专利名称：予力变刚度散粒材料夯扩桩机及用途的制作方法
技术领域：
本发明属于软弱地基处理的机械及应用地基基础工程的范畴。特别是适合处理带夹层状软粘土、松散粉细砂土、素填土、杂填土、湿陷性黄土地基等软弱或不良地基土的加固处理。
背景技术：
国内外的地基处理加固方法有几百种甚至上千种。对于加固上述软弱土层或松散不良地基，传统的处理方法都是单一的处理方法。根据其加固处理机理，一般包括换填法 (又称置换法)、增密法、排水法、胶结法、加筋法及托换法(仅对旧建筑物的地基基础加固改造所使用的方法)。各类处理方法的具体工法虽然可针对不同的土质条件选用，但处理效率往往偏低，从而显得技术经济效益不高；重要的是这些单一工法很难满足快速高效的加固处理要求，或者因为施工机械的强大振动或高噪音，导致对建筑物地上、地下邻近设施影响太大而受到较多的限制。另外，地基基础病理事故经常不断出现，也需要有快速加固进行补救的处治方法。 本发明机械匹配的工法也可满足这方面的技术要求。本机将成为一种医治地基基础病理事故的快速高效方法的施工新手段。予力作用复合地基处理软弱或不良地基土的方法是本申请的发明人最先提出的方法。ZL20051009473. 5多点胁迫振冲联合挤密法，用于加固处理吹填松散砂土地基。采用多点胁迫振动的联合振冲法和振动碾压挤密法两种加固方法有机结合，即匹配和揉合； 多点胁迫振动的联合挤密法给其松散的砂土骨架施加予力作用，即施加振冲力、激振力、共振力、挤压力和碾压力；促成饱和松散砂土体产生预变形和预沉降，将使用荷载加上去后可能产生的大部分总沉降量消除在加固处理过程中，使之地基土经处理后能更好地满足工程使用阶段的承载变形要求；对于加固港口工程的冲填砂土地基来说，其“予力度”标准可控制在0. 85 0. 65范围内，并在振冲后1 7天时间内完成振动碾压挤密加固处理。ZL200610088324. 0散粒材料静压桩复合地基予力工法，用于加固饱和软粘土、松散粉细砂土、素填土、杂填土和湿陷性黄土地基的加固处理。该法是以静压力形成的予力作用制成柔性桩复合地基。即采用静压桩机压桩管，靠液压装置施加静压力将桩管压入设计深度的土层中，然后拔管，一段一段地在管外投料，通过一段一段地静压，最后按预先设计的“予力度”控制标准形成一根桩，不断移机重复以上压桩过程，最后就形成了静压散粒材料柔性桩复合地基。此工法也能处治地基基础病理事故工程。由于现有的静压桩机的功率仅有30T和40T两种型号，它所提供反力装置产生的静压力受到了一定限制，且压桩的长度不超过iaii和提供的复合地基的承载力特征值也有限。本发明是利用予力变刚度夯扩桩机的动应力来成孔及制桩，无论在制桩长度及提供复合地基承载力特征值等方面，都优于上述散粒材料静压桩复合地基予力工法的静压桩机；而且在处治病理事故工程方面的能力也更加强大了。本发明是这个地基处理领域的施工新手段。
发明内容
本发明目的是基于多节扩大头散粒材料桩复合地基予力工法，即提出与之制桩配套的予力变刚度散粒材料夯扩桩机。一个施工工艺，一个配套的施工机械，它们有机组成了 一个复合地基加固新技术工法和实施手段。本发明目的是这样实现的予力变刚度散粒材料夯扩机，由以下六大部分组成 底盘(包括四个稳定支脚和配重)、行走部件(包括移机行走步履和胶轮轮轴及轮胎)、门式钢架(用于支撑和稳定桩管系统，还连接有控制打桩角度的伸缩拉杆)、夯扩桩管系统 (包括穿心锤与锤垫和内外套筒桩管等)、卷扬机系统(包括提升内外桩管、提升穿心式夯击锤头及提升震动器部件等)以及控制系统(包括电动机、液电连动与照明装置等)。