CN101617083A - 使用具有上向流量限制器的中空心轴建造夯实集料墩的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于安装集料墩的系统和方法。将圆柱形中空心轴打入到想要的深度。逐步地将集料输送通过心轴。升起并打入心轴以夯实集料。心轴的夯头中的物理构件允许集料保留在由心轴形成的腔中，并且防止集料在打入过程中进入心轴。

Description

使用具有上向流量限制器的中空心轴建造夯实集料墩的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请与2007年2月22日提交的美国临时申请第60/902,504号以及2007年2月23日提交的美国临时申请第60/902,861号有关，并且要求它们的优先权。这两个引用的临时申请的公开内容在此具体地通过引用并入。

发明领域

本发明涉及使用位移心轴(displacement mandrel)在基土中安装集料墩(aggregate pier)，以用于支撑建筑物、墙、工业设施以及与运输相关的结构。尤其，本发明涉及通过使用圆柱形中空心轴来安装集料墩的方法和设备，所述心轴包括用于在压实过程中限制集料向上流入到心轴中的装置。

发明背景

位于包含软土或松软土壤的区域内的重型设施或对沉降敏感的设施经常支撑在深地基上。这样的深地基一般由打入桩或钻孔后安装的混凝土墩构成。深地基设计成将结构负载通过软土转移到更强的土层。

近年来，集料墩越来越多地用来支撑位于包含软土层的区域中的结构。墩设计成加强和加固软层，并且使因而发生的沉降减到最低。这样的墩使用多种方法来建立，包括例如在美国专利No.5,249,892和No.6,354,766(“短集料墩(Short Aggregate Piers)”)中描述的钻孔和夯实方法、例如在美国专利No.6,425,713(“横向位移墩(Lateral Displacement Pier)”)中描述的打入心轴方法(driven mandrel method)，以及例如由Nathanial S.Fox开发并称为“撞击墩(impact Pier)”且在美国专利No.7,226,246中描述的夯头打入心轴方法。

上面提及的包括钻或挖掘腔的“短集料墩”技术是一种有效的地基解决方案，尤其是当安装在其中孔的侧壁稳定性容易维持的粘性土中时。

“横向位移墩”和“撞击墩”方法是为在其中腔的侧壁稳定性不容易维持的颗粒土壤中安装集料墩而开发的。“横向位移墩”通过将管道打入到地中，钻出管道内的土，用集料填充管道，并且使用管道来压实“薄层中”的集料而建造。通常在管道底部使用斜边来压实。

“撞击墩”是“横向位移墩”的扩展。在此情形中，将较小直径(8到16英寸)的夯头打入到地中。将夯头连接到管道，一旦将夯头打入到设计深度，就用碎石填充管道。然后提起夯头，从而允许石料保留在腔中，并且然后将夯头打回去，以便压实每一层集料。撞击墩超过横向位移墩的优势在于建造的速度。

本发明是对这样的已有技术的改进，且尤其是对横向位移墩、撞击墩和其方法的改进。通过在打入心轴的过程中限制集料通过心轴向上位移来为压实集料提供更有效的机械装置。

通常，本发明将采用钢质心轴(steel mandrel)，而钢质心轴由作为主要部分的用于将集料传送到下部管道部分或夯头的上部管道构成。在抽回心轴的过程中，集料的向上移动最小。然而，在压实过程中，有可能在心轴被向下压时，材料被上推到心轴中。根据本发明，消除或大大减小了材料向上移动到心轴内的可能性。

发明内容

一方面，本发明涉及一种装备有流量限制器的心轴，以避免在向下压实过程中集料向上移动到心轴中。本发明涉及例如在美国专利No.6,425,713(“横向位移墩”)中描述的系统和方法以及例如由Fox开发并称为“撞击墩”并且在美国专利No.7,226,246中公开的夯头打入心轴方法。前面提到的所述全部文件的公开内容在此特别地通过引用并入。

在一个实施方案中，本发明可利用两个圆柱形管道部分，这两个圆柱形管道部分在它们的相邻端对准并互相连接以形成长形心轴。心轴的顶部管道部分是主要的集料输送机械装置。集料输送到位于顶部管道部分的上端处的加料斗中。心轴的底部管道部分可具有比顶部管道部分略微大的直径，并且还作为心轴的夯头来操作。可以是主动机械的或者被动的结构构件位于底部管道部分内。结构构件通常允许集料材料不受限制地通过心轴向下移动，并且当心轴被升起时通过底部管道部分移出。当通过向下移动心轴来夯实集料时，结构构件限制或者妨碍集料或者其它材料向上流动到心轴中。

