CN102733389A - 一种高压射流振动沉桩装置及沉桩工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压射流振动沉桩装置，所述地面部件包括垂直激振力发生器，与垂直激振力发生器相连的夹桩器，所述垂直激振力发生器的下部连接外高压接头，所述外高压接头连接高压射流发生器，所述地下部件包括夹桩器下端连接的内接头，与内接头相连的射流管，所述射流管的端部设置高压射流喷嘴，所述射流管和高压射流喷嘴之间设置有水平激振力发生器，高压射流发生器喷射注浆或注水，喷射液体形成高压液柱切割、粉碎和液化土壤，水平激振力发生器产生水平方向振动力，对切割、粉碎和液化的土壤进行振动处理，将桩体快速压入地层并进入到预定的沉桩深度，能够明显解决难、异地层施工技术，同时极大的提高施工效益和施工质量。

Description

一种高压射流振动沉桩装置及沉桩工艺

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土预制桩的沉桩工艺，具体涉及一种高压射流振动沉桩装置及沉桩工艺。

背景技术

钢筋混凝土预制桩传统的沉桩工艺，包括振动沉桩法、锤击式沉桩法、静压沉桩法，其中，振动沉桩法一般适用于砂土、硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土；锤击式沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土，桩锤有坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油机锤、液压锤等，可根据土质情况选用适用的桩锤；静压沉桩法在标准贯入度N<20的软黏土中，可用特制的液压桩机或液压千斤顶或卷扬机多滑轮组等设备沉入各种类型的桩，也就是说，静压沉桩法是一种适用于软土地基处理的一种相对环保的桩基施工技术。

总而言之，上述三种沉桩工艺的沉桩深度往往受被压入土体的压缩性能限制，一般只适用于高压缩性（一般指压缩系数大于0.5MPa^-1）的淤泥质土体，而对具中低压缩性的粉质粘土、粉细砂层、砂砾层等采用传统的沉桩工艺是很难将桩端沉入到预定的深度，加之沉桩时带来较大的挤土效应，极大地限制了钢筋混凝土预制桩的适用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高压射流振动沉桩装置及沉桩工艺，能够明显解决难、异地层施工技术，同时极大的提高施工效益和施工质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高压射流振动沉桩装置，包括地面部件和地下部件，所述地面部件包括垂直激振力发生器，与垂直激振力发生器相连的夹桩器，所述垂直激振力发生器的下部连接外高压接头，所述外高压接头连接高压射流发生器，所述地下部件包括夹桩器下端连接的内接头，与内接头相连的射流管，所述射流管的端部设置高压射流喷嘴，所述射流管和高压射流喷嘴之间设置有水平激振力发生器。

一种高压射流振动沉桩工艺，水平激振力发生器和高压射流发生器开启后，高压射流发生器喷射注浆或注水，喷射液体形成高压液柱切割、粉碎和液化土壤，水平激振力发生器产生水平方向振动力，对切割、粉碎和液化的土壤进行振动处理，激振力发生器自身重量，沉桩装置以及桩体组成的综合作用力对地层产生压力，将桩体快速压入地层并进入到预定的沉桩深度。

优选的，地面部分还包括垂直激振力发生器，所述垂直激振力发生器产生对桩体垂直向下的振动力，使得桩体不断压入土层。

优选的，所述注浆浆液为水泥浆液或化学浆液中的一种。

优选的，当桩体为空心桩时，射流管与水平激振力发生器放入空心桩的通孔内，沉桩施工与高压射流同步进行。

优选的，当桩体为实心桩或各种异型桩时，将若干套射流管与水平激振力发生器用框架固定成与桩体本身外形相似、大小相同的固定结构，先在沉桩的位置将上述固定结构沉入预定深度，之后将固定结构拔出，再将桩沉至预定深度。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.拓宽了钢筋混凝土预制桩的沉桩条件和使用范围。

