一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置的制作方法

本发明属于土木工程领域，涉及一种静压锚杆桩的施工装置，具体涉及一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置。

背景技术：

静压锚杆桩是指利用锚固于原有基础中的锚杆提供的反力实施压桩，压入桩一般为小截面桩，主要用于加固基础处理和建筑纠偏工程项目。

静压锚杆桩的优点是所用机具简单，施工简便，施工不影响工期，可在狭小的空间内作业，质量可靠，缺点是承台留孔，锚杆预埋复杂。

建筑物的地基基础质量事故主要原因是原有基础的承载力不足，发生结构倾斜等问题，对建筑物进行基础加固处理和纠偏，通常采用静压锚杆桩进行处理。

高楼大厦进行加固基础处理和建筑纠偏，必须采用超长静压锚杆桩，确保桩尖达深层坚硬的持力层，避免高楼大厦加固后再次发生不均匀沉降；超长静压锚杆桩由于桩身长细比要求，必须采用相应的大直径静压锚杆桩，大直径超长静压锚杆桩可以确保高楼大厦的基础加固处理效果。

大直径超长静压锚杆桩沉桩施工过程中，遇到透碎石夹层，沉桩困难，需要采用桩基引孔施工技术，使得桩尖达到深层坚硬持力层。

目前，静压锚杆桩遇到复杂特殊地质条件的场地，一般是通过先引孔后再压桩，其压桩深度需超过引孔深度，桩引孔施工主要是螺旋钻机和旋喷桩机进行引孔，其需要一定的施工空间高度，且施工速度慢、造价高。

静压锚杆桩加固基础处理和建筑纠偏工程是在狭小的地下室空间内施工作业，无法使用螺旋钻机和旋喷桩机等大型机械设备进行桩基引孔施工，因此，亟需研发一种经济实惠、施工快速的大直径超长静压锚杆桩引孔施工装置。

军事电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的洛仑兹力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的火药推动的大炮，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。

为了静压锚杆桩沉桩到达深层坚硬持力层，将电磁炮固定在地下室底板之上，发射电磁炮桩头，完成桩基引孔施工，本发明为一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置，可使得大直径超长静压锚杆桩沉桩到达深层坚硬持力层。

技术实现要素：

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置，利用电磁炮原理，发射电磁炮桩头，进行桩基引孔施工，然后，采用静压锚杆桩方法压入超长大直径桩基，桩尖达深层坚硬的持力层，加固既有建筑的地基基础，进行既有建筑的纠偏处理。

技术方案：本发明的一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置，包括原有地下室底板结构、电磁炮发射系统、电磁炮桩头、桩基引孔洞和大直径超长静压锚杆桩桩身等，其特征在于：在原有地下室底板结构之上开凿有静压锚杆桩的压桩孔洞，电磁炮发射系统由发射架地锚系统、电磁炮发射管、电磁炮三脚架、电磁炮线圈和电磁炮大电流控制箱组成，圆管形的电磁炮发射管插入原有地下室底板结构的静压锚杆桩的压桩孔洞，发射架地锚系统位于电磁炮发射系统的下部位置，通过发射架地锚系统将电磁炮发射系统固定在原有地下室底板结构之上，电磁炮三脚架上端的抱箍箍紧电磁炮发射管的上端，电磁炮三脚架下端是支撑在原有地下室底板结构之上，电磁炮线圈螺旋状缠绕电磁炮发射管，电磁炮线圈引出两根导线与电磁炮大电流控制箱相连接，电磁炮发射系统的电磁炮发射管发射电磁炮桩头，电磁炮桩头高速进入软土层穿透碎石夹层，电磁炮桩头嵌入深层坚硬的持力层，电磁炮桩头高速钻孔形成桩基引孔洞，在桩基引孔洞的底部灌注适量的孔底缓凝混凝土，锚杆静压桩机器将大直径超长静压锚杆桩桩身压入桩基引孔洞之中，大直径超长静压锚杆桩桩身的桩尖到达深层坚硬的持力层，桩尖挤压孔底缓凝混凝土，形成桩端混凝土扩大头。

