專利名稱：振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，在飽和砂土、粉土、粘性土地層，進(jìn)行振動(dòng)沉管碎石樁施工時(shí)，由于成孔時(shí)振動(dòng)作用，土層受擾動(dòng)甚至液化，對(duì)樁管底部活門及管內(nèi)砂石料產(chǎn)生較大的浮力作用，砂石料不能或很少排出，影響施工質(zhì)量及進(jìn)度。此問(wèn)題在樁長(zhǎng)大于10米時(shí)尤為明顯。過(guò)去遇到此類問(wèn)題時(shí)，一般有四種施工方法①樁管底部加混凝土預(yù)制樁尖法；②樁管內(nèi)灌水法；③樁管內(nèi)夯錘法；④大幅度反插法。這些方法施工速度慢，施工質(zhì)量不易保證。如諫壁電廠碎石樁工程中，樁長(zhǎng)13.5m。采用①種方法時(shí)，在地面6.5m以下，樁管排不出石料；采用②③種方法，最快施工速度分別是15、25根/天·臺(tái)；采用④種方法，施工所形成的碎石樁樁體均勻度較差，復(fù)合地基承載力不易保證，最快施工速度是20根/天·臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種施工速度快、能形成強(qiáng)度較高復(fù)合地基的振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝所使用的設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝，該工藝包括下述步驟(1)、移動(dòng)樁機(jī)及塔架，把樁管或樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位；(2)、啟動(dòng)振動(dòng)錘，把樁管下沉到設(shè)計(jì)的深度；(3)、在下沉過(guò)程中的同時(shí)或在下沉到設(shè)計(jì)的深度后，向樁管內(nèi)加入規(guī)定數(shù)量的砂石料；(4)、通過(guò)空壓機(jī)向樁管內(nèi)充氣，當(dāng)樁管內(nèi)的充氣氣壓達(dá)到樁長(zhǎng)所要求的對(duì)應(yīng)的壓力后，停止充氣；(5)、啟動(dòng)振動(dòng)錘，把樁管提升1～2m，在提升的過(guò)程中，樁管的出料活門在氣壓及砂石料的重力作用下自動(dòng)打開(kāi)，樁管內(nèi)石料在氣壓和重力作用下流入鉆孔中；
(6)、降落樁管，利用振動(dòng)或及樁尖的擠壓作用使砂石密實(shí)；(7)、重復(fù)(4)、(5)、(6)三步驟，其中，在步驟(4)中，充氣的氣壓根據(jù)變化的樁長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；(8)、當(dāng)樁管內(nèi)砂石料用到規(guī)定程度時(shí)，再向樁管內(nèi)添加砂石料，重復(fù)(4)、(5)、(6)三步驟；(9)、樁管提至砂石樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高，制樁完成。
在所述的步驟(1)中，要根據(jù)地層的強(qiáng)度決定樁管的下端是否安裝樁尖，如地層的強(qiáng)度偏高，沉管困難時(shí)，就要加樁尖；如地層的強(qiáng)度不偏高，沉管可以進(jìn)時(shí)，就不加樁尖。
在所述的步驟(4)中，所述的樁管內(nèi)的充氣氣壓與樁長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為在樁長(zhǎng)以4.0m為起點(diǎn)，充氣氣壓以0為起點(diǎn)(此時(shí)為大氣壓)，樁長(zhǎng)每增加2.0m，充氣氣壓增加0.1Mpa。根據(jù)土層的變化，充氣氣壓需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，即適當(dāng)?shù)脑黾踊驕p少。
在所述的步驟(3)中，在下沉過(guò)程中方便時(shí)加砂石料，要比在下沉到設(shè)計(jì)的深度后加砂石料能夠提高施工工效。
