具有底部出料的振冲碎石桩施工机组的制作方法

本实用新型涉及一种适用于软基地基处理的施工设备及施工方法，具体地说，本实用新型涉及一种用于软基地基处理的具有底部出料振冲设备的振冲碎石桩施工机组及施工方法。本实用新型属于软基地基处理及加固工程技术领域。

背景技术：

目前，基础设施工程建设的规模越来越大，对于地基处理的要求也越来越高，特别是在不良地基上建造各种建筑物，需要针对各种不同的地质条件，对不良地基进行改良，以达到在此基础上建造各种建筑物的要求，地基处理工程在工程建设行业中越来越占据重要的地位。

在软基地基处理工程中，振冲碎石桩施工方法得到越来越广泛的应用，在软基地基中设置由碎石组成的竖向增强体形成复合地基达到地基处理的目的。碎石桩复合地基可提高天然地基承载力和减少沉降，且碎石桩桩体具有很好的透水性，有利于超静孔隙水压力消散，碎石桩复合地基具有较好的抗液化性能。近年来，振冲碎石桩在一些港口、码头、人工岛及填海工程等软基处理中得到了越来越广泛的应用和推广。

软基地基处理技术的发展对与其相匹配的施工设备要求也越来越高，传统的常规振冲碎石桩施工设备没有固定的桩机，通常用起重机吊着振冲设备作业。这种施工方法的最大缺点是：起重机与振冲设备临时组合进行施工；施工设备组织过程繁琐，相互配合差；施工工效低；人员投入量大，施工成本较高，无法满足高标准大规模的施工要求。

技术实现要素：

为了解决目前软基地基处理工程中没有合适的施工设备问题，本实用新型的目的是提供一种具有底部出料的振冲碎石桩施工机组。该振冲碎石桩施工机组结构简单，使用方便，省去每次施工时繁琐的起重机和振冲设备相互匹配组合的程序，使得底部出料振冲碎石桩施工设备集成化，施工效率高，还节省了施工人员，降低施工成本。

本实用新型的另一目的是提供一种具有底部出料的振冲碎石桩施工方法。

为实现上述的实用新型目的，本实用新型采用下述的技术方案：一种具有底部出料的振冲碎石桩施工机组，它由桩机机架、具有底部出料的振冲设备和桩机起重提升系统构成；所述桩机起重提升系统安装在桩机机架上，通过钢丝绳吊着所述底部出料的振冲设备沿桩机机架的桅杆上、下移动，完成振冲碎石桩的填充施工。

进一步地，所述桩机机架包括桩机底座，桩机桅杆，用于支撑桩机桅杆的撑杆和变幅桅杆；桩机桅杆竖立在桩机底座上，在桩机桅杆的侧壁从底到顶铺设有桅杆轨道。

进一步地，所述桩机起重提升系统包括安装在所述桩机机座上的若干台卷扬机、安装在桩机桅杆马头上的若干组滑轮、随动架、安装随动架上的上导向块和安装在料仓背面的下导向块；所述随动架通过钢丝绳悬挂在桩机桅杆马头上，同时，随动架通过螺栓与所述振冲设备的料仓固定在一起；所述上、下导向块嵌在所述桅杆滑道内；与所述卷扬机相连的钢丝绳穿过桩机桅杆马头上的滑轮组，通过随动架、上、下导向块牵引着所述振冲设备沿桩机桅杆滑道上、下移动。

进一步地，该振冲碎石桩施工机组还包括一振冲加压系统；该振冲加压系统包括设置在所述桩机机座上的加压卷扬机、与桩机机座相连的辅助托架、加压卷扬右侧导向滑轮、加压卷扬左侧导向滑轮、加压钢丝绳固定座和设置在随动架上的至少两组加压导向滑轮；所述加压卷扬右侧导向滑轮、加压卷扬左侧导向滑轮和加压钢丝绳固定座固定在辅助托架上；与加压卷扬机相连的钢丝绳经加压卷扬右侧导向滑轮向上绕过固定在随动架上的一组滑轮，向下绕过加压左侧导向滑轮，再向上绕过另一组滑轮向下固定在辅助托架上的加压钢丝绳固定座上。

