本实用新型属于软土地基处理及桩基础技术领域，尤其是涉及一种液压锤击式四翼预制桩。
背景技术：
随着我国城镇化建设的不断发展，对建筑物的基础施工要求越来越高，液压锤击式打桩由于其移动灵活、效率高、噪声低、振动小、造价低、施工简单、无油烟污染等优点，已经被广泛认可。与之配套使用的预制桩也因其生产便捷、质量可靠、造价较低、无泥浆污染等优点在全国范围被广泛应用。但由于预制桩单桩的承载力有限，使得其应用受到一定的限制。
为增强预制桩的承载力，目前一些专利对其进行了相应改进，如CN2373488Y、名称“新型预制桩”，其特征在于桩体内设有注浆孔，注浆孔入口与桩顶相通，而注浆出口位于桩体的侧面。其不足之处在于：一是在沉桩过程中注浆孔出口容易被桩侧土体或碎石堵塞，造成注浆不均匀或者无法正常注浆；二是当高压注浆时由于注浆管垂直交错分布于桩内更容易影响预制桩本身的质量，而且施工不当容易引起浆液外溢；三是注浆仅增加了桩侧的摩擦阻力，没有对桩端进行改进加固；四是该专利需要另增设高压注浆辅助设备，实际操作复杂，造价较高。CN101058979A、名称“一种抗拔抗压注浆管桩的施工方法”，其特征在于按照设计要求先向下钻孔，成孔后向孔内下入带注浆孔的钢管或塑料管，在钢管或塑料管外侧的孔内下入钢筋或钢筋笼，在钢管或塑料管的外壁与孔壁之间的空间内下入砂或碎石。该专利实际是一种灌浆桩，其不足之处：一是施工进度慢，操作工序复杂，制桩成本高；二是由于现浇灌浆桩中的钢筋笼无法进行先张法施工, 造成混凝土没有预压应力, 所以需增加大量的钢筋与混凝土用量；三是现浇灌浆桩只能采用自落式混凝土, 所以混凝土的密实度大大低于混凝土离心成型的预制桩。CN103603337A、名称“注浆预制桩及注浆方法”，其特征在于实现管桩与地基间加压注浆的注浆管桩及注浆方法，包括管桩，所述管桩中钢筋笼纵向设有竖立注浆管、多个环向注浆管自上而下环向嵌在管桩的壁上，且多个环向注浆管分别与竖立注浆管连通，环向注浆管面上环向开有喷浆孔。其不足之处：一是沉桩过程中喷浆孔容易被桩侧土体或碎石堵塞，虽然管桩壁上和环向注浆管分别采用三通阀，由于注浆管和喷浆孔埋设过多仍然容易造成注浆不均匀等现象；二是对预制桩制作技术要求较高，需要精准预埋预制桩内注浆管，制作工序增加的同时也增加了成本造价；三是高压水泥浆在桩基孔底部压实后易携带桩底部泥土或者碎石，容易堵塞上翻泥浆通道，难以形成自下而上的注浆回路。四是该专利需要另增设高压注浆辅助设备，实际操作复杂，造价更高。
有基于此，提出本实用新型。
技术实现要素：
针对现有技术的上述技术问题，本实用新型提供了一种液压锤击式四翼预制桩，其在对预制桩不产生任何损伤的情况下，既通过改变预制桩外观造型来增加桩侧土质的接触面积，又通过压浆改变桩侧土质强度，两者共同增加桩侧与土质间的摩擦力，而且还能通过改变桩端下部土质强度，提高预制桩的端部承载力。该锤击式预制桩一次沉桩，无需引孔和预埋导管，接桩方便，接桩部位的外侧水泥土对其起到防腐的作用，不需增设高压注浆设备，可通过液压锤势能与动能之间的转化实现液压注浆。
为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种液压锤击式四翼预制桩，包括桩芯，所述桩芯的上部连接有桩头，桩芯的下部连接有桩尖，所述桩芯的外部设有桩翼，桩芯的内部设有套筒，所述套筒的内部设有注推杆，所述的注推杆可沿套筒的内壁上下活动。