2.该打桩装置设计新颖，结构简单，可广泛适用于各种不同基础桩的施工工艺以及复杂地层。

3.在沉桩完成后，浆液使桩周的土体产生固结，加大了土体的凝聚力，从而可以从一定程度上提高桩的承载力。

4.相比传统沉桩方法，此高压射流振动沉桩工艺可以提高沉桩速度，进而缩短工期，降低工程造价。

5.本工艺采用高压喷射注浆或注水，借助喷射作用，仅对桩侧较小范围土的结构造成破坏，短时间内迅速削弱挤土效应，随着桩侧土体的排水固结，土体的摩阻力完全恢复，不影响工程桩的长期承载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明高压射流振动打桩锤的结构示意图。

图2是本发明高压射流振动打桩锤的工作示意图。

图中：1—滑轮组，2—减震弹簧，3—垂直激振力发生器，4—夹桩器，5—外高压接头，6—内接头，7—射流管，8—水平激振力发生器，9—外壳，10—高压射流喷嘴，11—夹头，12—桩。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种高压射流振动沉桩装置主要由地面和地下两部分组成；其中地面部分包括滑轮组1、减震弹簧2、垂直激振力发生器3、夹桩器4、外高压接头5、内接头6，其中外高压接头5连接高压射流发生器，垂直激振力发生器3内还设置有减震弹簧2；

地下部分包括射流管7、水平激振力发生器8、外壳9、高压射流喷嘴10，与内接头6相连的射流管7，所述射流管7的端部设置高压射流喷嘴10，所述射流管7和高压射流喷嘴10之间设置有水平激振力发生器8，所述外壳9包覆水平激振力发生器8，所述整个装置通过滑轮组1连接有吊机。

一种高压射流振动沉桩工艺，水平激振力发生器和高压射流发生器开启后，高压射流发生器喷射注浆或注水，喷射液体形成高压液柱切割、粉碎和液化土壤，水平激振力发生器产生水平方向振动力，对切割、粉碎和液化的土壤进行振动处理，激振力发生器自身重量，沉桩装置以及桩体组成的综合作用力对地层产生压力，将桩体快速压入地层并进入到预定的沉桩深度。

本发明采用高压喷射注浆或注水，其中喷射的浆液包括水泥浆液、化学浆液等；

采用水泥浆时，可以达到改良土性，提高桩的侧摩阻力的作用；

采用化学浆液时，可以通过调节配比来改变浆液的聚合时间，以适应不同工程、不同情况的需要，并且化学浆液形成的聚合体能抗酸抗碱、与岩石或混凝土的粘结强度高，稳定性及耐久性均较好。

如图2所示，垂直激振力发生器3通过外高压接头5与高压射流发生器相连；实际施工时，在预应力管桩或预制空心方桩的桩体12内放置射流管7，射流管7下端依次连接水平激振力发生器8和高压射流喷嘴10。

在很大的水平向振动力及端部射水的联合作用下，高压射流发生器将液态水转变为高压水柱，形成的高压水刀不仅对地层产生切割、粉碎作用，还会使地层（尤其是粉砂土）产生液化作用，使桩体底部土层逐渐变成泥浆，短时间内迅速削弱挤土效应，仅对桩侧较小范围土的结构造成破坏，随着桩侧土体的排水固结，土体的摩阻力完全恢复，不影响工程桩的长期承载能力。

激振力发生器（3、8）产生的单（双）重激振力和激振力发生器（3、8）自身重量以及桩12的自身重量组成的综合作用力，通过桩12本身对地层又产生液化和压入作用，从而达到将桩快速压入地层并进入到预定的沉桩深度的目的。

