专利名称：一种同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其涉及一种同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置。
背景技术：
CN1013^710A公布了一种“同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法”所述矩形架体由长钢板、多个横板及矩形长钢管焊接组成的，由于土体在横隔板侧没有约束，土体在提出地面后容易坍塌，故土体高度不能太高，每隔4米设置可活动的翻版，使土体高度保持为4米，土体出地面后倒向提土压灌装置的一边，即每格土提至管口，利用液力推土器将土体顶出方格，逐格提土顶出全部土体，将该格土体推入滑道，逐格推土与弃土，翻板只能在所属矩形架体内向上自由转动，翻板弃土时无法向下打开，土体只能从侧面排出。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，用振动锤实现护壁取土套管的沉入与拔出，沉桩速度快，施工效率高，翻板下设置与护壁取土套管活动连接的限转装置，排土时在振动锤振动作用下，实现底端快速出土，无需推土器的配合。本发明的技术解决方案是一种同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特殊之处在于所述成桩装置包括振动锤、夹持器、护壁取土套管、桩体材料输送管以及翻板结构，所述振动锤通过夹持器与护壁取土套管相连，所述桩体材料输送管与护壁取土套管固定连接，所述翻板结构设置在护壁取土套管内，翻板结构的尺寸与护壁取土套管尺寸相适配，所述桩体材料输送管上端管口设置排气阀；所述翻板结构包括铰接轴以及绕铰接轴旋转的翻板，所述翻板通过铰接轴与护壁取土套管转动连接，所述铰接轴设置在护壁取土套管内，与护壁取土套管内壁连接；所述护壁取土套管上设置用于限定翻板处于水平位置的限转装置，所述限转装置与护壁取土套管活动连接。上述桩体材料输送管沿护壁取土套管的内壁或者外壁设置，当桩体材料输送管沿护壁取土套管外壁设置，桩体材料输送管下端穿过护壁取土套管进入取土护壁套管内；翻板结构上留有与桩体材料输送管截面形状适配的孔洞。上述翻板是绕铰接轴旋转的一块翻板或者两块或多块翻板与铰接轴组成的合页式翻板。上述桩体材料输送管底端管口设置与桩体材料输送管口适配可脱开的封闭连接预制桩尖、活瓣桩尖或者单向阀门；所述单向阀门是向下或者侧向开启的。上述取土护壁套管中间位置处设置支承钢板，支承钢板两端与护壁取土套管固连，设置于支承钢板两侧的翻板通过铰接轴与支承钢板转动连接。上述限转装置包括可卸除的承接杆，承接杆一端与翻板底端接触，护壁取土套管壁上对应设置与承接杆对应的孔，承接杆另一端与护壁取土套管活动连接。翻板与承接杆之间设置活动的支承件，支承件嵌入限转装置上的限位槽，所述支承件可沿限位槽平行于护壁取土套管长度方向移动，限位槽与管壁固定连接；所述支承件由竖向件、水平件和凸出件构成，竖向件水平投影长度大于水平件水平投影长度，护壁套管上设置供凸出件穿出的孔，孔的长度大于凸出件或支承件沿限位槽相对移动的距离，竖向件嵌入限位槽中，竖向件由通过可卸除的承接杆与护壁取土套管壁相连，限位槽开口长度与水平件相匹配，限位槽开口处截面与相连的护壁取土套管管壁呈两个“ U ”，限位槽开口处以下截面呈“口”字形。上述桩体材料输送管的底端管口高于护壁取土套管的底端。上述护壁取土套管包括护壁取土套管底端外部活动连接的活动挡土外套管，所述活动挡土外套管上与护壁取土套管之间设置相互适配的档环与卡环。