本發(fā)明的方法中所使用的設(shè)備，該設(shè)備包括有塔架、樁機(jī)，該樁機(jī)包括有樁管、及其驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置由振動(dòng)錘及其電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成；在樁管中的下部設(shè)有出料活門、及出料口；在樁管的上部設(shè)有進(jìn)料口、及進(jìn)料斗；該樁管并配有樁尖，上述結(jié)構(gòu)均為公知的結(jié)構(gòu)，為了配合本發(fā)明的方法進(jìn)行氣沖法施工，該設(shè)備還包括有空壓機(jī)，且在樁管的上部設(shè)有進(jìn)氣口，空壓機(jī)的供氣口通過(guò)進(jìn)氣管與進(jìn)氣口相接，并且在樁管的進(jìn)料口處設(shè)有可以朝內(nèi)開(kāi)啟的擋氣板。
可以朝內(nèi)開(kāi)啟的擋氣板有多種方式，其中，如擋氣板通過(guò)在撐桿上滑動(dòng)進(jìn)行朝內(nèi)開(kāi)啟；擋氣板通過(guò)其上部的活動(dòng)拉環(huán)與樁管內(nèi)壁鉸接，可進(jìn)行朝內(nèi)開(kāi)啟。其復(fù)位可以通過(guò)樁管充氣的壓力進(jìn)行復(fù)位，還可以再加上回位簧進(jìn)行復(fù)位。
其中第一種結(jié)構(gòu)所述樁管內(nèi)壁固定有與樁管垂直的撐桿，擋氣板通過(guò)其上的通孔滑動(dòng)連接在撐桿上，在擋氣板的內(nèi)側(cè)面連接回位簧的一端，回位簧的另一端連接在與擋氣板相對(duì)的樁管內(nèi)壁上。加料時(shí)，向進(jìn)料斗中加入砂石料，利用砂石料的自身的重量沖開(kāi)擋氣板，使擋氣板以撐桿為導(dǎo)軌，向相對(duì)的樁管內(nèi)壁方向移動(dòng)，這樣就打開(kāi)了擋氣板；當(dāng)停止加料時(shí)，由于進(jìn)料斗中沒(méi)有料了，擋氣板在回位簧的作用下，回到起始的位置，即關(guān)閉了擋氣板。
其中第二種結(jié)構(gòu)在所述樁管內(nèi)壁的進(jìn)料口的上方設(shè)有朝上、下延長(zhǎng)的長(zhǎng)孔，并在擋氣板上設(shè)有通孔，由活動(dòng)拉環(huán)穿過(guò)上述二孔，使擋氣板鉸接在樁管內(nèi)壁上，且活動(dòng)拉環(huán)上連接回位簧的一端，回位簧的另一端連接在與擋氣板相對(duì)的樁管內(nèi)壁上。加料時(shí)，向進(jìn)料斗中加入砂石料，利用砂石料的自身的重量使鉸接的擋氣板向內(nèi)張開(kāi)，這樣就打開(kāi)了擋氣板；當(dāng)停止加料時(shí)，由于進(jìn)料斗中沒(méi)有料了，擋氣板在回位簧的作用下，回到起始的位置，即關(guān)閉了擋氣板。
本發(fā)明的擋氣板結(jié)構(gòu)不限于上述二種結(jié)構(gòu)，還可以有其它的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明設(shè)備的樁管中，所述的進(jìn)氣口設(shè)在與擋氣板相對(duì)的樁管內(nèi)壁上。當(dāng)停止加料、向樁管中充氣時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入樁管中，并靠氣沖將擋氣板密閉。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝是采用傳統(tǒng)的打樁機(jī)和低壓空氣壓縮機(jī)(0.196MPa＜P≤0.98MPa)相結(jié)合進(jìn)行施工，樁管內(nèi)的砂石料在空氣壓力及重力作用下，克服土層中液體產(chǎn)生的浮力，均勻進(jìn)入土層，經(jīng)過(guò)樁管的振動(dòng)擠密，形成強(qiáng)度較高的復(fù)合地基。振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工時(shí)，最佳施工速度是35～40根/天·臺(tái)。是常規(guī)施工方法的1.5～2.6倍。各種方法施工所形成的碎石樁檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)附表。
