静压沉管成孔重锤夯实挤密桩施工结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及静压沉管成孔重锤夯实挤密桩施工结构及其施工方法。


背景技术：

2.素土挤密桩是黄土地区经常使用的桩型，素土挤密桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土成桩。成桩时，通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的素土(黏性土)分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高。
3.相比于锤击沉管成孔、振动沉管成孔以及冲击成孔等传统挤密桩施工方法，静压挤密桩施工成孔深度大。静压挤密桩机是静压桩机经改制而成，在坚硬的粘质黄土(局部含有姜石)地层中，成孔深度能达到15m(15m桩长挤密桩为目前国内设计之最)；而锤击沉管、振动沉管以及冲击成孔挤密桩机在本地层无法成此深孔，但湿陷性黄土地区孔隙水真空负压作用和管身侧壁的竖向摩擦力，容易造成缩径、塌孔、夹管、拔困难等现象。
4.综上，针对目前湿陷性黄土地区挤密桩施工存在的问题，亟待一种静压沉管成孔重锤夯实挤密桩施工结构及其施工方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种静压沉管成孔重锤夯实挤密桩施工结构及其施工方法。
6.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：静压沉管成孔重锤夯实挤密桩施工结构，包括静压桩管、位于静压桩管底端的桩管端头上的扩大桩尖、部分设于该静压桩管内的精确注水增湿装置、用于快速掏除桩孔底部回落土的掏土机、回填土称重沉放设备、用于对静压桩管进行加固的一体式加固护筒以及孔底孤石破碎钻机；静压桩管中间段设有多组均匀间隔设置的分离式腰带，且每个分离式腰带的外径与扩大桩尖的外径相同；精确注水增湿装置用于对静压桩管底端周围加湿；回填土称重沉放设备用于对静压桩管的桩孔内沉放定量填料，从而能够对静压桩管进行夯实。
7.进一步地，扩大桩尖包括位于上端的固定扩大头和位于下端的活动圆锥，活动圆锥通过圆柱钢轴和钢圆板与固定扩大头连接固定，且钢圆板位于固定扩大头顶部，圆柱钢轴顶部连接钢圆板，底部连接活动圆锥。
8.进一步地，钢圆板与固定扩大头之间设有多组弹簧，以保持活动圆锥与固定扩大头之间的相对位置。
9.进一步地，每个分离式腰带包括圆形抱箍和多个定位肋条，圆形抱箍紧贴静压桩管的桩管外壁，多个定位肋条沿静压桩管的桩管均匀间隔设置，且每个定位肋条通过螺丝与圆形抱箍上的预留凹槽固定连接。
10.进一步地，精确注水增湿装置包括水压表、高压水泵、软管及带孔圆盘，高压水泵
通过穿入静压桩管内的软管连通带孔圆盘，带孔圆盘的出水开孔与静压桩管上的开孔对应，带孔圆盘焊接于静压桩管的桩管上。
11.进一步地，回填土称重沉放设备包括定型容器、传送带及装料漏斗；定型容器通过支杆焊接于传送带两端，定型容器底端设有阀门；传送带通过传动辊传送，且传送带下方设有移动轮；装料漏斗通过螺母与传送带连接，能够通过松开螺母上下转动。
12.进一步地，一体式加固护筒包括支架底座、支架牛腿、支架腰杆及带肋钢护筒，支架牛腿与支架腰杆通过第二活动铰连接，支架腰杆通过第一活动铰与龙门架连接；支架牛腿外壁上设有多个圆盘形支座。
13.进一步地，带肋钢护筒上端焊接有与支架底座的内凹孔相互配合的四个肋条。
14.进一步地，孔底孤石破碎钻机包括钻机支架、设于该钻孔支架中间部位的钻杆以及设于该钻杆底部的双层圆锥形钻头，双层圆锥形钻头中间设有出水孔，用于钻石作业时出水润滑机具以减小磨损；钻孔支架上设有加强柱，且钻孔支架底端设有支座脚部，该支座脚部通过自攻螺丝固定与地面上。
15.静压沉管成孔重锤夯实挤密桩施工方法，包括以下步骤：
16.s1、场地平整，机器设备进场就位，桩孔定位放样。
17.s2、组装架设一体式加固护筒，将钢护筒的肋条嵌入于支架底座的内凹孔以固定。
