CN219732057U - 用于加固软弱地基的管桩基础装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，该管桩基础装置包括管桩基础和辅助设备；管桩基础包括内管、外管和多个叶片，外管嵌套设置在内管的外侧，外管与内管之间形成腔体，外管和内管的侧壁均设有多个与腔体连通的通孔，各叶片的一端均铰接于外管的外侧壁且能够在特定角度之间翻转；辅助设备包括舱室箱和振冲连动盘。本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，能兼顾多种软弱土体固结方法的加固效果，应用范围广泛，且加固软弱土体后的管桩基础自身可作为基础用于工程建设。

Description

用于加固软弱地基的管桩基础装置

技术领域

本申请涉及软弱地基处理、单桩基础建设施工技术领域，尤其涉及一种用于加固软弱地基的管桩基础装置。

背景技术

大直径管桩基础是风电场中应用广泛的基础形式，适用于多种类型的地基，但不能直接应用于软弱地基中，这是因为软弱地基的土体颗粒排列松散、天然含水量大、强度低，在外力作用下的承载力低、变形大。因此需要对软弱地基进行加固，以保证基础的承载力可以达到稳定性要求，进而保证风机的安全运行。

软弱地基系指由淤泥、淤泥质土、部分冲填土、杂填土或其他高压缩性土体构成的地基。目前，对于软弱土体的处理方法主要有复合地基法、强夯法、排水固结法、高压喷射注浆法以及碾压法等。上述地基处理方法虽能在一定程度上提高土体的强度和承载性能，但处理方式单一且仅限于陆地的地基处理等问题。随着海上风能资源的逐渐发展，有必要对水底软弱土体进行加固处理，现有对陆地软弱土体的处理方法不能直接有效应用于水面以下软弱土体的加固，且现有技术中缺少一种能同步开展地基加固、基础建设且可靠性高的设备和方法。

实用新型内容

基于此，本申请提供了一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，以解决相关技术的不足。

根据本申请实施例的，提供一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，包括管桩基础和可拆卸安装于管桩基础上的辅助设备；

管桩基础包括内管、外管和多个叶片，外管嵌套设置在内管的外侧，外管与内管之间形成有腔体，外管的第一端与内管的第一端之间密封连接，外管的侧壁和内管的侧壁均设置有多个与腔体连通的通孔；各叶片的一端均铰接安装于外管的外侧壁，各叶片能够在第一位置和第二位置之间翻转，叶片位于第一位置时，叶片平行于管桩基础的轴线，叶片的另一端朝向辅助设备；叶片位于第二位置时，叶片倾斜于管桩基础的轴线；

辅助设备包括舱室箱和振冲连动盘，振冲连动盘分别与外管的第二端和内管的第二端连接，舱室箱安装于振冲连动盘背离管桩基础的一侧，振冲连动盘设置有连通舱室箱与腔体的通道。

在一种可能的实现方式中，多个叶片分为多个叶片组，多个叶片组沿外管的轴向间隔布置；

各叶片组均包括多个叶片，各叶片组的多个叶片沿外管的周向均匀布置。

在一种可能的实现方式中，在外管的周向上，叶片与通孔交错布置。

在一种可能的实现方式中，管桩基础还包括布置于外管上的球座，球座包括固定壳体和球头，固定壳体为设有开口的球形壳体，固定壳体设置有容纳腔，叶片的端部与球头固定连接，球头转动设置于容纳腔的内部；叶片的宽度大于球头的直径，叶片的端部在宽度方向上超出球头直径的部分抵接于固定壳体的开口壁面与外管侧壁之间的夹角位置处；当叶片位于第二位置时，叶片与开口壁面相抵。

在一种可能的实现方式中，管桩基础还包括锥形环和连接环，锥形环的外缘与外管的第一端连接、内缘与内管的第一端连接，连接环的外缘与外管的第二端连接、内缘与内管的第二端连接，连接环上设置有多个孔位，通道的数量与孔位的数量相同，各通道的一端一一对应连通相应孔位。

在一种可能的实现方式中，舱室箱朝向振冲连动盘的一侧设置有多个第一开孔，第一开孔的数量与通道的数量相同，各通道的另一端一一对应连通相应第一开孔。

在一种可能的实现方式中，管桩基础还包括多个滤网，多个滤网分为两组，其中一组滤网安装于内管上，并一一对应覆盖内管上的通孔，另一组滤网安装于外管上，并一一对应覆盖外管上的通孔。

