CN106149480B - 适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机及施工方法，所述直肋纹桩机由桩机机座、机座移动滚筒、电机与卷扬机、桩机支架、第一钢丝绳、振动锤、钢护筒、进料口构成；此外，在桩机机座上设有第二卷扬机；在钢护筒内设有重锤；通过第二钢丝绳将第二卷扬机与重锤连接在一起；通过第二卷扬机的正反向转动，带动与之相连的重锤沿着钢护筒的长度方向上升或下降。所述的施工方法，包括五个步骤；有益的技术效果：采用本发明后，使得桩基施工操作方便、工艺简单、低碳节能，质量可靠，施工速度快，解决了在无水硬厚砂层地质中无法施工桩基的技术难题，同时也适用于其他地层中桩基施工。
Description
技术领域
本发明属于路基工程地基处理施工技术领域，尤其涉及用于无水硬厚砂层地质的地基处理方法，具体为适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机及施工方法。
背景技术
2005年以来，随着高速铁路的大量建设，高速铁路对路基工后沉降提出了更高的要求，要求路基工后沉降值小于10厘米。这样为了满足高速铁路路基高速化、平顺性的设计要求，对软土路基需进行地基加固处理。
如新建张呼高速铁路DK16+309～DK16+749段路基为标整段架梁通道，本段路基经沉降估算分析，不满足路基工后沉降要求，需对路基地基采取加固处理。根据地质核查资料，本段地层为无水硬厚砂层，地质情况比较少见，地层主要由粉砂、细砂、中砂、粗砂及少量细圆砾土组成。常规的地基加固处理桩无法穿透无水硬厚砂层，无法施工。
针对由粉砂、细砂、中砂、粗砂及少量细圆砾土组成地层，需要设计新结构的设备，以便满足该系列底层的施工需求。
发明内容
为了解决常规砼灌注桩在无水硬厚砂层地质中无法成孔的技术难题，本发明提供一种适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机及施工方法，其是在振动沉管桩机设备基础上改装而成的，成桩后桩身砼断面为齿轮型。具体如下：
适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机，包括桩机机座1、机座移动滚筒2、电机与卷扬机3、桩机支架4、第一钢丝绳5、振动锤6、钢护筒7和进料口8。其中，
在桩机机座1的底部设有机座移动滚筒2。
在桩机机座1顶部的一端设有电机与卷扬机3，在桩机机座1顶部的另一端设有桩机支架4。第一钢丝绳5的一端与电机与卷扬机3相连接，第一钢丝绳5的另一端绕过桩机支架4后，与钢护筒7相连接。在钢护筒7的外侧固定连接有振动锤6。在钢护筒7的侧壁上设有进料口8。此外：
在桩机机座1上设有第二卷扬机9。
在钢护筒7内设有重锤11。
通过第二钢丝绳5将第二卷扬机9与重锤11连接在一起。通过第二卷扬机9的正反向转动，带动与之相连的重锤11沿着钢护筒7的长度方向上升或下降。
进一步说，本直肋纹桩机械由振动沉管桩机改装而成，先把振动沉管桩机护筒底部带瓣桩尖部分切割掉，再在振动锤和沉管护筒内部添加底端为平底的细长圆形重锤。通过加装在桩机设备上的卷扬机控制细长圆形重锤的提升和自由落体。在护筒底部外侧加焊方形小铁块，把钢护筒底部改装成外侧带肋钢护筒。在钢护筒内部，提升细长圆形重锤达到一定高度后自由下落，利用重锤的重力势能击打土体，使重锤对土体向下及四周进行冲击夯扩。然后提升细长重锤，启动桩机振动锤，通过土体因锤击产生的孔洞，振动桩机钢护筒钻进无水硬厚砂层地层中。
在整个直肋纹桩机的钢护筒通过细长圆形重锤击打、冲扩、挤密土体成孔过程中，桩施工过程不出土。成孔后通过带肋的钢护筒和混凝土料斗配合浇筑混凝土，一边用料斗吊送混凝土，一边启动振动锤振动带肋钢护筒对管内混凝土起到了振捣作用并缓慢提升钢护筒直至设计桩顶标高。底端外侧带肋的钢护筒从桩孔内提出后，混凝土桩身截面形成具有齿轮状断面的直肋纹桩。