振動(dòng)沉管碎石樁重型動(dòng)力觸探檢測(cè)表



圖1為本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明的樁機(jī)的樁管結(jié)構(gòu)(擋氣板第一種結(jié)構(gòu)方式)的示意3為本發(fā)明的樁機(jī)的樁管結(jié)構(gòu)(擋氣板第二種結(jié)構(gòu)方式)示意圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明的振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝所使用的設(shè)備，如圖1、圖2所示，該設(shè)備包括有塔架1、在塔架1上吊裝樁機(jī)，并配有空壓機(jī)10。該樁機(jī)包括有樁管4、及其驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置由振動(dòng)錘3及其電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成。在樁管4的下端裝有樁尖12；在樁管4中的下部設(shè)有出料活門7、及出料口；在樁管4的上部設(shè)有進(jìn)料口、及進(jìn)料斗2，并在樁管4內(nèi)的進(jìn)料口處設(shè)有擋氣板5；在樁管4內(nèi)壁固定有與樁管4垂直的撐桿13，擋氣板5通過(guò)其上的通孔滑動(dòng)連接在撐桿13上，在擋氣板5的內(nèi)側(cè)面連接回位簧6的一端，回位簧6的另一端連接在與擋氣板5相對(duì)的樁管4內(nèi)壁上；在樁管4的上部設(shè)有進(jìn)氣口8，進(jìn)氣口8設(shè)在與擋氣板5相對(duì)的樁管4內(nèi)壁上，且空壓機(jī)10的供氣口通過(guò)進(jìn)氣管9與進(jìn)氣口8相接。工作時(shí)，該設(shè)備的進(jìn)料和進(jìn)氣的過(guò)程如下需要加料時(shí)，向進(jìn)料斗2中加入規(guī)定數(shù)量的砂石料，利用砂石料的自身的重量沖開(kāi)擋氣板5，使擋氣板5以撐桿13為導(dǎo)軌，向相對(duì)的樁管內(nèi)壁方向移動(dòng)，這樣就打開(kāi)了擋氣板5；當(dāng)停止加料、需要進(jìn)氣時(shí)，由于進(jìn)料斗2中沒(méi)有料了，擋氣板5在回位簧6的作用下，回到起始的位置，即關(guān)閉了擋氣板5，打開(kāi)空壓機(jī)10上的閥門開(kāi)關(guān)11，向樁管4中充氣，壓縮空氣通過(guò)進(jìn)氣管9、進(jìn)氣口8進(jìn)入樁管4中，并靠氣沖將擋氣板5密閉。
如圖3所示，該圖中的樁機(jī)的樁管結(jié)構(gòu)除用活動(dòng)拉環(huán)的結(jié)構(gòu)代替撐桿結(jié)構(gòu)外，其余的都與圖2中的結(jié)構(gòu)相同。在所述樁管4內(nèi)壁的進(jìn)料口的上方設(shè)有朝上、下延長(zhǎng)的長(zhǎng)孔16，并在擋氣板5上設(shè)有通孔17，由活動(dòng)拉環(huán)15穿過(guò)上述二孔，使擋氣板5鉸接在樁管4內(nèi)壁上，且活動(dòng)拉環(huán)15上連接回位簧6的一端，回位簧6的另一端連接在與擋氣板5相對(duì)的樁管4內(nèi)壁上。加料時(shí)，向進(jìn)料斗2中加入砂石料，利用砂石料的自身的重量使鉸接的擋氣板5向內(nèi)張開(kāi)，這樣就打開(kāi)了擋氣板5；當(dāng)停止加料時(shí)，由于進(jìn)料斗2中沒(méi)有料了，擋氣板5在回位簧6的作用下，回到起始的位置，即關(guān)閉了擋氣板5。
采用上述設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝，樁長(zhǎng)12米。如圖1、圖2、圖3所示，其工作步驟如下(1)首先移動(dòng)樁機(jī)及塔架1，把樁管4或樁尖12對(duì)準(zhǔn)樁位。
(2)然后啟動(dòng)振動(dòng)錘3，把樁管4下沉到設(shè)計(jì)的深度一12米，在樁管4的下沉過(guò)程中向樁管4內(nèi)加入規(guī)定數(shù)量的石料。