在一种可能的实现方式中，辅助设备还包括升压泵、抽水泵和开关阀，升压泵和开关阀分别安装于舱室箱内，舱室箱设置有用于连接输料管的第二开孔，抽水泵安装于输料管内部，开关阀被配置为开启或关闭第二开孔。

在一种可能的实现方式中，振冲连动盘背离舱室箱的一侧设置有环形槽，管桩基础的第二端伸入环形槽内并与振冲连动盘可拆卸连接。

在一种可能的实现方式中，管桩基础还包括连接在内管与外管之间的多个支撑杆，支撑杆的一端与内管的外侧壁固定连接，支撑杆的另一端与外管的内侧壁固定连接。

本申请的有益效果是：

1.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，可以将多种软弱地基处理方法有效结合，以使地基加固的效果叠加，通过提高土体强度的方式解决了管桩基础在软弱土体中承载力低的问题；

2.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，在对软弱土体加固后，可以通过向管桩基础腔体内灌浆的方式，使管桩基础形成实心结构，从而增大了管桩基础的整体强度以及刚度，使得管桩基础自身可作为基础应用于工程建设；

3.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，可以采用排水固结的方法，将舱室箱与输料管进行连接，输料管中安装有抽水泵，在抽水泵的驱动下，管桩基础周围软弱土体中的孔隙水从内、外管上的通孔进入腔体，经由通道进入舱室箱，最终从输料管排出。可以有效降低管桩基础周围软弱土体的含水量，使软弱土充分固结，增加土体密实度，从而提高土体整体强度；

4.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，可以采用振冲固结的方法，通过对管桩基础施加振动，一方面使管桩基础的各叶片从第一位置向第二位置方向翻转，增大管桩基础与周围土体之间的侧摩擦力，提高了管桩基础的抗拔性；另一方面使管桩基础周围土体颗粒重新排列，通过改变土体内部结构的方式增大软弱土体的密实度，从而提高土体整体强度；

5.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，可以采用化学固结的方法，通过输料管向舱室箱添加固结剂，固结剂经由通道进入管桩基础的腔体，进而通过内、外管的通孔进入土体，固结剂与软弱土体产生化学反应，管桩基础周围的土体化学固结，提高土体整体强度；

6.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，适应性强，可以根据软弱土体的深度，定制和选用不同长度以及直径的管桩基础，以适应不同深度的软弱土体；

7.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，应用范围广，不仅适用于陆地软弱地基，也同样适用于海床、河床等软弱土体的加固、基础建设；

8.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，施工操作简便，辅助设备可重复利用，灵活性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的管桩基础及辅助设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的管桩基础的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的管桩基础的斜剖示意图；

图4为本申请实施例提供的管桩基础的纵剖示意图；

图5为本申请实施例提供的管桩基础及辅助设备的纵剖示意图；

图6为本申请实施例提供的叶片与外管连接方式的示意图；

图7为本申请实施例提供的振冲连动盘朝向管桩一侧的示意图；

图8为本申请实施例提供的管桩基础作业准备过程的示意图；

图9为本申请实施例提供的管桩基础竖直下贯过程的示意图；

图10为本申请实施例提供的管桩基础排水固结过程的示意图；

图11为本申请实施例提供的管桩基础振冲固结、展叶的示意图；

图12为本申请实施例提供的管桩基础在化学固结的示意图；

图13为本申请实施例提供的管桩基础对土体加固范围的侧面示意图；

图14为本申请实施例提供的管桩基础对土体加固范围的俯视图；

图15为本申请实施例提供的管桩基础加固土体、灌浆后的示意图。

附图标记说明：

100-管桩基础；110-内管；120-外管；130-腔体；140-通孔；150-叶片；160-锥形环；170-连接环；171-孔位；180-滤网；190-球座；191-固定壳体；1911-开口；1912-开口壁面；192-球头；

200-辅助设备；210-舱室箱；211-第一开孔；212-第二开孔；220-振冲连动盘；221-通道；222-连接部；223-环形槽；230-升压泵；240-开关阀；

300-输料管；

400-外部驱动设备；

500-抽水泵；

600-外部材料装置；

710-土体；720-固结剂；730-灌浆浆液；

800-加固范围线。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的优选实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或显示器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或显示器固有的其它步骤或单元。

目前，对于软弱土体的处理方法仅限于陆地的地基处理，而不能直接有效应用于水面以下软弱土体的加固，且现有技术中缺少一种能同步开展地基加固、基础建设且可靠性高的设备和方法。

