採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的裝置及方法
2023-05-25 09:02:51 2
專利名稱：採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的裝置及方法
採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的裝置及方法本發明涉及土木建築工程基樁施工設備及方法技術領域，具體的說是一種採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的裝置及方法。現有的沉入混凝土預製樁的施工方法有筒式柴油錘打入樁法和靜壓沉樁法。1、筒式柴油錘打入樁施工方法利用筒式柴油錘自由下落時的瞬間衝擊力錘擊樁頂所產生的衝擊機械能，克服土體對樁的阻力，破壞土體的靜力平衡狀態，從而導致樁體下沉；反覆錘擊樁頂，使樁體繼續貫入土中，直至設計標高，完成沉樁的全過程。其缺點是在沉樁過程中產生三大環境公害噪聲高，振動大，油煙多和油汙飛濺，因此在城區的住宅群及公共建築群等施工受到很大限制。2、靜壓沉樁施工方法在樁壓入過程中，以樁機本身重量和配重作為反作用力，克服壓樁過程中的樁側阻力和樁端阻力，逐步將樁沉入土中，直至設計標高，完成沉樁的全過程。其缺點是壓樁設備和配重較笨重，噸位很大，場地內外轉運困難，運費高昂；當施工場地比較軟弱時，易產生陷機事故；要求邊樁中心到既有建築物的距離較大。現有的拔出混凝土預製樁的施工方法，據《施工技術雜誌》2005年第1期文獻「深層基樁拔除技術探討」介紹，有套筒跟進套鑽吊出法和套筒衝錘衝孔吊出法。1、套筒跟進套鑽吊出法是利用鋼套管套在原管樁周邊進行跟管迴轉鑽進，鋼套管採用分節法蘭駁接，把管樁周邊土體鑽除後，再用吊車把管樁吊出並分段拆除。其缺點是施工方法複雜；跟管鑽進受管內空間限制往往不能達到設計深度；套管的連接法蘭漏漿， 降低套管內泥漿壓力。2、套筒衝錘衝孔吊出法是利用特製的套筒式衝擊鑽頭，套在原管樁周邊進行衝擊鑽進，把管樁周邊的土體衝除後，再用吊車把管樁吊出並分段拆除。其缺點是施工方法複雜，施工效率低。通常施工中以套筒跟進套鑽吊出法為主，套筒衝錘衝孔吊出法為輔，即當迴轉鑽進不能實施時，輔以衝擊成孔方法。國內專利CN101798813A公開了一種用振動樁錘沉拔混凝土預製樁的方法，該方法錘沉混凝土預製管樁時，若地質條件較好，即N值 50的情況下，則根本無法將樁下沉。本發明的目的就是要解決現有技術的不足，提供一種能更好克服惡劣地質條件、 能將衝擊效果幾乎完全用於克服阻力的、對環境影響小、滑套下沉效果好的採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的裝置及方法。為實現上述目的設計一種採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的裝置，包括中空型振動錘1、抱壓式夾樁器2、混凝土預製管樁3，中空型振動錘1懸掛在樁架上，中空型振動錘1底部與抱壓式夾樁器2連接，抱壓式夾樁器2夾持混凝土預製管樁3的頂端，其特徵在於所述的混凝土預製管樁3採用中空結構，混凝土預製管樁3內部設有一重力衝擊錘4，所述的重力衝擊錘4通過繩索與樁架上的卷揚機連接，所述的混凝土預製管樁3底端套設有滑套式樁靴5。本發明還包括一種採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的方法其特徵在於所述的方法如下A.利用中空型振動錘1通過抱壓式夾樁器2使混凝土預製管樁3 —起振動，使混凝土預製管樁3周側的摩擦力降低，滿足側摩擦力Fl小於激振力F的要求；B.通過樁架上的卷揚機不斷地將重力衝擊錘4提升到高度H後，讓重力衝擊錘4 靠重力自由下落衝擊滑套式樁靴5，滑套式樁靴5依靠重力衝擊錘4的衝擊能量E = PXH 來作用於樁端的土層，由衝擊來克服滑套式樁靴5的端面阻力，從而使滑套式樁靴5下沉， 滑套式樁靴5下沉後混凝土預製管樁3下端部由於沒有土，作用在混凝土預製管樁3端面的阻力就減為零，混凝土預製管樁3振動下沉過程只需克服管樁的側面摩擦力。本發明同現有技術相比，除了一般的用振動錘沉撥預製的管樁的優點以外，它克服了在惡劣地質條件下沉樁的困難，使樁的承載力大為提高，樁端反力也同時增加；且噪音低，工作效率高。另外它還有以下特點a.由於衝擊錘是在管樁孔內衝擊樁靴衝擊時產生的噪音不傳播到外面，因此對外部環境影響小。b.由於衝擊錘是直接作用在樁靴上，通過樁靴再作用於樁端土層上，由於樁靴質量小，又是滑套在樁上，因此滑套幾乎將全部的衝擊能量用於克服土的阻力，滑套下沉效果好，又衝擊錘的質量不像其它直接作用在樁上的衝擊錘那樣需要較大的質量，因此此方法由於衝擊而對周圍環境產生的影響也就大為降低。
