一种球形强夯锤的制作方法

本发明属于土木工程领域，涉及一种强夯施工机具，尤其涉及一种深层加固的球形强夯锤。

背景技术：

强夯法是一种极为普通的地基处理加固技术。通过吊机将一定质量的夯锤提升到某个高度，松开脱钩，夯锤从高处自由落下，产生强大的冲击能冲切上表土体并形成夯坑，冲击能产生的冲击波作用到土体中，达到使松散的土体密实。现有的强夯装置主要包括吊机、吊-脱钩和夯锤三部分，其中尤以夯锤为关键机具，它直接影响到对土体的加固效果，目前广泛采用的夯锤形式为平底圆锤型。由于锤底为圆形平底，一般适用于浅层土的强夯加固，处理深度通常为6-8米，可以满足绝大多数地基工程的处理要求。如需处理较深部的土层，通常采用柱形锤，柱形锤一般伴随着坑内填料，此时强夯法由单一的动力固结密实作用转化为以固结密实和挤密双重作用的强夯置换法。

强夯法加固地基通常有一个不可避免的缺陷，就是加固后的土体均匀性较差。除了由于夯点不可能布满全场地，夯点与夯间土之间客观上存在不均匀因素外，夯锤落到地表形成夯坑时，夯锤底面不可能全底面同时着地，同样加剧了土体加固中的不均匀。因为夯锤每次落下后接触土体的瞬间，夯锤底面往往是倾斜的，夯坑面、坑下土体以及夯坑周围土体首先不能达到均匀，而前一次夯击造成的夯坑面倾斜伴随着后面第二次、第三次等多次同坑位夯击，极有可能造成整个夯坑周围的土体不断地向某一方向不断挤压密实倾斜，这一倾斜造成的夯击加固偏向，使得每个夯点周围的土体再次无规则地造成各向加固不均匀。平底夯锤每次脱钩落下的过程中，夯锤不能保持水平的主要原因在于夯锤制作中的底面圆形形心与夯锤的质量重心存在偏差，以及吊点的位置与夯锤质心存在偏差，另外下落过程中风力也会有一定的影响。要做到夯锤形心与重心、吊点与质心的完全一致，以及无风状态施工，事实上是不太现实的，各种误差造成的夯击面倾斜是无法消除的。

目前本领域技术人员开发了夯锤底部为弧形的夯锤，如专利CN202626967U公开了一种圆弧底强夯锤，该强夯锤包括锤体，所述的锤体空心锤体，其底面为圆弧面，在锤体的圆弧面底面上开有多个周向均匀分布的大排气孔和小排气孔，但该圆弧底强夯锤由于采用圆柱形的空心锤体，导致夯锤的形心和重心存在偏差，且质心较高，容易导致夯击面倾斜、夯击力度不稳定以及土体不均匀的问题；专利CNC202787222U公开了一种深层加固夯锤，锤头为与锤身直径相等的半球形锤头，所述的锤身的下底面与半球形锤头的圆面相连接，且半球形锤头的圆面圆心位于锤身的中心线上，但该夯锤主要用作孔内深层强夯法的夯填和成孔并在孔内填充素土、灰土、建筑垃圾等材料，使得每个夯孔周围的土体再次无规则地造成各向加固不均匀，施工效率低。

因此，针对上述现有技术中夯锤自由落下时夯锤的质量重心存在偏差，造成加固后的土体均匀性较差、施工效率低的问题，如何提供提供一种夯击稳定、加固效果好、施工效率高的深层加固夯锤成为本领域技术人亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

为克服现有技术中的上述不足，本发明提供一种夯击稳定、加固效果好、施工效率高的球形强夯锤，该球形强夯锤可以有效避免锤底接触土体的水平度差造成夯坑下土体不均匀的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种球形强夯锤，包括锤体2、与所述锤体2上部连接的吊耳1，所述锤体2为球形。

进一步地，所述锤体2内设有压电加速度传感器3和无线信号发射器4，所述无线信号发射器4与所述压电加速度传感器3连接。

进一步地，所述锤体2与所述吊耳1的连接是通过所述锤体2顶部圆面垂直开设的螺纹孔5与吊耳1下底面垂直设有的螺杆6螺纹配合连接。

进一步地，所述吊耳1与所述锤体2之间设有半球形锤头7，所述半球形锤头7的垂直中心线上开设有螺纹通孔，所述锤体2与所述吊耳1的连接是通过所述吊耳1下底面垂直设有的螺杆6经所述螺纹通孔与锤体2顶部圆面垂直开设的螺纹孔5螺纹配合连接。

