混凝土桩的施工装置及其施工方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种混凝土桩的施工装置，以及通过该施工装置提供一种混凝土桩的施工方法，本发明的混凝土桩的施工装置包括护筒，内管，细长重锤，其特征是：护筒下端的内壁设有加厚层，护筒中包含可升降的内管，内管底端连接固定有冲击锤，内管中包含可升降的细长重锤；冲击锤的底部为尖锥体可以穿过护筒加厚层并探出护筒外，冲击锤的中部凸出不能穿过护筒加厚层被阻挡，冲击锤的上部与内管底端连接固定，提升内管中的细长重锤击打冲击锤顶面，可实现冲击锤和内管和护筒的同步下沉；该装置还包含可以与冲击锤下端尖锥体连接的平底锤靴。
【专利说明】混凝土粧的施工装置及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及土木工程领域，尤其涉及桩的施工技术。
【背景技术】
[0002] 在建筑物的地基处理中，经常遇到这样的情况，地表下一定深度处存在密度较大 的砂土层、碎石土层、黄土层、砾卵石层等，并且这些土层的硬度不均、厚度不均。这种地质 条件对桩基施工时的桩身成孔造成很大难度，目前常用的振动沉管、静压或者回转钻进等 方式，基本上都很难形成桩孔至设计深度。旋挖钻机和人工挖孔虽然能够在较硬的土层中 成孔，但都是将原土取出的方法，不仅需要清土外运造成成本增高和环境污染，而且由于没 有充分利用原土和没有护壁，极易造成孔壁坍塌和缩径，特别是当地下水含量较高时，桩孔 会很快进水，无法进行下步施工。
【发明内容】
[0003] 本发明是为了解决上述的问题而提出的，目的在于提供一种混凝土桩的施工装 置，并且通过该施工装置提供一种简单、高效的施工方法，一次性完成护壁、成孔、成桩的操 作施工，实现工效的提高和成本的降低。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的混凝土桩的施工装置包括有护筒，内管，细长重锤， 其特征是：护筒下端的内壁设有一定高度的加厚层，护筒中包含可升降的内管，内管底端连 接固定有冲击锤，内管中包含可升降的细长重锤；冲击锤的底部为尖锥体，尖锥体的直径小 于护筒加厚层部位的内径，冲击锤的中部凸出，凸出部的直径大于护筒加厚层部位的内径 小于护筒内径，冲击锤的上部与内管底端连接固定，顶面为平面；在护筒中插入连接好的内 管和冲击锤时，冲击锤底部尖锥体穿过护筒加厚层并探出护筒外，冲击锤中部的凸出部不 能穿过护筒加厚层被阻挡，此时提升内管中的细长重锤击打冲击锤顶面，可实现冲击锤和 内管和护筒的同步下沉；该装置还包含可以与冲击锤下端尖锥体连接的平底锤靴。
[0005] 最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，护筒下端的内壁的加厚层，是以多个相同 厚度和长度的钢条或者一定厚度和高度的钢管焊接在护筒内壁上。
[0006] 最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，冲击锤为实心体，以钢材铸造或者锻造而 成。
[0007] 最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，内管底端与冲击锤上端连接为一体，向上 提升或者沉入内管时，带动冲击锤同时升降。
[0008] 最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，内管的内部填充有钢缆绳或者胶垫或者 粗细骨料等一种或几种能够缓解夯击能量的填充物。