采用适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机的施工方法，按如下步骤进行：
步骤1、桩位放样：对施工场地进行清理整平，由测量技术人员按桩位通过轴线控制点逐个施放在现场，做好标识，即完成工程桩位的布置。
步骤2、桩机就位：钢护筒7的圆心对准工程桩位，本直肋纹桩机应垂直、平稳的架设在桩位上，确保成孔垂直度。
步骤3、当钢护筒7对准桩位中心并核查护筒垂直度后，利用重锤11的提升与自由落体运动，将钢护筒7逐步振动压入土体中。
步骤4、在沉管成孔过程中，如出现钢护筒快速下沉或沉不下去的情况，应及时分析原因，进行处理：
如快速下沉是因护筒穿过硬土层进入软土层引起的，则应继续沉管作业。
如沉不下去是因护筒顶住孤石或遇到硬土层引起的，则应放慢沉管速度，待越过障碍后再正常沉管成孔。
步骤5、成孔后向钢护筒7内灌注混凝土时，第一次灌筑混凝土的量应尽量满足设计量。当钢护筒7内灌入混凝土后，开启振动锤6，边振动钢护筒7边拔管。在拔管过程中，每次拔管高度应以能容纳吊斗一次所灌注混凝土为限，并边拔边灌。钢护筒7内应保持不少于2m高度的混凝土，由施工人员用测锤检查钢护筒7内混凝土的下降情况，一次不应拔得过高，如此反复，直至套管全部拔出。成桩后，桩身砼断面为齿轮型。
步骤6、对成桩后的桩体进行自然养护，必要时桩头浇水并加盖草帘。
有益的技术效果
采用本发明后，使得桩基施工操作方便、工艺简单、低碳节能，质量可靠，施工速度快，解决了在无水硬厚砂层地质中无法施工桩基的技术难题，同时也适用于其他地层中桩基施工。
本发明特别适合在无水硬厚砂层区域工作，尤其适合在地层成分主要由粉砂、细砂、中砂、粗砂及少量细圆砾土组成的区域打桩，能够解决常规的地基加固处理桩无法穿透该类型底层的技术难题。
本发明通过重锤的自由下落产生的重力势能击打土体，使重锤对土体向下及四周进行冲击夯扩。然后提升细长重锤，启动桩机振动锤，通过土体因锤击产生的孔洞，振动桩机钢护筒钻进无水硬厚砂层地层中。在整个直肋纹桩机的钢护筒通过细长圆形重锤击打、冲扩、挤密土体成孔过程中，桩施工过程不出土。成孔后通过带肋的钢护筒和混凝土料斗配合浇筑混凝土，一边用料斗吊送混凝土，一边启动振动锤振动带肋钢护筒并缓慢提升钢护筒直至设计桩顶标高，即一次打孔、浇筑、成型，操作简洁、便利。
本发明是由振动沉管桩机改装而成，无需专门定制设备，适合标准化加工、标准化操作，以及标准化推广，具有改装成本低、设备可靠性高、维护简单等特点。
附图说明
图1为本直肋纹桩机的结构示意图。
图2为图1中振动锤6、钢护筒7、第二钢丝绳5、重锤11和矩形铁块12的连接关系示意图。
具体实施方式
现结合附图，详细说明本发明的结构特点。
参见图1，适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机，包括桩机机座1、机座移动滚筒2、电机与卷扬机3、桩机支架4、第一钢丝绳5、振动锤6、钢护筒7和进料口8。其中，
在桩机机座1的底部设有机座移动滚筒2。
在桩机机座1顶部的一端设有电机与卷扬机3，在桩机机座1顶部的另一端设有桩机支架4。第一钢丝绳5的一端与电机与卷扬机3相连接，第一钢丝绳5的另一端绕过桩机支架4后，与钢护筒7相连接。在钢护筒7的外侧固定连接有振动锤6。在钢护筒7的侧壁上设有进料口8。参见图1和2，此外：
在桩机机座1上设有第二卷扬机9。
在钢护筒7内设有重锤11。
通过第二钢丝绳5将第二卷扬机9与重锤11连接在一起。通过第二卷扬机9的正反向转动，带动与之相连的重锤11沿着钢护筒7的长度方向上升或下降。
