一种软土地基加固挤密桩施工装置

摘要

本发明公开了一种软土地基加固挤密桩施工装置，属于建筑施工技术领域。该挤密桩施工装置的锤击机构与成孔桩管同轴设置，且能够进入成孔桩管内；第一承载台底部设有第一连接轴，锤击机构能进入成孔桩管内对第一承载台进行锤击；桩底夯实锤位于成孔桩管内部，顶部设有第二连接轴，第一连接轴和第二连接轴之间设有弹簧；固定座固定于第一承载台的底部；多个水平冲击锤通过连接推杆与固定座连接，连接推杆的上端与固定座铰接，下端铰接在水平冲击锤靠近成孔桩管中心轴的端部，成孔桩管上设有水平冲击锤穿出的通孔。本发明的挤密桩施工装置软土地基和灰土挤密桩通过填充灰土的侧孔连接，能够提高软土基层和灰土挤密桩连接的整体性和一体性。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种软土地基加固挤密桩施工装置。

背景技术

随着我国交通建设行业的蓬勃发展，高速铁路和高速公路的建设稳步推进，这些高标准、高荷载、高速度的工程项目对地基承载力要求较高。一方面，要求地基能够保持稳定，另一方面，要求工后沉降符合相关规范要求。在工程建设中发现，某些地区分布含水量高、压缩性大、强度低、承载力差的软弱土层，既软土地基。在上部荷载的作用下，软土地基容易发生失稳和沉降量超标等问题，严重影响到工程质量，拖延施工工期。

灰土挤密桩是由素土、熟石灰按一定比例拌合，采取沉管、冲击、爆扩等方法在地基中形成一定直径的桩孔，然后向孔内分层夯填灰土。灰土挤密桩加固软土地基包括两方面的作用：土挤密桩在地基中的挤土效应可加固桩间土、灰土之间的物理化学反应而提高了软土地基土的承载力。由于灰土挤密桩地基具有施工简单、工期短、质量易控制、工程造价低等优点，已成为普遍采用的地基处理技术。

现有技术中的挤密桩施工装置都是先打桩孔，在形成桩孔后逐层填充灰土。但是，挤密桩与侧壁的软土地基之间存在规则且明显的接触面，周边软土会对挤密桩形成主动土压力，进而产生对挤密桩的集中挤压，容易造成挤密桩倾斜沉降，甚至降低其强度，进而影响挤密桩加固软土地基的效果。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种软土地基加固挤密桩施工装置。

本发明提供了一种软土地基加固挤密桩施工装置，包括成孔桩管和打桩机构，所述打桩机构位于成孔桩管的上方，用于锤击成孔桩管直至成孔桩管沉入目标位置，还包括：

锤击机构，与成孔桩管同轴设置，且能够进入成孔桩管内；

挤密机构，包括

第一承载台，位于所述成孔桩管内部，其底部设有第一连接轴，所述锤击机构能进入成孔桩管内对第一承载台进行锤击；

桩底夯实锤，位于所述成孔桩管内部，用于对成孔桩管内的土壤进行夯实，顶部设有第二连接轴，所述第一连接轴和第二连接轴之间设有弹簧；

固定座，固定于所述第一承载台的底部，所述第一连接轴的顶部与固定座固定连接；

多个水平冲击锤，通过连接推杆与固定座连接，所述连接推杆的上端与固定座铰接，下端铰接在水平冲击锤靠近成孔桩管中心轴的端部，所述成孔桩管上设有用于各水平冲击锤从成孔桩管内穿出的通孔。

较佳地，成孔桩管上设有与各水平冲击锤一一对应的进出通道，所述进出通道连接有输料通道，所述输料通道与供料装置连接。

较佳地，第二连接轴的上半部分为中空结构，所述第一连接轴的下端位于所述第二连接轴的中空结构内，且与中空结构的内壁滑动连接。

较佳地，输料通道通过输料软管与供料装置连接，所述输料软管上还设有阀门。

较佳地，成孔桩管的内壁沿其高度方向设有滑槽，所述第一承载台上设有滑块，所述滑块与滑槽滑动连接。

较佳地，打桩机构的包括桩锤包括第一锤体和第二锤体，所述第一锤体内沿其轴线设有容纳腔，所述第二锤体位于容纳腔内，所述第一锤体与打桩机构的驱动机构连接，所述第二锤体通过牵引钢绳与锤击机构的动力机构连接。