所述的桩头包括空心顶板，所述空心顶板为圆形，四周设有四个矩形翼板，所述的矩形翼板上设有凹齿，所述的空心顶板与矩形翼板为一体式连接。
所述的桩芯包括空心柱体，所述空心柱体的外表面设有翼板接触面和混凝土浇筑面，且空心柱体的外部设有钢筋笼。
所述的钢筋笼由圆形箍筋和桩芯纵筋组成。
所述的桩翼包括垂直分布于桩芯外部四周的翼板，所述的翼板的外壁上设有若干个凹齿，且翼板的端部设有翼尖；所述翼板内设有若干个长号箍筋和中号箍筋，长号箍筋或中号箍筋上下之间设有小号箍筋，所述的翼尖上设有若干个中号箍筋和短号箍筋，中号箍筋或短号箍筋上下之间设有小号箍筋。
所述的桩尖包括空心桩尖本体，所述的空心桩尖本体内部设有承压环和传压平台，所述的承压环和传压平台之间设有两个弹射装置，所述的空心桩尖本体中部均匀等距设有四个斜向下的出浆通道，所述的四个出浆通道外侧各自设有一个双向双开活动盖，所述的承压环和双向双开活动盖之间设有弧形连接件。
所述的套筒包括筒身，所述筒身的上端设有上部定位环，筒身的下端设有下部定位环，所述下部定位环连接有支撑定位钢片。
所述的注推杆包括带有固定环的支撑杆，所述支撑杆的上部和下部分别设有反弹均压环和推压环，所述反弹均压环上设有实心圆盖，所述推压环连接有圆底盖，所述圆底盖和推压环之间设有弹簧。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型液压锤击式四翼预制桩，不仅实现了传统改进方法不能实现的桩侧与桩端同时简单快速注浆，而且，通过X形的剪切水平面可以减少单位面积的集中挤土效应，并且通过增设四个翼板和翼侧凹齿来改进桩的外观造型，从而增加桩的外表面与土的接触面积，以此增加了桩侧的摩阻力。该预制桩避免了使用多根预埋导管，仅中间一个浆液通道和桩尖四个出浆通道就可以实现简单快速注浆。其所使用的双向双开活动盖、弹射装置和反弹均压环，仅需液压锤正常锤击过程就可自动完成桩侧与桩端的压浆，无需增设高压注浆辅助设备，减少了人力物力投入、节约施工费用，可靠性高、操作便捷、一定程度上提高了施工效率。同时，在桩头上设置的凹槽，使接桩完成后注浆时，可以通过此凹槽使部分浆液从接桩缝隙流出，包裹在对接部位即桩的接头处，以达到抗腐蚀的效果。
附图说明
图1为本实用新型的整体示意图；
图2为本实用新型中的桩头的结构示意图；
图3为本实用新型中的桩芯外部结构示意图；
图4为本实用新型中的桩芯内部钢筋笼的结构示意图；
图5为本实用新型中的桩翼外部结构示意图；
图6为本实用新型中的桩翼内部钢筋笼的结构示意图；
图7为本实用新型中的桩尖的整体结构示意图；
图8为本实用新型中的桩尖的双向双开活动盖闭合状态示意图；
图9为本实用新型中的桩尖的小圆盖打开状态示意图；
图10为本实用新型中的桩尖的大圆盖打开状态示意图；
图11为本实用新型中的套筒的整体示意图；
图12为本实用新型中的套筒的结构示意图；
图13为本实用新型中的注推杆的整体示意图；
图14为本实用新型中的注推杆的结构示意图；
图15为本实用新型的施工流程示意图；
