CN108729432B - 一种底部喂料的可控式振动振冲器及振冲密实成碎石桩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种底部喂料的可控式振动振冲器及振冲密实成碎石桩的方法，包括振冲器，套在振冲器外部的导料管及设置在导料管顶部的振动器；振冲器包括导杆和导杆末端设置的振冲器本体，导杆和振动器的顶端分别通过钢索与吊机连接。导料管的顶部开口，形成落料口，底部安装若干片可打开和闭合的活瓣，活瓣通过挂链与振冲器连接；导料管与导杆之间设置料位检测仪，料位检测仪与信息处理中心连接。本发明的碎石可从落料口进料，从活瓣开口喂料，不浪费碎石料，提高了碎石利用率，且成桩过程通过料位检测仪和信息处理中心实时进行信息化控制，保证形成的碎石桩密实度高，没有缩径，每段桩径均匀可控且施工效率高。
Description
技术领域
本发明属于软地基处理领域，具体地讲，是涉及一种底部喂料的可控式振动振冲器及振冲密实成碎石桩的方法。
背景技术
目前，在软地基处理领域，加固地基常需要制备碎石桩，振冲碎石桩的形成主要包括如下三种方法：
(一)、水冲振冲法。其具体原理是：先由吊机吊起带导杆的振冲器(水平力振动)，然后采用水冲法结合振冲器进行成孔，成孔深至碎石桩设计长度的底部，再上拔振冲器，然后向成孔内灌注碎石，再启动振冲器振动，以上反复多次，直至形成碎石桩。现有的振动振冲器通常从外套管的外部投料，碎石的利用率低且投料效率低，导致施工成本高。另外，现有技术中的振冲密实成碎石桩的进程无法进行信息化控制，导致分段留振的碎石量及振冲器的留振强度和留振时间无法实时控制和调节，使得分段碎石桩质量无法统一，影响碎石桩整体质量。
(二)、沉管灌注法。其具体方法是：吊机(或桩架导架)吊起顶部带振动器(竖向力)，底部带活瓣的钢导管。先启动振动器，将钢导管振动至设计碎石桩深度，然后振动器停止振动，导管顶部灌入碎石，开动振动器并上拔，留振，振动器少量下插，反复以上多遍至形成碎石桩。但该方法形成的碎石桩的密实度低，导管上拔过程易使碎石桩形成缩径桩，导致碎石桩的质量难以保证。
(三)、底部喂料、导杆底部一侧带振冲器(水平向)的振冲器进行振动密实。其具体方法为：导杆定于桩位，然后开启振冲器使导杆下压至设计碎石桩深度，碎石灌入导杆上端的碎石计量筒内，计量并在气压的冲击下将碎石冲入导杆底部，然后开启振冲器振动，分段密实，反复以上步骤至形成振动密实桩。但该法需用气压打开底部的可能的阻碍泥土，施工困难，使得工艺复杂，施工效率低，碎石桩的质量难以保证。
因此，为了克服以上缺陷，有必要研发一种新型的振动振冲器及振冲密实形成碎石桩的方法，以克服现有技术中的上述缺陷。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种底部喂料的可控式振动振冲器，结合信息化检测导料管内碎石体积变化，留振时间与导料管成桩上移的高度三者的关系，达到碎石桩的密实可控，每段桩径均匀可控且施工效率高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种底部喂料的可控式振动振冲器，包括振冲器，套在振冲器外部的导料管，及设置在导料管顶部的振动器；所述振冲器包括导杆和导杆末端设置的振冲器本体，所述导杆和振动器的顶端分别通过钢索与吊机连接，其中：
所述导料管的顶部开口，所述导料管与导杆之间形成落料口；所述导料管的底部安装若干片可打开和闭合的活瓣；所述导料管与导杆之间设置料位检测仪，所述料位检测仪与信息处理中心连接。
根据本发明，所述活瓣与所述导料管的底部销轴连接。
根据本发明，所述活瓣有三片。
根据本发明，所述活瓣打开时形成活瓣开口，闭合时构成封闭的圆锥形头部。
根据本发明，所述活瓣通过挂链与振冲器连接。
根据本发明，所述导杆与振冲器之间设置减振器，所述挂链的下端与所述活瓣的内侧连接，上端与所述导杆或减振器连接。
根据本发明，所述挂链的上端与所述减振器连接。
根据本发明，所述挂链的长度为1-3米。
本发明的第二个目的在于提供采用上述底部喂料的可控式振动振冲器进行振冲密实成碎石桩的方法，包括如下具体步骤：
(一)、活瓣关闭，开启振动器和振冲器，导料管和振冲器同步下沉，直至活瓣的末端到达设计的桩底深度；
(二)、落料口加料，料位检测仪和信息处理中心检测导料管内的料位高度，当检测到料位高度达到导料管高度的2/3-3/4时，停止加料；
(三)、导料管上移，同时振冲器下移并将活瓣打开，碎石从活瓣开口处掉下，当导料管上移至分段碎石桩高度时，振冲器开启并在设计强度下留振，料位检测仪实时测量导料管内的碎石高度，当碎石下降设计高度时，碎石的体积量达标，该分段碎石桩打桩完成；
