专利名称：高频振压干排土灌注桩的成桩装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其是涉及一种在深厚饱和软粘土地 层中用于深基坑围护工程支护桩的高频振压干排土灌注桩的成桩装置与方法。
背景技术：
目前，在建筑工程中二层地下室的深基坑围护工程应用的支护桩大多数是采用 钻孔灌注桩；该钻孔灌注桩的施工过程中需要消耗大量的洁净水，该洁净水在所述钻孔 成桩孔过程为护壁泥浆，并不断地排放入泥浆池，该泥浆池中的泥浆又需要不断地外运 丢弃。所述桩孔内泥浆护壁以防止桩孔坍塌，经估算，每立平方米桩体砼需消耗6立方 米的洁净水；其中排放泥浆有4立方米，并需要汽车外运，这些排放的泥浆往往被随意 丢弃，又要造成对周围环境的污染。因而，现有钻孔灌注桩的成桩装置与方法，不仅需要消耗大量的水资源，并污 染环境，而且成桩效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的现状而提供一种可以显著 减少水资源消耗、消除泥浆排放对环境的污染又成桩效率较高的高频振压干排土灌注桩 的成桩装置与方法。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种高频振压干排土灌注桩 的成桩装置，包括一可在土体中沉入与上拔的钢模管，该钢模管中配置一排土装置，其 特征在于该排土装置包括一下端钢管，该下端钢管的外径设置为略小于所述钢模管的 内径，该下端钢管的上端连接一喇叭管，该喇叭管上端连接一竖向排土管，该竖向排土 管上端连接一水平方向的出土管；所述排土装置的顶部设置一管顶板，该管顶板上端连 接液压高频振动锤；所述下端钢管的底部设置有左右两侧各带铰轴的中间隔板，该铰轴 铰接有活动翻板，该活动翻板可沿所述铰轴转动。所述钢模管的内壁与所述下端钢管的外径之间设置有橡胶密封圈；其作用是避 免土体在钢模管内壁与下端钢管外径之间流动。所述水平方向出土管与所述下端钢管底面之间的距离设置为大于或等于所述钢 模管的长度；以确保将钢模管内的土体全部排出地面。所述管顶板与所述排土管焊接成一体。所述中间隔板与所述活动翻板之间焊接有定位钢板，该定位钢板用作所述活动 翻板开启时限位在一定的角度范围内；其有益效果是当上提排土装置时，由于土体的自 重力作用在活动翻板的限位角上，该活动翻板即自行向下转动而关闭，从而阻止流动土 体再进入钢模管中。该活动翻板定位于焊接在所述下端钢管内壁的搁板上；其作用是可有效阻挡排 土装置中的土体落下。
所述排土装置的底部设置有竖向进气管，该进气管上端口外露于所述喇叭管之 外，其作用是确保所述下端钢管的底部不会产生负压。所述喇叭管与所述竖向排土管采用带螺铨的法兰连接。所述喇叭管周侧设置有取土孔盖板；其作用是通过开启该取土盖板可以提取下 端钢管中的土体。一种高频振压干排土灌注桩成桩方法，包括一土体中的钢模管，该钢模管中配 置一排土装置，该排土装置包括一上端连接喇叭管的下端钢管，该喇叭管上端连接竖向 排土管与水平方向出土管；所述排土装置的顶部设置一上端装置有液压高频振动锤的管 顶板，所述下端钢管的底部设置活动翻板，所述喇叭管周侧设置有取土孔盖板，其特征 在于所述成桩步骤是第一步，开设计桩位孔，去除杂填土与地表硬土；第二步，在所述设计桩位孔上，由所述液压高频振动锤将所述钢模管沉入所述 桩位土中；第三步，所述液压高频振动锤将所述排土装置沉入所述钢模管中，该高频振动 锤沉入排土装置的过程中，将所述钢模管内呈流动状态的土体强制进入所述下端钢管， 又通过喇叭管进入排土管，然后由水平方向出土管排至地面；所述排土装置振动沉入直 至与所述钢模管的底部齐平；这时，除了排土装置内残留的流动土体外，钢模管内的土 体全部排出；第四步，将所述排土装置从所述钢模管中提出，并将该排土装置内的土体倒 出；或者，通过所述取土孔盖板将排土装置内的土体取出；第五步，所述钢模管内的土体全部取净后，置入钢筋骨架、灌入混凝土；然后 振动拨出该钢模管，即成桩。本发明与现有技术相比，其优点是有效节约水资源与能耗，同时又可消除泥浆 排放对周边环境的污染；其次是成桩效率较高。
