适用于无水硬厚砂层地质的直螺纹桩机的制作方法

本实用新型属于路基工程地基处理施工技术领域，具体为适用于无水硬厚砂层地质的直螺纹桩机。

背景技术：

2005年以来，随着高速铁路的大量建设，高速铁路对路基工后沉降提出了更高的要求，要求路基工后沉降值小于10厘米。这样为了满足高速铁路路基高速化、平顺性的设计要求，对软土路基需进行地基加固处理。

如新建张呼高速铁路DK16+309～DK16+749段路基为标整段架梁通道，本段路基经沉降估算分析，不满足路基工后沉降要求，需对路基地基采取加固处理。根据地质核查资料，本段地层为无水硬厚砂层，地质情况比较少见，地层主要由粉砂、细砂、中砂、粗砂及少量细圆砾土组成。常规的地基加固处理桩无法穿透无水硬厚砂层，无法施工。

针对由粉砂、细砂、中砂、粗砂及少量细圆砾土组成地层，需要设计新结构的设备，以便满足该系列底层的施工需求。

技术实现要素：

为了解决常规砼灌注桩在无水硬厚砂层地质中无法成孔的技术难题，本实用新型提供一种适用于无水硬厚砂层地质的直螺纹桩机及施工方法，其是在振动沉管桩机设备基础上改装而成的，成桩后桩身砼断面为齿轮型。具体如下：

适用于无水硬厚砂层地质的直螺纹桩机，包括桩机机座1、机座移动滚筒2、电机与卷扬机3、桩机支架4、第一钢丝绳5、振动锤6、钢护筒7和进料口8。其中，

在桩机机座1的底部设有机座移动滚筒2。

在桩机机座1顶部的一端设有电机与卷扬机3，在桩机机座1顶部的另一端设有桩机支架4。第一钢丝绳5的一端与电机与卷扬机3相连接，第一钢丝绳5的另一端绕过桩机支架4后，与钢护筒7相连接。在钢护筒7的外侧固定连接有振动锤6。在钢护筒7的侧壁上设有进料口8。此外：

在桩机机座1上设有第二卷扬机9。

在钢护筒7内设有重锤11。

通过第二钢丝绳5将第二卷扬机9与重锤11连接在一起。通过第二卷扬机9的正反向转动，带动与之相连的重锤11沿着钢护筒7的长度方向上升或下降。

进一步说，本直螺纹桩机械由振动沉管桩机改装而成，先把振动沉管桩机护筒底部带瓣桩尖部分切割掉，再在振动锤和沉管护筒内部添加底端为平底的细长圆形重锤。通过加装在桩机设备上的卷扬机控制细长圆形重锤的提升和自由落体。在护筒底部外侧加焊方形小铁块，把钢护筒底部改装成外侧带肋钢护筒。在钢护筒内部，提升细长圆形重锤达到一定高度后自由下落，利用重锤的重力势能击打土体，使重锤对土体向下及四周进行冲击夯扩。然后提升细长重锤，启动桩机振动锤，通过土体因锤击产生的孔洞，振动桩机钢护筒钻进无水硬厚砂层地层中。

在整个直螺纹桩机的钢护筒通过细长圆形重锤击打、冲扩、挤密土体成孔过程中，桩施工过程不出土。成孔后通过带肋的钢护筒和混凝土料斗配合浇筑混凝土，一边用料斗吊送混凝土，一边启动振动锤振动带肋钢护筒对管内混凝土起到了振捣作用并缓慢提升钢护筒直至设计桩顶标高。底端外侧带肋的钢护筒从桩孔内提出后，混凝土桩身截面形成具有齿轮状断面的直螺纹桩。

有益的技术效果

采用本实用新型后，使得桩基施工操作方便、低碳节能，质量可靠，施工速度快，解决了在无水硬厚砂层地质中无法施工桩基的技术难题。

本实用新型特别适合在无水硬厚砂层区域工作，尤其适合在地层成分主要由粉砂、细砂、中砂、粗砂及少量细圆砾土组成的区域打桩，能够解决常规的地基加固处理桩无法穿透该类型底层的技术难题。

本实用新型通过重锤的自由下落产生的重力势能击打土体，使重锤对土体向下及四周进行冲击夯扩。然后提升细长重锤，启动桩机振动锤，通过土体因锤击产生的孔洞，振动桩机钢护筒钻进无水硬厚砂层地层中。在整个直螺纹桩机的钢护筒通过细长圆形重锤击打、冲扩、挤密土体成孔过程中，桩施工过程不出土。成孔后通过带肋的钢护筒和混凝土料斗配合浇筑混凝土，一边用料斗吊送混凝土，一边启动振动锤振动带肋钢护筒并缓慢提升钢护筒直至设计桩顶标高，即一次打孔、浇筑、成型，操作简洁、便利。