经过反复思考与验证，本申请发明人发现，如果设置一种可以加固软弱土体的管桩基础装置，该管桩基础装置包括管桩基础和可拆卸安装于管桩基础上的辅助设备，管桩基础在贯入软弱土体中后可以通过多种固结方式对管桩基础周围的软弱土体进行固结，地基加固的效果好、可靠性高。管桩基础装置不仅适用于陆地软弱地基，也同样适用于海床、河床等软弱土体的加固。加固软弱土体后的管桩基础自身可作为基础用于工程建设。

有鉴于此，本申请发明人设计了一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，通过舱室箱、管桩基础及其他设备的配合运行，可以抽取软弱土体中的孔隙水以及向软弱土体中通入固结剂，实现对软弱土体的排水固结和化学固结。振动连动盘可以带动管桩基础振动，通过振冲固结的方法实现对管桩基础周围软弱土体的加固；在振冲固结时，叶片在管桩基础的振动作用下张开，提高管桩基础的抗拔性。通过舱室箱还可以向管桩基础的腔体中灌浆，灌浆浆液充满管桩基础的腔体并固结后，管桩基础的整体强度以及刚度提升，保证了管桩基础满足基础建设的要求。

以下结合附图对本申请实施例提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置的技术方案进行详细描述。

参照图1-图5所示，本申请实施例提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，包括管桩基础100和可拆卸安装于管桩基础100上的辅助设备200。管桩基础100包括内管110、外管120和多个叶片150。外管120嵌套设置在内管110的外侧，外管120与内管110之间形成有腔体130。外管120的第一端与内管110的第一端之间密封连接，外管120的侧壁和内管110的侧壁均设置有多个与腔体130连通的通孔140。各叶片150的一端均铰接安装于外管120的外侧壁，各叶片150能够在第一位置和第二位置之间翻转。叶片150位于第一位置时，叶片150平行于管桩基础100的轴线，叶片150的另一端朝向辅助设备200；叶片150位于第二位置时，叶片150倾斜于管桩基础100的轴线。辅助设备200包括舱室箱210和振冲连动盘220。振冲连动盘220分别与外管120的第二端和内管110的第二端连接，舱室箱210安装于振冲连动盘220背离管桩基础100的一侧，振冲连动盘220设置有连通舱室箱210与腔体130的通道221。

其中，辅助设备200可以重复利用，灵活性高。具体的，辅助设备200可以与管桩基础100连接并贯入软弱土体，在对软弱土体进行加固后，辅助设备200可以从该管桩基础100上卸下并安装至另一管桩基础100上，以对另一位置处的软弱土体进行加固。辅助设备200可以通过紧固件紧固或卡接等方式与管桩基础100可拆卸连接，在此不做唯一限定。

可以理解的，管桩基础100的直径以及深度可以根据软弱土体的深度进行选取。示意性的，内管110和外管120的截面均为薄壁圆管，且外管120的内径大于内管110的内径。其中，内管110的外径与外管120的外径之间的比例可以为1:1.1-1:1.3，本领域技术人员可以根据实际需要设置内管110的外径和外管120的外径之间的具体比例，在此不做唯一限定。值得一提的是，外管120的第一端与内管110的第一端之间密封连接可以避免管桩基础100在下贯的过程中土体进入内管110和外管120之间的腔体130。

示例性的，通孔140的直径可以为5cm-20cm。在一种可能的实现方式中，内管110上的多个通孔140分为多个第一通孔组，外管120上的多个通孔140分为多个第二通孔组。多个第一通孔组沿内管110的轴向间隔设置，多个第二通孔组沿外管120的轴向间隔设置。其中，各第一通孔组包括四个或四个以上通孔140，各第一通孔组中的多个通孔140可以沿内管110的周向均匀布置。各第二通孔组包括四个或四个以上通孔140，各第二通孔组中的多个通孔140可以沿外管120的周向均匀布置。上述设置可以保证管桩基础100对周围土体加固的均匀性。