在第一实施方案中，底部管道部分包括，例如，呈可移动的垂直延伸的构件的形式的机械流量限制器。限制器安装在底部管道部分内部的顶部区域附近，邻近两个管道部分的界面(但是应理解，底部部分和顶部部分可包括具有不同壁厚等的单一整体单元)。在夯实或压实操作中，机械流量限制器以主动的和动态的方式运行，以限制心轴中的集料或土壤向上移动。

在这个实施方案中，机械流量限制器优选地由钢链、线绳，或其它类似的机械装置构成。机械流量限制器一般在心轴底部管道部分或夯头内部固定到它们的顶端，并且当心轴升起时，在心轴底部管道部分内垂直向下延伸。这是因为，当心轴向上升起时集料使限制器变直。当心轴在集料压实过程中向下移动时，机械流量限制器自由移动，并且由于与集料相互作用而在心轴底部管道部分内向内和向上移动。当限制器向内移动时，它们往往将集料挤在一起，从而限制集料在心轴内向上流动。

在更具体的实施方案中，心轴的下端还可以包括牺牲盘(sacrificialplate)(另外，在此也称为一次性打入鞋形物(driving shoe))。牺牲盘被插入到心轴夯头的底部的开口内。所述盘阻止土壤在打入操作过程中进入心轴中，并且，在集料的堆放和压实过程中，所述盘留在心轴的底部。可选择地，在打入前，可以去除牺牲盘，并且可以将集料放置在心轴的内部。在打入过程中，集料起限制土壤进入心轴的作用，这是因为通过机械流量限制器防止了集料回到心轴中。

在根据本发明建造集料墩时，将心轴打入到它的设计深度。如果使用牺牲盘，则通过安装在心轴上端的加料斗将集料输送到心轴顶部。如果在没有牺牲盘时打入心轴，则可在打入前将集料输送到心轴中。一旦在打入操作过程中达到了想要的深度，就将心轴抽出预定的量，例如，一般约3英尺，并且允许集料流过心轴的主要的顶部输送部分和较大的底部管道部分。然后，使用能够将动态的或静态的向下的力传递给夯头的底部管道部分的常规设备向下打入心轴，一般约2英尺。在向下打入过程中，通过进入到心轴底部的集料将机械流量限制器向内和向上推。这个动作使得流量限制器在夯头中集中在一起。然后，夯头通过流量限制器在该区域闭合，并且因此避免或妨碍了集料在心轴中向上流动。

在可选的实施方案中，本发明如先前所描述的，并且也可以具有两个圆柱形管道部分，这两个圆柱形管道部分在它们的相邻端对准并互相连接以形成长形心轴。如前所述，心轴的顶部管道部分是主要的集料传输机械装置，并且集料输送到位于顶部管道部分的上端处的加料斗中。在一个实施方案中，心轴的底部管道部分的直径比顶部管道部分的直径略微大，并且当心轴升起时，允许集料通过心轴进行不受限制的移动。底部管道部分还用作心轴的夯头。

在这个实施方案中，被动流量限制器安装在底部管道部分的内部，并且用来限制集料在夯实或压实操作中向上移动。被动流量限制器是静态结构，并且大致水平向内延伸。被动流量限制器可以由钢、钢合金、木材、金属盘，或者能够在心轴的直接垂直向下移动的作用中在心轴底部部分内提供被动抵抗的其它构造材料制成。被动流量限制器沿着底部管道部分或者夯头的内周边固定。被动流量限制器沿着它们的顶部表面的角度可以从相对于水平线为大约0度到从水平线向下大约60度变化。它们延伸到心轴中心的量足以在夯实过程中限制集料向上移动，但是当心轴上升时基本不阻止集料相对于心轴向下移动。

与第一实施方案一样，心轴的下端也可以装配有插入到心轴夯头的底部的开口内的牺牲盘。作为一种选择，可以在打入前去除所述盘并且将集料放置在心轴中，以防止土壤在操作过程中进入。在向下打入的过程中，进入心轴的底部的集料与被动限制器接合。这个动作导致被动限制器之间的集料“拱形”到限制器，从而“阻塞”心轴，并且阻止集料向上流动。

