CN205954647U - 真空降水高频挤密微型桩专用设备 - Google Patents

Abstract

一种真空降水高频挤密微型桩专用设备，包括机械臂、高频振动器、法兰盘、骨料仓和钢质套管，高频振动器安装在机械臂的下端，高频振动器的底部与法兰盘固定连接，法兰盘底部与骨料仓连接，骨料仓底部与钢质套管连通，钢质套管的底部安装有活瓣桩靴；多根钢质套管均布在骨料仓底部；骨料仓内部为空腔结构，料斗通过连接件安装在骨料仓的侧面；骨料仓内部还设置有一中间通道，中间通道的两端分别与料斗和钢质套管连通。本实用新型适用于吹填土、软土、粉土、中密以下砂土等土层加固；采用高频振动挤密成孔方式，成孔速度块，对土体加固效果好，无噪音污染，节省大量水资源，提高工作效率和工作效果，缩短施工周期，节约资源，保护环境。

Description

真空降水高频挤密微型桩专用设备

技术领域

本实用新型涉及一种设备，具体地说是一种真空降水高频挤密微型桩专用设备。

背景技术

软土地基是指强度较低、高压缩性土（a1-2≥0.5MPa-1）及其他不良性质的软弱土组成的地基。根据工程地质性质特征，软弱地基包括软土（淤泥及淤泥质土）、冲填土、吹填土、杂填土及其他高压缩性土构成的地基。地基液化机理，饱和松散砂土和粉土主要是单粒结构，处于不稳定状态，地下水位下土的孔隙已完全被水充满，在地震作用的短暂时间内，土中的孔隙水无法排出，砂粒与粉粒位移至孔隙水中被漂浮，此时土体的有效应力为零，地基丧失承载力，造成地基不均匀下沉，导致建筑物破坏。在强烈地震作用结束后，颗粒重新排列，排出大量土中水分，松散不稳定的砂粒与粉粒移动到更稳定的位置。

地基处理有置换、排水固结、灌入固化物、振密挤密几种方式，目的是提高土体承载力、减小固结沉降工后沉降，使建筑物在使用过程中更加安全稳定。常用的石灰桩和灰土挤密桩骨料灌入方式为孔口灌料，加密方式为分层压密，骨料浪费严重、施工速度慢。传统的成孔方式如冲击成孔、锤击成孔及水压冲孔等有噪音污染或者需用大量水，有噪音污染或浪费水资源。

实用新型内容

本实用新型是针对背景技术中提及的技术缺陷，提供一种结构简单，操作方面的真空降水高频挤密微型桩专用设备。

本实用新型所采用的技术方案是：一种真空降水高频挤密微型桩专用设备，包括活瓣桩靴，还包括机械臂、高频振动器、法兰盘、骨料仓和钢质套管，其中：

所述高频振动器安装在机械臂的下端，高频振动器的底部与法兰盘固定连接，法兰盘底部与骨料仓连接，骨料仓底部与钢质套管连通，钢质套管的底部安装有活瓣桩靴；

多根钢质套管均布在骨料仓底部；所述骨料仓内部为空腔结构，料斗通过连接件安装在骨料仓的侧面；骨料仓内部还设置有一中间通道，该中间通道的两端分别与料斗和钢质套管连通。

所述的钢质套管的数量至少为四个，均布在骨料仓底面上，且各钢制套装之间通过固定板连接固定。

所述钢质套管为中空管体，其底部通过连接件与活瓣桩靴连接。

高频振动器的参数范围是：偏心力矩40-85NM，振频2800RPM，激振力36-75TON，主机重量1500-3500KG，液压系统操作压力280-300BAR，液压系统流量需求155-255LPM，适合挖掘机重量18-65YON，最长打桩长度9-18M。

一种应用所述的真空降水高频挤密微型桩专用设备处理软基的方法，按照以下工艺步骤进行：

①、依据设计方案，平整场地，准备机械、拌和骨料；

②、依据设计降水方案，真空降水轻型井点施工，包括轻型井点成孔，布置和安装真空管、主管道及排水通道，保证真空降水水位降至微型桩底标高，持续降水；

③、测量放设微型桩桩位点；

④、高频挤密成孔及混合骨料设备就位，专用设备下部的活瓣桩靴对准桩位点，此时桩靴活瓣为关闭状态；

⑤、开启高频振动器，高频挤土成孔，钢质套管组成的空腔结构及下部的活瓣桩靴沉入微型桩底设计标高；

⑥、通过料斗和料管向钢质套管中空腔体内灌入混合骨料，缓慢提升套管，使混合骨料自活瓣桩靴开口部位自然放出，边振边提，每次提升高度0.5-1.0m后停止上提，下压振动器及桩靴组，振动反插，再次边振边提，如此反复至桩靴提至保护桩头设计标高；

⑦、平整场地，振动碾碾压6-8遍；

⑧、铺设级配碎石褥垫层，再次振动碾碾压6-8遍；真空降水待超孔隙水压力消散后适时停止；

⑨、完成地基处理施工。

微型桩所用的混合骨料采用生石灰+石屑混合物，混合比例视工程地质土层参数确定，形成微型石灰桩，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩间土体的物理力学性质，形成微型石灰桩复合地基。