示例性的，如图1所示，振冲连动盘220安装于管桩基础100的顶部，即振冲连动盘220分别与外管120的顶端和内管110的顶端连接，舱室箱210安装于振冲连动盘220的顶部。通道221沿振冲连动盘220的厚度方向贯穿振冲连动盘220，管桩基础100的腔体130中的孔隙水可以经由振冲连动盘220的通道221进入舱室箱210的内部，舱室箱210中的流体可以经由通道221进入管桩基础100的腔体130内。如图1和图5所示，在一种可能的实现方式中，振冲连动盘220上设置有连接部222，该连接部222可以为杆状结构，该杆状结构的轴线与管桩基础100的轴线垂直。通过连接部222可以将振冲连动盘220与外部驱动设备400连接，通过外部驱动设备400可以带动振冲连动盘220以及管桩基础100贯入软弱土体。在一种可能的实现方式中，外部驱动设备400还可以带动振冲连动盘220产生振动，进而带动管桩基础100振动。在另一种可能的实现方式中，振冲连动盘220设置有振动部，该振动部与外部驱动设备400电连接，由外部驱动设备400为振动部供电，进而使振冲连动盘220产生振动。

需要说明的是，第一位置为叶片150未张开时的位置，叶片150与管桩基础100的轴线之间夹角最小；第二位置为叶片150完全张开的位置，叶片150与管桩基础100的轴线之间的夹角最大。

各叶片150可以使用金属材料制成，以保证叶片150具有足够的刚度以及抗弯折性。本实施例此处对于叶片150的具体数量并不限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

示意性的，各叶片150远离铰接点的一端可以呈弧形设置，其弧度可以与外管120的外侧壁相匹配。当叶片150位于第二位置时，叶片150与外管120的轴线之间的夹角可以为30°-60°，例如当叶片150位于第二位置时，叶片150与外管120的轴线之间的夹角可以45°。

当管桩基础100贯入软弱土体时，各叶片150位于第一位置，叶片150的另一端竖直向上，使得管桩基础100能够顺利贯入。在管桩基础100周围的软弱土体排水固结后，振冲连动盘220带动管桩基础100振动，管桩基础100周围土体颗粒在振动作用下重新排列，各叶片150在管桩基础100的振动以及叶片150上部土体的作用下打开，叶片150的另一端向远离管桩基础100的方向运动，各叶片150从第一位置向第二位置方向翻转，当叶片150位于第二位置时，叶片150上部土体向下跌落、填充空隙，叶片150在土体挤压密实下稳定于第二位置。

本申请实施例提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置的有益效果：当管桩基础100贯入软弱土体直至预设深度后，可以对管桩基础100周围的软弱土体710进行排水固结，将舱室箱210与输料管300进行连接，在输料管300中抽水泵500的驱动下，管桩基础100周围软弱土体710中的孔隙水从通孔140进入腔体130，经由通道221进入舱室箱210，最终从输料管300排出，降低管桩基础100周围软弱土体710的含水量，使软弱土充分固结，增加土体710密实度，从而提高土体710整体强度。在排水固结后，振冲连动盘220可以带动管桩基础100振动，一方面，管桩基础100带动各叶片150从第一位置向第二位置方向翻转，利用叶片150增大管桩基础100与周围土体之间的侧摩擦力，提高了管桩基础100的抗拔性；另一方面，管桩基础100周围土体颗粒重新排列，通过改变土体内部结构的方式增大软弱土体的密实度，提高土体整体强度，对软弱土体进行加固，实现对软弱土体的振冲固结。在振冲固结后，通过输料管300向舱室箱210添加固结剂，固结剂经由通道221进入管桩基础100的腔体130，进而通过内、外管120的通孔140进入土体710，固结剂与软弱土体710产生化学反应，管桩基础100周围的土体710化学固结，提高土体710整体强度。

在对软弱土体固结后，可以向腔体130中灌浆，灌浆浆液固结后使得管桩基础100形成实心结构，提高管桩基础100的整体强度以及刚度，实心的管桩基础100自身可以作为地基基础，用于基础建设。综上，本申请提供的管桩基础装置，可以通过多种固结方式对软弱土体进行加固，多种固结方式的作用效果叠加，增大了软弱土体强度，可靠性高。

管桩基础装置不仅适用于陆地软弱地基，也同样适用于海床、河床等软弱土体的加固以及基础建设。

此外，本实施例提供的管桩基础装置，可以根据不同软弱土体深度，定制和选用不同长度以及直径的管桩基础100，以适应不同深度的软弱土体加固，适应性强。本实施例提供的管桩基础装置便于施工，其辅助设备200可反复利用，灵活性高。

值得一提的是，固结剂的种类可以根据软弱土体的类型进行选取，本实施例中的固结剂可以为液体状态，或将固态固结剂溶于溶剂中进行使用。

在一个实施例中，如图1和图2所示，多个叶片150分为多个叶片组，多个叶片组沿外管120的轴向间隔布置。各叶片组均包括多个叶片150，各叶片组的多个叶片150沿外管120的周向均匀布置。