进一步地，在所述桩机底座上还安装有发电机、空压机和高压泵；该发电机、空压机和高压泵安装在桩机起重提升系统的后部，并与起重提升系统配重布置。

进一步地，所述桩机底座为履带式或者步履式底座。

进一步地，所述振冲设备包括提升料斗、料仓、下料管和底部出料的振冲器；所述料仓包括从上到下顺序设置的集料斗、双锁压力仓体；双锁压力仓体是由两个密闭、相通的过渡仓和压气仓组合而成，两仓之间设有放料阀门；所述振冲器的输出功率为75～240KW。

附图说明

图1为本实用新型具有底部出料的振冲碎石桩施工机组结构示意图；

图2为本实用新型桩机起重提升系统结构示意图；

图3为本实用新型桩机桅杆马头结构示意图；

图4A、图4B为本实用新型桩机起重提升系统随动架部分结构示意图；

图5为本实用新型随动架上的加压滑轮组结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供的具有底部出料的振冲碎石桩施工机组由桩机机架、具有底部出料的振冲设备和桩机起重提升系统构成；桩机起重提升系统安装在桩机机架上，通过钢丝绳吊着底部出料的振冲设备沿桩机机架的桅杆上、下移动，完成振冲碎石填充施工。

桩机机架包括桩机底座1，桩机桅杆2，用于支撑桩机桅杆的撑杆3和变幅桅杆4。桩机桅杆2竖立在桩机底座1上，在桩机桅杆2的侧壁从底到顶铺设有桅杆轨道21。撑杆3倾斜地固定在桩机底座上，其一端固定在桩机底座1上，另一端与桩机桅杆2相连。变幅桅杆4的一端固定在桩机底座上，另一端通过钢丝绳41与桩机桅杆2相连。

具有底部出料的振冲设备包括提升料斗10，料仓7、下料管8和底部出料的振冲器9。提升料斗10在桩机起重提升系统钢丝绳的牵引下，上、下移动，待移动到料仓7的上部，提升料斗10的悬臂与料仓顶部的摇臂30相连，在摇臂30的带动下水平旋转，位移至料仓入料口处倾倒，将料斗内的填充料倾倒到料仓7内。料仓7包括从上到下顺序设置的集料斗、双锁压力仓体；双锁压力仓体是由两个密闭、相通的过渡仓和压气仓组合而成，两仓之间设有放料阀门，在压气仓和过渡仓之间设置一连通管，在该连通管上设置有平衡阀，在过渡仓的仓壁上连通一减压通道管，该减压通道管的另一端与大气连通，在该减压通道管上设置有一减压阀。下料管8的上端与双锁压力仓体的出料口相连，下料管8的下端与振冲器相连。填充物料经提升料斗10输送至集料斗内，再经双锁压力仓体、下料管8输送至振冲器9。

桩机起重提升系统安装在桩机机架上，通过钢丝绳吊着底部出料的振冲设备沿桩机桅杆轨道上、下移动。

如图1所示，本实用新型桩机起重提升系统包括安装在桩机机座1上的若干台卷扬机、安装在桩机桅杆马头5上的若干组滑轮、随动架6、安装随动架上的上导向块25和安装在料仓7背面的下导向块26。

如图2所示，本实用新型在桩机机座上安装有用于提升振冲设备的卷扬机11，用于提升提升料斗的卷扬机12，备用卷扬机29。

如图3所示，本实用新型在桩机桅杆马头5上安装有总导向滑轮组19，提升提升料斗的导向滑轮组20、21、22、23，提升振冲设备的导向滑轮组24。

如图4A、图4B所示，随动架6通过钢丝绳悬挂在桩机桅杆马头5上，同时，随动架6通过螺栓与振冲设备的料仓固定在一起。在随动架6的侧面设置有上导向块25，在料仓的背面安装下导向块26，上、下导向块嵌在桅杆滑道21内。

安装在桩机机座上的卷扬机通过钢丝绳、桩机桅杆马头上的滑轮组、随动架、上、下导向块牵引着振冲设备沿桩机桅杆滑道21上、下移动，完成振冲碎石填充。

在具体施工过程中，传统的振冲器完全靠自身的重量向下冲击地基，填充碎石，为提高振冲碎石填充质量以及提高功效，本实用新型增加振冲加压系统。

如图1、图2、图4B、图5所示，该振冲加压系统包括设置在桩机机座上的加压卷扬机13、与桩机机座相连的辅助托架28、加压卷扬右侧导向滑轮14、加压卷扬左侧导向滑轮15、加压钢丝绳固定座27和设置在随动架上的至少两组加压导向滑轮16、17。加压卷扬右侧导向滑轮14、加压卷扬左侧导向滑轮15和加压钢丝绳固定座27固定在辅助托架28上。