优选地，所述的电磁炮桩头是由电磁炮桩头钢弹壳和电磁炮桩头内填混凝土构成，电磁炮桩头钢弹壳外形是两段光滑相连的曲线绕着中心线旋转而形成的炮弹状空间曲面。

优选地，所述的电磁炮发射管是复合材料电磁炮发射管，电磁炮发射管由内层陶瓷管和外层玻璃钢管复合构成。

优选地，所述的电磁炮发射系统的发射架地锚系统由地锚螺栓、地锚钢板和抱箍套筒组成，地锚螺栓是采用结构胶种植高强螺栓而成，地锚螺栓锚固在原有地下室底板结构的静压锚杆桩的压桩孔洞四周，地锚钢板是通过地锚螺栓固定在原有地下室底板结构之上，地锚钢板的中间设置圆孔洞，地锚钢板和抱箍套筒依次套在电磁炮发射管的外面，抱箍套筒与电磁炮发射管两者采用结构胶粘结相连。

优选地，所述的抱箍套筒的内直径与电磁炮发射管外直径相同，所述的地锚钢板中间圆孔洞直径与电磁炮发射管外直径相同。

优选地，所述的电磁炮发射架地锚系统的地锚螺栓与锚杆静压桩机器的地锚螺栓两者位置相同，两者的地锚螺栓共享。

一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在原有地下室底板结构之上，开凿倒圆锥形的静压锚杆桩压桩孔洞，并在洞口四周采用结构胶种植地锚螺栓；

步骤二：将由内层陶瓷管和外层玻璃钢管构成的电磁炮发射管依次套上地锚钢板和抱箍套筒，抱箍套筒调节到到适合位置，将抱箍套筒与电磁炮发射管两者结构胶连接；

步骤三：采用地锚螺栓将地锚钢板固定在原有地下室底板结构之上，形成发射架地锚系统，

步骤四：在电磁炮发射管的上端安装电磁炮三脚架的抱箍，电磁炮三脚架的下端是固定在原有地下室底板结构之上，电磁炮线圈缠绕在电磁炮发射管，电磁炮线圈引出两根导线与电磁炮大电流控制箱相连接，形成电磁炮发射系统；

步骤五：采用电磁炮发射系统，发射电磁炮桩头，电磁炮桩头高速进入软土层穿透碎石夹层，电磁炮桩头嵌入深层坚硬的持力层，电磁炮桩头高速钻孔形成桩基引孔洞；

步骤六：采用导管灌注混凝土方法，在桩基引孔洞之内，灌注孔底缓凝混凝土；

步骤七：利用锚杆静压桩机器，分为多节段压入大直径超长静压锚杆桩桩身，大直径超长静压锚杆桩桩身沉桩到达深层坚硬的持力层，大直径超长静压锚杆桩桩身的桩端挤压孔底缓凝混凝土，等待混凝土结硬，形成桩端混凝土扩大头；

步骤八：依次完成所有大直径超长静压锚杆桩的压桩施工，封闭桩头，完成高楼大厦建筑物的加固基础处理，进行建筑物纠偏工作。

本发明利用电磁炮原理，高速发射电磁炮桩头，电磁炮桩头钻孔到达深层坚硬的持力层，可确保静压锚杆桩的桩长。

高速电磁炮桩头挤密引孔四周的岩土，引孔洞不会坍塌，压入静压锚杆桩施工过程中，桩侧摩阻力承载力不会降低，可确保静压锚杆桩承载力不变，但是，降低了沉桩时临时桩尖端阻力，沉桩顺利，可确保大直径超长静压锚杆桩沉桩到位。

电磁炮引孔的孔壁牢固没有塌孔，可直接采用导管灌注方法，在引孔底部灌注少量缓凝混凝土，压桩后桩端形成局部混凝土扩大头，大幅度静压锚杆桩地端部承载力，有效地降低了桩基沉降变形。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有以下优点：

大直径超长静压锚杆桩是进行高楼大厦加固基础处理和建筑纠偏的地行之有方法，可以阻止高楼大厦倾斜加剧。

发生不均匀沉降倾斜的高楼大厦通常是复杂特殊地质条件的场地，甚至含有碎石夹层，导致大直径超长静压锚杆桩沉桩困难。

为了大直径超长静压锚杆桩沉桩到达深层坚硬持力层，需要采用静压桩的桩基引孔施工技术，螺旋钻机和旋喷桩机的桩基引孔施工技术，其需要一定的施工净空高度，而静压锚杆桩在狭小的地下室空间内施工作业，大型的螺旋钻机和旋喷桩机根本派不上用场，亟需研发一种施工快速的大直径超长静压锚杆桩引孔施工装置。