(3)停止加料后，開(kāi)啟空壓機(jī)10，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器控制壓力，開(kāi)啟樁機(jī)進(jìn)氣管閥門11，向樁管4內(nèi)充氣，并靠氣沖壓力及回位簧將上料門密閉。
(4)當(dāng)樁管內(nèi)充氣氣壓達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，即當(dāng)樁管內(nèi)的充氣氣壓達(dá)到樁長(zhǎng)所要求的對(duì)應(yīng)的壓力后，停止充氣；也就是根據(jù)樁長(zhǎng)，控制其對(duì)應(yīng)的充氣壓力，樁機(jī)內(nèi)的充氣氣壓與樁長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為在樁長(zhǎng)以4.0m為起點(diǎn)，充氣氣壓以0為起點(diǎn)(此時(shí)為大氣壓)，樁長(zhǎng)每增加2.0m，充氣氣壓增加0.1Mpa。如12米的樁長(zhǎng)，其對(duì)應(yīng)的充氣氣壓為0.4Mpa。樁長(zhǎng)與充氣氣壓對(duì)照參考表如下

根據(jù)土層的變化，充氣氣壓需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，即適當(dāng)?shù)脑黾踊驕p少。其每個(gè)充氣氣壓值的調(diào)整的波動(dòng)的范圍是±0.05Mpa。
(5)啟動(dòng)振動(dòng)錘3，再把樁管4提升1.5m，提升時(shí)，樁管底活門7在氣壓及砂石料的重力作用下自動(dòng)打開(kāi)，樁管4內(nèi)砂石料在氣壓和重力作用下，克服管外土層壓力流入鉆孔中。
(6)再降落樁管4，利用振動(dòng)或及樁尖12的擠壓作用使砂石密實(shí)。
(7)然后重復(fù)(5)、(6)的兩個(gè)步驟，使得砂石樁不斷增高，制樁過(guò)程中，根據(jù)樁長(zhǎng)的不斷變化應(yīng)參照氣壓與樁長(zhǎng)對(duì)照參考表不斷調(diào)節(jié)樁管4內(nèi)的氣壓，保證碎石樁的施工質(zhì)量。
(8)當(dāng)樁管4內(nèi)砂石料用到規(guī)定程度時(shí)，關(guān)閉樁管4的進(jìn)氣管閥門11，向樁管4內(nèi)添加砂石料。然后再重復(fù)的個(gè)步驟(4)(5)、(6)、(7)。
(9)樁管4提至砂石樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高，制樁完成。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝，其特征在于該工藝包括下述步驟(1)、移動(dòng)樁機(jī)及塔架，把樁機(jī)或樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位；(2)、啟動(dòng)振動(dòng)錘，把樁管下沉到設(shè)計(jì)的深度；(3)、在下沉過(guò)程中的同時(shí)或在下沉到設(shè)計(jì)的深度后，向樁管內(nèi)加入規(guī)定數(shù)量的砂石料；(4)、通過(guò)空壓機(jī)向樁管內(nèi)充氣，當(dāng)樁管內(nèi)的充氣氣壓達(dá)到樁長(zhǎng)所要求的對(duì)應(yīng)的壓力后，停止充氣；(5)、啟動(dòng)振動(dòng)錘，把樁管提升1～2m，在提升的過(guò)程中，樁管的出料活門在氣壓及砂石料的重力作用下自動(dòng)打開(kāi)，樁管內(nèi)石料在氣壓和重力作用下流入鉆孔中；(6)、降落樁管，利用振動(dòng)或及樁尖的擠壓作用使砂石密實(shí)；(7)、重復(fù)(4)、(5)、(6)三步驟，其中，在步驟(4)中，充氣的氣壓根據(jù)變化的樁長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；(8)、當(dāng)樁機(jī)內(nèi)砂石料用到規(guī)定程度時(shí)，再向樁管內(nèi)添加砂石料，重復(fù)(4)、(5)、(6)三