可以理解的，各叶片组环绕外管120设置，各叶片组可以包括四个或四个以上叶片150。当管桩基础100贯入软弱土体中后，多个叶片组分别对应土体的不同深度位置处。示意性的，在外管120上叶片组和与其相邻的第二通孔组形成叶片通孔单元，多个叶片通孔单元沿外管120的轴向间隔设置，示例性的，相邻叶片通孔单元之间的距离可以为8-10m，以保持管桩基础100整体的稳定性。

通过上述设置可以保证管桩基础100的抗拔性，即管桩基础100在土体中的不同深度位置处以及在自身周向的不同位置处受力均匀且均具有较高的抗拔性。

在一种可能的实现方式中，如图1和图2所示，在外管120的周向上，叶片150与通孔140交错布置。

值得一提的是，各叶片通孔单元中叶片150的数量与通孔140的数量相同，例如图中示出的，叶片通孔单元包括四个叶片150和四个通孔140，当叶片150位于第二位置且通孔140中喷出固结剂后，固结剂以及叶片150在管桩基础100的周围形成近似的“米”字型结构。

上述设置可以使得管桩基础100在土体中受力均匀，确保管桩基础100在作为地基基础时不会发生倾斜。

在一种可能的实现方式中，如图3、图4和图6所示，管桩基础100还包括布置于外管120上的球座190，球座190包括固定壳体191和球头192。固定壳体191为设有开口1911的球形壳体，固定壳体191设置有容纳腔。叶片150的端部与球头192固定连接，球头192转动设置于容纳腔的内部。叶片150的宽度大于球头192的直径，叶片150的端部在宽度方向上超出球头192直径的部分抵接于固定壳体191的开口壁面1912与外管120侧壁之间的夹角位置处；当叶片150位于第二位置时，叶片150与开口壁面1912相抵。

其中，固定壳体191可以通过一体成型或焊接的方式设置在外管120上，在此不做唯一限定。可以理解的，容纳腔的形状为球形，球头192的大小与容纳腔的大小相匹配，且球头192可以在容纳腔中转动。叶片150可以沿图6中箭头方向在第一位置和第二位置之间翻转。叶片150在自身宽度方向上超出球头192的部分抵接于开口壁面1912与外管120侧壁之间的夹角位置处可以限制球头192的自由度，使得叶片150只能在第一位置和第二位置之间翻转。可以理解的，当叶片150位于第二位置时，开口壁面1912可以限制叶片150继续向外翻转，此时叶片150与管桩基础100的轴线之间的夹角最大。

通过上述设置，使得叶片150能够相对外管120转动，并且可以限制叶片150的自由度，使得叶片150只能在第一位置和第二位置之间翻转。利用开口壁面1912与叶片150相抵还可以限制叶片150的最大张开角度。此外，球头192还可以避免土体进入容纳腔内而阻碍叶片150的张开。

在一个实施例中，如图2和图4所示，管桩基础100还包括锥形环160和连接环170，锥形环160的外缘与外管120的第一端连接、内缘与内管110的第一端连接，连接环170的外缘与外管120的第二端连接、内缘与内管110的第二端连接，连接环170上设置有多个孔位171，通道221的数量与孔位171的数量相同，各通道221的一端一一对应连通相应孔位171。

其中，内管110的第一端超出外管120的第一端，锥形环160的内径与内管110的半径相匹配，锥形环160的外径与外管120的半径相匹配，锥形环160可以分别通过焊接的方式与内管110以及外管120密封连接。在此对于内管110超出外管120部分的具体长度并不限制，本领域技术人员可以根据需要进行设置。

示意性的，内管110的第二端与外管120的第二端平齐，连接环170的内径与内管110的半径相匹配，连接环170的外径与外管120的半径相匹配，连接环170可以分别通过焊接的方式与内管110以及外管120密封连接。其中，孔位171的数量为非限制性的，例如三个、四个或五个等，多个孔位171可以环形阵列布置于连接环170上。通道221的数量可以根据孔位171的数量进行设置。其中，各通道221的底端与相应孔位171连通。

本实施例中，通过设置锥形环160和连接环170可以保证管桩基础100的结构稳定性，使用锥形环160连接内管110的第一端和外管120的第一端，可以减少管桩基础100贯入土体时的阻力，便于管桩基础100贯入土体内部。在连接环170上设置孔位171，以便振冲连动盘220的各通道221与管桩基础100的腔体130连通。