本实用新型是由振动沉管桩机改装而成，无需专门定制设备，适合标准化加工、标准化操作，以及标准化推广，具有改装成本低、设备可靠性高、维护简单等特点。

附图说明

图1为本直螺纹桩机的结构示意图。

图2为图1中振动锤6、钢护筒7、第二钢丝绳5、重锤11和矩形铁块12的连接关系示意图。

具体实施方式

现结合附图，详细说明本实用新型的结构特点。

参见图1，适用于无水硬厚砂层地质的直螺纹桩机，包括桩机机座1、机座移动滚筒2、电机与卷扬机3、桩机支架4、第一钢丝绳5、振动锤6、钢护筒7和进料口8。其中，

在桩机机座1的底部设有机座移动滚筒2。

在桩机机座1顶部的一端设有电机与卷扬机3，在桩机机座1顶部的另一端设有桩机支架4。第一钢丝绳5的一端与电机与卷扬机3相连接，第一钢丝绳5的另一端绕过桩机支架4后，与钢护筒7相连接。在钢护筒7的外侧固定连接有振动锤6。在钢护筒7的侧壁上设有进料口8。参见图1和2，此外：

在桩机机座1上设有第二卷扬机9。

在钢护筒7内设有重锤11。

通过第二钢丝绳5将第二卷扬机9与重锤11连接在一起。通过第二卷扬机9的正反向转动，带动与之相连的重锤11沿着钢护筒7的长度方向上升或下降。

进一步说，本直螺纹桩机械由振动沉管桩机改装而成，先把振动沉管桩机护筒底部带瓣桩尖部分切割掉，再在振动锤和沉管护筒内部添加底端为平底的细长圆形重锤。通过加装在桩机设备上的卷扬机控制细长圆形重锤的提升和自由落体。在护筒底部外侧加焊方形小铁块，把钢护筒底部改装成外侧带肋钢护筒。在钢护筒内部，提升细长圆形重锤达到一定高度后自由下落，利用重锤的重力势能击打土体，使重锤对土体向下及四周进行冲击夯扩。然后提升细长重锤，启动桩机振动锤，通过土体因锤击产生的孔洞，振动桩机钢护筒钻进无水硬厚砂层地层中。

在整个直螺纹桩机的钢护筒通过细长圆形重锤击打、冲扩、挤密土体成孔过程中，桩施工过程不出土。成孔后通过带肋的钢护筒和混凝土料斗配合浇筑混凝土，一边用料斗吊送混凝土，一边启动振动锤振动带肋钢护筒对管内混凝土起到了振捣作用并缓慢提升钢护筒直至设计桩顶标高。底端外侧带肋的钢护筒从桩孔内提出后，混凝土桩身截面形成具有齿轮状断面的直螺纹桩。

参见图1，进一步说，第二卷扬机9固定在电机与卷扬机3的顶部。在桩机支架4上设有导向轮。第二钢丝绳5经导向轮的导向后，两端分别与第二卷扬机9、重锤11相连接。

参见图1和2，进一步说，在钢护筒7底部的外侧设有矩形铁块12，即形成带肋结构体。

参见图1，进一步说，桩机支架4呈T形。桩机支架4竖直设置。在桩机支架4的竖直段的底端与顶端分别设有1个导向轮，分别称为第一导向轮和第二导向轮。在桩机支架4的水平段的底端设有1个导向轮，称为第三导向轮。

位于桩机支架4的水平段的第三导向轮的位置与钢护筒7的位置相对应，在竖直方向上重合。

位于桩机支架4的竖直段底部的第一导向轮的位置与第二卷扬机9的位置相对应，在水平方向上重合。

通过上述3个导向轮对第二钢丝绳5的导向后，使得第二钢丝绳5的两端分别与第二卷扬机9的旋转轴、重锤11的顶端相连接。

参见图1，进一步说，第一导向轮和第二导向轮均位于朝向第二卷扬机9一侧的桩机支架4的竖直段上。

第三导向轮位于靠近重锤11一侧的桩机支架4的水平段上。

参见图1，进一步说，桩机支架4呈T形。在桩机支架4的水平段的两端分别设有1个导向轮，依次称为第四导向轮和第五导向轮。

第一钢丝绳5经过第四导向轮和第五导向轮的导向后，两端分别与电机与卷扬机3的旋转轴、钢护筒7的顶端相连接。

参见图1，进一步说，振动锤6安装在钢护筒7顶部的外侧，即振动锤6呈环状，套在钢护筒7的外侧。

参见图1，进一步说，桩机机座1呈π形，在桩机机座1底面的2个竖直段的末端分别设有1个机座移动滚筒2。进料口8呈漏斗状，且顶部开口。