步驟；(9)、樁管提至砂石樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高，制樁完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝，其特征在于在所述的步驟(4)中，所述的樁管內(nèi)的充氣氣壓與樁長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為在樁長(zhǎng)以4.0m為起點(diǎn)，充氣氣壓以0為起點(diǎn)，樁長(zhǎng)每增加2.0m，充氣氣壓增加0.1Mpa。
3.一種權(quán)利要求1的方法中所使用的設(shè)備，該設(shè)備包括有塔架、樁機(jī)，該樁機(jī)包括有樁管、及其驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置由振動(dòng)錘及其電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成，在樁管中的下部設(shè)有出料活門、及出料口；在樁管的上部設(shè)有進(jìn)料口、及進(jìn)料斗；該樁管并配有樁尖；其特征在于該設(shè)備還包括有空壓機(jī)，且在樁管的上部設(shè)有進(jìn)氣口，空壓機(jī)的供氣口通過(guò)進(jìn)氣管與進(jìn)氣口相接，并且在樁管的進(jìn)料口處設(shè)有擋氣板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述樁管內(nèi)壁固定有與樁管垂直的撐桿，擋氣板通過(guò)其上的通孔滑動(dòng)連接在撐桿上，在擋氣板的內(nèi)側(cè)面連接回位簧的一端，回位簧的另一端連接在與擋氣板相對(duì)的樁管內(nèi)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于在所述樁管內(nèi)壁的進(jìn)料口的上方設(shè)有朝上、下延長(zhǎng)的長(zhǎng)孔，并在擋氣板上設(shè)有通孔，由活動(dòng)拉環(huán)穿過(guò)上述二孔，使擋氣板鉸接在樁管內(nèi)壁上，且活動(dòng)拉環(huán)上連接回位簧的一端，回位簧的另一端連接在與擋氣板相對(duì)的樁管內(nèi)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于所述的進(jìn)氣口設(shè)在與擋氣板相對(duì)的樁管內(nèi)壁上。
全文摘要
一種振動(dòng)沉管碎石樁氣沖法施工工藝及其設(shè)備。該工藝包括下述步驟(1)移動(dòng)樁機(jī)及塔架，把樁機(jī)及樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位；(2)啟動(dòng)振動(dòng)錘，把樁機(jī)下沉到設(shè)計(jì)的深度；(3)向樁機(jī)內(nèi)加入規(guī)定數(shù)量的砂石料；(4)通過(guò)空壓機(jī)向樁機(jī)內(nèi)充氣；(5)把樁機(jī)提升1～2m，管內(nèi)石料在氣壓和重力作用下流入鉆孔中；(6)降落樁機(jī)，使砂石密實(shí)；(7)重復(fù)(4)、(5)、(6)三步驟；(8)當(dāng)樁機(jī)內(nèi)砂石料用到規(guī)定程度時(shí)，再向樁機(jī)內(nèi)添加砂石料，重復(fù)(4)、(5)、(6)三步驟；(9)樁機(jī)提至砂石樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高，制樁完成。該設(shè)備是在公知的樁機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了空壓機(jī)，樁管增設(shè)了進(jìn)氣口、擋氣板。該工藝的施工速度是常規(guī)方法的1.5～2.6倍。
文檔編號(hào)E02D3/00GK1570287SQ0314593
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月17日
發(fā)明者韋偉 申請(qǐng)人:北京振沖工程股份有限公司