图1为本发明结构示意图；图2为本发明的成桩过程示意图；图3为本发明的成桩咬合示意具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。图1至图3示出本发明的一个实施方式，它包括一钢模管1，该钢模管1中配置 一排土装置20 ；该排土装置20包括一下端钢管2，该下端钢管2的外径设置为略小于钢模管1的 内径，即下端钢管可以在钢模管中自由进出；且钢模管内壁与下端钢管外径的间隙由橡 胶密封圈8密封，以避免土体在钢模管内壁与下端钢管外径之间流动；下端钢管2上端连 接一喇叭管3，该喇叭管3上端连接排土管4与出土管5，该出土管5即为该排土装置20 的出土口 ；
该出土管5的出土 口距排土装置20的底面设置为大于或等于与钢模管1长度， 以确保将钢模管1内的土体全部排出地面；在排土装置20顶部设置一管顶板15，该管顶板15上端连接有液压高频振动锤 30，管顶板15与排土管4焊接成整体；在钢模管1内用振动锤30高频振压沉入排土装置 20时，确保钢模管1内的土体全部从出土管5的出土口排出；下端钢管2的底部设置有左右两铡各带铰轴11的中间隔板12，铰轴11铰接有活 动翻板10，该活动翻板10可沿铰轴11转动；在中间隔板12与活动翻板10之间焊接有 定位钢板13，该定位钢板13用作活动翻板10开启时的限位角，当上提排土装置20时， 由于土体的自重力作用在活动翻板10的限位角上，活动翻板10即自行向下转动而关闭， 从而阻止流动土体再进入钢模管1中；这时，活动翻板10定位于焊接在下端钢管2内壁 的搁板14上，从而完全关闭下端钢管2的管底；然后，上拔排土装置20时，空气通过进 气管7进入下端钢管2的底部，则下端钢管2的底部不会产生负压；钢模管1内剩余土体 均在排土装置20内，再将排土装置20从钢模管1中拔出；拆卸法兰连接螺铨6，排土管 4内土体自行下落，下端钢管2与喇叭管3内的土体可吊起底部倒出；也可以打开取土孔 盖板9将土体取出；为了提高施工效率，下端钢管2与喇叭管3可以准备2 3个，即保 证成桩施工与管内弃土作业互不影响。本发明成桩过程如下第一步，开设计桩位孔，去除杂填土与地表硬土；第二步，在设计桩位上，用液压高频振动锤30将钢模管1沉入土中，该钢模管 1与设计桩径相同，高频振动沉入工序使得进入钢模管1内的土体呈流动状态；第三步，将排土装置20沉入钢模管1内，同样采用高频振动锤30沉入方法；该 排土装置20的下端钢管2的外周与钢模管1内壁的间隙用橡胶密封圈8密封；高频振压 沉入排土装置20的过程中，将钢模管1内呈流动状态的土体强制进入下端钢管2，再通过 喇叭管3截面变小后与排土管4相连通；这样，使得钢模管1内土体由排土出口5排至地 面，排土装置20振动沉入直至与钢模管1的底部齐平；这时，除了排土装置20内残留的 流动土体外，钢模管1内的土体全部排出；第四步，将排土装置20提出钢模管1，将排土装置20内土体倒出；或者，通过 开启取土盖板9取土；第五步，在钢模管1内的土体全部取净后，置入钢筋骨架21、灌入混凝土 22; 然后振动拨出钢模管1，即成桩。附图3示出用于深基坑工程的咬合施工排土灌注桩的成桩示意图；其咬合 施工达到无缝桩排防渗连接的施工装置与方法参见本发明人已经授权的发明专利号 ZL200910095824.0《一种钢筋砼咬合筒形灌注桩》。我国是水资源缺少的国家之一，本发明干排土方法施工灌注桩可节省大量洁净 水，又可节省大量能耗，是一种可以消除泥浆排放的环保节能的成桩技术；本发明通过 实施例验证直径为0.8 1米、桩长为35米的成桩施工，仅须1 1.5小时；按一天 12小时统计，每天可完成8 12根成桩施工；然而，按现有的钻孔灌注桩的成桩装置与 方法，一天最多可完成2根；因而本发明效率可提高3至5倍。
权利要求