在所有实施方案中，本发明允许当心轴升起时集料相对于心轴不受限制的重力流动或移动，并且在向下打入心轴时提供形成临时的集料堵塞(aggregate plug)的机械或被动限制。集料堵塞能阻止集料在心轴中进一步向上移动，并且因此允许在向下压实过程中集料堵塞与夯头的底部边缘一起用作另外的压实表面。这个较大的压实表面有利于建造更强的和更硬的墩。

可以理解，如下所述的本发明不限于在下面的描述或附图说明中阐述的部件的结构和布置的细节。本发明可以有可供选择的实施例并且能以多种方式实践或实施。具体地，所述的尺寸以及它们出现在附图中的位置仅仅是示例性的实施方式，并且在条件允许时可以由本领域的技术人员修改。

附图简述

图1是阐述了根据本发明的受机械限制的心轴的第一实施方式的部分截面前视示意图。

图2是图1心轴的部分截面侧视示意图。

图3是示出了用于集料的加料斗的本发明心轴的顶视图。

图4是图1心轴的底部管道部分或夯头的放大的部分截面示意图，显示了机械流量限制器的实施方式，例如围绕夯头的内周边设置的链。

图5是图1中示出的底部管道部分或夯头的放大的平面底视图。

图6是图1实施方式的底部部分的内部的透视图。

图7是图1心轴的部分截面前视示意图，此时，具有牺牲端帽(sacrificialend cap)的心轴正被打入。

图8是与图7相似的心轴的部分截面前视示意图，此时，心轴正被抽出离开腔底部的牺牲端帽并且离开腔中的松的填充集料。

图9是与图7和图8相似的心轴的部分截面前视示意图，此时，心轴正被向下打入以压实心轴底部下面的松的集料，其中流量限制器向上和向内变形以压缩夯头的截面面积，并通过在心轴的底部部分形成临时的集料堵塞来防止集料经过心轴向上移动。

图10是图示了使心轴的底部部分内部的集料成拱形来阻止在夯实过程中集料向上流动的视图。

图11是显示了根据本发明的被动流量限制器的第二实施方式的部分截面前视示意图。

图12是图11显示的心轴的部分截面侧视示意图。

图13是图11心轴的具有被动流量限制器的底部管道部分或夯头的放大的部分截面前视示意图。

图14是图13中示出的底部管道部分或夯头的放大的底视图，示出了围绕底部管道部分的内周边延伸的限制器。

图15是图11心轴的部分截面前视示意图，此时，具有牺牲端帽的心轴正被打入。

图16是与图15相似的心轴的部分截面前视示意图，此时，心轴正被抽出离开腔底部的牺牲端帽，并且离开腔中的松的填充集料。

图17是与图15和图16相似的心轴的前视图，此时，心轴正被向下打入以压实松的填充集料，其中集料与被动流量限制器接合。

图18是示出了负载模数测试比较的曲线图。

详述

一方面，提供了一种用于在基土中安装集料墩的方法和设备。所述方法由用能够打入心轴的基础机器将如图中所示出的中空管道心轴1打入到基土中组成。基础机器一般装备有振动打桩锤(vibratory piling hammer)和对心轴施加静态力以实现贯入到基土中的能力。这样的机器是常规的，并且在本领域中是众所周知的，因此在这里不需要用更多的细节来描述。作为可选的机器，也可以使用例如那些仅仅提供静态力、仅仅提供动态力，或者它们的组合的机器。

在优选实施方案中，如图1、2、7、8、9、11、12、13、15、16和17所示，心轴可具有安装在较大直径的底部管道部分2的顶部的较小直径的顶部管道部分9。尽管心轴1的上部部分9和下部部分2以示例性方式示出为分开的部分，且其中下部部分2的外部直径比上部部分9的外部直径大，但是它们也能采用其它形式。例如，上部部分9和下部部分2可被制成为单独的一个整体单元。进一步地，上部部分9的外部直径可与下部部分2的外部直径相同。在这样的实施方案中，可通过使下部部分2比上部部分9的壁薄来容纳流量限制器。在示例性实施方案中，顶部管道部分9和底部管道部分2优选地由具有待构建的集料墩所期望的尺寸大小的标准圆柱或链接钢管(articulated steel pipe)形成，这对那些普通技术人员来说是明显的。顶部管道部分9的下端优选地使用环状连接板10和适当的焊接或者类似方法固定到底部管道部分2的上端，如图4和图13所示。底部管道部分2用作夯头。在图1-10的实施方案中，底部管道部分2装备有垂直延伸的流量限制器6，所述流量限制器6在压实过程中限制集料通过心轴向上移动。