实际使用时可视工程设计桩的不同种类施工技术要求和工程地质地层具体复杂情况，将地面、地下两部分分开单独使用或者组合使用。

高压射流植入施工工艺：利用工程桩12的本身结构，采用高压射流在冲蚀、切割土层的同时利用大量水流将泥浆土从桩身内部排出，促使桩沉（植）入土中。

该工艺用在一般地层或者桩长较短时，可以只用高压射流振动打桩锤的地面部分即可，但用在大厚度致密性粉砂土等复杂地层或者桩较长时可以将高压射流振动打桩锤的地面、地下两部分结合使用，效果会更好。

高压射流直接外排植入施工工艺：使用高压射流振动打桩装置的地下水平激振力发生器8和高压射流喷嘴10两部分机具，直接将地层中的泥浆土排出形成孔洞，然后将桩沉（植）入土中。该工艺对任何桩都适用，但是对地基土有相应条件要求。

工作原理：高压射流发生器将液态水转变为高压水柱，形成的高压水刀在对地层产生切割、粉碎作用的同时又对地层（尤其是粉砂土）产生液化作用，而激振力发生器产生的单（双）重激振力和激振力发生器自身重量以及桩的自身重量组成的综合作用力，通过桩本身对地层又产生液化和压入作用，从而达到将桩快速压入地层并进入到预定的沉桩深度的目的。

本发明高压射流振动沉桩工艺，不仅可以用于空心桩，还可以用于实心桩及各种异型桩的沉桩施工。

实施例一

用于空心桩时，可以将射流管7与水平激振力发生器8放入空心桩的通孔内，沉桩施工与高压射流同步进行，其中射流管7与水平激振力发生器8可以做成一套，也可以做成多套；

实施例二

用于实心桩及各种异型桩时，可以根据桩体的外形将多套射流管7与水平激振力发生器8用框架固定成与桩体本身外形相似、大小相同的固定结构，实际施工时，先在沉桩的位置将上述固定结构沉入预定深度，之后将固定结构拔出，再将桩沉至预定深度。

实际使用时可视工程设计桩的不同种类施工技术要求和工程地质地层具体复杂情况，将地面、地下两部分分开单独使用或者组合使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种高压射流振动沉桩装置，其特征在于：包括地面部件和地下部件，所述地面部件包括垂直激振力发生器，与垂直激振力发生器相连的夹桩器，所述垂直激振力发生器的下部连接外高压接头，所述外高压接头连接高压射流发生器，所述地下部件包括夹桩器下端连接的内接头，与内接头相连的射流管，所述射流管的端部设置高压射流喷嘴，所述射流管和高压射流喷嘴之间设置有水平激振力发生器。

2.一种高压射流振动沉桩工艺，其特征在于：水平激振力发生器和高压射流发生器开启后，高压射流发生器喷射注浆或注水，喷射液体形成高压液柱切割、粉碎和液化土壤，水平激振力发生器产生水平方向振动力，对切割、粉碎和液化的土壤进行振动处理，激振力发生器自身重量，沉桩装置以及桩体组成的综合作用力对地层产生压力，将桩体快速压入地层并进入到预定的沉桩深度。

3.根据权利要求2所述的一种高压射流振动沉桩工艺，其特征在于：地面部分还包括垂直激振力发生器，所述垂直激振力发生器产生对桩体垂直向下的振动力，使得桩体不断压入土层。

4.根据权利要求2所述的一种高压射流振动沉桩工艺，其特征在于：所述注浆浆液为水泥浆液或化学浆液中的一种。

5.根据权利要求2所述的一种高压射流振动沉桩工艺，其特征在于：当桩体为空心桩时，射流管与水平激振力发生器放入空心桩的通孔内，沉桩施工与高压射流同步进行。

6.根据权利要求2所述的一种高压射流振动沉桩工艺，其特征在于：当桩体为实心桩或各种异型桩时，将若干套射射流管与水平激振力发生器用框架固定成与桩体本身外形相似、大小相同的固定结构，先在沉桩的位置将上述固定结构沉入预定深度，之后将固定结构拔出，再将桩沉至预定深度。

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