CN105821826A - 一种复合地基加固设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合地基加固设备，包括：第二振动发生机构、连接套管和第一振动发生机构；第一振动发生机构包括减震器、高接套、电机、第一振动件、注水头；连接套管包括套设的外管、内管和若干连接件，外管与内管形成供砂石流通且呈非多边形的间隙，内管顶部设有与第二振动发生机构刚性连接的悬吊机构；减震器内部形成中空通道，注水头内置有贯穿第一振动发生机构、高接套及减震器并与外部水源连通的输水通道；第一振动发生机构与第二振动发生机构共同执行双向振动。通过本发明可对天然地基实现纵向冲击与横向扩孔的双向振动，并可通过注入水对天然地基进行软化，提高了适应性与施工效率。

Description

一种复合地基加固设备

技术领域

本发明涉及地基加固设备领域，尤其涉及一种复合地基加固设备。

背景技术

复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。根据复合地基荷载传递机理将复合地基分成竖向增强体复合地基和水平向增强复合地基两类，又把竖向增强体复合地基分成散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基三种。

通常，多层建筑或者小高层建筑在楼房建造前仅需要对天然地基进行复合地基加固处理。目前，主要通过振动锤单向垂直振动天然地基或者采用螺旋钻头等设备在天然地基上钻孔，然后将砂石填充至孔中，以形成复合地基，从而对天然地基的承载力进行加固与提升。

目前的复合地基加固设备在对天然地基进行扩孔并填充砂石的过程中存在钻孔及扩孔效率不高的技术缺陷，尤其是在不同密度或者不同含水率的天然地基上进行钻孔、扩孔并填充砂石以形成复合地基的过程中存在适应性差的技术瑕疵。

有鉴于此，有必要对现有技术中的复合地基加固设备予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种复合地基加固设备，用以提高对天然地基进行复合地基加固的施工效率，提高对不同地质状况的天然地基的适应性，并克服上述技术瑕疵，用以实现对不同地质状况的天然地基的适应性，提高复合地基的承载力。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种复合地基加固设备，包括：

呈垂直且依次刚性连接的第二振动发生机构、连接套管和第一振动发生机构；

所述第一振动发生机构包括呈垂直且依次刚性连接的减震器、高接套、电机、第一振动件、注水头；

所述连接套管包括套设的外管、内管，以及连接外管与内管的若干连接件，所述外管与内管形成供砂石流通且呈非多边形的间隙，所述内管顶部设有与第二振动发生机构刚性连接的悬吊机构；

所述减震器内部形成中空通道，所述注水头内置有贯穿第一振动发生机构、连接套管及减震器并与外部水源连通的输水通道；

所述第一振动发生机构与第二振动发生机构共同执行双向振动。

在一些实施方式中，该复合地基加固设备还包括设置在连接套管侧部的悬臂部，所述悬臂部固定连接有与电机连接的电缆以及与输水通道连通并供水的水管，所述电缆与水管形成总管，所述总管外侧包覆有保护层，所述总管导入内管，且水管与输水通道连通。

在一些实施方式中，间隙的横截面形状包括圆环或者椭圆环。

在一些实施方式中，连接件呈柱状或者板状。

在一些实施方式中，外管与内管之间所设置的多个板状连接件呈垂直或者倾斜设置，以通过该板状连接件将所述间隙分割成多个供砂石向下流通的输料通道。

在一些实施方式中，悬臂部还包括压持该保护层的至少一个压紧装置。

在一些实施方式中，保护层至少从悬臂部至所述减震器内部所形成中空通道连续布置。

在一些实施方式中，减震器径向向外依次设有第一金属筒、缓冲筒及第二金属筒，所述第二金属筒与内管固定连接。

在一些实施方式中，第二金属筒与内管的第一接触面呈圆锥环面。

在一些实施方式中，缓冲筒外侧形成呈圆锥环面的第二接触面。

在一些实施方式中，第一振动发生机构的底部还设有多个脊片，多个脊片围绕注水头环形布置。

在一些实施方式中，多个脊片数量为四个且呈垂直设置，所述多个脊片在水平方向上均匀间隔布置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本发明中，通过第一振动发生机构与第二振动发生机构在水平及垂直方向上的振动运动，实现了对天然地基在垂直方向与水平方向的双向振动，并可在天然地基含水量较低时通过注水头向天然地基底部注水的方式软化土壤，以加速扩孔作业，最后通过外管与内管所形成的呈非多边形的间隙向桩孔中添加砂石，从而提高了该复合地基加固设备对不同地质状况的天然地基的进行复合地基加固作业过程中的适应性与施工效率。

附图说明

图1为本发明复合地基加固设备的轴向剖视结构示意图；

图2为图1中标号为A处的放大图；

图3为第一振动发生机构的结构示意图；

图4为与图1中所示出的复合地基加固设备相配合连接悬臂部的结构示意图；

图5为连接套管未连接第一振动发生机构时在一种实施例中的仰视图；

图6为连接套管未连接第一振动发生机构时在一种变形例中的仰视图；

图7为连接套管未连接第一振动发生机构时在另一种变形例中的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