在打入之前，心轴可选地装配有牺牲盘3，该牺牲盘3起打入鞋形物的作用，并被装入构成心轴头的底部部分2的内部环形体4内。一次性打入鞋形物比心轴头的环形体略微大些，且因此，在打入到需要的打入深度时，打入鞋形物在心轴1的底部保持在适当的位置。当心轴1升起时，打入鞋形物保持在打入深度，并且作为操作的一部分被牺牲掉。构成打入鞋形物的牺牲盘3可以由钢、钢合金、木材、金属盘，或者其它构造材料制成。可选地，代替盘3，心轴1可充有集料，使得当心轴1被打入时，集料将在环形空间4内形成临时堵塞。

加料斗5在所有附图中示出，尤其在图3中示出，并且加料斗5可固定(或者可拆除地固定)到心轴的顶部。加料斗5用于在操作过程中随时将集料注入到心轴内(例如，举例来说，通过在国际专利申请No.PCT/US2006/019678中描述的开缝心轴，其公开内容在此通过引用并入)。

至于本发明使用的集料，其通常是最大颗粒尺寸一般小于2英寸的“干净”石料。对于术语“干净石料(clean stone)”而言，其意思是，其一般包括的石料中少于5％的石料通过No.200筛子尺寸(0.074英寸)。也可以使用可选的集料组成，例如最大颗粒尺寸范围在1/4英寸和3英寸之间的干净石料、其中多于5％的集料通过No.200筛子尺寸的集料、再生混凝土、矿渣、再生沥青、沙子、玻璃以及其它构造材料。

在可选的结构中，心轴1的顶部部分9可以使用轧制钢制造，以形成具有圆形截面的圆柱。优选地，心轴1的底部部分2的截面面积比心轴的上部部分的截面面积略微大些。也可以使用其它可选的心轴直径和形状，例如由钢制成以形成方形、八边形，或者链接形状的心轴。

心轴1的构成夯头的底部部分2的下部边缘8也可以向外成斜角，而不是如在示例性实施方案中示出的直的断面。

尽管顶部部分9的直径可以变化(例如，举例来说，从大约6英寸至大约14英寸)，但是心轴1的顶部部分9的外部直径优选地约为10英寸。心轴壁厚也可以变化，例如，从大约1/4英寸至大约1英寸，取决于心轴的直径、长度、心轴的构造材料以及打入条件。优选地，心轴1为大约10英尺至大约40英尺长。然而，可以采用可选的长度，例如，5英尺短和70英尺长。底部管道部分或下部管道部分2的外部直径优选地比上部管道部分9的外部直径大约2至6英寸，取决于上部管道部分的直径。

图1-10实施方案中的心轴1的底部部分2包括垂直延伸的可移动的机械流量限制器6，如图4和图5所示的，所述流量限制器6在它们的顶端固定到邻近顶部管道部分9的底端处的开口的连接板10的下表面。还如图6中所示的，流量限制器6沿着构成夯头的底部管道部分2的内周边以大致圆形图案自由地悬挂。

在这个实施方案中，流量限制器6优选地是在心轴1的夯头2中形成圆形列阵的16个钢连接链。根据心轴1和夯头的直径，可选数量的钢连接链可以用于列阵中。每一钢链的连接数量也可根据每一单独的链连接尺寸和夯头2的高度而变化。每一单独的链的总长度优选为下部管道部分2的内部高度的大约1/3至大约2/3。每一链段的厚度例如从大约1/4英寸至大约1英寸变化。可选的材料，例如线绳或其它抗拉伸力但显示出小的抗压缩力的机械装置，也可以用于上向流量限制器6。

在操作中，将心轴1打入到想要的设计深度。如果使用牺牲盘3，则在打入到想要的设计深度后，用集料填充加料斗5。可选地，在打入前，集料被部分地或全部地充入到心轴头2的内部，使得机械流量限制器6的限制在构成心轴1的夯头的底部部分2中形成临时的集料堵塞，以便在打入到想要的设计深度的过程中，土壤不会明显地进入心轴1和2的内部。