较佳地，桩底夯实锤与成孔桩管的底部可拆卸连接。

较佳地，水平冲击锤包括锤头和动力杆，所述动力杆的一端与锤头固定连接，另一端与连接推杆的端部铰接。

较佳地，输料通道与进出通道的连接端设在靠近成孔桩管的侧壁处。

较佳地，进出通道远离成孔桩管的一端设有用于避免水平冲击锤从进出通道内滑出的限位件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的挤密桩施工装置在打桩孔的过程中，通过挤密机构的桩底夯实锤对成孔桩管内的土壤进行挤压，使其向下或向四周挤压，逐层形成具有一定强度的桩壁，同时还通过水平冲击锤在侧壁上形成侧孔，并在侧孔内填充灰土，随着桩孔深度的增加，桩孔内壁上在不同高度处形成多个填充灰土的桩孔，并在桩孔内逐层填充灰土，使软土基层、灰土挤密桩以及填充灰土的侧孔形成复合地基，软土基层和灰土挤密桩通过填充灰土的侧孔连接，能够提高软土基层和灰土挤密桩连接的整体性和一体性，并且通过填充灰土的侧孔能增大软土地基和灰土挤密桩之间的接触面，分解侧壁软土基层施加在灰土挤密桩上的集中应力，提高挤密桩的承载力和稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为本发明桩孔侧壁形成的侧孔填充灰土后的效果示意图；

图4为本发明挤密机构的局部放大图。

附图标记说明：

1.成孔桩管，2.打桩机构，21.第一锤体,22.第二锤体,3.锤击机构，4.挤密机构，41.第一承载台，42.桩底夯实锤，43.第一连接轴，44.第二连接轴，45.弹簧，46.固定座，47.水平冲击锤，48.连接推杆，7.进出通道，8.输料通道，9.供料装置。

具体实施方式

下面结合附图1-4，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供的一种软土地基加固挤密桩施工装置，具有成孔桩管1和打桩机构2，所述打桩机构2位于成孔桩管1的上方，用于锤击成孔桩管1直至成孔桩管1沉入目标位置，还包括：

锤击机构3，与成孔桩管1同轴设置，且能够进入成孔桩管1内；

挤密机构4，包括

第一承载台41，位于所述成孔桩管1内部，其底部设有第一连接轴43，所述锤击机构3能进入成孔桩管1内对第一承载台41进行锤击；

桩底夯实锤42，位于所述成孔桩管1内部，用于对成孔桩管1内的土壤进行夯实，顶部设有第二连接轴44，所述第一连接轴43和第二连接轴44之间设有弹簧45；

固定座46，固定于所述第一承载台41的底部，所述第一连接轴43的顶部与固定座46固定连接；

多个水平冲击锤47，通过连接推杆48与固定座46连接，所述连接推杆48的上端与固定座46铰接，下端铰接在水平冲击锤47靠近成孔桩管1中心轴的端部，所述成孔桩管1上设有用于各水平冲击锤47从成孔桩管1内穿出的通孔。

本实施例的打桩机构2主要用于将成孔桩管1打入目标深度，在此基础上，本实施例还在成孔桩管1内设置了用于对成孔桩管1内部土壤以及桩孔侧壁进行挤密的挤密机构4，该挤密机构4的第一承载台41主要用于在锤击机构3的作用下给桩底夯实锤42提供向下的压力，同时随着第一承载台41的向下移动第一连接轴43向下移动，弹簧45压缩，当第一连接轴43移动至与第二连接轴46接触后会将压力传递给第二连接轴46，因此桩底夯实锤42向下压实底部土壤，与此同时，在第一承载台41的向下移动时，铰接在固定座46上的连接推杆48会给水平冲击锤47施加向外的推力，使水平冲击锤47从成孔桩管1内穿出进入侧壁的土壤中，并在侧壁上形成侧孔，随着成孔桩管1的不断下移，侧壁上自下而上也形成若干均匀分布的侧孔，在锤击动作完成后，弹簧45复位，第一承载台41复位，重复进行，直至桩孔成型。本实施例在锤击机构3实施锤击动作后不仅能够实现对桩孔底部的夯实，而且能够在侧壁上形成均匀分布的侧孔，同时在形成侧孔的过程中也实现了对侧壁土壤的挤密；本实施例的水平冲击锤47不但能够实现对侧壁的土壤进行多点挤密，且在侧壁上自上而下形成规律分布的多个侧孔，在桩孔打好后，向桩孔内填充灰土，并层层锤击压实，填入的灰土会部分进入侧壁的侧孔内，使软土基层、灰土挤密桩以及填充灰土的侧孔形成复合地基，软土基层和灰土挤密桩通过填充灰土的侧孔连接，能够提高软土基层和灰土挤密桩连接的整体性和一体性，并且通过填充灰土的侧孔能增大软土地基和灰土挤密桩之间的接触面，分解侧壁软土基层施加在灰土挤密桩上的集中应力，提高挤密桩的承载力和稳定性。