在一个实施例中，如图5所示，舱室箱210朝向振冲连动盘220的一侧设置有多个第一开孔211。第一开孔211的数量与通道221的数量相同，各通道221的另一端一一对应连通相应第一开孔211。具体的，各通道221的顶端与相应第一开孔211连通。

通过上述设置可以使得舱室箱210与管桩基础100的腔体130连通，使得软弱土体中的孔隙水可以经由腔体130进入舱室箱210中，舱室箱210中的流体材料可以进入管桩基础100的腔体130中。

如图3和图4所示，在一种可能的实现方式中，管桩基础100还包括多个滤网180，多个滤网180分为两组，其中一组滤网180安装于内管110上，并一一对应覆盖内管110上的通孔140，另一组滤网180安装于外管120上，并一一对应覆盖外管120上的通孔140。

示例性的，在内管110上的滤网180安装于内管110的内周面上，多个滤网180一一对应覆盖内管110上的多个通孔140，滤网180可以通过焊接或粘接等适合的方式固定在内管110上。在外管120上的滤网180安装于外管120的外周面上，多个滤网180一一对应覆盖外管120上的多个通孔140，滤网180可以通过焊接或粘接等适合的方式固定在外管120上。

通过设置滤网180，可以避免土体进入管桩基础100的腔体130而堵塞腔体130。

在一个实施例中，如图5所示，辅助设备200还包括升压泵230、抽水泵500和开关阀240。升压泵230和开关阀240分别安装于舱室箱210内，舱室箱210设置有用于连接输料管300的第二开孔212，抽水泵500安装于输料管300内部，开关阀240被配置为开启或关闭第二开孔212。

图5示出了，第二开孔212可以设置在舱室箱210的顶部。可以理解的，当舱室箱210与输料管300连接后，在抽水泵500的驱动作用下，可以使软弱土体中的孔隙水经由腔体130、舱室箱210以及输料管300排出。当抽水泵500反转时，流体材料可以从输料管300进入舱室箱210并从舱室箱210进入腔体130中。其中，开关阀240可以为球阀、电动阀或电磁阀等，在此不做唯一限定。

本实施例中，舱室箱210通过第二开孔212可以连接输料管300，在抽水泵500的驱动作用下，可以排出管桩基础100周围软弱土体中的孔隙水，以及向腔体130中通入流体材料。开关阀240可以控制第二开孔212与输料管300之间的连通状态。当流体材料为固结剂时，当固结剂进入到舱室箱210中后，升压泵230可以对固结剂进行加压，确保固结剂可以经由管桩基础100的腔体130以及通孔140进入管桩基础100周围的土体。

在一个实施例中，如图5和图7所示，振冲连动盘220背离舱室箱210的一侧设置有环形槽223，管桩基础100的第二端伸入环形槽223内并与振冲连动盘220可拆卸连接。

其中，环形槽223位于振冲连动盘220的底端，管桩基础100的顶端伸入环形槽223内并与振冲连动盘220可拆卸连接。可以理解的，环形槽223的尺寸与管桩基础100的横截面尺寸相适应。环形槽223的深度可以根据需要进行设置，在此不做唯一限定。管桩基础100的端部伸入环形槽223中后可以通过螺栓或榫卯等方式与振冲连动盘220固定，在此不做唯一限定。

通过在振冲连动盘220上设置环形槽223，可以实现振冲连动盘220与管桩基础100之间的快速定位，提高振冲连动盘220与管桩基础100之间的连接精度，便于管桩基础100的腔体130与舱室箱210连通。

在一种可能的实现方式中，管桩基础100还包括连接在内管110与外管120之间的多个支撑杆，支撑杆的一端与内管110的外侧壁固定连接，支撑杆的另一端与外管120的内侧壁固定连接。

其中，支撑杆可以通过焊接的方式分别与内管110以及外管120固定。支撑杆的具体数量以及安装位置以不影响流体材料在管桩基础100的腔体130中流动为准，在此不做唯一限定。通过设置支撑杆可以提高管桩基础100的结构强度，提高管桩基础100的抗弯折性。

