CN111456005A - 一种用于沉管砂石桩震动桩机及成桩方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑器械技术领域，公开了一种用于沉管砂石桩震动桩机及成桩方法，对桩机进行组装，在桩机进场组装时，桩机导管中的进料口上方开孔；通过管道与空压机相连，做好密封措施；桩机组装完成后，进行施工；用料斗将砂灌入导管，在桩头和导管进入到设计底高程后开启空压气供风，通风压强、导管内砂料重量和活瓣自重推开活瓣，将砂石料送入到土层内；反复振捣压实，直至提升至地面以上，形成完整桩体。本发明通过在砂石料投入导管的同时利用空压机向导管内输入压缩空气，使导管内压力大于流塑层淤泥对砂石料产生的侧向压力，砂石料进入淤泥层形成桩体，达到沉管砂桩设计要求，同时提高砂桩成桩质量，降低断桩发生的机率。

Description

一种用于沉管砂石桩震动桩机及成桩方法

技术领域

本发明属于建筑器械技术领域，尤其涉及一种用于沉管砂石桩震动桩机及成桩方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：振动打桩机是利用其高频振动，以高加速度振动桩身，将机械产生的垂直振动传给桩体，导致桩周围的土体结构因振动发生变化，强度降低。桩身周围土体液化，减少桩侧与土体的摩擦阻力，然后以桩机下压力、振动沉拔锤与桩身自重将桩沉入土中。拔桩时，在一边振动的情况下，以桩机上提力将导管拔起。打桩机械所需要的激振力要根据场地土层、土质、含水量及桩的种类、构造而综合确定。

由于乾安花敖泡项目土坝地层为流塑性粘土、淤泥，其流动性以及来自周围淤泥的侧压力，导致沉管砂石桩在施工过程中砂石料下料困难，难以达到设计要求的成桩质量；而且在施工过程中易出现断桩、缩径及成桩质量差的问题，对软土地基固结排水的质量和施工进度产生严重的困扰。

综上所述，现有技术存在的问题是：（1）现有的振动打桩机在流塑性粘土、淤泥上进行打桩的过程中，由于其流动性以及来自周围淤泥的侧压力，导致沉管砂石桩在施工过程中砂石料下料困难，难以达到设计要求的成桩质量。

（2）现有的振动打桩机在施工过程中易出现断桩、缩径及成桩质量差的问题，对软土地基固结排水的质量和施工进度产生严重的困扰。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于沉管砂石桩震动桩机及成桩方法。

本发明是这样实现的，一种用于沉管砂石桩震动桩机桩头，桩头下端设置有活掰，桩头上端与导管连接，导管上端设置有进料口，进料口上方焊接有钢风管；导管内壁焊接有供风钢管，供风钢管沿导管内壁铺设至导管尽头钻头处；

导管上端开有进风孔，进风孔通过通过钢管焊接固定有供风软管，进风孔卡接有密封件；供风软管与空压机连接，导管上端通过连接杆与拉绳连接，拉绳缠绕在固定支架上的转动筒上；

桩头上通过轴承固定有转轴，转轴上焊接有活掰，桩头上通过螺栓固定有振动电机；

桩头侧面通过螺栓固定有转动电机，转动电机通过联轴器与转轴连接；其中，活掰上焊接恶友锯齿；

固定支架上通过螺栓固定有滑轨，滑轨上套接有电动滑块；电动滑块通过螺栓与电动伸缩支杆连接，电动伸缩支杆通过螺栓与套圈；

电动伸缩支杆设置有伸缩外筒，伸缩外筒内部套接有伸缩内杆，伸缩内杆左端设置有直齿；

伸缩外筒外侧通过螺栓固定有电机，电机输出轴通过连接键与齿轮连接，直齿与齿轮线接触。

进一步，所述空压机为1.3m³空压机。

进一步，所述钢风管进入导管内3～5cm。

进一步，所述供风软管进入导管长度3cm～5cm。

进一步，所述套圈内圈设置有减震弹簧。

本发明提供的另一目的在于提供一种实施所述的用于沉管砂石桩震动桩机的用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，所述用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，具体包括如下：

步骤一，对桩机进行组装，在桩机进场组装时，桩机导管中的进料口上方开孔；通过管道与空压机相连，做好密封措施；

步骤二，桩机组装完成后，进行施工；用料斗将砂灌入导管，在桩头和导管进入到设计底高程后开启空压气供风，通风压强、导管内砂料重量和活瓣自重推开活瓣，将砂石料送入到土层内；