处理方法是在持续真空降水情况下，依靠上部高频振动器的振动力，将钢质套管组成的空腔结构及下部活瓣桩靴组沉入微型桩底设计标高，通过料斗和料管向套管腔体内灌入混合骨料，缓慢提升套管，使混合骨料自活瓣桩靴开口部位自然放出，边振边提，每次提升高度0.5-1.0m后停止上提，下压振动器及桩靴组，振动反插，再次边振边提，如此反复至桩靴提至保护桩头设计标高；平整场地，振动碾碾压6-8遍，铺设褥垫层，振动碾碾压6~8遍；真空降水停止；完成地基处理施工。

本实用新型所公开的这种专用设备和处理方法适用于吹填土、软土、粉土、中密以下砂土等土层加固，适合大面积填土地基、浅层软弱地基和局部不均匀地基处理；本实用新型采用高频振动挤密成孔方式，成孔速度块，对土体加固效果好，无噪音污染，节省大量水资源，提高工作效率和工作效果，缩短施工周期，节约资源，保护环境。

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程框图。

图2为本实用新型中专用设备的整体结构示意图。

图3为本实用新型中专用设备的立体结构示意图。

图4为本实用新型中专用设备的侧面结构示意图。

图5为图4中的A-A向剖视图。

图6为本实用新型中专用设备的内部结构示意图。

图7为图4中的C-C向剖视图。

图8为料斗的结构示意图。

图9为活瓣桩靴的结构示意图。

图中：机械臂1，高频振动器2，法兰盘3，骨料仓4，骨料入口5，钢质套管6，中间通道7，料斗8，连接板9，固定板10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

参见附图1-9，本实用新型所公开的是一种真空降水高频挤密微型桩专用设备，包括机械臂1，高频振动器2，法兰盘3，骨料仓4，骨料入口5，钢质套管6，中间通道7，料斗8，连接板9，固定板10。

高频振动器2安装在机械臂1的下端，高频振动器2的底部与法兰盘3固定连接，法兰盘3底部与骨料仓4连接，骨料仓4底部与钢质套管6连通，钢质套管6的底部安装有活瓣桩靴；多根钢质套管6均布在骨料仓4底部。骨料仓4内部为空腔结构，料斗通过连接板9安装在骨料仓的侧面；骨料仓内部还设置有一中间通道，该中间通道的两端分别与料斗和钢质套管连通。骨料仓为矩形空腔结构，骨料入口设置在骨料仓的一侧，骨料入口与骨料仓内部连通，料斗为梯形结构，料斗底面固接有连接板，连接板通过螺栓等连接件固定安装在骨料仓的侧面上。骨料仓内部设置有一中间通道，该中间通道为上大下小的锥形结构，其上端与骨料仓的侧壁固接，其下端与钢制套管连通。

高频振动器的参数范围是：偏心力矩40-85NM，振频2800RPM，激振力36-75TON，主机重量1500-3500KG，液压系统操作压力280-300BAR，液压系统流量需求155-255LPM，适合挖掘机重量18-65YON，最长打桩长度9-18M。

作为优选，钢质套管6的数量至少为四个，均布在骨料仓底面上，且各钢制套装之间通过固定板10连接固定。钢质套管6为中空管体，其底部通过连接件与活瓣桩靴连接。

应用所述的真空降水高频挤密微型桩专用设备处理软基的方法，按照以下工艺步骤进行：

①、依据设计方案，平整场地，准备机械、拌和骨料；

②、依据设计降水方案，真空降水轻型井点施工，包括轻型井点成孔，布置和安装真空管、主管道及排水通道，保证真空降水水位降至微型桩底标高，持续降水；

③、测量放设微型桩桩位点；

④、高频挤密成孔及混合骨料设备就位，专用设备下部的活瓣桩靴对准桩位点，此时桩靴活瓣为关闭状态；

⑤、开启高频振动器，高频挤土成孔，钢质套管组成的空腔结构及下部的活瓣桩靴沉入微型桩底设计标高；

⑥、通过料斗和料管向钢质套管中空腔体内灌入混合骨料，缓慢提升套管，使混合骨料自活瓣桩靴开口部位自然放出，边振边提，每次提升高度0.5-1.0m后停止上提，下压振动器及桩靴组，振动反插，边振动，边反插反插钢质套管及活瓣桩靴，再次边振边提，如此反复至桩靴提至保护桩头设计标高；

⑦、平整场地，振动碾碾压6-8遍；

⑧、铺设级配碎石褥垫层，再次振动碾碾压6-8遍；真空降水待超孔隙水压力消散后适时停止；

⑨、完成地基处理施工。

微型桩所用的混合骨料采用生石灰+石屑混合物，混合比例视工程地质土层参数确定，形成微型石灰桩，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩间土体的物理力学性质，形成微型石灰桩复合地基。处理方法是在持续真空降水情况下，依靠上部高频振动器的振动力，将钢质套管组成的空腔结构及下部活瓣桩靴组沉入微型桩底设计标高，通过料斗和料管向套管腔体内灌入混合骨料，缓慢提升套管，使混合骨料自活瓣桩靴开口部位自然放出，边振边提，每次提升高度0.5-1.0m后停止上提，下压振动器及桩靴组，振动反插，再次边振边提，如此反复至桩靴提至保护桩头设计标高；平整场地，振动碾碾压6-8遍，铺设褥垫层，振动碾碾压6~8遍；真空降水停止；完成地基处理施工。