实施例一：

请参图1至图5所示出的本发明一种复合地基加固设备的一种具体实施方式。

该复合地基加固设备用于在天然地基上形成桩孔并通过该复合地基加固设备向桩孔中添加砂石，从而形成复合地基，并在复合地基上建造多层或者小高层建筑(小于或者等于11层的楼房)。

在本实施方式中，复合地基加固设备，包括：呈垂直且依次刚性连接的第二振动发生机构30、连接套管20和第一振动发生机构10。该第二振动发生机构30优选为振动锤，并可被固定搁置在塔吊或者搅拌桩机的顶部。

第二振动发生机构30的底部设置有法兰301，连接套管20的顶部设置有法兰204，通过螺栓连接法兰301及法兰204，以实现第二振动发生机构30与连接套管20的刚性连接。

具体的，该第二振动发生机构30通过连接套管20刚性连接第一振动发生机构10可用于执行垂直方向的钻孔作业，该第一振动发生机构10在电机105的驱动下驱动内置有偏心轮或者其他类似的能够形成水平偏心运动的第一振动件101，以实现对已经形成的孔进行扩孔操作，从而形成一个桩孔。此时，连接套管20位于天然地基的地平线下方，可将砂石从外管201与内管203所形成的呈非多边形的间隙211向桩孔中添加砂石，并在复合地基加固设备被提起的过程中不断填充桩孔，直至将桩孔填满。如图1所示，砂石可通过外管201上所开设的投料口(未示出)将砂石向外管201内持续投放。

具体的，在本实施方式中，该第一振动发生机构10包括呈垂直且依次刚性连接的减震器118、高接套104、电机105、第一振动件101、注水头102。连接套管20包括套设的外管201、内管203，以及连接外管201与内管203的若干连接件202，所述外管201与内管203形成供砂石流通且呈非多边形的间隙211，所述内管203顶部设有与第二振动发生机构30刚性连接的悬吊机构233。所述减震器118内部形成中空通道443，所述注水头102内置有贯穿第一振动发生机构10、连接套管20及减震器118并与外部水源连通的输水通道112。第一振动发生机构10与第二振动发生机构30共同执行双向振动。

结合参照图1、2和图5所示，在本实施方式中，该间隙211的横截面形状为圆环，当然该间隙211也可呈椭圆环。砂石可通过圆环状的间隙211向桩孔中进行填充。

连接件202呈板状，优选的，外管201与内管203之间所设置的多个板状连接件呈垂直或者倾斜设置，以通过该板状连接件将所述间隙211分割成多个供砂石向下流通的输料通道，即输料通道214、输料通道215、输料通道210和输料通道212。连接件202采用金属制成，并与外管201及内管203焊接固定。内管203的底部形成一个圆锥形的扩口部333，并通过该扩口部333所形成的空腔222收容该减震器118。该空腔222呈圆台形。减震器118外壁采用金属(例如不锈钢或者碳钢)制成并可与扩口部333通过焊条焊接的方式进行可靠固定。如果减震器118外壁及扩口部333采用不锈钢制制成，可采用氩弧焊焊接固定。

具体的，减震器118的底部设置有法兰124，高接套104的顶部设置有法兰114，并螺栓连接法兰124及法兰114，以实现减震器118与高接套104的刚性连接。

如图4所示，该复合地基加固设备还包括设置在连接套管20侧部的悬臂部40。悬臂部40固定连接有与电机105连接的电缆401以及与输水通道112连通并供水的水管402，所述电缆401与水管402形成总管403，所述总管403外侧包覆有保护层244，所述总管403导入内管203，且水管402与输水通道112连通。

具体的，该保护层244采用丁基橡胶制成，其可对水管402及电缆401起到有效保护的作用。同时，该悬臂部40还包括压持该保护层244的压紧装置405及压紧装置406，当然也可仅设置一个压紧装置405或者仅设置一个压紧装置406。保护层244至少从悬臂部40至所述减震器118内部所形成中空通道443连续布置。

悬臂部40可引导含有水管402及电缆401的总管403延伸入内管203内部。总管403垂直向下延伸，并将电缆401与电机105电性连接并提供电力供应；水管402与输水通道112连通并将输入的具有一定压力的水通过注水头102向天然地基底部注水的方式软化土壤，以加速扩孔作业。

减震器118径向向外依次设有第一金属筒133、缓冲筒143及第二金属筒113，所述第二金属筒113与内管203固定连接。第二金属筒113与内管203的第一接触面188呈圆锥环面，所述第一接触面188的锥度为10:1～5:1。缓冲筒143外侧形成呈圆锥环面的第二接触面189，所述第二接触面189的锥度为10:1～5:1。

在本实施方式中，由于内管203的底部形成一个圆锥形的扩口部333，因此提高了内管203与减震器118的接触面积，提高了该复合地基加固设备的整体牢度与可靠度。同时，在第二振动发生机构30沿垂直方向向下施加垂直振动力时，可通过该缓冲筒143有效地降低整个复合地基加固设备的整体振动，延长了该复合地基加固设备的使用寿命。