步骤三，反复振捣压实，直至提升至地面以上，形成完整桩体。

进一步，所述步骤一中，桩机组装的过程，如下：

通过运输车将固定支架竖起固定，利用斜杆进行支撑；固定支架上端转动筒上拉绳与连接杆连接；

空压机通过供风软管与导管连接，并进行密封，并且在导管内部设置供风钢管；在桩头下端设置有活掰，在活瓣上安装相应的传感器和转动电机，桩头上安装振动电机；

在固定支架上安装有滑轨和滑轨，通过移动架将固定支架和导管进行连接。

进一步，所述步骤二中，桩机组装完成后，进行施工时，对导管进行精确定位的过程，如下：

通过在连接杆上固定有定位器，定位器检测导管中的位置；定位器将检测到的导管位置数据，传递到主控平台上；

主控平台根据检测到的导管位置数据，控制电动伸缩支杆，改变导管的左右位置，并且通过位移传感器检测电动伸缩支杆的长度；同时在导管下降过程中，主控平台控制电动滑块向上移动，实现导管的定位过程中；并且通过电动滑块上的位置传感器，检测电动滑块的位置信息。

进一步，所述步骤三中，反复振捣压实的具体过程，如下：

通过在活瓣上设置有重量传感器，重量传感器检测出总重量；重量传感器将信号传递到外部的主控平台上，当达到设定的重量数值时，主控平台控制转动电机转动，将活瓣打开；

在活瓣打开的过程中，利用活瓣上的锯齿，使砂石铲平；同时振动电机带动桩头振动，将砂石振捣压实。

进一步，所述主控平台对数据的处理过程，如下：

主控平台将检测到的连接杆位置数据、电动伸缩支杆长度、电动滑块上的位置数据，填料的重量数据进行储存，根据相应的算法对检测到的各种数据进行分类；数据分类完成后，主控平台根据相应的检测数据，得出成桩的标准范围值；

主控平台对下一次检测到的数据进行处理，与成桩的标准范围数值进行比较；

主控平台根据比较的数值，判断成桩的合格率。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：由于工程的地层原因，传统成桩工艺满足不了施工需要，通过改进的成桩方法，保证沉管砂桩的顺利实施。在钻头和导管进入到设计底高程后开启空压气供风，通风压强、导管内砂料重量和活瓣自重推开活瓣，砂石料进入土层内，经过反复振捣形成桩体；同时通过增加风压的方式解决断桩、成桩难度大、成桩质量等问题，加快成桩速度，提高施工效率。

本发明通过在砂石料投入导管的同时利用空压机向导管内输入压缩空气，使导管内压力大于流塑层淤泥对砂石料产生的侧向压力，砂石料进入淤泥层形成桩体，达到沉管砂桩设计要求，同时提高砂桩成桩质量，降低断桩发生的机率。本发明对沉管砂石桩振动桩机成桩方法进行改进，在施工过程中，分别采用通水和通风进行成桩试验，对比其对成桩效果的影响，发现选用通风效果更为出色。因此为振动桩机配置一台1.3m³空压机，与桩机的导管连接，在钻头和导管进入到设计底高程后开启空压气供风，增强导管内部压强，帮助桩头活瓣开启，砂石料进入土层形成桩体，有效的提高砂桩施工进度和成桩质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法流程图。

图2是本发明实施例提供的用于沉管砂石桩震动桩机结构示意图；

图3是本发明实施例提供的供风软管、密封件的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的进料口、供风钢管的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的导管、桩头俯视图的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的活掰和转轴结构示意图；

图7是本发明实施例提供的锯齿结构示意图；

图8是本发明实施例提供的滑轨、电动滑块和套圈结构示意图；

图9是本发明实施例提供的电动伸缩支杆结构示意图；

图中：1、空压机；2、供风软管；3、密封件；4、进料口；5、供风钢管；6、导管；7、桩头；8、活掰；9、转轴；10、转动电机；11、锯齿；12、振动电机；13、移动架；14、固定支架；15、滑轨；16、电动滑块；17、电动伸缩支杆；18、套圈；19、直齿；20、齿轮；21、伸缩外筒；22、伸缩内杆；23、电机。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于沉管砂石桩震动桩机及成桩方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，具体包括如下：

S101：对桩机进行组装，在桩机进场组装时，桩机导管中的进料口上方开孔；通过管道与空压机相连，做好密封措施。

S102：桩机组装完成后，进行施工；用料斗将砂灌入导管，在桩头和导管进入到设计底高程后开启空压气供风，通风压强、导管内砂料重量和活瓣自重推开活瓣，将砂石料送入到土层内。