在地下室厚底板上安装发射架地锚系统，电磁炮发射架发射电磁炮桩头，电磁炮桩头高速钻孔进入土层，穿透碎石夹层，嵌入深层坚硬的持力层，形成静压锚杆桩基引孔，然后，采用静压锚杆桩机分多节段压入静压桩，完成高楼大厦加固基础处理。

电磁炮弹速度快，穿透能力强，电磁炮弹桩头可轻松地穿透碎石夹层，电磁炮桩头可深深地嵌入深层坚硬的持力层，利用桩基引孔，压入大直径超长静压锚杆桩，桩基承载力大，桩基变形小，群桩作用效应小，桩基施工快捷方便。

在楼大厦地下室底板上的四个地锚螺栓，四个地锚螺栓既是电磁炮发射架的地锚螺栓又是静压锚杆桩机的地锚螺栓，两者共享，一举两得。

电磁炮发射架的上部设置三脚架支撑，电磁炮发射架的下部设置地锚系统，电磁炮发射架结构牢固，受力可靠，地锚系统承受电磁炮发射架的反作用力，可以确保电磁炮桩头平稳发射。

传统的螺旋钻机掏土钻孔的桩基引孔施工方案，掏松了引孔四周土体结构，可以会产生塌孔现象，需要采取泥浆护壁等临时措施；电磁炮弹桩头速度快，电磁炮弹桩头钻孔过程中，对桩孔四周岩土产生高温高压，高温固化了引孔四周的岩土，高压挤密引孔四周的岩土，桩基引孔四周形成圆柱状的固结岩土圈，可以保证引孔四周岩上密实不会产生塌孔现象。

螺旋钻机掏土钻孔方案掏松了引孔四周土体结构，降低了静压锚杆桩的桩侧摩阻力；电磁炮桩头挤密引孔四周的岩土，其作用相当于先压入小直径桩然后再次压入大直径桩的施工方案，可以确保成桩的桩侧摩阻力不降低。

电磁炮桩头引孔的作用仅仅是降低了静压锚杆桩沉桩过程中的临时桩尖端阻力，沉桩顺利，有利于静压锚杆桩沉桩到达深层坚硬持力层。

螺旋钻机掏土钻孔的桩基引孔施工方案，在成桩后，通常需要预先埋设注浆管，采用高压注浆泵将水泥浆压入桩底，在桩底形成局部扩大头，使浆液对桩底土层及桩底附近的桩周土层起到渗透、填充、压密和固结等作用，提高桩端的承载力，减小沉降量，但是，其施工困难繁琐。

电磁炮桩头高速引孔，其孔壁牢固没有塌孔，可直接采用导管灌注方法，在引孔底部灌注少量缓凝混凝土，大直径超长静压锚杆桩沉桩到达深层坚硬持力层，静压锚杆桩的桩端挤压缓凝混凝土，桩端形成局部混凝土扩大头，大幅度提高了静压锚杆桩地端部承载力，有效地降低了桩基沉降变形，避免了施工困难繁琐的桩端注浆施工工艺，确保了高楼大厦加固基础处理处理效果。

本发明的大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置，施工技术先进，具有成桩深度大，承载力高、施工快捷和造价低等优点，突破了现有的大直径超长静压锚杆桩的施工技术瓶颈，快速进行高楼大厦加固基础处理，可用于高楼大厦纠偏项目工程。