其中：1-桩头，11-矩形翼板，12-空心顶板，13-凹槽，2-桩芯，21-空心柱体，22-翼板接触面，23-混凝土浇筑面，24-圆形箍筋，25-桩芯纵筋，3-桩翼，31-翼板，32-凹齿，33-翼尖，34-长号箍筋，35-小号箍筋，36-桩翼纵筋，37-中号箍筋，38-短号箍筋，4-桩尖，41-承压环，42-空心桩尖本体，43-弹射装置，44-活动插销连接件(a) ，45-双向双开活动盖，46-传压平台，47-弧线连接件，48-预留孔，49-承压环水平卡槽，5-套筒，51-上部定位环，52-筒身，53-下部定位环，54-支撑定位钢片，6-注推杆，61-实心圆盖，62-反弹均压环，63-支撑杆，64-固定环，65-推压环，66-活动插销连接件(b)，67-弹簧，68-圆底盖。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
如图1-14所示，本实用新型的液压锤击式四翼预制桩，包括桩芯2，桩芯2的上部连接有桩头1，桩芯2的下部连接有桩尖4，桩芯2的外部设有桩翼3，桩芯2的内部设有套筒5，套筒5的内部设有注推杆6。
本实用新型中的桩头1用于锤击接触面和接桩焊接面。桩芯2成空心圆柱体状，上部与桩头1相连，下部与桩尖4相连。桩翼3与桩芯2的钢筋交错连接，桩翼3上部同样与桩头1相连，下部与桩尖4相连。桩尖4位于桩芯2的下部，其内部空心部位与桩芯2空心贯通。套筒5用于放入桩芯2内部，起到导管的作用。注推杆6可放入套筒5内，可沿着套筒5内壁上下活动，用于高压注浆。
进一步地，本实用新型桩头1的四周对称分布四个矩形翼板11，桩头1中心部位为圆形的空心顶板12，矩形翼板11与空心顶板12为整体刚板。凹槽13对称分布在四个矩形翼板11中部，与空心顶板12内圆相通。
桩芯2由空心柱体21，翼板接触面22，混凝土浇筑面23，以及内部的圆形箍筋24和桩芯纵筋25组成。空心柱体21位于桩芯2中心内部，贯穿整个桩芯2。翼板接触面22对称分布在桩芯2的四周成纵向分布，方便桩芯2与桩翼3整体浇筑。混凝土浇筑面23是指除了上面描述的部位，整个桩芯裸露在空气中的面。圆形箍筋24与桩芯纵筋25构成桩芯2的钢筋笼，圆形箍筋每隔一段距离上下均匀分布，在钢筋笼上端与下端都设有箍筋加密区，桩芯纵筋25通长均匀分布于箍筋内侧，与箍筋点焊连接。
桩翼3由翼板31，凹齿32，翼尖33，以及内部的长号箍筋34，小号箍筋35，桩翼纵筋36，中号箍筋37和短号箍筋38组成。翼板31均匀对称垂直分布于桩芯2筒体外部四周。凹齿32在四个翼板的外壁等间距上下均匀分布。翼尖33分布在每个翼板31的尖端成倒三角分布，四个翼尖共同趋向桩尖4成倒锥形分布。长号箍筋34水平贯通对称的两个翼板31内部，交错分布形成整体，并上下间隔一定距离均匀分布在桩翼3的内部。小号箍筋35用于竖向固定上下水平箍筋的位置和间距，在凹齿32和翼尖33的部位，小号箍筋35倾斜一定角度使箍筋末端形成凹陷。桩翼纵筋36等距均匀上下贯通每个翼板31的水平箍筋，与箍筋绑扎连接，使钢筋笼形成整体。中号箍筋37上下等距水平分布在凹齿32和翼尖33的内部。短号箍筋38水平分布在翼尖33的最下方，用于与桩尖4衔接。上述的水平箍筋在桩头和桩尖部位都设有箍筋加密区，桩翼3为钢筋混凝土构件，与桩芯2同时浇筑而成。