S103：反复振捣压实，直至提升至地面以上，形成完整桩体。

本发明实施例提供的S101中，桩机组装的过程，如下：

通过运输车将固定支架竖起固定，利用斜杆进行支撑；固定支架上端转动筒上拉绳与连接杆连接。

空压机通过供风软管与导管连接，并进行密封，并且在导管内部设置供风钢管；在桩头下端设置有活掰，在活瓣上安装相应的传感器和转动电机，桩头上安装振动电机。

在固定支架上安装有滑轨和滑轨，通过移动架将固定支架和导管进行连接。

本发明实施例提供的S102中，桩机组装完成后，进行施工时，对导管进行精确定位的过程，如下：

通过在连接杆上固定有定位器，定位器检测导管中的位置；定位器将检测到的导管位置数据，传递到主控平台上。

主控平台根据检测到的导管位置数据，控制电动伸缩支杆，改变导管的左右位置，并且通过位移传感器检测电动伸缩支杆的长度；同时在导管下降过程中，主控平台控制电动滑块向上移动，实现导管的定位过程中；并且通过电动滑块上的位置传感器，检测电动滑块的位置信息。

所述主控平台对数据的处理过程，如下：

主控平台将检测到的连接杆位置数据、电动伸缩支杆长度、电动滑块上的位置数据，填料的重量数据进行储存，根据相应的算法对检测到的各种数据进行分类；数据分类完成后，主控平台根据相应的检测数据，得出成桩的标准范围值。

主控平台对下一次检测到的数据进行处理，与成桩的标准范围数值进行比较。

主控平台根据比较的数值，判断成桩的合格率。

本发明实施例提供的S103中，反复振捣压实的具体过程，如下：

通过在活瓣上设置有重量传感器，重量传感器检测出总重量；重量传感器将信号传递到外部的主控平台上，当达到设定的重量数值时，主控平台控制转动电机转动，将活瓣打开。

在活瓣打开的过程中，利用活瓣上的锯齿，使砂石铲平；同时振动电机带动桩头振动，将砂石振捣压实。

如图2-图9所示，该用于沉管砂石桩震动桩机设置有桩头7，桩头7下端设置有活掰8，桩头7上端与导管6连接，导管6上端设置有进料口4，进料口4上方焊接有钢风管；导管内壁焊接有供风钢管5，供风钢管5沿导管内壁铺设至导管尽头钻头处；导管6上端开有进风孔，进风孔通过通过钢管焊接固定有供风软管2，进风孔卡接有密封件3；供风软管2与空压机1连接，导管6上端通过连接杆与拉绳连接，拉绳缠绕在固定支架上的转动筒上。

桩头7上通过轴承固定有转轴9，转轴9上焊接有活掰8，桩头7上通过螺栓固定有振动电机12；桩头7侧面通过螺栓固定有转动电机10，转动电机10通过联轴器与转轴9连接；其中，活掰8上焊接恶友锯齿11。

固定支架14通过移动架13与导管6连接，移动架13设置有滑轨15，滑轨15上套接有电动滑块16；电动滑块16通过螺栓与电动伸缩支杆17连接，电动伸缩支杆17通过螺栓与套圈18。

电动伸缩支杆17设置有伸缩外筒21，伸缩外筒21内部套接有伸缩内杆22，伸缩内杆22左端设置有直齿19。

伸缩外筒21外侧通过螺栓固定有电机23，电机23输出轴通过连接键与齿轮20连接，直齿19与齿轮20线接触。

作为优选，套圈18内圈设置有减震弹簧。

作为优选，空压机1为1.3m³空压机，每台沉管砂桩机配备一台1.3m³空压机为砂桩施工供风，在施工时空压机1产生的压缩空气由进风口进入沉管内部，待桩头和导管向上提起时，通过通风压强和导管内砂料重量和活瓣8自重推开活瓣，砂石料进入土层内，经过反复振捣形成桩体。

作为优选，钢风管进入导管内3～5cm。

作为优选，供风软管2进入导管长度控制在3cm～5cm。

本发明的工作原理为：对桩机进行组装，在桩机进场组装时，桩机导管6中的进料口4上方开孔，通过管道与空压机1相连，做好密封措施。桩机施工时，用料斗将砂灌入导管6，在桩头7和导管6进入到设计底高程后开启空压气供风，通风压强、导管内砂料重量和活瓣自重推开活瓣8，砂石料进入土层内，反复振捣压实，直至提升至地面以上，形成完整桩体。

本发明通过这种改进的成桩方法，解决由于软土地基流塑层中淤泥的流动性以及来自周围淤泥的侧压力，导致的成桩难度大、断桩、成桩质量差等问题，有效的提升了施工质量和施工效率。