附图说明

图1是一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置的平面示意图；

图2是图1中的电磁炮桩头的剖面图；

图3是图1中的电磁炮发射系统的平面示意图；

图4是图3中的发射架地锚系统的平面示意图；

图5是图3中的电磁炮发射管的断面图；

图6是图1中的电磁炮发射系统的三维示意图；

图7是大直径超长静压锚杆桩的压桩施工的示意图。

图中有：原有地下室底板结构1；电磁炮发射系统2；发射架地锚系统21；地锚螺栓211；地锚钢板212；抱箍套筒213；电磁炮发射系统22；内层陶瓷管221；外层玻璃钢管222；电磁炮三脚架23；电磁炮线圈24；电磁炮大电流控制箱25；电磁炮桩头3；电磁炮桩头钢弹壳31；电磁炮桩头内填混凝土32；桩基引孔洞4；孔底缓凝混凝土5；大直径超长静压锚杆桩桩身6；锚杆静压桩机器7；软土层8；碎石夹层9；深层坚硬的持力层10；桩端混凝土扩大头11。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明的一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置，包括原有地下室底板结构1、电磁炮发射系统2、电磁炮桩头3、桩基引孔洞4和大直径超长静压锚杆桩桩身6等，其特征在于：在原有地下室底板结构1之上开凿有静压锚杆桩的压桩孔洞，电磁炮发射系统2由发射架地锚系统21、电磁炮发射管22、电磁炮三脚架23、电磁炮线圈24和电磁炮大电流控制箱25组成，圆管形的电磁炮发射管22插入原有地下室底板结构1的静压锚杆桩的压桩孔洞，发射架地锚系统21位于电磁炮发射系统2的下部位置，通过发射架地锚系统21将电磁炮发射系统2固定在原有地下空底板结构1之上，电磁炮三脚架23上端的抱箍箍紧电磁炮发射管22的上端，电磁炮三脚架23下端是支撑在原有地下室底板结构1之上，电磁炮线圈24螺旋状缠绕电磁炮发射管22，电磁炮线圈24引出两根导线与电磁炮大电流控制箱25相连接，电磁炮发射系统2的电磁炮发射管22发射电磁炮桩头3，电磁炮桩头3高速进入软土层8穿透碎石夹层9，电磁炮桩头3嵌入深层坚硬的持力层10，电磁炮桩头3高速钻孔形成桩基引孔洞4，在桩基引孔洞4的底部灌注适量的孔底缓凝混凝土5，锚杆静压桩机器7将大直径超长静压锚杆桩桩身6压入桩基引孔洞4之中，大直径超长静压锚杆桩桩身6的桩尖到达深层坚硬的持力层10，桩尖挤压孔底缓凝混凝土5，形成桩端混凝土扩大头11。

所述的电磁炮桩头3是由电磁炮桩头钢弹壳31和电磁炮桩头内填混凝土32构成，电磁炮桩头钢弹壳31外形是两段光滑相连的曲线绕着中心线旋转而形成的炮弹状空间曲面。

所述的电磁炮发射管22是复合材料电磁炮发射管，电磁炮发射管22由内层陶瓷管221和外层玻璃钢管222复合构成。

所述的电磁炮发射系统2的发射架地锚系统21由地锚螺栓211、地锚钢板212和抱箍套筒213组成，地锚螺栓211是采用结构胶种植高强螺栓而成，地锚螺栓211锚固在原有地下室底板结构1的静压锚杆桩的压桩孔洞四周，地锚钢板212是通过地锚螺栓211固定在原有地下室底板结构1之上，地锚钢板212的中间设置圆孔洞，地锚钢板212和抱箍套筒213依次套在电磁炮发射管22的外面，抱箍套筒213与电磁炮发射管22两者采用结构胶粘结相连。

所述的抱箍套筒213的内直径与电磁炮发射管22外直径相同，所述的地锚钢板212中间圆孔洞直径与电磁炮发射管22外直径相同。

所述的电磁炮发射架地锚系统21的地锚螺栓211与锚杆静压桩机器7的地锚螺栓两者位置相同，两者的地锚螺栓211共享。

实施例2

一种大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在原有地下室底板结构1之上，开凿倒圆锥形的静压锚杆桩压桩孔洞，并在洞口四周采用结构胶种植地锚螺栓211；

步骤二：将由内层陶瓷管221和外层玻璃钢管222构成的电磁炮发射管22依次套上地锚钢板212和抱箍套筒213，抱箍套筒213调节到到适合位置，将抱箍套筒213与电磁炮发射管22两者结构胶连接；