桩尖4由承压环41、空心桩尖本体42、弹射装置43、活动插销连接件(a)44、双向双开活动盖45、传压平台46、弧线连接件47、预留孔48以及承压环水平卡槽49组成。承压环41是由水平布置的中空圆盘和四个侧面竖向支撑弧形钢片组成。其侧面的四个支撑弧形钢片之间对称等间距设有四个圆弧形预留孔48，在承压环41水平的中空圆盘内侧圆上预留有四个等间距对称分布的承压环水平卡槽49。空心桩尖本体42整体成倒圆锥体分布，底部锥尖被削平以便承受部分端部压力，在其中上部预留有圆柱体形孔洞，圆柱体形孔洞下部与桩尖4的四个出浆通道贯通。两个弹射装置43，对称分布在空心桩尖本体42的圆柱体形孔洞中，上部固定在承压环41的中空圆盘下侧，下部固定在圆柱体形孔洞底部，每个弹射装置是由一根弹簧和两个小型非等直径钢管组成，两个钢管在弹簧内部，直径大一点的钢管分布在上部，其内径刚好能放入小直径钢管，小直径钢管在下部，固定在圆柱体形孔洞底部，共同起到弹射和定位承压环41的作用。活动插销连接件(a)44是由弧形圆面盖上的凸起部位与侧面上两个小型凸起通过一根插销连接的构件。双向双开活动盖45是由一个空心弧形圆面的大圆盖和内部实心弧形圆面的小圆盖组成，小圆盖通过活动插销连接件(a)44连接在大圆盖上，并可以自由旋转活动，大圆盖也通过活动插销连接件(a)44固定在桩尖4侧面的出浆通道上侧，使四个出浆通道都由双向双开活动盖45覆盖。传压平台46成圆锥体分布，锥尖部位被削平用于承载上部传下的压力，并分配到四个出浆通道中去。弧线连接件47是连接承压环41和双向双开活动盖44的一根弧形钢筋，主要作用是把上部传给弧线连接件47竖向压力转换为推动双向双开活动盖44的水平力。
套筒5由上部定位环51、筒身52、下部定位环53以及支撑定位钢片54组成。上部定位环51位于套筒5的顶部，定位环外径略小于桩芯2内径，内径固定在套筒5外径上形成整体，其内径设有螺纹，方便与下一个套筒对接。筒身52外径和上部定位环51内径一样，筒身52的长度略短于桩芯2的长度。下部定位环53位于套筒5的下部末端部位，与上部定位环尺寸大小一样。支撑定位钢片54分布在下部定位环53的下侧，四个支撑定位钢片等距均匀分布，高度和桩尖4内的弹射装置43等高，形状为矩形片状。
注推杆6由实心圆盖61、反弹均压环62、支撑杆63、固定环64、推压环65、活动插销连接件(b)66、弹簧67和圆底盖68组成。实心圆盖61直径略小于套筒5的内径，厚度应大于5cm，防止锤击过程中变形。反弹均压环62由四根弹簧和一个空心圆环体构成，四个弹簧上端固定在实心圆盖61的下部，下端连接在空心圆环体的上部，主要起到把注推杆6反弹上升的作用。支撑杆63成矩形条状，四个支撑杆等间距均匀分布在实心圆盖61的下部，长度略长于桩芯2的长度。固定环64每间隔一段距离均匀上下分布在支撑杆外侧，用于固定支撑杆位置防止其弯曲变形。推压环65固定在支撑杆底部，推压环中空部位用于灌注浆流通。活动插销连接件(b)66固定在推压环65底部，用于固定圆底盖68并使其可以自由旋转活动。弹簧67一端固定在推压环65底部，另一端固定在圆底盖68上，使圆底盖68可以打开的同时具有回弹关闭的功能。
如图15所示，某工程±0.00为绝对标高+5.00m，该工程地区自然地面相对标高-0.20m，绝对标高+4.80m，该装置最低高程+1.50m，钻机平台绝对标高为+5.50m，桩径为800mm，桩长24m，三节钢筋笼，每节钢筋笼长8m，箍筋与加强筋为HPB235，直径为8mm，纵向钢筋为HRB335，直径为24mm。