一旦心轴1到达了设计深度，就将其略微升起，并且，牺牲盘3或当没有采用盘时的临时的集料堵塞变为被移开，并保持在设计深度。当心轴升起时，集料通过相对于心轴向下移动并且移动到夯头2的环形空间4之外而保持在适当位置。结果，心轴升起，而集料保持在原位，没有明显的额外的集料向下流动。此时，通常地，集料第一次接触所产生的腔的侧壁。在这个操作过程中，心轴1一般上升大约3英尺，并且然后一般向下打回大约2英尺，以压实由于夯头上升而留下的集料。心轴1的打入迫使机械流量限制器6阻止由于接合集料而产生的向上，因此减小了夯头2的截面面积。这样，阻止了任何大量的集料向上流回到心轴1内。如图10示例性显示的，这种限制在夯头内形成了临时的集料堵塞。

对于打入操作来说，可以采用可选的升起和打入量。例如，为了实现更宽的集料墩，可以将心轴1升起4英尺或5英尺，然后向下打入3英尺或4英尺，在给定的深度提供较大体积的压实集料以及较大宽度的集料。对于想要小的宽度的应用时，可以将心轴升起2英尺并打入1英尺。根据想要的结果，可以采用其它的量，这对于普通技术人员来说容易明白。

由底部部分2构成的心轴头的环形空间4中的临时的集料堵塞有利于强迫所放置的松的集料层向下并且横向进入到孔的侧壁内，并且增加周围土壤的压力。如易于明白的，在底部到顶部操作中逐渐建立了墩。

在如图11-17所示的可选的实施方案中，心轴的底部部分2包括，例如，固定在底部部分2的周边周围的水平设置的被动流量限制器16。在图11、12、13、15、16和17的图示中，流量限制器16仅仅部分显示在底部部分2的内周边的侧面边缘。在实际的结构中，流量限制器16一般在底部部分2的内周边周围延伸，这在图14中更清楚地示出。

被动流量限制器16优选地具有向下倾斜的上表面，以有利于集料向下流动，并且还具有水平或者反向倾斜的(未示出)下表面，以便当心轴1在压实过程中向下移动时限制或阻止集料向上流动。被动流量限制器16沿着底部部分2的周边向内延伸。

举例来说，在本实施方案中，位于不同高度的3个水平被动流量限制器在底部部分2中示出，并且在内部圆周周围完全延伸。被动流量限制器16之间的间距可以变化，例如，从0.25英尺到1英尺。根据心轴的顶部部分9和底部部分2的内部直径以及所使用的集料的颗粒尺寸，被动流量限制器16的宽度可以不同。被动流量限制器16的宽度应使得通过心轴的向上位移允许集料呆在所形成的腔中(并且接触腔壁)。相反，在打入心轴1的过程中，集料的向上流动的被动限制由于集料和限制器16之间的接合而得以实现。被动流量限制器16的数量根据底部部分2的长度变化。另外，如先前提到的，流量限制器16将延伸进入底部部分2的中心的量足以限制集料在夯实过程中的向上流动，但是当心轴1上升时基本不阻止集料保持在腔的底部。

除此以外，在所有其它方面，图11-17的实施方案与图1-10的实施方案一般相同。

在图11-17的实施方案的操作中，如之前的，将心轴打入到设计深度。如果采用了牺牲盘3，则在打入到设计深度后，也再一次用集料填充加料斗5。可选地，如图1-10的实施方案中的情况，在打入之前，可以将集料部分地或全部地填充进心轴1和底部夯头2内，且集料接合被动流量限制器16，以在心轴1的底部部分2中形成临时的集料堵塞，使得在打入过程土壤不进入到心轴1的内部。

一旦心轴1到达了设计深度并且心轴1被略微升起，则牺牲盘3或者临时的集料堵塞变为被移开，并且保持在设计深度。当心轴1升起时，集料保持在原位，并且，相对于心轴向下移动并流到夯头下部部分2中的圆形空间4之外。在其它方面，该方法一般与关于图1-10描述的一样。

在执行本发明时，注意到，应用图1-10中的实施方案与应用例如美国专利No.7,226,246中描述的系统做对比，来完成全部安装和现场负载模数测试。在讨论所做的测试时，参考图18的图表，其阐述了例如图1-10所示的装置与例如美国专利No.7,226,246中公开的装置之间的模数负载测试的比较结果。

