CN102094420B - 夯扩桩的施工装置及使用该装置的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种夯扩桩的施工装置及使用该装置的施工方法。施工装置：锤杆的下端与重锤的上端固定连接，锤杆的上端与吊环固定连接，所述重锤内的中心设有物料通道，重锤的锤体内设有两个空腔，每个空腔内设有一个液压缸，锤体的下部设有两个对称的出料活门，出料活门通过铰键与锤体的下部铰接，液压缸的液压杆自由端与出料活门铰接。施工方法：用重锤自由落体反复冲击成孔，直至设计标高，然后将重锤连同锤杆向上提升≥30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒及重锤的物料通道向孔底投物料，进行冲击扩头，然后灌注成桩。本发明通过锤杆和重锤内的通道将物料投到孔底，夯击时不需脱勾，可连续夯击，施工速度快，成桩深度可达50米。
Description
技术领域
本发明涉及一种夯扩桩的施工装置及使用该装置的施工方法。
背景技术
现有在工程中应用的夯扩桩主要有以下两种成桩方法：
一、钢筋混凝土夯扩载体桩(具有代表性的专利有：①专利号为ZL98101041.5、名称为“混凝土桩的施工方法”、授权公告日为2000年5月10日、授权公告号为CN1052284C；②专利号为ZL01138624.X、名称为“混凝土桩的施工方法”、授权公告日为2004年2月4日、授权公告号为CN1137314C；③专利号为ZL00106288.3、名称为“混凝土桩基础的施工方法”授权公告日为2002年9月18日、授权公告号为CN1091195C)，其缺点是：
1、成桩时要有沉管和拨管的过程；
2、每次向孔内填料时都必须将夯锤提到孔口以上。
所以此桩型成桩速度慢，成桩直径在600以下，成桩深度在15米左右，成桩直径小、桩身浅。
二、孔内深层强夯桩(DDC桩法)，以专利号为ZL92114452.0、名称为“深层地基的处理方法”、授权公告日为1994年8月31日、授权公告号为CN1025797C的专利为例，其缺点是：
1、每次向孔内投料时都必须将夯锤提出孔口；
2、吊出孔口的夯锤需要稳定对准孔口后才能进行下一次夯击；
3、夯锤的三种吊勾存在重大缺陷①不脱勾式：当夯锤冲击孔底后，吊夯锤的钢丝绳会抽打孔壁造成孔壁坍塌掉土。②脱勾式：在大于800mm孔径的桩孔时可采用，且每次需人工下入孔内挂勾，功效低、不安全、应用范围小。③专利申请号为201010107220.6、名称为“孔内自动化超压强成桩挤密法”、公开日为2010年7月28日、公开号为CN101787697A，虽然公开了一种孔内自动化超压强成桩挤密法，但还存在：脱勾器碰撞孔壁使孔壁掉土。当有土体、石块和土块等沾到吊勾和夯锤上部以及夯锤倾斜时吊勾将失灵。吊勾下入孔内之前还需要将吊勾稳定对准孔口。
以上两种成桩方法存在工序复杂、施工速度慢。钢筋混凝土夯扩载体桩存在成桩桩径小、深度浅等缺陷。孔内深层强夯桩(DDC桩法)的夯锤缺陷更加突出，几种形式都存在不能连续夯击，可靠性和安全性都存在重大缺陷。
发明内容
本发明的目的是为解决现有成桩方法存在工序复杂、施工速度慢。钢筋混凝土夯扩载体桩存在成桩桩径小、深度浅等缺陷。孔内深层强夯桩(DDC桩法)的夯锤缺陷更加突出，几种形式都存在不能连续夯击，可靠性和安全性都存在重大缺陷的问题，进而提供一种夯扩桩的施工装置及使用该装置的施工方法。
本发明夯扩桩的施工装置，包括：重锤、锤杆和吊环，所述锤杆的下端与重锤的上端固定连接，锤杆的上端与吊环固定连接，所述重锤内的中心设有物料通道，重锤的锤体内设有两个空腔，每个空腔内设有一个液压缸，锤体的下部设有两个对称的出料活门，出料活门通过铰键与锤体的下部铰接，液压缸的液压杆自由端与出料活门铰接。
本发明的施工方法一：首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至设计标高，然后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行反复投料冲击扩头，直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
本发明的施工方法二：首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至所需标高，然后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，如此反复进行，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。
本发明的施工方法三：首先用钻机或人工成孔，或者用钻机或人工交替与重锤成孔；1、如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复上述步骤直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。2、如果成孔后当重捶在孔外时第一次可直接向孔底投物料，也可以将重锤落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩头步骤直至达到所需扩头要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
