固 定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体 反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至设计标高，然后将重锤连同锤 杆向上提升> 30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物 料，物料投好后，关闭出料活门，进行反复投料冲击扩头，直至达到所需要求后将重锤提出 孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
具体实施方式
七本实施方式的施工方法首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固 定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体 反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至所需标高，然后将重锤连同锤 杆向上提升> 30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物 料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，如此反复进行，当所填孔内物料高度大于或
6等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。
具体实施方式
八本实施方式的施工方法首先用钻机或人工成孔，或者用钻机、 人工与重锤交替成孔；1、如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上提升> 30cm高度，打开 重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活 门，进行冲击扩头，以后重复上述步骤直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含 钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩；2、如果成孔后当重捶在孔外时第一次可直接向孔底 投物料，也可以将重锤落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升> 30cm高度，打开重锤的出料 活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击 扩头，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩头步骤直至达到所 需扩头要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
具体实施方式
九本实施方式的施工方法首先用钻机或人工成孔，或者用钻机、 人工与重锤交替成孔；1、成孔后如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上提升> 30cm高 度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭 出料活门，进行冲击扩孔，以后重复上述步骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒 时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩；2、如果成孔后当重捶在孔外时，第一 次可直接向孔底投物料也可以将重捶落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升> 30cm高度， 打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料 活门，进行冲击扩孔，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩孔 步骤，当所填孔内物料高度大于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成 桩。所述的物料为渣土、素土、灰土、三合土、水泥土、混凝土、砂、石料、砾石、砂卵石混 合料、石料、石料混合料、废混凝土块、粉煤灰、粉煤灰混土料、无机固体垃圾，垃圾、工业废 料和\或建筑垃圾。本发明还可以用夯锤、钻孔机械、人工一同或分别成孔灌注成桩，可以用夯锤自由 落体可冲击成孔，可冲击扩孔，可边冲击边投料反复进行。所述灌注成桩，可为钢筋混凝土 灌注桩也可扩头处是其它材料或其它材料与混凝土共同形成的扩头。所述灌注成桩也可是 不含钢筋的其它材料，所述物料及它们的有比例和无比例的混合料，或各种物料的混合料 或分层使用不同物料。
权利要求
1.一种夯扩桩的施工装置，包括重锤(1)、锤杆和吊环(5)，其特征在于，所述锤杆的 下端与重锤(1)的上端固定连接，锤杆的上端与吊环(5)固定连接，所述重锤(1)内的中心 设有物料通道(8)，重锤(1)的锤体内设有两个空腔(1-1)，每个空腔(1-1)内设有一个液 压缸(1-2)，锤体的下部设有两个对称的出料活门(1-5)，出料活门(1- 通过铰键(1-4) 与锤体的下部铰接，液压缸(1-2)的液压杆(1-3)自由端与出料活门(1-4)铰接。
2.根据权利要求1所述的夯扩桩的施工装置，其特征在于，所述的锤杆包括连接法兰 O)、管筒C3)和顶端管筒G)，所述管筒(3)的两端均固定连接有法兰O)，所述顶端管筒 (4)的下端固定连接有法兰O)，顶端管筒的上端固定有吊环(5)。
3.根据权利要求1所述的夯扩桩的施工装置，其特征在于，所述的锤杆包括连接法兰 (2)、管筒C3)、顶端管筒(4)、销轴(6)和底端管筒(9)，所述的管筒C3)为插接连接，两个管 筒(3)之间由销轴(6)固定，所述底端管筒(9)的下端固定有用于与重锤(1)连接的法兰 O)，所述顶端管筒的上端固定有吊环(5)。
4.根据权利要求3所述的夯扩桩的施工装置，其特征在于，还包括导正环(7)，所述导 正环⑵固定在管筒(3)上。
5.一种使用权利要求2、3或4所述施工装置的施工方法，其特征在于，首先将吊车或 者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩 架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至设计标 高，然后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向 孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行反复投料冲击扩头，直至达到所需要求后将 重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述的物料为渣土、素土、灰土、三合 土、水泥土、混凝土、砂、石料、砾石、砂卵石混合料、石料、石料混合料、废混凝土块、粉煤灰、 粉煤灰混土料、无机固体垃圾，垃圾、工业废料和/或建筑垃圾。
7.一种使用权利要求2、3或4所述施工装置的施工方法，其特征在于，首先将吊车或 者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩 架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至所需标 高，然后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向 孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，如此反复进行，当所填孔内物料高 度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述的物料为渣土、素土、灰土、三合 土、水泥土、混凝土、砂、石料、砾石、砂卵石混合料、石料、石料混合料、废混凝土块、粉煤灰、 粉煤灰混土料、无机固体垃圾，垃圾、工业废料和/或建筑垃圾。
9.一种使用权利要求1、2、3或4所述施工装置的施工方法，其特征在于，首先用钻机或 人工成孔，或者用钻机、人工与重锤交替成孔；①、如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上 提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关 闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复上述步骤直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后 灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩；②、如果成孔后当重捶在孔外时第一次可 直接向孔底投物料，也可以将重锤落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料 活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩头步骤直至达到所 需扩头要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
10. 一种使用权利要求2、3或4所述施工装置的施工方法，其特征在于，首先用钻机 或人工成孔，或者用钻机、人工与重锤交替成孔；①、成孔后如果重锤在孔内时，将重锤连同 锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投 好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重复上述步骤，当所填孔内物料高度大于或等于 一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩；②、如果成孔后当重捶在孔 外时，第一次可直接向孔底投物料也可以将重捶落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升，打 开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活 门，进行冲击扩孔，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩孔步 骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标 高成桩。
全文摘要
本发明提供了一种夯扩桩的施工装置及使用该装置的施工方法。施工装置锤杆的下端与重锤的上端固定连接，锤杆的上端与吊环固定连接，所述重锤内的中心设有物料通道，重锤的锤体内设有两个空腔，每个空腔内设有一个液压缸，锤体的下部设有两个对称的出料活门，出料活门通过铰键与锤体的下部铰接，液压缸的液压杆自由端与出料活门铰接。施工方法用重锤自由落体反复冲击成孔，直至设计标高，然后将重锤连同锤杆向上提升≥30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒及重锤的物料通道向孔底投物料，进行冲击扩头，然后灌注成桩。本发明通过锤杆和重锤内的通道将物料投到孔底，夯击时不需脱勾，可连续夯击，施工速度快，成桩深度可达50米。
文档编号E02D5/44GK102094420SQ20111004962
公开日2011年6月15日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者翟向滨, 翟向阳, 翟宇思, 翟宇桥, 翟宇飞 申请人:翟宇思