[0009] 最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，与冲击锤下端尖锥体连接的平底锤靴，是 指形状与冲击锤圆锥体对应吻合且底端为平底的钢质锤靴。
[0010] 为了实现上述目的，本发明还包括一种混凝土桩的施工方法，该方法采用上述混 凝土桩的施工装置，其步骤包括： 1) 将上述混凝土桩的施工装置对准地基中的桩位； 2) 在内管中提升细长重锤一定高度后自由下落，击打冲击锤的顶面，使冲击锤挤扩周 围土体并带动护筒下沉； 3) 反复进行上述步骤②的锤击冲孔操作，将护筒沉入至设计深度； 4) 根据土层性质和上部荷载要求，通过下列方法之一进行桩端的处理： 方法A :①将内管和冲击锤同步提出护筒外，在冲击锤底端连接平底锤靴；②向护筒底 部填入定量的填充料；③将内管和连接好平底锤靴的冲击锤插入护筒并压至填充料上；④ 在内管中提升细长重锤一定高度后自由下落，击打冲击锤的顶面，使冲击锤对填充料进行 挤扩；⑤反复进行上述填料和挤扩操作，直至全部设定量的填充料被挤扩到桩端土体中，形 成桩端扩底； 方法B :①将内管和冲击锤同步提出护筒外，在冲击锤底端连接平底锤靴；②将内管和 连接好平底锤靴的冲击锤插入护筒，③在内管中提升细长重锤一定高度后自由下落，击打 冲击锤的顶面，使冲击锤对桩端土体进行挤扩； 方法C:省略桩端处理的施工步骤，将内管和冲击锤同步提出护筒外，将护筒留置于桩 孔中，进行下一步施工； 5) 通过下列方法之一进行桩身的施工： 方法A :①插入钢筋笼；②压灌或者浇注混凝土；③提出护筒，对混凝土进行振捣密 实； 方法B :①通过中空钻杆和高压泵，一边泵送水泥拌和物，一边旋转提升钻杆直至桩顶 标高；②提出护筒，在桩身中反插钢筋笼； 方法C :①沉入预制桩身；②提出护筒，预制桩身与周围空隙用水泥拌合物或者固化剂 填满； 方法D :①填入定量的填充料；②通过上述连接好平底锤靴的冲击锤或者重锤或者内 夯管的升降运动，对填充料进行夯击；③上提护筒一定高度，再进行上述填充和夯击操作； ④反复进行上述上提护筒和填充和夯击操作直至桩顶标高，在地基中形成挤密桩体； 方法E :①灌注素混凝土至桩顶标高；②提出护筒。
[0011] 最好，在上述的混凝土桩的施工方法中，上述步骤2)中，上述细长重锤的重量，以 及提升重锤的高度，是根据土质和冲击能量的要求确定的。
[0012] 最好，在上述的混凝土桩的施工方法中，上述步骤4)中，上述方法A和方法B中向 护筒底部填入定量的填充料，填充料是指干硬性混凝土或碎砖或碎石或渔土或卵石或钢渔 或水泥土或灰土中的一种或几种。
[0013] 最好，在上述的混凝土桩的施工方法中，上述步骤5 )中，当采用方法D和方法E时， 在桩体的施工完成后，在桩顶表面铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫层或者先在桩顶 进行扩径部的施工再铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫层。
[0014] 上述混凝土桩的施工装置及其施工方法的特点和优势在于： ①成孔速度快效率高：通过细长重锤击打冲击锤，冲击锤底端的尖锥体直接作用于地 基土体，产生远超于地基土体极限承载力的冲击能量，使土体或岩层产生冲击破坏形成桩 孔，同时带动护筒整体下沉；②成孔质量好：在冲击成孔的过程中冲击锤始终带动护筒下 沉，护筒起到护壁作用的同时，将受冲击的土体全部挤入到桩孔底部和孔壁上，赶到加固挤 密的作用，因此孔壁土体的坚固度较高，避免孔壁坍塌和缩径；③封水效果好：桩身成孔完 成后，不必提出护筒即可进行下步工序施工，即使在地下水含量较高时，护筒始终起到封水 