专利名称：一种新型的夯扩挤密桩装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于挤密法加固地基的机械装置。
挤密法加固地基的传统方法是对于成孔填料夯实。为达到要求的桩体密度与桩间土密度，现有的挤密法加固地基方法需配置独立的夯密机械，即桩基的成孔和填料的夯实一般都采用两道独立的工序，即成孔(钻孔)工序和填料、夯实工序，所使用的成孔机与夯实机械为各自独立的机械；也有的采用人工提升混凝土锤，利用重力进行夯基桩体填料的办法。采用上述的施工方法及其施工装置工作效率都较低，同时因地质变化或地下水位距地面近时都会对施工质量有较大的影响。
为克服现有技术存在的上述问题，解决桩体填料的密实度和提高桩间土的挤密效果，将桩基的成孔与夯实两道工序由一台机械同时完成，并且使之适用于地基工程中经常使用的填料、灰土、砂、素土、级配碎石等的夯实能量，本实用新型提供了一种新型的夯扩挤密桩装置。
本实用新型的技术方案是在现有的由沉拔机、桩管、桩尖组成的夯扩挤密桩装置中，在桩管(1)的内部设置一单向开启的蝶形挤密活瓣装置，该装置主要由销轴(4)、轴套(8)、销轴上支架(2)、销轴下支架(6)、蝶形挤密活瓣(5)、上限位块(3)、蝶形挤密活瓣开度下限位块(7)组成。其中，销轴(4)通过桩管(1)的中心并垂直于桩管(1)的管壁，销轴(4)的两端固定或活动联接在桩管(1)上；轴套(8)与销轴(4)活动联接，与销轴上支架(2)、销轴下支架(6)和两个蝶形挤密活瓣(5)固定联接；销轴上支架(2)和销轴下支架(6)是一支撑筋板，固定联接在轴套(8)上并且与桩管(1)的内壁垂直固定联接；蝶形挤密活瓣(5)是两个半园形板，设置在销轴(4)和轴套(8)的两侧，通过轴套(8)与销轴(4)分别相铰接，与轴套(8)固定联接；上限位块(3)固定焊接在桩管(1)的内壁上；蝶形挤密活瓣开度下限位块(7)是一上部正视截面为梯形下部为锥形的组合体，它与销轴下支架(6)固定联接。见附图
单向开启的蝶形挤密活瓣装置销轴上支架(2)与销轴下支架(6)的作用是支撑轴套(8)，保护轴套(8)与销轴(4)，防止其在受力后产生变形。
在本实用新型的夯扩挤密桩装置中，所述的在桩管(1)内设置的单向开启的蝶形挤密活瓣装置，其销轴(4)轴向中心安装的最佳位置是距桩管(1)的下口0.5-0.8桩管内径部位处。
在本实用新型的夯扩挤密桩装置中，所述的两个蝶形挤密活瓣(5)关闭时的最大径向尺寸最佳比桩管内径≤5-8毫米。
在本实用新型的夯扩挤密桩装置中，所述的两个蝶形挤密活瓣(5)开启的方向是填料重力运动的方向，关闭方向与填料重力运动的方向相反。
在本实用新型的夯扩挤密桩装置中，所述的两个蝶形挤密活瓣(5)关闭时，蝶形挤密活瓣(5)与桩管(1)管壁的夹角为90°。
在本实用新型的夯扩挤密桩装置中，所述的两个蝶形挤密活瓣(5)开启时，蝶形挤密活瓣(5)与桩管(1)中心垂线的夹角在12-15°时为佳，蝶形挤密活瓣开度下限位块(7)的下锥角在40-45°时为佳。
在本实用新型的夯扩挤密桩装置中，所述的蝶形挤密活瓣(5)的上限位块(3)的形状可以三角形、直角梯形、长方形、正方形等各种形状，可以用钢板或型钢等材料制成，数量≥4。