护壁取土套管外设活动减阻外套管，相应护壁取土套管处设置孔洞。上述护壁取土套管的截面是矩形，所述桩体材料输送管的截面形状是圆形、圆弧形、U形或者口字形。上述护壁取土套管的截面是圆形，所述桩体材料输送管的截面形状是圆形、矩形、U形或者月牙形。一种同步取土浇注桩体振动沉拔管成桩方法，其特殊之处在于所述方法包括以下步骤1)桩机就位，可通过预制桩尖、单向阀门或者活瓣桩尖使桩体材料输送管底端封闭；2)桩机在振动锤的作用下，振动沉入土层，沉入过程中，翻板绕其与护壁取土套管管壁转动连接的铰接轴旋转上翻，土体进入护壁取土套管内，直至护壁取土套管入土深度达到设计标高；3)开动泵送设备，使桩体材料进入桩体材料输送管，之后开始振动上拔，桩体材料输送管底端打开，桩体材料流出，翻板在护壁取土套管内土体压力作用下向下翻转，通过护壁取土套管上的限转装置使翻板保持在水平位置，护壁取土套管底端关闭，由泵的压力控制确定上拔的速率，取土护壁套管继续上拔，桩体材料填补护壁取土套管上拔后留下的空间；4)解除限转装置对翻板的限定，在土体压力作用及振动锤振动作用下，翻板绕铰接轴向下翻转，土体从护壁取土套管底端排出。本发明的同步取土浇注桩体振动沉管底端排土成桩装置采用特殊的翻板结构与护壁取土套管、桩体材料输送管配合，在振动锤作用下实现沉拔管及底端出土，无需推土器的配合。结构简单、操作方便。
图1. 1-图1. 2是本发明的结构示意图；图2. 1-图2. 9是本发明的翻板结构示意图；图3. 1-图3. 8是本发明桩体材料输送管的具体实施方式
示意图；图4. 1-图4. 2是本发明的翻板具体实施方式
示意图5是本发明支承钢板示意图；图6. 1-图6. 4是限转装置与护壁取土套管连接的示意图；图7. 1-图7. 3是护壁取土套管的截面为矩形时的实施方式示意图；图8. 1-图8. 6是限转装置的具体实施方式
示意图；图9. 1-图9. 3是护壁取土套管的又一实施方式示意图；图10. 1-图10. 4是本发明的实施方式示意具体实施例方式参见图1. 1-图1. 2，本发明的同步取土浇注桩体振动沉管底端排土成桩装置，包括护壁取土套管1、桩体材料输送管2、翻板3、铰接轴4、预制桩尖5、限转装置6、支承钢板7 ；桩体材料输送管2与护壁取土套管1固定相连，翻板3包括铰接边和对应的圆弧运动边，铰接边为翻板3上铰接轴所在的边线，圆弧运动边为翻板其它边线，当翻板旋转时，翻板上其它边线绕铰接轴做圆弧运动，翻板3绕铰接轴4可以转动；翻板3在铰接边下设置或与铰接边对应的圆弧运动边下设置使翻板处于水平位置，阻止翻板继续向下翻转的限转装置6，限转装置6与护壁取土套管1活动相连，可以卸除。当不卸除限转装置6时，限转装置6限制翻板转动时，翻板3与铰接轴4上面的护壁取土套管1管壁所成角度介于0 90之间；当卸除限转装置6时，翻板3与铰接轴4上面的护壁取土套管1管壁所成角度介于0 180之间。限转装置6限制翻板转动时，翻板3在限转装置6支承作用下绕铰接轴4旋转，翻板3与铰接轴4上面的护壁取土套管1管壁所成角度介于0 90之间，当护壁取土套管1沉入时，翻板3只能向上自由转动，当护壁取土套管1上拔时，翻板3向下翻转，当翻板3接触限转装置6时，翻板3被阻止继续翻转，翻板3处于水平位置，使护壁取土套管1底端封闭，阻止进入护壁取土套管内的土体下落，土体随护壁取土套管1 一起继续上拔。当护壁取土套管1出地面后，解除限转装置6支承限定作用时，翻板3绕铰接轴4向下自由转动，护壁取土套管1底端打开，在振动作用下，土体从护壁取土套管1底端排出。桩体材料输送管2上端连接设置排气阀，在泵送桩体材料时，因桩体材料输送管2以及混凝土输送软管内充满空气，若不能排除这些空气，将有可能造成堵管，影响浇筑的连续性，影响成桩质量，故设置排气阀以避免上述情况。桩体材料输送管2可以是一个，亦可对称设置2个，对称设置2个桩体材料输送管在顶端相连后与混凝土软管相连。参见图2. 1-图2. 9，本发明中翻板3形状的具体实施方式