进一步地，所述锤体2与所述半球形锤头7的直径比为1:0.4-0.6。

进一步地，所述锤体2底部设为圆形扁平面8，所述锤体2的直径与所述圆形扁平面8的直径比为1：0.1-0.2。

进一步地，以所述锤体2底部球面中心为起点，在所述锤体2底部半球面上设置有相互连通的排气槽9。

进一步地，所述排气槽9为矩形槽，其宽度为1-10mm，深度为0.5-2mm。

进一步地，以所述锤体2的中心轴为圆心，在所述锤体2的底部球面上设置有环形凸起10。

本发明的第二个方面是提供一种所述的球形强夯锤在地基加固处理中的应用。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的球形强夯锤结构非常简单，方便实施；与其他锤底相比，可以有效避免锤底接触土体的水平度差造成夯坑下土体不均匀的问题；在夯锤同等质量的情况下，本发明的强夯锤材料用量最小；在强夯锤接触土体的瞬间，本发明的球形夯锤锤底的气动性能远比平底锤好；通过设置在锤体内压电加速度传感器可实时监测夯锤夯击时的冲击力，以根据需要调整夯锤的下落高度，控制冲击力大小；此外，采取可拆卸式的半球形锤头可有效提高夯击冲击力度。

附图说明

图1为本发明一种球形强夯锤的结构示意图；

图2为本发明一种优选实施例球形强夯锤的结构示意图；

图3为本发明一种优选实施例的球形强夯锤的仰视图；

图中：1-吊耳，2-锤体，3-压电加速度传感器，4-无线信号发射器，5-螺纹孔，6-螺杆，7-半球形锤头，8-圆形扁平面，9-排气槽，10-环形凸起。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

如图1所示，本实施例提供一种球形强夯锤，包括锤体2、与锤体2上部连接的吊耳1，锤体2为球形。锤体2与吊耳1的连接是通过锤体2顶部圆面垂直开设的螺纹孔5与吊耳1下底面垂直设有的螺杆6螺纹配合连接。采用的球形锤体2形心和重心一致，质心较低，可有效避免夯击面倾斜、夯击力度不稳定以及土体不均匀的问题。

同时为实现实时监测、控制夯击力度及夯击效果，优选地，在锤体2内设有压电加速度传感器3和无线信号发射器4，无线信号发射器4与压电加速度传感器3连接；采用压电加速度传感器3可实时监测锤体2夯击时的力度大小，并通过无线信号发射器4发送给控制夯击控制系统，当夯击力度大于某一设定的最大值时，控制夯击控制系统发出报警信号提醒操作人员调整锤体2的下落高度，以降低夯击力度；但当夯击力度小于某一设定的最小值时，控制夯击控制系统发出报警信号提醒操作人员调整锤体2的下落高度，以提高夯击力度。

为提高夯锤的加固效果，以更适用于地基深层加固，优选地，在吊耳1与锤体2之间设有半球形锤头7，半球形锤头7的垂直中心线上开设有螺纹通孔，锤体2与吊耳1的连接是通过吊耳1下底面垂直设有的螺杆6经螺纹通孔与锤体2顶部圆面垂直开设的螺纹孔5螺纹配合连接。通过加装半球形锤头7，从而增加夯锤的总体重量，使得在相同的下落高度上有效提高夯锤的夯击力度，实现深层加固的目的。优选地，锤体2与半球形锤头7的直径比为1:0.4-0.6；更为优选地，锤体2与半球形锤头7的直径比为1:0.5。优选地，将锤体2底部设为圆形扁平面8，锤体2的直径与圆形扁平面8的直径比为1：0.1-0.2；更为优选地，锤体2的直径与圆形扁平面8的直径比为1：0.12。

此外，为减少夯锤下落过程中产生的气浪，以锤体2底部球面中心为起点，在锤体2底部半球面上设置有相互连通的排气槽9；排气槽9为矩形槽，数量为4-12个，其宽度为1-10mm，深度为0.5-2mm，优选地，数量为6个，其宽度为2-5mm，深度为1-1.5mm，以将气浪及时的通过排气槽9排出。

本实施例的一个方面，以锤体2的中心轴为圆心，在锤体2的底部球面上设置有环形凸起10，该环形凸起10在夯锤落地时，可有效将夯锤的冲击力分散在锤体2的球面上，提高了地基加固后的土体均匀性。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。