步骤三：采用地锚螺栓211将地锚钢板212固定在原有地下室底板结构1之上，形成发射架地锚系统21，

步骤四：在电磁炮发射管22的上端安装电磁炮三脚架23的抱箍，电磁炮三脚架23的下端是固定在原有地下室底板结构1之上，电磁炮线圈24缠绕在电磁炮发射管22，电磁炮线圈24引出两根导线与电磁炮大电流控制箱25相连接，形成电磁炮发射系统2；

步骤五：采用电磁炮发射系统2，发射电磁炮桩头3，电磁炮桩头3高速进入软土层8穿透碎石夹层9，电磁炮桩头3嵌入深层坚硬的持力层10，电磁炮桩头3高速钻孔形成桩基引孔洞4；

步骤六：采用导管灌注混凝土方法，在桩基引孔洞4之内，灌注孔底缓凝混凝土5；

步骤七：利用锚杆静压桩机器7，分为多节段压入大直径超长静压锚杆桩桩身6，大直径超长静压锚杆桩桩身6沉桩到达深层坚硬的持力层10，大直径超长静压锚杆桩桩身6的桩端挤压孔底缓凝混凝土5，等待混凝土结硬，形成桩端混凝土扩大头11；

步骤八：依次完成所有大直径超长静压锚杆桩的压桩施工，封闭桩头，完成高楼大厦建筑物的加固基础处理，进行建筑物纠偏工作。

实施例3

某28层高层住宅楼，大楼出现不均匀沉降，导致大楼倾斜，其原因是场地地质情况较复杂，局部区域有碎石夹层，原有桩的长度不够；该楼需要进行加固基础处理和建筑物纠偏。

加固设计采用大直径超长静压锚杆桩的补桩加固方案，加固补桩采用钢管混凝土桩，桩身长度为25米，桩直径为480mm，钢管壁厚8mm，内灌c35混凝土。

原有钢筋混凝土地下室底板结构厚度为450mm，为了静压锚杆桩顺利沉桩，采用大直径超长静压锚杆桩的电磁炮桩头引孔装置，施工桩基引导孔洞，然后静压锚杆桩施工工艺压桩。

电磁炮发射系统由发射架地锚系统、电磁炮发射管、电磁炮三脚架、电磁炮线圈和电磁炮大电流控制箱组成。

电磁炮发射系统可以发射高速电磁炮桩头，电磁炮桩头是由电磁炮桩头钢弹壳和电磁炮桩头内填混凝土构成，电磁炮桩头最大直径200mm，电磁炮桩头长度为300mm，电磁炮桩头钢弹壳壁厚为5mm，内填混凝土为c40。

电磁炮发射管是复合材料电磁炮发射管，电磁炮发射管总长度为3.5米，电磁炮发射管由内层陶瓷管和外层玻璃钢管复合构成，电磁炮发射管内直径为200mm，电磁炮发射管外直径为280mm，内层陶瓷管壁厚为15mm，外层玻璃钢管壁厚为25mm。

地锚系统由地锚螺栓、地锚钢板和抱箍套筒组成，地锚螺栓采用结构胶种植钢筋法固定在原有钢筋混凝土地下室底板结构之上，地锚螺栓一共为4个，地锚螺栓直径为28mm，采用精轧螺纹钢材料。

地锚钢板为直径1米圆形钢板，钢板厚度为40mm，地锚钢板中央处开设直径280mm的圆孔洞，地锚钢板四角处开设直径30mm的地锚螺栓孔洞。地锚螺栓孔洞中心到地锚钢板边缘距离为100mm。

抱箍套筒为玻璃钢套筒，抱箍套筒与电磁炮发射管的外层玻璃钢管结构胶连接牢固，抱箍套筒高度为450mm，抱箍套筒内直径为280mm，抱箍套筒外直径为360mm，抱箍套筒上部设置一个圆环状翻边，圆环状翻边高度为50mm，圆环状翻边内直径为280mm，圆环状翻边外直径为600mm。

电磁炮桩头的引孔后，采用导管灌注方法，在引孔底部灌注少量缓凝混凝土，大直径超长静压锚杆桩沉桩到达深层坚硬持力层，静压锚杆桩的桩端挤压缓凝混凝土，桩端形成局部混凝土扩大头，确保了高楼大厦加固基础处理处理效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。