有很多种，翻板3的形状与桩体材料输送管2相配合(比如当桩体材料输送管2为半椭圆形，翻板3上设置相应的孔洞，使翻板能够顺利上翻或下翻)。桩体材料输送管2上端为桩体材料输送管入口，输送管入口通过软管与泵送设备相连；翻板3水平放置时，桩体材料输送管2穿越翻板，参见图1. 1、1. 2 ；图2. 1-图2. 9，图2. 1 2. 7护壁套管内翻板数目为2块，图2. 8护壁套管内翻板数目为多块，当护壁取土套管1上拔时，桩体材料输送管2输送桩体材料(比如混凝土)穿越翻板3，流到翻板3下方的空间，翻板3设置于护壁取土套管1内，在桩体材料输送管2底端管口设置与桩体材料输送管口适配可脱开的封闭连接预制桩尖5、或者也可以采用混凝土压力作用向下或者侧向开启的单向阀门，单向阀门底开或侧开，或者多片叶片组成的活瓣桩尖。活瓣桩尖每一叶瓣上端与桩体材料输送管2底端可转动连接，可通过焊接与桩体材料输送管2底端的铰链来实现可转动连接，护壁取土套管1向下沉入时，活瓣桩尖闭合，向上拔管时，活瓣桩尖打开，混凝土流入，在活瓣桩尖进入地基之前，可用铁丝将其暂时固定，桩体材料输送管2底端管口在护壁取土套管1底端的上方或者高度相等。桩体材料输送管2底端标高高于桩体护壁取土套管1底端标高，便于护壁取土套管1内混凝土有一定的高度，在含有淤泥质土的地层施工时，防止高压泥水涌入管内，形成缩颈和夹泥，参见图2. 1-2. 2。为防止缩颈和夹泥，也可以通过后面所述通过在护壁取土套管外设置活动套管的方式实现。参见图3. 1-图3. 8，桩体材料输送管2与护壁取土套管1相连，且设置于护壁取土套管1的内部或者外部，当设置于外部时，如图3. 4和图3. 8所示，桩体材料输送管下端穿过护壁取土套管进入取土护壁套管内，因为桩体材料输送管需要将桩体材料输送至护壁取土套管内，桩体材料输送管底端存在着直接穿过翻板的情况，及桩体材料输送管底端不直接穿越翻板的情况，即桩体材料输送管在翻板下端穿越护壁取土套管，但都需要翻板与桩体材料输送管尺寸配合，以使翻板能够顺利上下翻。在桩体材料输送管2设置在护壁取土套管1的内部时，因桩体材料输送管2截面较小，所占用的空间较小，设置于护壁取土套管1的径向角部或端部，便于桩体材料输送管2与护壁取土套管1相连接，且桩体材料输送管设置于端部和角部，桩体材料输送管所占截面较小，更有利于土体进入护壁取土套管，在淤泥质土层施工，更有利于减小挤土效应，在护壁取土套管1沉入与拔出过程中，便于桩体材料输送管2与护壁取土套管1之间激振力的传递；当护壁取土套管1截面为矩形时，桩体材料输送管2截面是圆形、圆弧形的钢板、U形钢板或者口字形钢板。桩体材料输送管2设置于护壁套管1的端部或角部，以满足以下措施为佳，桩体材料输送管2形心至少一个方向上垂直于管壁距离与相应方向上桩体材料输送管形心，与护壁套管形心距离之比小于1。当护壁取土套管1截面为圆形时，桩体材料输送管2截面是圆形、圆弧形、U形、矩形或者月牙形钢板，以满足下列措施为佳，桩体材料输送管2截面形心与其接触的护壁取土套管1管壁的垂直距离与输送管形心与护壁取土套管形心距离之比小于1。参见图4. 1、图4. 2，单片翻板3在向上翻转到最大限度时，翻板3重心介于铰接轴4所在的直线和翻板水平放置时穿过翻板形心且平行于铰接轴的直线。