(四)、重复步骤(二)加料，加料结束后将导料管上移至分段碎石桩高度，碎石继续从活瓣开口处掉下，振冲器同步开启并在设计强度下留振，料位检测仪实时测量导料管内的碎石高度，当碎石下降设计高度时，碎石的体积量达标，该分段碎石桩打桩完成；
(五)、重复步骤(四)，分段留振，直至桩成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
1)本发明的碎石可从导料管和导杆顶部之间的落料口进入导料管，然后从导料管的底部掉落(底部喂料)，不浪费碎石料，提高了原料利用率。
2)振冲密实成碎石桩的进程可信息化实时控制。料位检测仪可实时检测导料管内的碎石高度，并将高度信号传递给信息处理中心，信息处理中心根据高度信号确定是否停止留振或实时调整留振强度和留振时间。
3)分段留振，碎石桩密实度高，没有缩径，每段桩径均匀可控且施工效率高。
附图说明
图1是本发明的底部喂料的挂链式振动振冲器结构示意图。
图2是导料管底部的活瓣打开，碎石料下沉，振冲器进行留振时的状态图。
图中：1-振冲器、2-导料管、3-振动器、4-钢索、5-料位检测仪、11-导杆、12- 振冲器本体、13-减振器、21-落料口、22-活瓣、23-挂链。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1和图2所示，本发明的底部喂料的可控式振动振冲器，包括振冲器1，套在振冲器1外部的导料管2，及设置在导料管2顶部的振动器3；所述振冲器1包括导杆11和导杆11末端设置的振冲器本体12，所述导杆11和振动器的3顶端分别通过钢索4与吊机(图中未示出)连接，其中：
所述导料管2的顶部开口，所述导料管2与导杆11之间形成落料口21；所述导料管2的底部安装若干片可打开和闭合的活瓣22。所述导料管2与导杆11之间设置料位检测仪5，所述料位检测仪5通过有线或无线与信息处理中心(图中未示出)连接。
料位检测仪5实时检测施工过程中导料管2内部的碎石高度，并将高度信号传递给信息处理中心，信息处理中心根据高度信号判断留振的进程。信息处理中心也可根据高度信号，结合留振强度和留振时间，实时调整留振强度和留振时间。
根据本发明，所述活瓣22与所述导料管2的底部销轴连接。
根据本发明，所述活瓣22有三片，三片活瓣22闭合时构成封闭的头部。优选地，所述活瓣22的大小均相同。
根据本发明，所述活瓣22打开时形成活瓣开口，闭合时构成封闭的圆锥形头部。
根据本发明，所述活瓣22通过挂链23与振冲器1连接。当振冲器1相对于导料管2向上移动时，振冲器1带动挂链23向上移动，拉动活瓣22使之闭合，从而将所述导料管2的底部封闭。当振冲器1相对于导料管2向下移动时，振冲器2的头部向下将活瓣22打开形成活瓣开口，碎石可从活瓣开口处掉落。
根据本发明，所述导杆11与振冲器本体12之间设置减振器13，所述挂链23的下端与所述活瓣22的内侧连接，所述挂链23的上端与所述导杆11或减振器13连接。
根据本发明，所述挂链23的上端与所述减振器13连接。
根据本发明，所述挂链23的长度为1-3米。挂链的长度根据碎石桩的总高度及分段碎石桩的高度合理设计，通常挂链的长度大于分段碎石桩的长度。
根据本发明，所述振动器3为高频振动器。
结合图1和图2，本发明的使用方法如下：
(一)、活瓣关闭，开启振动器和振冲器，导料管和振冲器同步下沉，直至活瓣的末端到达设计的桩底深度。
(二)、落料口加料，料位检测仪和信息处理中心检测导料管内的料位高度，当检测到料位高度达到导料管高度的2/3-3/4时，停止加料。
(三)、导料管上移，同时振冲器下移并将活瓣打开，碎石从活瓣开口处掉下，当导料管上移至分段碎石桩高度时，振冲器开启并在设计强度下留振，料位检测仪实时测量导料管内的碎石高度，当碎石下降设计高度时，碎石的体积量达标，该分段碎石桩打桩完成。
(四)、重复步骤(二)加料，加料结束后将导料管上移至分段碎石桩高度，碎石继续从活瓣开口处掉下，振冲器同步开启并并在设计强度下留振，料位检测仪实时测量导料管内的碎石高度，当碎石下降设计高度时，碎石的体积量达标，该分段碎石桩打桩完成。
(五)、重复步骤(四)，分段留振，直至桩成。
碎石桩的直径为D1，高度为H1，导料管的直径为D2，导杆的直径为D3米，导料管内碎石下降的设计高度H2。分段碎石桩打桩时，H2的计算方法如下：
实际施工中，分段碎石桩的体积V1应等于导料管内落下的碎石的体积V2，即： (π/4*D1 2)*H1＝[π/4*(D2 2-D3 2)]*H2。则H2＝(D1 2*H1)/(D2 2-D3 2)。