实施例

图18示出了两个墩的测试结果，一个使用相似于美国专利No.7,226,246中描述的方法建造，且一个使用本发明建造。两个墩都使用具有14英寸直径头的心轴和使用向上3英尺和向下2英尺的方法(如上面所描述的)建造。图18的图表显示，用例如图1-10中的心轴建造的墩比使用例如美国专利No.7,226,246中的系统建造的墩更硬。更具体地，图表在X-轴上示出了墩顶部的应力，并在Y-轴上示出了墩顶部的挠度。在建造过程中进行的容积测量显示，使用根据本发明的系统的平均墩直径比使用引用的美国专利的系统的平均墩直径大20％。

在进行测试时，用于两个系统的模数负载测试墩的集料由具有大约0.50英寸到大约1.25英寸的名义颗粒尺寸范围的碎石灰岩硕石组成。图18的图表示出了其中两个墩安装在地表下17英尺到19英尺深度的并排比较。地表由具有很少或没有淤泥的从细到中等颗粒的砂砾组成。

通过在墩的顶部上放置混凝土柱帽来准备模数负载测试。混凝土柱帽被安装成使得柱帽的底部形成在地表下24英寸，并且柱帽的顶部与地表适当齐平。柱帽的直径为24英寸，以便限制墩的顶部的整个表面面积。通过对混凝土柱帽的顶部施加增加的负载执行测试。液压头和负载反力架用来施加负载。

图18的表示出了墩顶部的应力与墩顶部的挠度。该应力用每一负载增量的测试负载除以混凝土柱帽的面积来确定。在混凝土柱帽的顶部使用指示表来确定墩顶部的挠度。校准指示表以具有0.001英寸的精度。将指示表安装到所提到的由反力架独立支撑的横梁上。

如观察图18的表可以得知的，测试结果表明，对于使用相似的集料组成安装到相似的深度和相似的土壤条件的墩，当与使用前述专利的系统安装的墩比较时，如图1-10所示的根据本发明的系统显示了更强的硬度。在墩应力的相关顶部用墩顶部的应力所界定的强度除以墩顶部的挠度来做这个比较。

尽管通过各种实施方式的描述阐述了本发明，并且尽管用相当多的细节描述了这些实施方式，但是本申请人没有意图要限制，或者无论如何没有要将所附权利要求的范围限制到这样的细节。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和所描述的特定细节、代表性的设备和方法以及示例性的例子。因此，可对这样的细节进行修改，而不背离申请人的总的发明概念的精神或范围。

Claims (34)

1.一种用于建造集料墩的系统，其包括：

心轴，其具有上部部分和夯头，并且，有一通道延伸通过所述心轴，以用于通过所述心轴将集料输送到所述夯头；且

所述夯头是敞开的，以提供用于使集料通过所述夯头离开所述心轴的通道，并且，所述夯头具有在其中连接的结构构件，当所述心轴在操作过程中升起时，所述结构构件允许集料经由所述心轴自由流动，并且，在向下夯实过程中，所述结构构件防止集料流回到所述心轴中。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述夯头的直径比所述心轴的上部部分的直径大。

3.如权利要求1所述的系统，其进一步包括可与所述夯头接合的打入盘，以防止在将所述心轴打入到预定深度的过程中土壤进入所述心轴。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述结构构件包括可移动的机械流量限制器，所述可移动的机械流量限制器移动以阻塞进入所述心轴的夯头通道，从而防止在夯实过程中集料流入到所述心轴中。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述机械流量限制器包括连接成围绕所述夯头的内壁向下延伸的链。

6.如权利要求4所述的系统，其进一步包括可与所述夯头接合的打入盘，以防止在将所述心轴打入到预定深度的过程中土壤进入所述心轴。

7.如权利要求1所述的系统，其中，所述结构构件包括被动流量限制器，所述被动流量限制器防止在夯实过程中集料流回到所述心轴中。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述被动流量限制器是基本水平延伸的构件，所述基本水平延伸的构件沿所述夯头的内周边围绕所述夯头的内壁固定。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述基本水平延伸的构件具有从相对于水平线为大约0度到从水平线向下大约60度倾斜的顶部表面。