之间，这样确保护壁取土套管1在上翻后，当护壁取土套管1上拔时，翻板3能更容易自由落下，参见图4. 2，翻板3可以设计成靠近铰接轴4处厚度薄，远离铰接轴4处厚度厚的结构，即设计成“锲”状。或者在护壁取土套管1上设置限转挡块9，限制翻板3旋转的角度，当翻板3旋转到一定角度(比如与水平方向形成角度最大为85度后就不再旋转)。参见图5，护壁取土套管1中间位置处设置支承钢板7，支承钢板7两端与护壁取土套管1固连，固连方式可通过焊接方式实现，翻板3设置于支承钢板7的两侧，考虑空间要求，支承钢板7以“一”字型为佳；翻板3旋转所绕的铰接轴4在护壁取土套管1中间位置设置，支承钢板7立放，这样使惯性矩大的截面抗弯，由于护壁取土套管1内充满土体，必须设置抗弯能力强的构件将翻板3受到的土体压力传递给护壁取土套管1管壁。翻板3的数目为2的整数倍，即2η ；每侧翻板为η，当η大于等于2时，同侧翻板之间间隙配合，当护壁取土套管1内设置翻板的数目为2η，当η大于等于2时，有利于护壁取土套管1上拔时翻板3的迅速向下翻转，关闭护壁取土套管1底端土体出口，如图2. 9所示。支承钢板7与设置于其两侧的翻板3通过圆轴21连接并实现铰接，铰接轴为圆轴 21，圆轴21穿入翻板3上的第一轴套31以及护壁取土套管1壁上的第二轴套11，翻板3绕圆轴21转动，两翻板与支承钢板7通过共同一个圆轴21相互连接；也可以设置2个圆轴， 每侧翻板分别通过各自圆轴与支承板钢7连接。对应于圆轴21水平高度处的护壁取土套管1管壁上，设置可卸除的限转装置6，限转装置6为承接杆，护壁取土套管1上设置与承接杆6匹配的孔，限转装置的作用是支承翻板3，当翻板3处于水平状态时，翻板圆弧运动边一侧与承接杆接触，翻板3水平放置时，翻板圆弧运动边与管壁间隙配合，由于限转装置6的阻挡，翻板3不能再向下翻转，起到使取土护壁套管底端封闭的目的，以达到顺利提出护壁取土套管内土体。当取土护壁套管1的截面为矩形时，参见图7. 1-图7. 3，如附图7. 1，护壁取土套管内翻板数目为1块，7. 3所示，护壁取土套管内翻板数目为2块，翻板3与护壁取土套管1 内壁铰接设置，圆轴21穿入翻板3上的第一轴套31以及护壁取土套管1壁上的第二轴套 11，实现铰接，翻板3旋转所围绕的铰接轴设置于护壁取土套管1边部，翻板3水平放置时， 翻板3圆弧运动边与管壁间隙配合，限转装置6设置于另一侧壁上，限转装置6支承翻板3 圆弧运动边一侧，限转装置6支承翻板3铰接边一侧，承接杆6 —端与翻板3底端接触，护壁取土套管1壁上对应设置承接杆对应的孔，当承接杆6支承翻板，护壁取土套管1沉入土体中时，翻板3向上翻转，当护壁取土套管1上拔时，翻板3向下翻转。护壁取土套管1内翻板3的数目为n，当η大于等于2时，翻板3之间间隙配合，如图7. 3，当护壁取土套管1 内，设置翻板3的数目为In，当η大于等于2时，有利于护壁取土套管1上拔时翻板3的迅速向下翻转，关闭护壁取土套管1底端土体出口，由于翻板3要支承的护壁取土套管1内土体，土体较重，可以在翻板3下设置肋板，有利于增加翻板3的抗弯刚度。本发明的限转装置6形式多样，限转装置6为阻止翻板继续向下翻转的支承装置， 参见图6. 1-图6. 3，限转装置6由L形或Z形构件组成，L形或Z形构件组成包括横向板 63、竖向板64，分别与铰轴相连，竖向板64通过铰轴与护壁取土套管1相连，护壁取土套管 1上设置相应的孔与L形或Z形构件尺寸配合，竖向板64以及横向板63可绕铰轴转动，翻板3水平放置时，翻板3圆弧运动边置于L形或Z形的横向板63上，翻板3受到土体压力， 横向板63限定翻板3处于水平，当需要解除L形或Z形构件对翻板3的水平限定时，借助外力，使竖向板64绕铰轴旋转，进而同时带动横向板63向外旋转，使横向板63与翻板3脱离接触，实现翻板3在土体压力作用下的下翻。