扩桩管系统包括穿心式夯击锤头与锤垫和内外套筒桩管，用于支撑和稳定内外套筒桩管的门式钢架装在底盘上，控制打桩角度的伸缩拉杆亦连接门式钢架上，包括提升内外桩管、提升穿心式夯击锤头及提升震动器部件的卷扬机系统以及包括电动机、液电连动与照明装置的控制系统亦装在底盘上；穿心式夯击锤头位于套筒结构双层桩管上部。夯扩桩管的内外管套筒结构的总长度为15 30m，制桩的总长度为15 30m长。桩管的直径为Φ 300mm、-Φ 600mm，穿心式夯击锤头为30 60kN重的穿心式夯击鍾ο本发明开机制桩稳定灵活；夯击夯扩制完每根桩，收起支撑四条腿，放下步履行走，前后左右移机都十分方便；结束压桩，只须在底盘连接的胶轮轴上装上轮胎，靠一个拖车即可将其拖走了。夯扩桩管为内外管套筒结构，制桩的总长度为15 30m长，以适应拟建工程复合地基“有效桩长”需要。套筒结构双层桩管顶上的夯击锤为30 50kN重的穿心式夯击锤，可以适应土层情况有效调节成桩夯击能量。其制桩施工作业时，由两侧伸出四条支撑腿；制桩移位时，收支支撑腿，放下两侧步履，即可前后左右移走；一个工地打桩施工完成；收起支撑腿，在底盘胶轮轴上装上四只轮胎，用拖车即可方便拖走。穿心式夯击锤头位于套筒结构双层桩管上部，每节扩大头完成后，夯扩大头桩段时只夯套筒结构双层桩管的内管，桩管是空心结构。桩管的直径为Φ 300-600，典型的桩管的直径为 Φ 400mm、Φ 450mm 禾口 Φ 500mm。该机械制桩施工时，是利用本发明的予力变刚度散粒材料夯扩桩机的动应力作用效应，这种予力作用是桩机夯击锤的夯击、挤压、冲击和夯扩的综合作用效应的迭加。DHK-40型、DHK-45型和DHK-50型予力变刚度散粒材料夯扩桩机，它们所对应的成桩桩径分别为400mm、450mm和500mm ；它们成桩的最大长度分别为15m、18m和20m。它们的夯击锤重分别为30kN、40kN和50kN。它们功率性能完全能满足本机械所适用的工程应用范围的制桩需求。本散粒材料夯扩桩机的支脚平时收附在桩机底盘内，当按桩孔就位即向两侧伸出四条支撑腿，对整个桩机支撑牢固，并确保沉管造孔夯击夯扩打桩作业时的动力施加的稳定性。施打完每一根桩后收支四条支撑腿，通过放下两边行走步履，则可前后左右移机到下一个施工桩孔位。前后左右移机十分方便。结束散粒材料夯扩桩施工，收起两边行走步履， 只须在底盘连接的轮轴上装上轮胎，靠一个拖车就将此散粒材料夯扩桩机方便拖走，不需要外加平板车来装运。
予力变刚度散粒材料夯扩桩机用途具有以下两种打桩功能。
(1)夯扩散粒材料柔性桩的工艺特征
权利要求
1.予力变刚度散粒材料夯扩机，其特征是包括以下部件底盘、行走部件、控制系统、 卷扬机系统、门式钢架和夯扩桩管系统；夯扩桩管系统包括穿心式夯击锤头与锤垫和内外套筒桩管，用于支撑和稳定内外套筒桩管的门式钢架装在底盘上，控制打桩角度的伸缩拉杆亦连接门式钢架上，包括提升内外桩管、提升穿心式夯击锤头及提升震动器部件的卷扬机系统以及包括电动机、液电连动与照明装置的控制系统亦装在底盘上；穿心式夯击锤头位于套筒结构双层桩管上部。
2.根据权利要求1所述的予力变刚度散粒材料夯扩桩机，其特征是夯扩桩管的内外管套筒结构的总长度为15 30m，制桩的总长度为15 30m长。