的作用，避免地下水渗入到桩孔中；④可连续作业：整个施工过程中均不必提出护筒，还可 以通过在冲击锤底端连接平底锤靴，即可进行桩端的填料挤扩操作；⑤适用范围广泛：在 软土、硬层、夹层、含水量高等各种地质条件下均可适用，在桩基施工和复合地基处理中均 可适用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的混凝土桩的施工装置的一个实施例的正视剖面图； 图2是本发明的混凝土桩的施工装置的一个实施例的连接平底锤靴后的正视剖面图； 图3是本发明的混凝土桩的施工方法的一个实施例的工序图。
【具体实施方式】
[0016] 图1是本发明的混凝土桩的施工装置的一个实施例的正视剖面图，如图1所示，护 筒1下端的内壁设有一定高度的加厚层2,护筒1中包含可升降的内管3,内管3底端连接 固定有冲击锤4,内管3中包含可升降的细长重锤5,冲击锤4的底部为尖锥体，尖锥体的直 径小于护筒加厚层2部位的内径，冲击锤4的中部凸出，凸出部的直径大于护筒加厚层2部 位的内径小于护筒1内径，冲击锤4的上部与内管3底端以螺栓连接固定，顶面为平面，在 护筒1中插入连接好的内管3和冲击锤4时，冲击锤4底部尖锥体穿过护筒加厚层2并探 出护筒1外，冲击锤4中部的凸出部不能穿过护筒加厚层2被阻挡，此时提升内管3中的细 长重锤5击打冲击锤4顶面，可实现冲击锤4和内管3和护筒1的同步下沉。
[0017] 图2是本发明的混凝土桩的施工装置的一个实施例的连接平底锤靴的正视剖面 图，如图2所示，冲击锤4下端尖锥体与平底锤靴6用螺栓连接固定，平底锤靴6的形状与 冲击锤尖锥体对应吻合。
[0018] 图3是本发明的混凝土桩的施工方法的一个实施例的工序图，其包括下述步骤， 首先，如图3a所示，将上述混凝土桩的施工装置对准地基中的桩位；然后，如图3b所示，在 内管3中提升细长重锤5 -定高度后自由下落，击打冲击锤4的顶面，使冲击锤4挤扩周围 土体并带动护筒1下沉；然后，如图3c所示，反复进行锤击冲孔操作，将护筒1沉入至设计 深度；然后，如图3d所示，将内管3和冲击锤4同步提出护筒外，在冲击锤4底端连接平底 锤靴6,向护筒1底部填入定量的填充料7 ;然后，如图3e所示，将内管3和连接好平底锤靴 6的冲击锤3插入护筒1并压至填充料7上，在内管3中提升细长重锤5 -定高度后自由 下落，击打冲击锤4的顶面，使冲击锤4对填充料7进行挤扩；然后，如图3f所示，反复进行 上述填料和挤扩操作，直至全部设定量的填充料7被挤扩到桩端土体中，形成桩端扩底；最 后，如图3g所示，插入钢筋笼8,浇注混凝土 9,提出护筒1后对混凝土进行振捣密实，形成 钢筋混凝土桩身。
【权利要求】
1. 一种混凝土桩的施工装置，包括有护筒，内管，细长重锤，其特征是：护筒下端的内 壁设有一定高度的加厚层，护筒中包含可升降的内管，内管底端连接固定有冲击锤，内管中 包含可升降的细长重锤；冲击锤的底部为尖锥体，尖锥体的直径小于护筒加厚层部位的内 径，冲击锤的中部凸出，凸出部的直径大于护筒加厚层部位的内径小于护筒内径，冲击锤的 上部与内管底端连接固定，顶面为平面；在护筒中插入连接好的内管和冲击锤时，冲击锤 底部尖锥体穿过护筒加厚层并探出护筒外，冲击锤中部的凸出部不能穿过护筒加厚层被阻 挡，此时提升内管中的细长重锤击打冲击锤顶面,可实现冲击锤和内管和护筒的同步下沉； 该装置还包含可以与冲击锤下端尖锥体连接的平底锤靴。
2. 根据权利要求1所述的混凝土桩的施工装置，其特征是：护筒下端的内壁的加厚层， 是以多个相同厚度和长度的钢条或者一定厚度和高度的钢管焊接在护筒内壁上。
3. 根据权利要求1所述的一种混凝土桩的成孔装置，其特征是：冲击锤为实心体，以钢 材铸造或者锻造而成。