在上述实施例的基础上，本申请还提供一种施工方法，该施工方法用于上述任一实施例提供的管桩基础的施工。该施工方法包括：

1)作业准备：如图8所示，提供预设长度的管桩基础100和辅助设备200，并将管桩基础100、振冲连动盘220和外部驱动设备400连接后置于待贯入软弱土体710的上方，其中，管桩基础100的第一端即管桩基础100的底端临近于软弱土体710的表面；

管桩基础100的长度可以根据需要贯入软弱土体710中的深度进行设置，辅助设备200与管桩基础100的尺寸相匹配。当管桩基础100位于待贯入软弱土体710的上方时，管桩基础100的轴线沿竖直方向延伸。

2)竖直下贯：如图9所示，通过外部驱动设备400带动振冲连动盘220和管桩基础100竖直向下移动，以使振冲连动盘220和管桩基础100整体下贯进入软弱土体710直至管桩基础100达到预设深度。

具体的，可以开启外部驱动设备400，进而外部驱动设备400可以带动振冲连动盘220和管桩基础100整体下贯。

3)排水固结：如图10所示，将舱室箱210安装于振冲连动盘220上，在抽水泵500的驱动作用下，软弱土体710中的孔隙水通过通孔140进入腔体130，经过通道221后进入舱室箱210，最终从输料管300排出，直至满足排水固结要求，其中，舱室箱210通过输料管300连接于外部材料装置600，抽水泵500安装于输料管300内部；

其中，在抽水泵500的作用下，管桩基础100的腔体130中形成负压。当内管110和外管120上分别设置滤网180时，软弱土体710中的孔隙水在渗流力的作用下可以沿图10中箭头方向穿过滤网180，从通孔140进入管桩基础100的腔体130，并沿腔体130竖直向上流动经由通道221流入舱室箱210中，最终从输料管300排出。上述设置降低管桩基础100周围软弱土体710的含水量，使软弱土体710充分固结。

4)振冲固结、展叶：如图11所示，移除舱室箱210，并控制振冲连动盘220产生振动，以使振冲连动盘220带动管桩基础100振动，管桩基础100周围土体710颗粒重新排列密实；各叶片150在管桩基础100的振动下从第一位置向第二位置方向翻转。

管桩基础100在振动时，各叶片150的另一端在振动的作用下向远离管桩基础100的方向运动，即叶片150在振动的作用下从第一位置向第二位置方向翻转，当叶片150翻转到位后，位于叶片150上方的土体710向下跌落并填充空隙，叶片150在土体710的挤压密实下静止稳定。当叶片150翻转到位后可以增大管桩基础100与周围土体710之间的侧摩擦力，提高了管桩基础100的抗拔性。管桩基础100周围土体710颗粒在振动下重新排列，通过改变土体710内部结构的方式增大软弱土体710的密实度，从而提高土体710整体强度。

5)化学固结；如图12所示，将舱室箱210安装于振冲连动盘220上，并利用外部材料装置600向舱室箱210中通入固结剂720，固结剂720经由通道221进入腔体130，腔体130中的固结剂720经由各通孔140进入软弱土体710中并与软弱土产生化学固结。

具体的，开启开关阀240和抽水泵500，此时，抽水泵500反向运行，固结剂720从外部材料装置600进入舱室箱210中，升压泵230对舱室箱210中的固结剂720升压，升压后的固结剂720经由管桩基础100的腔体130以及通孔140进入软弱土体710中，固结剂720与软弱土体710发生化学反应，以实现对软弱土体710的化学固结，增强软弱土体710的强度。

6)管桩基础100腔体130灌浆：通过外部材料装置600向舱室箱210中通入灌浆浆液730，灌浆浆液730经由舱室箱210和通道221进入腔体130，直至灌浆浆液730完全填充腔体130，腔体130中的灌浆浆液730堵塞通孔140，以使管桩基础100形成实心结构。

示例性的，灌浆浆液730可以在抽水泵500的作用下进入舱室箱210，并最终进入腔体130。其中，可以使用水泥作为灌浆浆液730，当内管110和外管120上分别设置有滤网180时，灌浆浆液730可以将滤网180堵塞，具体的，灌浆浆液730的颗粒尺寸大于滤网180的筛孔尺寸，进而封堵管桩基础100的通孔140。当水泥在腔体130中固结后，将管桩基础100形成实心结构，提高管桩基础100整体的强度以及刚度。

值得一提的是，当管桩基础100施工后，可以将辅助设备200移动至另一管桩基础100，并与该管桩基础100连接，利用该管桩基础100对另一位置处的软弱土体710进行加固。