与加压卷扬机13相连的钢丝绳经加压卷扬右侧导向滑轮14向上绕过滑轮16-1和17-1，向下绕过加压左侧导向滑轮15，再向上绕过滑轮17-2、16-2向下固定在辅助托架上的加压钢丝绳固定座27上。

当需要给振冲器施加向下的压力时，加压卷扬机13收钢丝绳，经滑轮14、16、17、15向下拉动随动架6，从而给与随动架相连的振冲设备施加向下的作用力，起到加压的目的，增大振冲器的穿透力。

本实用新型在桩机底座上还安装有发电机、空压机和高压泵，主要是为卷扬机、振冲器提供电力、高压水、气。发电机和空压机安装在桩机起重提升系统的后部，并与起重提升系统配重布置。

本实用新型在桩机底座上还安装有控制部分和数据采集、监控部分，主要是根据振冲碎石桩柱体的形成情况，控制发电机、空压机、卷扬机的工作，同时，采集一些数据，以便操作振冲碎石填充过程。

在本实用新型的具体实施例中，为增大本实用新型桩机机座与地基的基础面积，所述桩机底座为履带式或者步履式底座。

在本实用新型的具体实施例中，可根据不同的工程需求，选择输出功率为75～240KW的底部出料振冲器。

利用本实用新型提供的具有底部出料振冲设备的振冲碎石桩施工机组实现底部出料振冲碎石桩施工方法如下：

A、将具有底部出料的振冲碎石施工机组安装就位；调整桩机桅杆倾角，确保碎石桩施工垂直度控制在0.5％之内；

B、开启振冲器及空压机、高压泵(水、气根据需要可调整)风压约0.3～0.7Mpa，水压0.2-0.6Mpa，振冲器造孔到达设定深度；

造孔过程中遇到硬层时，通过振冲加压系统施加外压协助振冲器造孔至设计桩底标高；

C、填充石料经提升料斗，输送至振冲设备料仓顶部集料斗，然后通过双锁压力仓分别落料至下料管；

D、通过空压机维持振冲设备双锁压力仓内的风压与风量，压迫压力仓内石料经下料管输送至振冲器底部；

E、通过切换双锁压力仓的平衡阀和减压阀，形成过渡仓与压力仓的交替减、增压连续供料；

F、重复上述循环，以实现底部料管连续出料；

G、通过振冲器旋转所产生的激振力促使振冲器在水平面内作圆形轨迹的水平振动，对碎石进行挤密和压实；

H、根据控制与监测系统所反映的桩体情况，合理安排碎石桩加密段、加密电流、留振时间、填料量等参数，最终形成密实的碎石桩桩体。

利用本实用新型提供的具有底部出料的振冲碎石桩施工机组及施工方法，完成振冲碎石桩施工的有益效果是：

1、本实用新型将传统施工方法中的起重机司机、打桩操作人员、上料人员完美的统一，节省了施工人员。施工机组集成化高，施工工序简单，操作简便，施工效率高，降低了施工成本。

2、施工过程中，通过调节桩机桅杆倾角，确保碎石桩施工垂直度控制在0.5％之内，施工质量得到更好保障。

3、桩机机架、桩机桅杆可根据不同的设计桩长配置不同高度，保证每斗碎石可被精确地释放到每个加密深度位置，确保桩体直径可控。

4、由于本实用新型采用底部出料的振冲器进行施工，故，振冲碎石桩施工地面碎石损坏量较小，整个施工对原状土扰动小，更有利于粘性土中差异沉降的减少和加速软土排水固结。

5、利用本实用新型提供的施工机组完成振冲碎石桩的施工方法适用于常规振冲施工无法适应的软塑～流塑的淤泥或淤泥质不排水抗剪强度低于20kPa的软土振冲施工。

6、本实用新型提供的施工机组及施工方法可用于陆上、海上，施工领域更加广泛。

以上对本实用新型所提供的具有底部出料的振冲碎石施工机组及施工方法的详细说明。对本领域的技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。