4. 根据权利要求1所述的混凝土桩的施工装置，其特征是：内管底端与冲击锤上端连 接为一体，向上提升或者沉入内管时，带动冲击锤同时升降。
5. 根据权利要求1所述的混凝土桩的施工装置，其特征是：内管的内部填充有钢缆绳 或者胶垫或者粗细骨料等一种或几种能够缓解夯击能量的填充物。
6. 根据权利要求1所述的混凝土桩的施工装置，其特征是：与冲击锤下端圆锥体连接 的平底锤靴，是指形状与冲击锤尖锥体对应吻合且底端为平底的钢质锤靴。
7. -种混凝土桩的施工方法，该方法采用上述权利要求1 一 6所述的混凝土桩的施工 装置，包括下述步骤： 1) 将上述权利要求1 一 6所述的混凝土桩的施工装置对准地基中的桩位； 2) 在内管中提升细长重锤一定高度后自由下落，击打冲击锤的顶面，使冲击锤挤扩周 围土体并带动护筒下沉； 3) 反复进行上述步骤②的锤击冲孔操作，将护筒沉入至设计深度； 4) 根据土层性质和上部荷载要求，通过下列方法之一进行桩端的处理： 方法A :①将内管和冲击锤同步提出护筒外，在冲击锤底端连接平底锤靴；②向护筒底 部填入定量的填充料；③将内管和连接好平底锤靴的冲击锤插入护筒并压至填充料上；④ 在内管中提升细长重锤一定高度后自由下落，击打冲击锤的顶面，使冲击锤对填充料进行 挤扩；⑤反复进行上述填料和挤扩操作，直至全部设定量的填充料被挤扩到桩端土体中，形 成桩端扩底； 方法B :①将内管和冲击锤同步提出护筒外，在冲击锤底端连接平底锤靴；②将内管和 连接好平底锤靴的冲击锤插入护筒，③在内管中提升细长重锤一定高度后自由下落，击打 冲击锤的顶面，使冲击锤对桩端土体进行挤扩； 方法C:省略桩端处理的施工步骤，将内管和冲击锤同步提出护筒外，将护筒留置于桩 孔中，进行下一步施工； 5) 通过下列方法之一进行桩身的施工： 方法A :①插入钢筋笼；②压灌或者浇注混凝土；③提出护筒，对混凝土进行振捣密 实； 方法B :①通过中空钻杆和高压泵，一边泵送水泥拌和物，一边旋转提升钻杆直至桩顶 标高；②提出护筒，在桩身中反插钢筋笼； 方法C :①沉入预制桩身；②提出护筒，预制桩身与周围空隙用水泥拌合物或者固化剂 填满； 方法D :①填入定量的填充料；②通过上述连接好平底锤靴的冲击锤或者重锤或者内 夯管的升降运动，对填充料进行夯击；③上提护筒一定高度，再进行上述填充和夯击操作； ④反复进行上述上提护筒和填充和夯击操作直至桩顶标高，在地基中形成挤密桩体； 方法E :①灌注素混凝土至桩顶标高；②提出护筒。
8. 根据权利要求7所述的混凝土桩的施工方法，其特征在于上述步骤2)中，上述细长 重锤的重量，以及提升重锤的高度，是根据土质和冲击能量的要求确定的。
9. 根据权利要求7所述的混凝土桩的施工方法，其特征在于上述步骤4)中，上述方法 A和方法B中向护筒底部填入定量的填充料，填充料是指干硬性混凝土或碎砖或碎石或渣 土或卵石或钢渣或水泥土或灰土中的一种或几种。
10. 根据权利要求7所述的混凝土桩的施工方法，其特征在于上述步骤5)中，当采用方 法D和方法E时，在桩身的施工完成后，在桩顶表面铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫 层，还可以先在桩顶进行扩径部的施工再铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫层。
【文档编号】E02D7/28GK104099925SQ201410357471
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】王继忠 申请人:王继忠