参见图6. 4，限转装置6为为承接杆的情况， 承接杆与护壁取土套管1的连接为螺纹连接，实现可卸除连接，或者在承接杆6外端部设置连接孔60，护壁取土套管1外壁在承接杆6上下方设置耳环61，耳环61与护壁取土套管1 固定连接，承接杆6外端设置孔62，销轴63穿过承接杆6上孔62与耳环61上孔实现承接杆6与护壁取土套管1的连接，实现可卸除的活动连接，通过连接，能实现承接杆6对翻板 3的支承，以便于翻板能保持水平方向，通过卸除连接，解除承接杆对翻板的支承限定，实现翻板向下打开。参见图8. 1，翻板3可视为悬臂受力，翻板3旋转所围绕的铰接轴4设置于护壁取土套管边部，通过铰接轴4与护壁取土套管1连接并实现铰接，翻板3水平放置时，翻板3 铰接边对应的另一边圆弧运动边，在护壁取土套管1中部，翻板3铰接边设置于护壁取土套管1平行的两侧内壁上，两侧圆弧运动边间隙配合，翻板3下设置的限转装置6，限转装置6 为可卸除的承接杆，承接杆支承翻板铰接边一侧，承接杆一端与翻板3底端接触，护壁取土套管壁1上对应设置承接杆对应的孔，承接杆另一端与护壁取土套管1可卸除连接，如附图 4. 2所示。参见图8. 2-8. 6，限转装置6上设置支承件8，支承件8嵌入限位槽9中，可沿限位槽9平行于护壁取土套管1长度方向移动，限位槽9与管壁固定连接，支承件8由竖向件 80、水平件81、凸出件82构成，限位槽9的深度以大于被嵌入的竖向件80的竖向长度与竖向件80向下移动的长度之和为佳，竖向件80水平投影长度大于水平件81水平投影长度， 护壁取土套管1上设置供凸出件82穿过的孔，竖向件80嵌入限位槽9中，限位槽9开口深度不小于支承件8沿限位槽所能移动的长度，限位槽9开口处截面与相连的护壁取土套管 1管壁呈两个“ U ”，限位槽9开口处以下截面呈现“ 口”字形。通过解除承接杆6对支承件 8的限定，通过对凸出件82的上拔或下压，实现凸出件82带动整个支承件8沿限位槽9的移动，实现翻板3向下翻转，通过凸出件82，让支承件6沿限位槽向上移动，然后通过承接杆8穿入竖向件80与护壁套管上孔，实现支承件8的固定，实现护壁取土套管1与支承件 8的连接，使翻板3与铰接轴4以上护壁取土套管1所成角度介于0 90°之间，由于承接杆6对翻板3底部的支承，当护壁取土套管1沉入地下时，翻板3能向上翻转，当上拔护壁取土套管1时，翻板3翻转至接触限转装置后保持水平位置，护壁取土套管1底端封闭，当套管出地面后，卸除承接杆6，即将承接杆6外拔后，翻板3机械向下翻转，土体在振动作用下，从底端出。护壁取土套管1内翻板3的数目为2η，当η大于等于2时，翻板3之间间隙配合，如图2. 8，有利于护壁取土套管1上拔时翻板3的迅速向下翻转，关闭护壁取土套管1 底端土体出口。参见图9. 1-图9. 3，护壁取土套管1外壁上设置2个卡环15，活动挡土外套管内壁上设置适配的档环16，档环16内壁直径小于卡环15外壁直径，也可以护壁取土套管1外壁上设置1个卡环，套管内壁活动挡土外套管上设置2个档环16，即上下挡环，档环16内壁直径小于卡环15外壁直径，图9. 1所示，当桩体护壁取土套管1沉入时，档环16在上卡环15 阻挡下，活动挡土外套管随护壁取土套管1 一起沉入土体，当护壁取土套管1上拔时，活动挡土外套管在土体阻力作用下，护壁取土套管1与活动挡土外套管发送相对移动，直至下卡环15与档环16接触，阻挡挡环16，此时，活动套管与护壁取土套管1 一起上拔，由于活动挡土外套管的护壁，混凝土至活动挡土外套管底端有一定的高度，阻止高压泥水涌入管内， 保证混凝土顺利排出，对防止径缩和夹泥有一定的作用，图9. 