3.根据权利要求1所述的予力变刚度散粒材料夯扩桩机，其特征是桩管的直径为 Φ 300mm、-Φ 600mm，穿心式夯击锤头为30 60kN重的穿心式夯击锤。
4.根据权利要求1所述的予力变刚度散粒材料夯扩桩机，其特征是底盘的二侧设有四条支撑腿；在底盘胶轮轴上装上四只轮胎。
5.根据权利要求5所述的予力变刚度散粒材料夯扩桩机的用途，其特征是门式钢架上还设有由卷扬机提升的料斗。
6.予力变刚度散粒材料夯扩桩机的用途，其特征是实现如下的成桩工艺过程予力夯扩桩机进场组装就位一按设计桩长将内外套筒桩管沉入土层中形成桩孔一逐段投放散粒材料，逐段穿心式夯击锤头位于套筒结构双层桩管的顶上进行夯击，直至一节桩制完并形成(第一级)桩节扩大头一继续投料，重复上一桩节制桩工艺一到达设计的第二级扩大头位置，重复前面工艺以形成(第二级)扩大头一如设计有第三级扩大头，则重复前面制成桩节工艺，直至一根桩制作完成(即到达桩顶地表面)一移机下一桩孔就位一重复以上每一根桩制桩工艺过程一全部多节扩大头散粒材料柔性桩施工完成，拆机拖走。
7.根据权利要求6所述的予力变刚度散粒材料夯扩桩机用途，其特征是新制的多节扩大头散粒材料柔性桩适用于加固夹层状软粘土、松散粉细砂土、素填土、杂填土和湿陷性黄土等软弱或不良地基土；它经多次夯击、夯扩的动应力作用，使之按设计匹配的散粒材料达到相应密实度，以满足拟建工程的承载和变形需求。
8.根据权利要求6所述的予力变刚度散粒材料夯扩桩机用途，其特征是利用夯锤动应力，将一段一段投入桩管内的散粒材料，进行一次又一次地夯击挤压密实，形成一节桩体并再扩大形成一级扩大头；经几次重复同样工艺过程形成多节扩大头的散粒材料柔性桩复合地基；对于桩体最上一级桩节，可以灌注砼夯压成带砼扩大头的刚性桩，更有利于对工程病理事故的处治恢复使用。
9.根据权利要求5所述的予力变刚度散粒材料夯扩桩机的用途，其特征是夯扩成桩工艺的实施，既可利用一台桩机来完成，也可利用二台桩机进行并行错开施工及“跳孔”交替作业方式来完成。
10.根据权利要求6所述的予力变刚度散粒材料夯扩桩机，其特征是通过该机架的液压连杆，在施工时既可夯扩成多节扩大头散粒材料直桩，又可夯扩成多节扩大头散粒材料斜桩；该斜桩制桩的俯倾角在0 20°之间，完全能够满足新建工程，改扩建工程和处治病理工程的实际需要。
全文摘要
予力变刚度散粒材料夯扩机，包括底盘、行走部件、控制系统、卷扬机系统、门式钢架和夯扩桩管系统；夯扩桩管系统包括穿心式夯击锤头与锤垫和内外套筒桩管，用于支撑和稳定内外套筒桩管的门式钢架装在底盘上，控制打桩角度的伸缩拉杆亦连接门式钢架上，包括提升内外桩管、提升穿心式夯击锤头及提升震动器部件的卷扬机系统以及包括电动机、液电连动与照明装置的控制系统亦装在底盘上；穿心式夯击锤头位于套筒结构双层桩管上部。本发明既可打设多节扩大头散粒材料柔性桩，又可打设砼夯扩刚性桩。该机成桩对夹层状软粘土、松散粉细砂土、素填土、杂填土和湿陷性黄土等软弱或不良地基上的新建、扩建、改建工程和处治病理事故工程都能适合应用。
文档编号E02D3/08GK102392447SQ20111027603
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者孙晋川, 陆海阳, 陈家冬, 韩蔚, 韩选江 申请人:苏州予力再生建材有限公司, 韩选江