在该复合地基加固设备垂直振动并向下钻孔过程中，为了提高钻孔的垂直度，并防止后期所形成的桩孔出现偏移或者非垂直的不良情况，优选的，在本实施方式中，在第一振动发生机构10的底部还设有多个脊片103，多个脊片103围绕注水头102环形布置。更优选的，该多个脊片103数量为四个且呈垂直设置。该多个脊片103在水平方向上均匀间隔布置。通过垂直设置的四个脊片103，可对第一振动发生机构10在垂直钻孔过程中起到引导作用。

参图1所示，在本实施方式中，该悬吊机构233包括与法兰204焊接固定的铰接基座311，与内管203呈一体式结构(例如焊接)或者活动连接(例如螺栓与法兰连接)的吊耳239，以及连续贯穿吊耳239与铰接基座311的插销224。从而使得内管203与法兰204实现刚性连接。

实施例二：

本实施例与实施例一的主要区别在于，在本实施方式中，连接件202呈柱状，且在同一水平面内呈环状均匀间隔的连接外管201与内管203。柱状的连接件202的数量可为4个或者6个或者数量更多的，只要确保砂石可从间隙211中顺畅的向下掉落即可。

本实施例中与实施例一中相同的技术方案请参实施例一所述，在此不再赘述。

实施例三：

参图6所示，本实施例与实施例一和/或实施例二的主要区别在于，在本实施方式中，呈板状的连接件202a的数量为三个，且互为120的夹角水平设置，以连接外管201与内管203。此时，间隙211由三个弧形的开口部211a组成。

本实施例中与实施例一和/或实施例二中相同的技术方案请参实施例一和/或实施例二所述，在此不再赘述。

实施例四：

参图7所示，本实施例与上述任一个实施例的主要区别在于，在本实施方式中，呈板状的连接件202b的数量为两个，且互为120的夹角水平设置，以连接外管201与内管203。此时，间隙211由两个半圆形的开口部211b组成。

本实施例中与上述任一个实施例中相同的技术方案请参上述任一个实施例所述，在此不再赘述。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种复合地基加固设备，其特征在于，包括：

呈垂直且依次刚性连接的第二振动发生机构(30)、连接套管(20)和第一振动发生机构(10)；

所述第一振动发生机构(10)包括呈垂直且依次刚性连接的减震器(118)、高接套(104)、电机(105)、第一振动件(101)、注水头(102)；

所述连接套管(20)包括套设的外管(201)、内管(203)，以及连接外管(201)与内管(203)的若干连接件(202)，所述外管(201)与内管(203)形成供砂石流通且呈非多边形的间隙(211)，所述内管(203)顶部设有与第二振动发生机构(30)刚性连接的悬吊机构(233)；

所述减震器(118)内部形成中空通道(443)，所述注水头(102)内置有贯穿第一振动发生机构(10)、连接套管(20)及减震器(118)并与外部水源连通的输水通道(112)；

所述第一振动发生机构(10)与第二振动发生机构(30)共同执行双向振动。

2.根据权利要求1所述的复合地基加固设备，其特征在于，还包括设置在连接套管侧部的悬臂部(40)，所述悬臂部(40)固定连接有与电机(105)连接的电缆(401)以及与输水通道(112)连通并供水的水管(402)，所述电缆(401)与水管(402)形成总管(403)，所述总管(403)外侧包覆有保护层(244)，所述总管(403)导入内管(203)，且水管(402)与输水通道(112)连通。

3.根据权利要求1或2所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述间隙(211)的横截面形状包括圆环或者椭圆环。

4.根据权利要求3所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述连接件(202)呈柱状或者板状。

5.根据权利要求4所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述外管(201)与内管(203)之间所设置的多个板状连接件呈垂直或者倾斜设置，以通过该板状连接件将所述间隙(211)分割成多个供砂石向下流通的输料通道。

6.根据权利要求2所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述悬臂部(40)还包括压持该保护层(244)的至少一个压紧装置。

7.根据权利要求2所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述保护层(244)至少从悬臂部(40)至所述减震器(118)内部所形成中空通道(443)连续布置。

8.根据权利要求1所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述减震器(118)径向向外依次设有第一金属筒(133)、缓冲筒(143)及第二金属筒(113)，所述第二金属筒(113)与内管(203)固定连接。

9.根据权利要求8所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述第二金属筒(113)与内管(203)的第一接触面(188)呈圆锥环面。

10.根据权利要求8所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述缓冲筒(143)外侧形成呈圆锥环面的第二接触面(189)。

11.根据权利要求1所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述第一振动发生机构(10)的底部还设有多个脊片(103)，多个脊片(103)围绕注水头(102)环形布置。

12.根据权利要求11所述的复合地基加固设备，其特征在于，所述多个脊片(103)数量为四个且呈垂直设置，所述多个脊片(103)在水平方向上均匀间隔布置。