2所示，当桩体护壁取土套管 1沉入时，下挡环16在卡环15阻挡下，活动挡土外套管随护壁取土套管1 一起沉入土体，当护壁取土套管1上拔时，活动挡土外套管在土体阻力作用下，护壁取土套管1与活动挡土外套管发送相对移动，直至卡环15与上档环16接触，阻挡卡环15，此时活动挡土外套管与护壁取土套管1 一起上拔，由于活动套管的护壁，混凝土至活动挡土外套管底端有一定的高度，阻止高压泥水涌入管内，保证混凝土顺利排出，对防止径缩和夹泥有一定的作用，在存在饱和软土和可液化土层的场地可更好地保证桩身质量。活动挡土外套管上设置向外凸出的槽17，槽17上设置相应的孔，与限转装置6相配合，便于操作限转装置6以及翻板3，槽17的长度不小于护壁取土套管1与活动挡土外套管的发生相对位移的长度，，在护壁取土套管1与外套管相对移动时，限转装置6外露取土护壁套管1部分能够沿槽17移动，上卡环15与限位装置6相配合，活动挡土外套管与护壁取土套管1发生相对移动，槽17的长度以不小于护壁取土套管1与活动挡土外套管的发生相对位移的长度为佳，限位装置6外漏护壁取土套管1部分与能够沿槽17移动，槽上孔与可卸除的挡片18配套设置，挡片18嵌入槽孔内，防止泥土通过槽口流入取土护壁套管内， 翻板3设置肋，以增强翻板3抗弯刚度。翻板以上护壁取土套管设置活动减阻外套管；由于护壁取土套管沉入过程中，土体进入护壁取土套管，当护壁取土套管沉入一定深度，土体进入护壁取土套管达一定高度后，容易形成“土塞效应”，进入护壁取土套管内的土体形成一个“土塞”，护壁取土套管再继续下沉，土体不再进入护壁取土套管，而是被挤向四周，这样就增加了 “挤土效应”，为了使土体继续进入护壁套管，减弱土塞效应，使进入护壁取土套管内土体与护壁取土套管管壁之间的总摩阻力减小，在护壁取土套管外围设置活动减阻外套管，在护壁取土套管上相应位置设置孔洞，使进入护壁取土套管内土体与管壁之间接触面积减小，起到减弱“土塞” 效应的作用，当护壁取土套管沉入时，由于护壁取土套管外的土体对活动减阻外套管的阻力作用，活动减阻外套管向上移动，直至被阻挡，设置于护壁取土套管上孔洞与土体直接接触，当护壁取土套管上拔时，活动减阻外套管由于护壁取土套管外土体阻力作用，与护壁取土套管发送相对移动，相对护壁取土套管向下移动，直至被阻挡，活动减阻外套管遮盖住护壁取土套管上孔洞，当相应孔洞处出地面后，可以防止护壁取土套管内土体经孔洞侧向流出护壁取土套管，落在桩体周围；活动减阻外套管高度以大于孔洞的高度为佳，护壁取土套管与活动减阻外套管之间设置档环，卡环、挡块、档环等，或者活动减阻外套管嵌入护壁取土套管凸出的卡块之间，均能起到使护壁取土套管与活动减阻外套管之间发生相对移动的作用。参见图10. 1-图10. 4，本发明的具体操作施工如下桩机就位；当桩体材料输送管 2底端通过设置桩靴防止土体进入时，设计桩位预埋钢筋砼桩靴，振动沉管护壁取土装置桩体材料输送管2套入桩靴，当使用单向阀门时，使单向阀门闭合，当使用多片叶片组成的活瓣桩尖时，使多片叶片组成的活瓣桩尖闭合)，校正装置垂直。在振动锤的作用下将本发明设备振压沉入土层，振动锤可以是电动锤、液压振动锤、振动冲击锤等，土体的作用使翻板3 (圆弧运动边)绕其与护壁取土套管1管壁的铰接轴4(铰接边)旋转上翻，土体进入护壁取土套管1内，护壁取土套管1入土深度直至达到设计标高。