实施例2

在实施例1的基础上，可能会出现在打桩过程中，上层侧孔会在振动作用下遭到破坏，并且在后期填入灰土后也不能确保灰土能够密实的填充的水平冲击锤47冲击的侧孔内，因此本实施例在实施例1的基础上在成孔桩管1上设有与各水平冲击锤47一一对应的进出通道7，所述进出通道7连接有输料通道8，所述输料通道8与供料装置9连接。进出通道7不仅作为水平冲击锤47的进出通道，而且作为输料通道8的输送通道，通过在水平的侧孔形成后立即填充灰土的方式，能够避免由于后期打桩作业的振动导致侧壁土壤位移，进而造成水平侧孔被破坏的问题，同时在侧孔成型后立马填充灰土，能够确保灰土精准的进入对应的侧孔内，侧向灰土在侧壁的分布更均匀规律，能够平衡侧壁的内应力。

需要说明的是，给侧壁的水平侧孔输送灰土时锤击机构3的作用力小于水平冲击锤47冲击侧壁形成侧向侧孔时，锤击机构3施加给第一承载台41的作用力；给侧壁的水平侧孔输送灰土时锤击机构3的作用力以将灰土填充入水平侧孔内但不会给桩底夯实锤42施加压力为宜。另外还需要说明的是每次进入进出通道7的灰土都是定量输入的，以确保侧孔内灰土的填充量。

实施例3

在上述实施例的基础上，为了对第一连接轴43向下移动的轨迹进行导向，避免由于第一连接轴43的偏离降低对第二连接轴44的冲击作用，降低夯实效果，因此将第二连接轴44的上半部分为中空结构，所述第一连接轴43的下端位于所述第二连接轴44的中空结构内，且与中空结构的内壁滑动连接。

实施例4

在上述实施例的基础上，作为一种优选方式，输料通道8通过输料软管与供料装置9连接，所述输料软管上还设有阀门。阀门用于在侧孔形成后打开允许物料通过输料通道8进入进出通道7，并在填充完毕后关闭，此处的阀门可以是电磁阀，通过在第一承载台41上设置压力传感器，并将压力传感器以及电磁阀与微处理器电连接，所述微处理器还电连接有计时器，通过压力传感器感应第一承载台41受到锤击机构的冲击力，并且将压力信号传送给微处理器，微处理器启动计时器开始计时，在计数设定时间后，电磁阀开启，灰土进入进出通道7，锤击机构再次冲击第一承载台41，压力传感器再次检测压力，并将压力信号传送给微处理器进行存储，随着第一承载台41的下降灰土在水平冲击锤47的推力作用下填充进入侧孔，完成侧孔的智能控制填料作业。

作为另一优选方式，成孔桩管1的内壁沿其高度方向设有滑槽，所述第一承载台41上设有滑块，所述滑块与滑槽滑动连接。目的在于通过滑槽限制水平冲击锤47的转动或错位，能够实现将填料准确送入侧孔的目的。

实施例5

由于使用独立的打桩机构以及独立的锤击机构不但设备成本比较大，搬运成本也很高，同时两个设备需交替使用操作也很麻烦，因此本实施例在现有打桩机构的基础上，对打桩机构进行改进，以便于适用本实施例的打桩需求。本实施例的打桩机构2的包括桩锤包括第一锤体21和第二锤体22，所述第一锤体21内沿其轴线设有容纳腔，所述第二锤体22位于容纳腔内，所述第一锤体与打桩机构2的驱动机构连接，所述第二锤体22通过牵引钢绳与锤击机构3的动力机构连接。

本实施例的打桩机构的第一锤体21用于锤击成孔桩管1，第二锤体22用于锤击第一承载台，且第一锤体21和第二锤体22相互套设，且同轴设置，能够避免两个锤体的相互影响，第二锤体22通过牵引钢绳与其动力机构连接，该动力机构设于所述打桩机构上，实现两个锤击作业互不干扰的目的。

实际施工过程中，一般需先锤击成孔桩管1使成孔桩管1下移，然后锤击第一承载台41进行侧壁挤密及侧孔作业，在进行侧孔填充作业，在成孔桩管1下移至目标位置后，即桩孔成型，进行桩孔填料，完成挤密桩的施工作业。

进一步地，桩底夯实锤42与成孔桩管1的底部可拆卸连接。

进一步地，水平冲击锤47包括锤头和动力杆，所述动力杆的一端与锤头固定连接，另一端与连接推杆48的端部铰接。

进一步地，输料通道8与进出通道7的连接端设在靠近成孔桩管1的侧壁处。

进一步地，进出通道7远离成孔桩管1的一端设有用于避免水平冲击锤47从进出通道7内滑出的限位件。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。