本发明的施工方法四：首先用钻机或人工成孔，或者用钻机、人工与重锤交替成孔；1、成孔后如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重复上述步骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩；2、如果成孔后当重捶在孔外时，第一次可直接向孔底投物料也可以将重捶落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩孔步骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。
本发明的有益效果：本发明的装置具有结构简单、安全可靠、故障率低的优点，可悬挂在吊车上、螺旋钻机上及各种桩架上。本发明的装置其重锤底部设有活开门，投料时可不用将夯锤吊出孔口，通过锤杆和重锤内的通道将物料投到孔底，实现了连续夯击。本发明的活杆式夯锤夯扩桩的施工方法及施工装置的最大特点是：施工中所用夯锤(锤杆和重锤)长度始终大于等于孔深，夯锤长度随孔深变化而变化。夯击时不需脱勾，当孔深大于夯锤自由落体高度时不需稳定夯锤，可连续夯击，施工速度快，而且成桩深度可达50米。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的结构示意图(管筒之间由法兰连接)，
图2是本发明具体实施方式提供的结构示意图(管筒之间由销轴或顶丝连接)，
图3是重锤1的剖面图，
图4是重锤1打开出料活门1-5的结构示意图，
图5是具体实施方式五提供的重锤的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式见图1～图4，包括：重锤1、锤杆和吊环5，所述锤杆的下端与重锤1的上端固定连接，锤杆的上端与吊环5固定连接，所述重锤1内的中心设有物料通道8，重锤1的锤体内设有两个空腔1-1，每个空腔1-1内设有一个液压缸1-2，锤体的下部设有两个对称的出料活门1-5，出料活门1-5通过铰键1-4与锤体的下部铰接，液压缸1-2的液压杆1-3自由端与出料活门1-4铰接。
具体实施方式二：本实施方式见图1，所述的锤杆包括连接法兰2、管筒3和顶端管筒4，所述管筒3的两端均固定连接有法兰2，所述顶端管筒4的下端固定连接有法兰2，顶端管筒4的上端固定有吊环5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式见图2，所述的锤杆包括连接法兰2、管筒3、顶端管筒4、销轴(或顶丝)6和底端管筒9，所述的管筒3为插接连接，两个管筒3之间由销轴6固定，所述底端管筒9的下端固定有用于与重锤1连接的法兰2，所述顶端管筒4的上端固定有吊环5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式见图2，本实施方式还包括导正环(扶正器)7，所述导正环7固定在管筒3上，本实施方式的导正环当孔深较深时(超过20米)使用。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式见图5，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，每个空腔1-1内的液压缸1-2由压力弹簧10代替。所述压力弹簧10的压力刚好可以使出料活门1-5关闭，当投加物料时，物料的压力可以使出料活门自动打开。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式的施工方法：首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至设计标高，然后将重锤连同锤杆向上提升≥30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行反复投料冲击扩头，直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
具体实施方式七：本实施方式的施工方法：首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至所需标高，然后将重锤连同锤杆向上提升≥30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，如此反复进行，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。
具体实施方式八：本实施方式的施工方法：首先用钻机或人工成孔，或者用钻机、人工与重锤交替成孔；1、如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上提升≥30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复上述步骤直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩；2、如果成孔后当重捶在孔外时第一次可直接向孔底投物料，也可以将重锤落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升≥30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩头步骤直至达到所需扩头要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