在本实用新型的夯扩挤密桩装置中，所述的轴套(8)至少分为5段，分别与销轴(4)活动联接，与销轴上支架(2)、销轴下支架(6)和两个蝶形挤密活瓣(5)分别固定联接。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果如下1.本实用新型将成孔与夯实(挤密)两道工序所需要的两台机械装置合二为一，节约了桩基施工工程的设备投资，提高了桩基施工的工作质量和工作效率，相应降低了桩基施工工程的成本；2.在松软土层地基中成桩时，能够有效的防止孔壁因震动引起的坍塌以及缩径引起的桩体填料不均匀和桩径不符合设计要求的最小桩；3.由于采用震动沉管与本装置相结合施工，在控制桩体密实度时可直接通过震动沉桩机电机负荷电流的多少来确定桩体填料与桩间土的密实度以及加固效果；4.对于在加固地基的土层中，埋深较大的高压缩土层，采用此装置能够直接依靠反复提升回震的工艺扩大桩径，提高该层土的置换率以减少该层土的压缩变形量；5.该装置结构简单，制作方便。碟形挤密活瓣与桩管直径联接时可采用固定式或活动可拆式螺纹联接。碟形挤密活瓣的闭合直径可根据所使用的桩管内径进行设计制作，对原振动沉拔机无需改动；
6.本装置与震动沉拔机相配合使用可以根据不同的填料粗细粒度以及加固地基后承载力的要求选择不同大小的功率震动沉拔机，因而有着广泛的适用性。
7.本装置的蝶形挤密活瓣距桩管的下口仅为0.5-0.8的桩管内径，能有效的克服桩体顶部填料因无上覆压力处于的松散状态，减少桩体顶部的压缩变形量。
下面是本实用新型的实施例，用来不加限制的说明本实用新型。
实施例1采用现有技术的成孔与夯实机进行桩基施工的加固效果河北某工地教学楼地基加固采用矿石为填料的挤密碎石桩法，用现有技术的成孔与夯实机进行桩基施工。该工程的地质概况为永定河河漫滩，地表下4-5米粉质粘土为主，承载力150Kpa；5-8米为淤泥质土属高压缩性土层，承载力100Kpa；8-14米粉砂层，承载力250Kpa。设计桩径为400毫米，桩间距1.1米，桩长11米。要求复合地基承载力为150Kpa。经用现有技术施工4周后，进行静载荷板检验满足150Kpa承载力要求，但沉降量达10.56cm。对桩上进行重II型触探结论为松散状态滤水桩，桩土应力比仅为1∶1.8-2.2。
实施例2江苏常熟某工地化工品罐区。该工程的地质概况为长江漫滩，地表下第1层土为粉质粘土，层厚1.37-2.0米，承载力为13Kpa；第2层为淤泥质粉质粘土，层厚2.8-3.2米，承载力为90Kpa；第3层土为粉土层，层厚3.0-5.0米，承载力110Kpa；第4层土为粉砂层，厚1.5-2.5米，承载力160Kpa。设计桩径为Φ450mm，桩间距900mm和1100mm两种，桩长8米。要求加固后复合地基承载力为150Kpa和135Kpa。采用本实用新型的装置进行施工，每根桩用填料量明显增加。静载荷板检验是分别在施工后22天和20天进行。测试结果桩间距900mm载荷板每平方米加至荷重300Kpa后观测24小时，总沉降量仅2.8cm，复合地基承载力基本值为267.7Kpa。桩间距1100mm，载荷板每平方米加至荷重270Kpa后观测24小时，总沉降量为7.48cm，复合地基承载力基本值为185.0Kpa。经开挖基础后，桩体碎石整体结构完整，碎石间孔隙明显减小，桩体断面尺寸均大于450mm。
附图单向开启的蝶形挤密活瓣装置图图面说明当桩管(1)在沉桩机的垂直震动力的作用下，到设计要求的桩底标高处，通过加料口向桩管(1)内加入设计要求材质与品种的填料，提升桩管(1)，填料在重力以及垂直震动力的作用下，使蝶形挤密活瓣(5)开启，填料通过蝶形挤密活瓣(5)与桩管(1)之间的空隙落入已成孔内。当桩管(1)向下运动时，孔内的填料作用在蝶形挤密活瓣开度下限位块(7)与蝶形挤密活瓣(5)上，迫使蝶形挤密活瓣(5)以销轴(4)为中心发生转动，使蝶形挤密活瓣(5)与桩管(1)管壁的夹角成90°，即蝶形挤密活瓣(5)的外端抵至上限位块(3)时，停止转动完全关闭。关闭后的蝶形挤密活瓣(5)将填料分为上、下两部分，即桩管(1)内的填料与桩管(1)下和已成孔内的填料。当桩管(1)继续向下震动下沉时，填料首先与碟形挤密活瓣开度下限块(7)接触使填料向下部孔内挤压。