1.一种高频振压干排土灌注桩的成桩装置，包括一可在土体中沉入与上拔的钢模管(1)，该钢模管中配置一排土装置(20)，其特征在于该排土装置(20)包括一下端钢管(2)，该下端钢管(2)的外径设置为略小于所述钢模管(1)的内径，该下端钢管(2)的上 端连接一喇叭管(3)，该喇叭管(3)上端连接一竖向排土管(4)，该竖向排土管(4)上端 连接一水平方向出土管(5)；所述排土装置(20)的顶部设置一管顶板(15)，该管顶板上 端装置有液压高频振动锤(30)；所述下端钢管(2)的底部设置有左右两侧各带铰轴(11) 的中间隔板(12)，该铰轴连接有活动翻板(10)，该活动翻板可沿所述铰轴转动。
2.根据权利要求1所述的高频振压干排土灌注桩的成桩装置，其特征在于所述钢 模管(1)的内壁与所述下端钢管(2)的外径之间设置有橡胶密封圈(8)。
3.根据权利要求1所述的高频振压干排土灌注桩的成桩装置，其特征在于所述水 平方向出土管(5)与所述下端钢管(2)底面之间的距离设置为大于或等于所述钢模管(1) 的长度。
4.根据权利要求1所述的高频振压干排土灌注桩的成桩装置，其特征在于所述管 顶板(15)与所述排土管(4)焊接成一体。
5.根据权利要求1所述的高频振压干排土灌注桩的成桩装置，其特征在于所述中 间隔板(12)与所述活动翻板(10)之间焊接有定位钢板(13)，该定位钢板用作所述活动翻 板(10)开启时限位角；该活动翻板10定位于所述下端钢管(2)内壁的搁板(14)上。
6.根据权利要求1所述的高频振压干排土灌注桩的成桩装置，其特征在于所述排 土装置(20)的底部设置有竖向进气管(7)，该进气管(7)上端口外露于所述喇叭管(3)之 外。
7.根据权利要求6所述的高频振压干排土灌注桩的成桩装置，其特征在于所述喇 叭管(3)与所述竖向排土管(4)采用带螺铨的法兰(6)连接。
8.根据权利要求7所述的高频振压干排土灌注桩的成桩装置，其特征在于所述喇 叭管(3)周侧设置有取土孔盖板(9)。
9.一种高频振压干排土灌注桩的成桩方法，包括一土体中的钢模管(1)，该钢模管中 配置一排土装置(20)，该排土装置(20)包括一上端连接喇叭管(3)的下端钢管(2)，该 喇叭管(3)上端连接竖向排土管(4)与水平方向出土管(5)；所述排土装置(20)的顶部设 置一上端连接液压高频振动锤(30)的管顶板(15)，所述下端钢管(2)的底部设置活动翻 板(10)，所述喇叭管(3)周侧设置有取土孔盖板(9)，其特征在于所述成桩方法是第一步，开设计桩位孔，去除杂填土与地表硬土；第二步，在所述设计桩位孔上，采用所述液压高频振动锤(30)将所述钢模管(1)沉 入所述桩位土中；第三步，采用所述液压高频振动锤(30)将所述排土装置(20)沉入所述钢模管(1) 中，该高频振动锤沉入排土装置的过程中，将所述钢模管(1)内呈流动状态的土体强制 进入所述下端钢管(2)内，又通过喇叭管(3)进入排土管(4)，然后由水平方向出土管 (5)排至地面；所述排土装置(20)振动沉入直至与所述钢模管⑴的底部齐平；这时， 除了排土装置内残留的流动土体外，该钢模管(1)内的土体全部排出；第四步，将所述排土装置(20)从所述钢模管(1)中提出，并将该排土装置(20)内的 土体倒出；或者，通过所述取土孔盖板(9)将土体取出；第五步，所述钢模管(1)内的土体全部取净后，置入钢筋骨架(21)、灌入混凝土 (22)；然后振动拨出该钢模管(1)，即成桩。
全文摘要
一种高频振压干排土灌注桩的成桩装置与方法，包括沉入土体中的钢模管，钢模管中配置一排土装置，它包括下端钢管、喇叭管、竖向排土管与水平出土管，排土装置的顶部设置有连接液压高频振动锤的管顶板、底部设置有竖向进气管，下端钢管底部设置有活动翻板，喇叭管周侧设置有取土孔盖板，其成桩过程是用液压高频振动锤将钢模管沉入桩位土中，再将排土装置沉入钢模管中、钢模管内呈流动状态的土体强制进入下端钢管又通过喇叭管进入排土管，又从出土管排至地面，然后，将排土装置从钢模管中提出并倒出土体、置入钢筋骨架与混凝土后振动拨出钢模管即成桩；本发明优点是消除了成桩过程的泥浆排放，环保、节水、施工效率高。
文档编号E02D5/38GK102011398SQ20101052040
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月23日 优先权日2010年10月23日
发明者孔红斌, 孔超 申请人:孔超