进一步说，本直肋纹桩机械由振动沉管桩机改装而成，先把振动沉管桩机护筒底部带瓣桩尖部分切割掉，再在振动锤和沉管护筒内部添加底端为平底的细长圆形重锤。通过加装在桩机设备上的卷扬机控制细长圆形重锤的提升和自由落体。在护筒底部外侧加焊方形小铁块，把钢护筒底部改装成外侧带肋钢护筒。在钢护筒内部，提升细长圆形重锤达到一定高度后自由下落，利用重锤的重力势能击打土体，使重锤对土体向下及四周进行冲击夯扩。然后提升细长重锤，启动桩机振动锤，通过土体因锤击产生的孔洞，振动桩机钢护筒钻进无水硬厚砂层地层中。
在整个直肋纹桩机的钢护筒通过细长圆形重锤击打、冲扩、挤密土体成孔过程中，桩施工过程不出土。成孔后通过带肋的钢护筒和混凝土料斗配合浇筑混凝土，一边用料斗吊送混凝土，一边启动振动锤振动带肋钢护筒对管内混凝土起到了振捣作用并缓慢提升钢护筒直至设计桩顶标高。底端外侧带肋的钢护筒从桩孔内提出后，混凝土桩身截面形成具有齿轮状断面的直肋纹桩。
参见图1，进一步说，第二卷扬机9固定在电机与卷扬机3的顶部。在桩机支架4上设有导向轮。第二钢丝绳5经导向轮的导向后，两端分别与第二卷扬机9、重锤11相连接。
参见图1和2，进一步说，在钢护筒7底部的外侧设有矩形铁块12，即形成带肋结构体。
参见图1，进一步说，桩机支架4呈T形。桩机支架4竖直设置。在桩机支架4的竖直段的底端与顶端分别设有1个导向轮，分别称为第一导向轮和第二导向轮。在桩机支架4的水平段的底端设有1个导向轮，称为第三导向轮。
位于桩机支架4的水平段的第三导向轮的位置与钢护筒7的位置相对应，在竖直方向上重合。
位于桩机支架4的竖直段底部的第一导向轮的位置与第二卷扬机9的位置相对应，在水平方向上重合。
通过上述3个导向轮对第二钢丝绳5的导向后，使得第二钢丝绳5的两端分别与第二卷扬机9的旋转轴、重锤11的顶端相连接。
参见图1，进一步说，第一导向轮和第二导向轮均位于朝向第二卷扬机9一侧的桩机支架4的竖直段上。
第三导向轮位于靠近重锤11一侧的桩机支架4的水平段上。
参见图1，进一步说，桩机支架4呈T形。在桩机支架4的水平段的两端分别设有1个导向轮，依次称为第四导向轮和第五导向轮。
第一钢丝绳5经过第四导向轮和第五导向轮的导向后，两端分别与电机与卷扬机3的旋转轴、钢护筒7的顶端相连接。
参见图1，进一步说，振动锤6安装在钢护筒7顶部的外侧，即振动锤6呈环状，套在钢护筒7的外侧。
参见图1，进一步说，桩机机座1呈π形，在桩机机座1底面的2个竖直段的末端分别设有1个机座移动滚筒2。进料口8呈漏斗状，且顶部开口。
采用本发明所述的适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机的施工方法，按如下步骤进行：
步骤1、桩位放样：对施工场地进行清理整平，由测量技术人员按桩位通过轴线控制点逐个施放在现场，做好标识，即完成工程桩位的布置。
步骤2、桩机就位：钢护筒7的圆心对准工程桩位，本直肋纹桩机应垂直、平稳的架设在桩位上，确保成孔垂直度。
步骤3、当钢护筒7对准桩位中心并核查护筒垂直度后，利用重锤11的提升与自由落体运动，将钢护筒7逐步振动压入土体中。
步骤4、在沉管成孔过程中，如出现钢护筒快速下沉或沉不下去的情况，应及时分析原因，进行处理：
如快速下沉是因护筒穿过硬土层进入软土层引起的，则应继续沉管作业。
如沉不下去是因护筒顶住孤石或遇到硬土层引起的，则应放慢沉管速度，待越过障碍后再正常沉管成孔。
步骤5、成孔后向钢护筒7内灌注混凝土时，第一次灌筑混凝土的量应尽量满足设计量。当钢护筒7内灌入混凝土后，开启振动锤6，边振动钢护筒7边拔管。在拔管过程中，每次拔管高度应以能容纳吊斗一次所灌注混凝土为限，并边拔边灌。钢护筒7内应保持不少于2m高度的混凝土，由施工人员用测锤检查钢护筒7内混凝土的下降情况，一次不应拔得过高，如此反复，直至套管全部拔出。成桩后，桩身砼断面为齿轮型。