本实用新型液压锤击式四翼预制桩的施工方法包括以下步骤：
（1）相关设备安装，调试和就位，做好准备工作。将套筒5与注杆6一起放入桩芯2内，使支撑定位钢片54放入承压环水平卡槽49内固定，并使反弹均压环62压在套筒5的上部定位环51上侧，用弹力支撑注推杆6，使注推杆6上部突出在桩头1上表面，下部悬空在套筒5下端的内部。
（2）将预制桩进行起吊及就位。根据经纬仪放出桩的具体位置，进行起吊定位。具体步骤如下：先将桩提升到一定的高度，使桩成为单点悬挂状，同时使锤头的喇叭口吸住桩顶，移动桩机对正桩位，插入地面，竖桩时，采用经纬仪或吊砣对中线，保证竖桩垂直。
（3）打桩并伴随桩侧四周压浆。当桩位校正垂直后，先控制较小的落距打击，待桩入土至一定的深度后，向套筒5内灌入水泥浆，再按规定落距打桩，此时每击打提锤一次，就完成一次压浆过程。具体过程如下：当灌入水泥浆时由于其自重大于弹簧67的拉力，在重力作用下会打开圆底盖68让一部分水泥浆流入注推杆6的下部，当液压锤先撞击在实心圆盖61上部时，由于反弹均压环62的弹簧开始压缩，减小部分锤击冲量的时也会减少一部分噪音，同时，推动注推杆6整体向下移动（除了反弹均压环62压在套筒5上不能移动外），注推杆6末端由于注入的部分水泥浆来提供下方的阻力，使圆底盖68自动关闭，并向下推动注推杆6下部的水泥浆，由于单位面积的冲量提供的强大的压强作用，使注推杆6下部的水泥浆冲开双向双开活动盖44的内部小圆盖，注入桩尖侧面的土体。当液压锤向下深度锤击时，会带动预制桩整体垂直下移，在其下移的同时，由于桩尖4侧面土向桩内的压力，会自动将双向双开活动盖45的内部小圆盖关闭，当液压锤开始提起时，反弹均压环62的弹簧将会带动注推杆6整体上移部分距离，同时，由于套筒5内上部水泥浆的自重，注推杆6的圆底盖68自动打开，使一部分水泥浆注入注推杆6下部，完成一次完整的锤击注浆过程。如此往返重复直至锤击到设计深度为止。
（4）接桩。按设计要求，两节桩之间采用电焊接桩，前一节桩在打至地面 0.3-0.5米时应停止打桩，起吊后一节桩进行接桩；后一节桩不需设置桩尖；两节桩接头处的空隙应用铁片填实焊牢，焊缝要求边坡饱满，尽量减少焊接变形。
（5）加长内部套筒5和注推杆6。用下一个套筒与桩内部套筒通过上部定位环51内侧螺纹连接，注推杆6也可以通过此方法加长。
（6）桩端压浆。当预制桩通过锤击压入到设计标高时，此时，轻微提起套筒5到一定高度，使其下部支撑定位钢片54脱离桩尖4内的承压环水平卡槽49，然后旋转一定角度使支撑定位钢片54下部放在承压环41上部，再利用锤击使注推杆6和套筒5一起下沉，带动承压环41下沉，承压环41下沉的同时通过弧线连接件47打开双向双开活动盖45的大圆盖，使整个大圆盖开口朝下，方便注推杆6在下沉的同时，压入的浆液通过桩尖内的出浆通道压入预制桩底部。如此反复注压，使预制桩底部充满水泥浆，达到加固桩端底部的目的。
（7）完成上述操作后，进入下一道工序。
上述实施例仅用于解释说明本实用新型的发明构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应落入本实用新型的保护范围。