图13和图14示出了，经过上述施工步骤，土体710中位于加固范围线800内部的部分被管桩基础100有效固结。如图15所示，当灌浆浆液730在管桩基础100中固结后可以保证管桩基础100的结构强度满足地基基础的要求。

值得一提的时，当对软弱土体710进行排水固结时，当内管110和外管120上分别设置滤网180且土体710堵塞滤网180，以致无法正常排出软弱土体710中的孔隙水时，可以控制抽水泵500反向运行。此时，腔体130中的液体通过滤网180向外排出，液体的反向流动冲洗滤网180，保证滤网180的滤土透水功能。

此结构，采用上述的施工方法施工管桩基础，可以通过多种固结方式对软弱土体710进行固结，增大了软弱土体710强度，可靠性高。通过向管桩基础100的腔体130中灌浆的方式，保证管桩基础100的整体强度以及刚度，使得管桩基础100的结构更加牢固、可靠，保证管桩基础100符合地基基础的要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，其特征在于，包括管桩基础和可拆卸安装于所述管桩基础上的辅助设备；

所述管桩基础包括内管、外管和多个叶片，所述外管嵌套设置在所述内管的外侧，所述外管与所述内管之间形成有腔体，所述外管的第一端与所述内管的第一端之间密封连接，所述外管的侧壁和所述内管的侧壁均设置有多个与所述腔体连通的通孔；各所述叶片的一端均铰接安装于所述外管的外侧壁，各所述叶片能够在第一位置和第二位置之间翻转，所述叶片位于所述第一位置时，所述叶片平行于所述管桩基础的轴线，所述叶片的另一端朝向所述辅助设备；所述叶片位于所述第二位置时，所述叶片倾斜于所述管桩基础的轴线；

所述辅助设备包括舱室箱和振冲连动盘，所述振冲连动盘分别与所述外管的第二端和所述内管的第二端连接，所述舱室箱安装于所述振冲连动盘背离所述管桩基础的一侧，所述振冲连动盘设置有连通所述舱室箱与所述腔体的通道。

2.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，多个所述叶片分为多个叶片组，多个所述叶片组沿所述外管的轴向间隔布置；

各所述叶片组均包括多个叶片，各所述叶片组的多个叶片沿所述外管的周向均匀布置。

3.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，在所述外管的周向上，所述叶片与所述通孔交错布置。

4.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述管桩基础还包括布置于所述外管上的球座，所述球座包括固定壳体和球头，所述固定壳体为设有开口的球形壳体，所述固定壳体设置有容纳腔，所述叶片的端部与所述球头固定连接，所述球头转动设置于所述容纳腔的内部；所述叶片的宽度大于所述球头的直径，所述叶片的端部在宽度方向上超出所述球头直径的部分抵接于所述固定壳体的开口壁面与所述外管侧壁之间的夹角位置处；当所述叶片位于所述第二位置时，所述叶片与所述开口壁面相抵。

5.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述管桩基础还包括锥形环和连接环，所述锥形环的外缘与所述外管的第一端连接、内缘与所述内管的第一端连接，所述连接环的外缘与所述外管的第二端连接、内缘与所述内管的第二端连接，所述连接环上设置有多个孔位，所述通道的数量与所述孔位的数量相同，各所述通道的一端一一对应连通相应所述孔位。

6.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述舱室箱朝向所述振冲连动盘的一侧设置有多个第一开孔，所述第一开孔的数量与所述通道的数量相同，各所述通道的另一端一一对应连通相应所述第一开孔。

7.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述管桩基础还包括多个滤网，多个所述滤网分为两组，其中一组所述滤网安装于所述内管上，并一一对应覆盖所述内管上的所述通孔，另一组所述滤网安装于所述外管上，并一一对应覆盖所述外管上的所述通孔。

8.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述辅助设备还包括升压泵、抽水泵和开关阀，所述升压泵和所述开关阀分别安装于所述舱室箱内，所述舱室箱设置有用于连接输料管的第二开孔，所述抽水泵安装于所述输料管内部，所述开关阀被配置为开启或关闭所述第二开孔。

9.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述振冲连动盘背离所述舱室箱的一侧设置有环形槽，所述管桩基础的第二端伸入所述环形槽内并与所述振冲连动盘可拆卸连接。

10.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述管桩基础还包括连接在所述内管与所述外管之间的多个支撑杆，所述支撑杆的一端与所述内管的外侧壁固定连接，所述支撑杆的另一端与所述外管的内侧壁固定连接。