18.s3、静压桩机就位，吊装静压桩管，对中一体式加固护筒的中心，使得静压桩管落地受力。
19.s4、压静压桩管至设计标高。
20.s5、开启高压水泵，对静压桩管的桩周注水增湿。
21.s6、待增湿完成后，拔静压桩管。
22.s7、对成孔进行检查，通过掏土机将桩孔的孔底回落土落于螺旋盘上，以清除回落土。
23.s8、回填土快速称重与沉放设备移动就位。
24.s9、将装料漏斗对准桩孔的孔口，将填料放至定型容器中。
25.s10、打开阀门，开动传送带，将填料通过装料漏斗运输至桩孔内。
26.s11、向上转动装料漏斗，对钻孔进行夯实。
27.s12、重复步骤s9至s11。
28.s13、进行桩身密度检测、桩间土处理效果检测及承载力检测。
29.s14、待检测通过后，成桩完成。
30.工作原理及有益效果：
31.(1)本发明的通过扩大桩尖消除了真空负压的影响，同时活动圆锥与扩大桩尖底部通过弹簧连接，防止沉管过程中活动圆锥卡死。
32.(2)本发明在施工时可以采用注水增湿装置，可以在沉管拔管过程中注水增湿，减小拔桩过程中孔隙水压力和侧壁摩阻力的影响，减少传统先注水再沉管的工序。
33.(3)本发明的回填土称重沉放设备，减少了人工操作步骤，从而提高了施工效率
34.(4)本发明的一体式加固护筒能够有效提高沉管过程中的稳定性，保证垂直度的控制。
附图说明
35.图1是根据本发明的静压沉管成孔重锤夯实挤密桩总图；
36.图2是桩管结构示意图；
37.图3是桩尖结构示意图；
38.图4是分离式腰带结构示意图；
39.图5是注水增湿装置结构示意图；
40.图6是掏土机示意图；
41.图7是回落土快速称重与沉放装置示意图；
42.图8是一体式孔壁加固护筒示意图；
43.图9是孤石钻机示意图；
44.图10是孤石钻机的钻头结构示意图。
45.图中，1、静压桩管；2、精确注水增湿装置；3、掏土机；4、回填土称重沉放设备；5、一体式孔壁加固护筒；6、孔底孤石破碎钻机；11、扩大桩尖；12、桩管；13、桩管端头；14、半圆形吊耳；15、分离式腰带；111、活动圆锥；112、圆柱钢轴；113、弹簧；114、钢圆板；115、固定扩大头；151、定位肋条；152、自攻螺丝；153、圆形抱箍；154、预留凹槽；21、出水开孔；22、软管；23、水压表；24、高压水泵；25、带孔圆盘；31、掏土螺旋盘；32、掏土机杆；41、定型容器；42、漏斗；43、传送带；44、移动轮；45、支杆；46、传动辊；47、阀门；48、螺母；51、支架底座；52、钢护筒；53、支架牛腿；54、圆盘形支座；55、肋条；56、凹孔；57、第一活动铰；58、第二活动铰；59、支架腰杆；61、钻杆；62、钻孔支架；63、支座脚部；64、自攻螺丝；65、出水孔；66、双层圆锥形钻头。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
48.如图1所示，本静压沉管成孔重锤夯实挤密桩施工结构包括静压桩管1、位于静压桩管1底端的桩管端头13上的扩大桩尖11、部分设于该静压桩管1内的精确注水增湿装置2、用于快速掏除桩孔底部回落土的掏土机3、回填土称重沉放设备4、用于对静压桩管1进行加固的一体式加固护筒5以及孔底孤石破碎钻机6。图1展示了本施工结构的各个施工部件。图6展示了掏土机3的结构。
49.其中，如图2所示，静压桩管1包括桩身12和位于桩身12底部的桩管端头13，且在桩身12底端位置设有能够方便吊装的半圆形吊耳14，而扩大桩尖11安装在桩管端头13上。
50.优选地，如图3所示，扩大桩尖11包括位于上端的固定扩大头115和位于下端的活
动圆锥111，活动圆锥111通过圆柱钢轴112和钢圆板114与固定扩大头115连接固定，且钢圆板114位于固定扩大头115顶部，圆柱钢轴112顶部连接钢圆板114，底部连接活动圆锥111，钢圆板114与固定扩大头115之间设有多组弹簧113，以保持活动圆锥111与固定扩大头115之间的相对位置.如此可在施工时消除真空负压的影响，同时活动圆锥与扩大桩尖11底部通过弹簧113连接，防止沉管过程中活动圆锥111卡死。图3中左边为扩大桩尖11的结构图，右端为左边的局部放大图，其中固定扩大头115与桩管端头13固连在一起，因此两者看起来是同一个零件。