本实用新型与其他工法比较：

①、本实用新型采用高频振动挤密成孔方式，比常用的沉管、振冲及柱锤冲扩等成孔速度快；高频振动横向挤密土体，横向挤密是指对土体进行水平向振动挤密，即在水平方向上使土体更加密实。比沉管、振冲及柱锤冲扩等对土体加固效果好。高频振动挤密成孔方式无噪音污染、不需用水，而其他成孔方式如冲击成孔、锤击成孔及水压冲孔等有噪音污染或者需用大量水，有噪音污染或浪费水资源；

②、本实用新型骨料采用生石灰+石屑混合料，与传统石灰桩类似。灌入方式利用自主研发专用设备，孔底连续灌入，持续振密，施工速度快，可避免灌入时骨料浪费，节约资源，保护环境；

常用的石灰桩和灰土挤密桩骨料灌入方式为孔口灌料，加密方式为分层压密，骨料浪费严重、施工速度慢；

③、本实用新型采用高频振动挤密成孔，高频振动力的振动能使中密及松散的饱和砂层和粉土层发生液化，颗粒重新排列，孔隙减小，承载力提高，本实用新型利用专用设备，一次成孔不少于4个。比常用的振冲密实法施工速度快，横向加密范围大；

④、本实用新型为真空降水、高频振动挤密、微型桩及振动碾碾压多种地基处理方法联合使用。真空降水为高频振动挤密提供更好的土质条件，而高频振动挤密可加速真空强制排水；微型桩和桩间土共同组成复合地基，振动碾压能使微型桩和桩间土更好的形成整体；真空降水为振动碾压的前提条件，振动碾压也可加速真空强制排水。这几种处理方法为相辅相成关系，在饱和土地区，缺一不可；

⑤、本实用新型从节约工期、原材料、环境保护及施工经济上也具特点。

相比换填垫层处理方式，可节约土方开挖、外运80%以上，节约回填骨料70%以上，节约工期50%以上，降低施工成本50%以上。无换填土方开挖运输的重复污染。

相比堆载预压和联合堆载预压，可节约堆载预压及联合堆载预压土方100%，缩短施工周期70%以上，降低施工成本50%以上。无堆载土方开挖运输的重复污染。

相比强夯及强夯置换处理方式，无噪音污染。

相比其他散体材料桩复合地基，节约回填骨料20%~50%以上，可节约工期30%~50%以上，降低施工成本30%~50%以上，无噪音污染。

相比刚性桩复合地基，可节约工期30%~50%以上，降低施工成本30%~50%以上，无噪音污染，无刚性桩体对重建施工污染。

本实用新型的优点是：

①、高真空强制排水，增加土体有效应力，减小孔隙比，增大压缩模量，提高地基土承载力；

②、高频振动挤密成孔，横向振动加密桩间土体，土体液化，颗粒重新排列，孔隙比变小，压缩模量增大，地基土承载力提高，避免塌孔和缩颈危害；

③、桩孔内灌入生石灰+石屑混合骨料，吸收土体水分，进一步减小孔隙比，增大压缩模量，提高桩间土承载力；

④、振动碾碾压，增加真空强制排水效果，进一步减小孔隙比，增大压缩模量，提高桩土整体性，提高浅部复合地基承载力；

⑤、可缩短施工周期50%；

⑥、噪音污染小、节约原材料；

⑦、可避免成桩出土大量土方开挖运输及二次污染；

⑧、降低施工成本50%左右。

以下为本实用新型中高频振动器参数匹配表

Claims (3)

1.一种真空降水高频挤密微型桩专用设备，包括活瓣桩靴，其特征在于，还包括机械臂、高频振动器、法兰盘、骨料仓和钢质套管，其中：

所述高频振动器安装在机械臂的下端，高频振动器的底部与法兰盘固定连接，法兰盘底部与骨料仓连接，骨料仓底部与钢质套管连通，钢质套管的底部安装有活瓣桩靴；

多根钢质套管均布在骨料仓底部；所述骨料仓内部为空腔结构，料斗通过连接件安装在骨料仓的侧面；骨料仓内部还设置有一中间通道，该中间通道的两端分别与料斗和钢质套管连通。

2.根据权利要求1所述的真空降水高频挤密微型桩专用设备，其特征在于，所述的钢质套管的数量至少为四个，均布在骨料仓底面上，且各钢制套装之间通过固定板连接固定。

3.根据权利要求2所述的真空降水高频挤密微型桩专用设备，其特征在于，所述钢质套管为中空管体，其底部通过连接件与活瓣桩靴连接。