本发明对沉管砂石桩振动桩机成桩方法进行改进，在施工过程中，分别采用通水和通风进行成桩试验，对比其对成桩效果的影响，发现选用通风效果更为出色。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于沉管砂石桩震动桩机，其特征在于，所述用于沉管砂石桩震动桩机设置有桩头，桩头下端设置有活掰，桩头上端与导管连接，导管上端设置有进料口，进料口上方焊接有钢风管；导管内壁焊接有供风钢管，供风钢管沿导管内壁铺设至导管尽头钻头处；

导管上端开有进风孔，进风孔通过通过钢管焊接固定有供风软管，进风孔卡接有密封件；供风软管与空压机连接，导管上端通过连接杆与拉绳连接，拉绳缠绕在固定支架上的转动筒上；

桩头上通过轴承固定有转轴，转轴上焊接有活掰，桩头上通过螺栓固定有振动电机；

桩头侧面通过螺栓固定有转动电机，转动电机通过联轴器与转轴连接；其中，活掰上焊接恶友锯齿；

固定支架上通过螺栓固定有滑轨，滑轨上套接有电动滑块；电动滑块通过螺栓与电动伸缩支杆连接，电动伸缩支杆通过螺栓与套圈；

电动伸缩支杆设置有伸缩外筒，伸缩外筒内部套接有伸缩内杆，伸缩内杆左端设置有直齿；

伸缩外筒外侧通过螺栓固定有电机，电机输出轴通过连接键与齿轮连接，直齿与齿轮线接触。

2.如权利要求1所述的用于沉管砂石桩震动桩机设置，其特征在于，所述空压机为1.3m³空压机。

3.如权利要求1所述的用于沉管砂石桩震动桩机设置，其特征在于，所述钢风管进入导管内3～5cm。

4.如权利要求1所述的用于沉管砂石桩震动桩机设置，其特征在于，所述供风软管进入导管长度3cm～5cm。

5.如权利要求1所述的用于沉管砂石桩震动桩机设置，其特征在于，所述套圈内圈设置有减震弹簧。

6.一种实施如权利要求1-5所述的用于沉管砂石桩震动桩机的用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，其特征在于，所述用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，具体包括如下：

步骤一，对桩机进行组装，在桩机进场组装时，桩机导管中的进料口上方开孔；通过管道与空压机相连，做好密封措施；

步骤二，桩机组装完成后，进行施工；用料斗将砂灌入导管，在桩头和导管进入到设计底高程后开启空压气供风，通风压强、导管内砂料重量和活瓣自重推开活瓣，将砂石料送入到土层内；

步骤三，反复振捣压实，直至提升至地面以上，形成完整桩体。

7.如权利要求6所述的用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，其特征在于，所述步骤一中，桩机组装的过程，如下：

通过运输车将固定支架竖起固定，利用斜杆进行支撑；固定支架上端转动筒上拉绳与连接杆连接；

空压机通过供风软管与导管连接，并进行密封，并且在导管内部设置供风钢管；在桩头下端设置有活掰，在活瓣上安装相应的传感器和转动电机，桩头上安装振动电机；

在固定支架上安装有滑轨和滑轨，通过移动架将固定支架和导管进行连接。

8.如权利要求6所述的用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，其特征在于，所述步骤二中，桩机组装完成后，进行施工时，对导管进行精确定位的过程，如下：

通过在连接杆上固定有定位器，定位器检测导管中的位置；定位器将检测到的导管位置数据，传递到主控平台上；

主控平台根据检测到的导管位置数据，控制电动伸缩支杆，改变导管的左右位置，并且通过位移传感器检测电动伸缩支杆的长度；同时在导管下降过程中，主控平台控制电动滑块向上移动，实现导管的定位过程中；并且通过电动滑块上的位置传感器，检测电动滑块的位置信息。

9.如权利要求6所述的用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，其特征在于，所述步骤三中，反复振捣压实的具体过程，如下：

通过在活瓣上设置有重量传感器，重量传感器检测出总重量；重量传感器将信号传递到外部的主控平台上，当达到设定的重量数值时，主控平台控制转动电机转动，将活瓣打开；

在活瓣打开的过程中，利用活瓣上的锯齿，使砂石铲平；同时振动电机带动桩头振动，将砂石振捣压实。

10.如权利要求8所述的用于沉管砂石桩震动桩机成桩方法，其特征在于，所述主控平台对数据的处理过程，如下：

主控平台将检测到的连接杆位置数据、电动伸缩支杆长度、电动滑块上的位置数据，填料的重量数据进行储存，根据相应的算法对检测到的各种数据进行分类；数据分类完成后，主控平台根据相应的检测数据，得出成桩的标准范围值；

主控平台对下一次检测到的数据进行处理，与成桩的标准范围数值进行比较；

主控平台根据比较的数值，判断成桩的合格率。

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