步骤6、对成桩后的桩体进行自然养护，必要时桩头浇水并加盖草帘。
进一步说，当沉不下去的原因是因钢护筒7顶住孤石或遇到硬土层时，放慢沉管速度的方法是：增加细长圆形重锤11的提升高度或慢振钢护筒7。
Claims (2)
1.一种适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机的施工方法，其特征在于，所述直肋纹桩机包括桩机机座(1)、机座移动滚筒(2)、电机与卷扬机(3)、桩机支架(4)、第一钢丝绳(5)、振动锤(6)、钢护筒(7)和进料口(8)；其中，在桩机机座(1)的底部设有机座移动滚筒(2)；在桩机机座(1)顶部的一端设有电机与卷扬机(3)，在桩机机座(1)顶部的另一端设有桩机支架(4)；第一钢丝绳(5)的一端与电机与卷扬机(3)相连接，第一钢丝绳(5)的另一端绕过桩机支架(4)后，与钢护筒(7)相连接；在钢护筒(7)的外侧固定连接有振动锤(6)；在钢护筒(7)的侧壁上设有进料口(8)；在桩机机座(1)上设有第二卷扬机(9)；在钢护筒(7)内设有重锤(11)；通过第二钢丝绳(5)将第二卷扬机(9)与重锤(11)连接在一起；通过第二卷扬机(9)的正反向转动，带动与之相连的重锤(11)沿着钢护筒(7)的长度方向上升或下降，在钢护筒(7)底部的外侧设有矩形铁块(12)，即形成带肋结构体；
所述施工方法按如下步骤进行：
步骤1、桩位放样：对施工场地进行清理整平，由测量技术人员按桩位通过轴线控制点逐个施放在现场，做好标识，即完成工程桩位的布置；
步骤2、桩机就位：钢护筒(7)的圆心对准工程桩位；
步骤3、当钢护筒(7)对准桩位中心并核查护筒垂直度后，利用重锤(11)的提升与自由落体运动，将钢护筒(7)逐步振动压入土体中，具体为：
把钢护筒底部改装成外侧带肋钢护筒，在钢护筒内部，提升细长圆形重锤达到一定高度后自由下落，利用重锤的重力势能击打土体，使重锤对土体向下及四周进行冲击夯扩，然后提升细长重锤，启动桩机振动锤，通过土体因锤击产生的孔洞，振动桩机钢护筒钻进无水硬厚砂层地层中；
步骤4、在沉管成孔过程中，如出现钢护筒快速下沉或沉不下去的情况，应及时分析原因，进行处理：
如快速下沉是因护筒穿过硬土层进入软土层引起的，则应继续沉管作业；
如沉不下去是因护筒顶住孤石或遇到硬土层引起的，则应放慢沉管速度，待越过障碍后再正常沉管成孔；
步骤5、成孔后向钢护筒(7)内灌注混凝土时；当钢护筒(7)内灌入混凝土后，开启振动锤(6)，边振动钢护筒(7)边拔管；在拔管过程中，每次拔管高度应以能容纳吊斗一次所灌注混凝土为限，并边拔边灌，具体为：
成孔后通过带肋的钢护筒和混凝土料斗配合浇筑混凝土，一边用料斗吊送混凝土，一边启动振动锤振动带肋钢护筒对管内混凝土起到了振捣作用并缓慢提升钢护筒直至设计桩顶标高，底端外侧带肋的钢护筒从桩孔内提出后，混凝土桩身截面形成具有齿轮状断面的直肋纹桩；钢护筒内应保持不少于2m高度的混凝土，由施工人员用测锤检查钢护筒内混凝土的下降情况，一次不应拔得过高，如此反复，直至套管全部拔出，成桩后，桩身砼断面为齿轮型。
2.根据权利要求1所述的适用于无水硬厚砂层地质的直肋纹桩机的施工方法，其特征在于：当沉不下去的原因是因钢护筒(7)顶住孤石或遇到硬土层时，放慢沉管速度的方法是：增加细长圆形重锤(11)的提升高度或慢振钢护筒(7)。
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- 2016-08-24 CN CN201610715810.4A patent/CN106149480B/zh active Active
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