在桩管(1)进一步震动下沉时，孔内填料在蝶形挤密活瓣(5)的阻挡和在垂直震动力的作用下进一步压实，并将震动力向孔壁土传递，使桩与桩之间土体挤密。当填料达到一定的密度时，沉拔机的电流增加到要求值，提升桩管(1)，在碟形挤密活瓣(5)的下面与孔内挤密的填料间形成一定的空间，桩管(1)内的填料在重力与沉桩机垂直震动力的作用下迫使碟形挤密活瓣(5)绕销轴(4)转动至碟形挤密活瓣开度的下限位块(7)完全开启后停止转动，桩管(1)内的上部填料通过碟形挤密活瓣(5)与桩管(1)内壁间的空隙下落至孔内。如此上、下不断地震动中提升与下沉，填料在垂直震动力的压震、挤的作用下形成一根密实度较高的桩体。
权利要求1.一种由沉拔机、桩管、桩尖组成的夯扩挤密桩装置，其特征在于，在桩管(1)的内部设置一单向开启的蝶形挤密活瓣装置，该装置主要由销轴(4)、轴套(8)、销轴上支架(2)、销轴下支架(6)、蝶形挤密活瓣(5)、上限位块(3)、蝶形活瓣开度下限位块(7)组成，其中，销轴(4)通过桩管(1)的中心并垂直于桩管(1)的管壁，销轴(4)的两端固定或活动联接在桩管(1)上；轴套(8)与销轴(4)活动联接，与销轴上支架(2)、销轴下支架(6)和两个蝶形挤密活瓣(5)固定联接；销轴上支架(2)和销轴下支架(6)是一支撑筋板，固定联接在轴套(8)上并且与桩管(1)的内壁垂直固定联接；蝶形挤密活瓣(5)是两个半园形板，设置在销轴(4)与轴套(8)的两侧，通过轴套(8)与销轴(4)分别相铰接，与轴套(8)固定联接；上限位块(3)固定焊接在桩管(1)的内壁上；蝶形挤密活瓣开度下限位块(7)是一上部正视截面为梯形下部为锥形的组合体，它与销轴下支架(6)固定联接。
2.按权利要求1所述的夯扩挤密桩装置，其特征在于，所述的在桩管(1)内设置的单向开启的蝶形挤密活瓣装置，其销轴(4)轴向中心的最佳安装位置是距桩管(1)的下口0.5-0.8桩管内径部位处。
3.按权利要求1所述的夯扩挤密桩装置，其特征在于，所述的两个蝶形挤密活瓣(5)关闭时的最大径向尺寸最佳为比桩管内径≤5-8毫米。
4.按权利要求1所述的夯扩挤密桩装置，其特征在于，所述的两个蝶形挤密活瓣(5)开启的方向是填料重力运动的方向，关闭方向与填料重力运动的方向相反。
5.按权利要求1所述的夯扩挤密桩装置，其特征在于，所述的两个蝶形挤密活瓣(5)关闭时，蝶形挤密活瓣(5)与桩管(1)管壁的夹角为90°。
6.按权利要求1所述的夯扩挤密桩装置，其特征在于，所述的两个蝶形挤密活瓣(5)开启时，蝶形挤密活瓣(5)与桩管(1)中心垂线的夹角在12-15°为佳，蝶形挤密活瓣开度下限位块(7)的下锥角在40-45°时为佳。
7.按权利要求1所述的夯扩挤密桩装置，其特征在于，所述的蝶形挤密活瓣(5)的上限位块(3)的的形状为三角形、直角梯形、长方形、正方形，数量≥4。
8.按权利要求1所述的夯扩挤密桩装置，其特征在于，所述的轴套(8)至少分为5段，分别与销轴(4)活动联接，与销轴上支架(2)、销轴下支架(6)和两个蝶形挤密活瓣(5)分别固定联接。
专利摘要本实用新型属于挤密法加固地基的机械装置。为达到要求的桩体密度与桩间土密度,现有挤密法加固地基的设备需配置独立的夯实机械。对软弱、高含水量或孔壁易坍的土层施工,桩体密度难以保证。本实用新型在原有桩管内增设一单向开启的蝶形挤密活瓣,使成孔、填料、夯实三道工序变为连续施工,能有效地防止孔壁坍塌、缩径,提高桩体密度,提高复合地基的承载力。该装置适用于沉管法所使用的灰土、素土、碎石、砂、煤灰桩的桩基施工。
文档编号E02D7/00GK2294296SQ9621413
公开日1998年10月14日 申请日期1996年6月28日 优先权日1996年6月28日
发明者李天光 申请人:李天光