先开动泵送设备，使桩体材料(比如以一定配合比率的石屑、粉煤灰和少量的水泥加水拌和后制成的一种具有一定胶结强度的桩体(CR；桩体材料)或混凝土)进入桩体材料输送管2，使泵的压力达一定值开始振动上拔，桩靴与桩体材料输送管2脱离(或者桩体材料输送管2底端阀门开启，或者多片叶片的活瓣桩尖打开)，桩体材料流出，翻板3在护壁取土套管1内土体压力及振动作用下向下翻转，由于限转装置6的限定作用，使翻板3保持水平，护壁取土套管1底端关闭，由泵的压力控制下确定上拔的速率，取土护壁套管1继续上拔，桩体材料及时填补护壁取土套管1上拔后留下的空间，待护壁取土套管1底端出地面后，桩体形成。解除限转装置对翻板的限定，在土体压力作用及振动锤振动作用下，翻板绕铰接轴向下翻转，土体从护壁取土套管底端排出；由于翻板已经向下打开，取土护壁套管在振动锤作用下实现高频振动，土体能够从护壁取土套管底端快速排出。 如果桩体材料是混凝土，在振动设备作用下，将钢筋笼植入素混凝土桩中，形成钢筋混凝土桩。
权利要求
1.一种同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述成桩装置包括振动锤、夹持器、护壁取土套管、桩体材料输送管以及翻板结构，所述振动锤通过夹持器与护壁取土套管相连，所述桩体材料输送管与护壁取土套管固定连接，所述翻板结构设置在护壁取土套管内，，翻板结构的尺寸与护壁取土套管尺寸相适配，所述桩体材料输送管上端管口设置排气阀；所述翻板结构包括铰接轴以及绕铰接轴旋转的翻板，所述翻板通过铰接轴与护壁取土套管转动连接，所述铰接轴设置在护壁取土套管内，与护壁取土套管内壁连接；所述护壁取土套管上设置用于限定翻板处于水平位置的限转装置，所述限转装置与护壁取土套管活动连接。
2.根据权利要求1所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述桩体材料输送管沿护壁取土套管的内壁或者外壁设置，当桩体材料输送管沿护壁取土套管外壁设置，桩体材料输送管下端穿过护壁取土套管进入取土护壁套管内；
3.根据权利要求2所述同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于翻板结构上留有与桩体材料输送管截面形状适配的孔洞。
4.根据权利要求3所述的同步取土浇注桩体振动沉管底端排土成桩装置，其特征在于所述翻板是绕铰接轴旋转的一块翻板或者两块或多块翻板与铰接轴组成的合页式翻板。
5.根据权利要求4所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述桩体材料输送管底端管口设置与桩体材料输送管口适配可脱开的封闭连接预制桩尖、活瓣桩尖或者单向阀门；所述单向阀门是向下或者侧向开启的。
6.根据权利要求5所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述取土护壁套管中间位置处设置支承钢板，支承钢板两端与护壁取土套管固连，设置于支承钢板两侧的翻板通过铰接轴与支承钢板转动连接。
7.根据权利要求5所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述限转装置包括可卸除的承接杆，承接杆一端与翻板底端接触，护壁取土套管壁上对应设置与承接杆对应的孔，承接杆另一端与护壁取土套管活动连接。