圖1是本發明的裝置結構示意圖；圖中1.中空型振動錘2.抱壓式夾樁器3.混凝土預製管樁4.衝擊錘5.滑套式樁靴Fl.樁的側面動摩擦阻力F2.樁的端面阻力F.振動樁錘的激振力。結合附圖對本發明做進一步說明，這種裝置的製造技術對本專業的人來說是非常清楚的。參見附圖1，本發明包括中空型振動錘1、抱壓式夾樁器2、混凝土預製管樁3，中空型振動錘1懸掛在樁架上，中空型振動錘1底部與抱壓式夾樁器2連接，抱壓式夾樁器2夾持混凝土預製管樁3的頂端，其特徵在於所述的混凝土預製管樁3採用中空結構，混凝土預製管樁3內部設有一重力衝擊錘4，所述的重力衝擊錘4通過繩索與樁架上的卷揚機連接， 所述的混凝土預製管樁3底端套設有滑套式樁靴5。本裝置用懸掛在樁架上的中空型振動錘通過與它相連結的抱壓式夾樁器將混凝土預製管樁的樁端緊緊抱住，在管樁的末端套上一個滑套式樁靴，在管樁的孔內則放置一個由樁架上卷揚機來操縱控制的重力衝擊錘。其工作方法和原理如下
此方法是一方面利用振動錘通過夾樁器使管樁一起振動，使管樁周邊的側面摩擦力大大降低，滿足側摩擦力Fl小於激振力F的要求；另一方面又通過樁架上的卷揚機不斷地將衝擊錘提升到一定高度H後，又讓它靠重力自由下落來衝擊，滑套在樁末端上的樁靴依靠衝擊錘的衝擊能量E = PXH來作用於樁端的土層，由衝擊來克服樁靴的端面阻力，從而使滑套式樁靴下沉，那麼此時在管樁下端部由於沒有土，使作用在端面的阻力就減為零。 也就是管樁振動下沉過程所需克服管樁的側面動摩擦阻力就可以了，這樣沉樁效能大為提高，且能下沉到卵石層、風化石層及標貫值很高的硬石層。
權利要求
1.一種採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的裝置，包括中空型振動錘(1)、 抱壓式夾樁器O)、混凝土預製管樁(3)，中空型振動錘(1)懸掛在樁架上，中空型振動錘 (1)底部與抱壓式夾樁器( 連接，抱壓式夾樁器( 夾持混凝土預製管樁(3)的頂端，其特徵在於所述的混凝土預製管樁(3)採用中空結構，混凝土預製管樁(3)內部設有一重力衝擊錘G)，所述的重力衝擊錘(4)通過繩索與樁架上的卷揚機連接，所述的混凝土預製管樁( 底端套設有滑套式樁靴(5)。
2.一種採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的方法其特徵在於所述的方法如下A.利用中空型振動錘(1)通過抱壓式夾樁器( 使混凝土預製管樁C3)—起振動，使混凝土預製管樁( 周側的摩擦力降低，滿足側摩擦力Fl小於激振力F的要求；B.通過樁架上的卷揚機不斷地將重力衝擊錘(4)提升到高度H後，讓重力衝擊錘(4) 靠重力自由下落衝擊滑套式樁靴(5)，滑套式樁靴( 依靠重力衝擊錘(4)的衝擊能量E = PXH來作用於樁端的土層，由衝擊來克服滑套式樁靴(5)的端面阻力，從而使滑套式樁靴 (5)下沉，滑套式樁靴( 下沉後混凝土預製管樁C3)下端部由於沒有土，作用在混凝土預製管樁(3)端面的阻力就減為零，混凝土預製管樁(3)振動下沉過程只需克服管樁的側面摩擦力。
全文摘要
本發明涉及土木建築工程基樁施工設備及方法技術領域，具體的說是一種採用振動和衝擊聯合作用沉混凝土預製管樁的裝置及方法，本裝置用懸掛在樁架上的中空型振動錘通過與它相連結的抱壓式夾樁器將混凝土預製管樁的樁端緊緊抱住，在管樁的末端套上一個滑套式樁靴，在管樁的孔內則放置一個由樁架上卷揚機來操縱控制的重力衝擊錘；用振動錘通過夾樁器使管樁一起振動，使管樁周邊的側面摩擦力大大降低，滿足側摩擦力F1小於激振力F的要求，另一方面又通過樁架上的卷揚機不斷地將衝擊錘提升到一定高度H後，又讓它靠重力自由下落來衝擊克服樁靴的端面阻力，本發明能更好克服惡劣地質、能將衝擊效果幾乎完全用於克服阻力、對環境影響小、滑套下沉效果好。
文檔編號E02D7/28GK102392449SQ201110309629
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者曹榮夏, 曹鵬 申請人:上海振中機械製造有限公司