施工前，预设留振强度和留振时间，并在预设的留振强度和留振时间下进行碎石桩分段成桩。在预设的留振强度和留振时间内，若料位检测仪检测到导料管内碎石下降的距离小于设计高度H2，则说明预设的留振强度和留振时间不够，信息处理单元实时加强振冲器的留振强度和增加留振时间。在预设的留振强度和留振时间内，若料位检测仪检测到导料管内碎石下降的距离大于设计高度H2，则说明预设的留振强度和留振时间太大，信息处理单元实时减弱振冲器的留振强度和缩短留振时间。
应用实施例：
某软地基区域进行碎石桩加固处理，碎石桩的设计长度为30米，设计的分段碎石桩的长度H1为1.5米，碎石桩的直径为D1为1米，导料管的直径D2为0.8米，导杆的直径为0.25米，则导料管内下降的设计高度H2为2.6米。施工前，预设留振强度和留振时间，并进行留振试验，以确定正确的留振强度和留振时间。
导料管和振冲器同步下沉，直至活瓣的末端到达30米深度。落料口加料至导料管高度的2/3。分段碎石桩时，导料管上提1.5米，同时开启振冲器留振。当导料管内碎石下降的高度为2.6米时，停止留振，碎石的体积量达标，该分段碎石桩打桩完成。
落料口加料至导料管高度的2/3，导料管上提1.5米，同时开启振冲器留振。当导料管内碎石下降的高度为2.6米时，停止留振，碎石的体积量达标，该分段碎石桩打桩完成。
重复上述步骤，直至桩成。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (7)
1.一种底部喂料的可控式振动振冲器，包括振冲器，用于振冲碎石桩，套在振冲器外部的导料管，及设置在导料管顶部的振动器；所述振冲器包括导杆和导杆末端设置的振冲器本体，所述导杆和振动器的顶端分别通过钢索与吊机连接，其特征在于，其中：
所述导料管的顶部开口，所述导料管与导杆之间形成落料口；所述导料管的底部安装若干片可打开和闭合的活瓣，所述活瓣与所述导料管的底部销轴连接，所述活瓣通过挂链与振冲器连接，当振冲器相对于导料管向上移动时，振冲器带动挂链向上移动，拉动活瓣使之闭合，从而将所述导料管的底部封闭；当振冲器相对于导料管向下移动时，振冲器的头部向下将活瓣打开形成活瓣开口，碎石可从活瓣开口处掉落；所述导料管与导杆之间设置料位检测仪，所述料位检测仪与信息处理中心连接；
所述碎石桩的直径为D1，高度为H1，所述导料管的直径为D2，所述导杆的直径为D3米，导料管内碎石下降的设计高度H2，分段碎石桩打桩时，H2的计算方法如下：H2=（D1 2*H1）/（D2 2-D3 2）。
2.根据权利要求1所述的底部喂料的可控式振动振冲器，其特征在于，所述活瓣有三片。
3.根据权利要求1所述的底部喂料的可控式振动振冲器，其特征在于，所述活瓣打开时形成活瓣开口，闭合时构成封闭的圆锥形头部。
4.根据权利要求3所述的底部喂料的可控式振动振冲器，其特征在于，所述导杆与振冲器之间设置减振器，所述挂链的下端与所述活瓣的内侧连接，上端与所述导杆或减振器连接。
5.根据权利要求4所述的底部喂料的可控式振动振冲器，其特征在于，所述挂链的上端与所述减振器连接。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的底部喂料的可控式振动振冲器，其特征在于，所述挂链的长度为1-3米。
7.一种振冲密实成碎石桩的方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的底部喂料的可控式振动振冲器，包括如下具体步骤：
（一）、活瓣关闭，开启振动器和振冲器，导料管和振冲器同步下沉，直至活瓣的末端到达设计的桩底深度；
（二）、落料口加料，料位检测仪和信息处理中心检测导料管内的料位高度，当检测到料位高度达到导料管高度的2/3-3/4时，停止加料；
（三）、导料管上移，同时振冲器下移并将活瓣打开，碎石从活瓣开口处掉下，当导料管上移至分段碎石桩高度时，振冲器开启并在设计强度下留振，料位检测仪实时测量导料管内的碎石高度，当碎石下降设计高度时，碎石的体积量达标，该分段碎石桩打桩完成；
（四）、重复步骤（二）加料，加料结束后将导料管上移至分段碎石桩高度，碎石继续从活瓣开口处掉下，振冲器同步开启并在设计强度下留振，料位检测仪实时测量导料管内的碎石高度，当碎石下降设计高度时，碎石的体积量达标，该分段碎石桩打桩完成；
（五）、重复步骤（四），分段留振，直至桩成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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