8.根据权利要求1-7任一所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于翻板与承接杆之间设置活动的支承件，支承件嵌入限转装置上的限位槽，所述支承件可沿限位槽平行于护壁取土套管长度方向移动，限位槽与管壁固定连接；所述支承件由竖向件、水平件和凸出件构成，竖向件水平投影长度大于水平件水平投影长度，护壁套管上设置供凸出件穿出的孔，孔的长度大于凸出件或支承件沿限位槽相对移动的距离，竖向件嵌入限位槽中，竖向件由通过可卸除的承接杆与护壁取土套管壁相连，限位槽开口长度与水平件相匹配，限位槽开口处截面与相连的护壁取土套管管壁呈两个“ U ”，限位槽开口处以下截面呈“口”字形。
9.根据权利要求8所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述桩体材料输送管的底端管口高于护壁取土套管的底端。
10.根据权利要求8所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述护壁取土套管包括护壁取土套管底端外部活动连接的活动挡土外套管，所述活动挡土外套管上与护壁取土套管之间设置相互适配的档环与卡环。
11.根据权利要求1所述一种同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于护壁取土套管外设活动减阻外套管，相应护壁取土套管处设置孔洞。
12.根据权利要求1所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述护壁取土套管的截面是矩形，所述桩体材料输送管的截面形状是圆形、圆弧形、U形或者口字形。
13.根据权利要求1所述的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，其特征在于所述护壁取土套管的截面是圆形，所述桩体材料输送管的截面形状是圆形、矩形、U形或者月牙形。
14.一种同步取土浇注桩体振动沉拔管成桩方法，其特征在于所述方法包括以下步骤1)桩机就位，可通过预制桩尖、单向阀门或者活瓣桩尖使桩体材料输送管底端封闭；2)桩机在振动锤的作用下，振动沉入土层，沉入过程中，翻板绕其与护壁取土套管管壁转动连接的铰接轴旋转上翻，土体进入护壁取土套管内，直至护壁取土套管入土深度达到设计标高；3)开动泵送设备，使桩体材料进入桩体材料输送管，之后开始振动上拔，桩体材料输送管底端打开，桩体材料流出，翻板在护壁取土套管内土体压力作用下向下翻转，通过护壁取土套管上的限转装置使翻板保持在水平位置，护壁取土套管底端关闭，由泵的压力控制确定上拔的速率，取土护壁套管继续上拔，桩体材料填补护壁取土套管上拔后留下的空间；4)解除限转装置对翻板的限定，在土体压力作用及振动锤振动作用下，翻板绕铰接轴向下翻转，土体从护壁取土套管底端排出。
全文摘要
本发明提出了一种同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，包括振动锤、夹持器、护壁取土套管、桩体材料输送管以及翻板结构，振动锤通过夹持器与护壁取土套管相连，桩体材料输送管与护壁取土套管固定连接，翻板结构设置在护壁取土套管内，翻板结构的尺寸与护壁取土套管尺寸相适配，桩体材料输送管上端管口设置排气阀；本发明的同步取土浇注桩体振动沉拔管底端排土成桩装置，用振动锤实现护壁取土套管的沉入与拔出，沉桩速度快，工效率高，翻板下设置与护壁取土套管活动连接的限转装置，排土时在振动锤振动作用下，实现底端快速出土，无需推土器的配合。
文档编号E02D11/00GK102383421SQ20111025230
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者周建, 李征, 龚晓南 申请人:周建, 李征, 龚晓南