10.如权利要求7所述的系统，其进一步包括可与所述夯头接合的打入盘，以防止在将所述心轴打入到预定深度的过程中土壤进入所述心轴。

11.如权利要求1所述的系统，其中，所述心轴的上部部分和所述夯头是具有一致外部直径的单一整体单元。

12.如权利要求1所述的系统，其中，所述心轴的上部部分和所述夯头是连接在一起的两个分离的单元。

13.如权利要求12所述的系统，其中，所述夯头的直径比所述上部部分的直径大。

14.一种用于建造集料墩的方法，其包括使用具有上部部分和夯头的心轴，所述上部部分和所述夯头允许集料经由所述心轴流动，所述方法包括：

提供以一种构型连接在所述夯头内的结构构件，所述构型允许，当所述心轴在操作过程中升起时，集料保持在通过打入所述心轴而形成的腔中；以及

在夯实操作过程中，通过所述结构构件和所述集料之间的接合来阻止集料流回到所述心轴中。

15.如权利要求14所述的方法，其进一步包括：将集料输送到所述夯头中，并将所述心轴打入到想要的深度。

16.如权利要求15所述的方法，其进一步包括：当所述心轴处于想要的深度时，将集料输送到所述心轴中，升起所述心轴以允许所述集料留下，夯实所卸下的集料，并且重复所述步骤直到建造了想要的集料墩。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述集料是石料、再生混凝土、再生沥青、矿渣、沙子以及玻璃中的一种。

18.如权利要求14所述的方法，其进一步包括：使牺牲盘与所述夯头接合，以使得不能流入所述夯头，并将所述心轴打入到想要的深度。

19.如权利要求18所述的方法，其中，当打入到所述想要的深度时，将所述牺牲盘从所述夯头释放。

20.如权利要求19所述的方法，其进一步包括：当所述心轴处于想要的深度时，将集料输送到所述心轴中，升起所述心轴以允许所述集料留下，夯实所卸下的集料，并且重复所述步骤直到建造了想要的集料墩。

21.如权利要求20所述的方法，其中，所述集料是石料、再生混凝土、再生沥青、矿渣、沙子以及玻璃中的一种。

22.如权利要求14所述的方法，其中，所述结构构件包括可移动的机械流量限制器，所述可移动的机械流量限制器移动以阻塞进入所述心轴的夯头通道，从而防止在夯实过程中集料流入到所述心轴中。

23.如权利要求22所述的方法，其中，所述机械流量限制器包括连接在所述夯头的内壁周围以在其中向下延伸的链。

24.如权利要求14所述的方法，其中，所述结构构件包括被动流量限制器，所述被动流量限制器阻止在夯实过程中集料流入到所述心轴中。

25.如权利要求24所述的方法，其中，所述被动流量限制器是围绕所述夯头的内周边的基本水平延伸的构件。

26.如权利要求25所述的方法，其中，所述基本水平延伸的构件具有从相对于水平线为大约0度到从水平线向下大约60度倾斜的顶部表面。

27.一种用于建造集料墩的系统，其包括：

心轴，其具有上部部分和夯头，且有一通道延伸通过所述心轴，以用于通过所述心轴将集料输送到所述夯头；且

所述夯头是敞开的，以提供用于使集料通过所述夯头进入腔内的通道，并且，所述夯头具有可移动的机械流量限制器，所述可移动的机械流量限制器移动以阻塞进入所述心轴的夯头通道，从而防止在夯实过程中集料流入到所述心轴中。

28.如权利要求27所述的系统，其中，所述机械流量限制器包括连接在所述夯头的内壁周围以在其中向下延伸的链。

29.如权利要求27所述的系统，其中，所述夯头的直径比所述心轴的所述上部部分的直径大。

30.如权利要求27所述的系统，其进一步包括可与所述夯头接合的打入盘，以防止在将所述心轴打入到预定深度的过程中土壤进入所述心轴。

31.一种用于建造集料墩的系统，其包括：

心轴，其具有上部部分和夯头，并且有一通道延伸通过所述心轴，以用于通过所述心轴将集料输送到所述夯头；且

所述夯头是敞开的，以提供用于使集料通过所述夯头进入腔内的通道，并且所述夯头具有被动流量限制器，所述被动流量限制器用于防止在夯实过程中集料流回到所述心轴中。

32.如权利要求31所述的系统，其中，所述被动流量限制器是沿所述夯头的内周边围绕所述夯头的内壁固定的基本水平延伸的构件。

33.如权利要求32所述的系统，其中，所述基本水平延伸的构件具有从相对于水平线为大约0度到从水平线向下大约60度倾斜的顶部表面。

34.如权利要求31所述的系统，其进一步包括可与所述夯头接合的打入盘，以防止在打入到预定深度的过程中土壤进入所述心轴。

Images