51.具体地，如图4所示，静压桩管1中间段设有多组均匀间隔设置的分离式腰带15，且每个分离式腰带15的外径与扩大桩尖11的外径相同；其中，每个分离式腰带15包括圆形抱箍153和多个定位肋条151，圆形抱箍153紧贴静压桩管1的桩管12外壁，多个定位肋条151沿静压桩管1的桩管12均匀间隔设置，且每个定位肋条151通过螺丝152与圆形抱箍153上的预留凹槽154固定连接。图4中左边为分离式腰带15结构示意图，右边为左边的局部放大图。
52.具体地，如图5所示，精确注水增湿装置2用于对静压桩管1底端周围加湿，其中精确注水增湿装置2包括水压表23、高压水泵24、软管22及带孔圆盘25，高压水泵24通过穿入静压桩管1内的软管22连通带孔圆盘25，带孔圆盘25的出水开孔21与静压桩管1上的开孔对应，带孔圆盘25焊接于静压桩管1的桩管12上。
53.具体地，如图7所示，回填土称重沉放设备4用于对静压桩管1的桩孔内沉放定量填料，从而能够对静压桩管1进行夯实。其中，回填土称重沉放设备4包括定型容器41、传送带43及装料漏斗42；定型容器41通过支杆45焊接于传送带43两端，定型容器41底端设有阀门47；传送带43通过传动辊46传送，且传送带43下方设有移动轮44；装料漏斗42通过螺母48与传送带43连接，能够通过松开螺母48上下转动。
54.具体地，如图8所示，一体式加固护筒5包括支架底座51、支架牛腿53、支架腰杆59及带肋钢护筒52，支架牛腿53与支架腰杆59通过第二活动铰58连接，支架腰杆59通过第一活动铰57与龙门架连接；支架牛腿53外壁上设有多个圆盘形支座54。带肋钢护筒52上端焊接有与支架底座51的内凹孔56相互配合的四个肋条55
55.具体地，如图9和10所示，孔底孤石破碎钻机6包括钻机支架62、设于该钻孔支架62中间部位的钻杆61以及设于该钻杆61底部的双层圆锥形钻头66，双层圆锥形钻头66中间设有出水孔65，用于钻石作业时出水润滑机具以减小磨损；钻孔支架62上设有加强柱，且钻孔支架62底端设有支座脚部63，该支座脚部63通过自攻螺丝64固定与地面上。
56.实施例2，
57.基于实施例1的静压沉管成孔重锤夯实挤密桩施工方法，包括以下步骤：
58.s1、场地平整，机器设备进场就位，桩孔定位放样。
59.s2、组装架设一体式加固护筒5，将钢护筒52的肋条55嵌入于支架底座51的内凹孔56以固定。
60.s3、静压桩机就位，吊装静压桩管1，对中一体式加固护筒5的中心，使得静压桩管1落地受力。
61.s4、压静压桩管1至设计标高。
62.s5、开启高压水泵24，对静压桩管1的桩周注水增湿。
63.s6、待增湿完成后，拔静压桩管1。
64.s7、对成孔进行检查，通过掏土机3将桩孔的孔底回落土落于螺旋盘31上，以清除回落土。
65.s8、回填土快速称重与沉放设备4移动就位。
66.s9、将装料漏斗42对准桩孔的孔口，将填料放至定型容器41中。
67.s10、打开阀门47，开动传送带43，将填料通过装料漏斗42运输至桩孔内。
68.s11、向上转动装料漏斗42，对钻孔进行夯实。
69.s12、重复步骤s9至s11。
70.s13、进行桩身密度检测、桩间土处理效果检测及承载力检测。
71.s14、待检测通过后，成桩完成。
72.本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
73.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
74.尽管本文较多地使用了专业术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
75.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。