具体实施方式九：本实施方式的施工方法：首先用钻机或人工成孔，或者用钻机、人工与重锤交替成孔；1、成孔后如果重锤在孔内时，将重锤连同锤杆向上提升≥30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重复上述步骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩；2、如果成孔后当重捶在孔外时，第一次可直接向孔底投物料也可以将重捶落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升≥30cm高度，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩孔步骤，当所填孔内物料高度大于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。
所述的物料为渣土、素土、灰土、三合土、水泥土、混凝土、砂、石料、砾石、砂卵石混合料、石料、石料混合料、废混凝土块、粉煤灰、粉煤灰混土料、无机固体垃圾，垃圾、工业废料和\或建筑垃圾。
本发明还可以用夯锤、钻孔机械、人工一同或分别成孔灌注成桩，可以用夯锤自由落体可冲击成孔，可冲击扩孔，可边冲击边投料反复进行。所述灌注成桩，可为钢筋混凝土灌注桩也可扩头处是其它材料或其它材料与混凝土共同形成的扩头。所述灌注成桩也可是不含钢筋的其它材料，所述物料及它们的有比例和无比例的混合料，或各种物料的混合料或分层使用不同物料。
Claims (8)
1.一种夯扩桩的施工装置，包括：重锤(1)、锤杆和吊环(5)，其特征在于，所述锤杆的下端与重锤(1)的上端固定连接，锤杆的上端与吊环(5)固定连接，所述重锤(1)内的中心设有物料通道(8)，重锤(1)的锤体内设有两个空腔(1-1)，每个空腔(1-1)内设有一个液压缸(1-2)，锤体的下部设有两个对称的出料活门(1-5)，出料活门(1-5)通过铰键(1-4)与锤体的下部铰接，液压缸(1-2)的液压杆(1-3)自由端与出料活门(1-5)铰接。
2.根据权利要求1所述的夯扩桩的施工装置，其特征在于，所述的锤杆包括法兰(2)、管筒(3)和顶端管筒(4)，所述管筒(3)的两端均固定有法兰(2)，所述顶端管筒(4)的下端固定有法兰(2)，顶端管筒(4)的上端固定有吊环(5)。
3.根据权利要求1所述的夯扩桩的施工装置，其特征在于，所述的锤杆包括法兰(2)、管筒(3)、顶端管筒(4)、销轴(6)和底端管筒(9)，所述的管筒(3)为插接连接，两个管筒(3)之间由销轴(6)固定，所述底端管筒(9)的下端固定有用于与重锤(1)连接的法兰(2)，所述顶端管筒(4)的上端固定有吊环(5)。
4.根据权利要求3所述的夯扩桩的施工装置，其特征在于，还包括导正环(7)，所述导正环(7)固定在管筒(3)上。
5.一种使用权利要求2、3或4所述施工装置的施工方法，其特征在于，首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至设计标高，然后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行反复投料冲击扩头，直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
6.一种使用权利要求2、3或4所述施工装置的施工方法，其特征在于，首先将吊车或者螺旋钻机或者桩架固定在设定的桩孔位置，然后将重锤悬挂在吊车或者螺旋钻机或者桩架上，用重锤自由落体反复冲击成孔，孔深达到一节管筒深度后加装一节管筒，直至所需标高，然后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，如此反复进行，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。
7.一种使用权利要求2、3或4所述施工装置的施工方法，其特征在于，首先用钻机或人工成孔，或者用钻机、人工与重锤交替成孔；①、如果重锤在孔内，将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复上述步骤直至达到所需要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩；②、如果成孔后重锤在孔外，第一次直接向孔底投物料，或者将重锤落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩头，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩头步骤直至达到所需扩头要求后将重锤提出孔口，然后灌注成含钢筋的混凝土桩或不含钢筋的物料桩。
8.一种使用权利要求2、3或4所述施工装置的施工方法，其特征在于，首先用钻机或人工成孔，或者用钻机、人工与重锤交替成孔；①、成孔后如果重锤在孔内，将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重复上述步骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩；②、如果成孔后当重锤在孔外，第一次直接向孔底投物料或者将重锤落入孔底后将重锤连同锤杆向上提升，打开重锤的出料活门，通过管筒以及重锤的物料通道向孔底投物料，物料投好后，关闭出料活门，进行冲击扩孔，以后重复进行提升锤杆——打开出料活门——投物料——冲击扩孔步骤，当所填孔内物料高度大于或等于一节管筒时，卸下或缩回一节管筒，反复进行至所需标高成桩。
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