专利名称：大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的设备及方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑工程地基处理领域内的施工设备，特别涉及一种沉管挤密桩施工用内外管组合、采用该内外管组合的大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的设备以及采用该设备进行大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的方法。
背景技术：
随着工业与民用建筑的不断发展，土地资源更为稀缺，开山回填造地为工业和民用建设提供场地成为必行，而在此类场地拟建厂房与住宅楼地基处理便成为难题。由于分层碾压或分层强夯回填质量难以控制，其回填土的密实度无法达到建筑规范及设计要求。采用沉管挤密桩对回填区域进行地基处理比较有效，而现有沉管挤密成孔设备最大成孔深度仅为为18米，但目前国内回填最深已达60米。对回填深度大于18米的地基，现有技术就无能为力。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种沉管挤密桩施工用内外管组合、采用该内外管组合的大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的设备以及采用该设备进行大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的方法，能够采用沉管挤密桩处理回填深度大于18米的大厚度回填或自重湿陷性黄土场地地基。为了实现上述目的，本发明的技术方案是沉管挤密桩施工用内外管组合，用于大厚度回填或自重湿陷性黄土场地沉管成孔，包括一内管13及与其配合使用的外管12，所述内管13包括一圆柱型的内管主体，内管主体的上端配置一内管耳环14，内管主体靠近内管耳环14处配置一贯穿的内管上端销孔16，内管主体的下端配置一贯穿的内管下端销孔15 ;所述外管12包括一圆柱型的外管主体，外管主体的上端配置一贯穿的外管上端销孔20，在外管上端销孔20下方配置一贯穿的外管下端销孔17。外管12直径为300-600mm,内管13直径比外管12内径小10-40mm,内外管配合后成孔深度可达20-60米。外管上端销孔20至外管下端销孔17的距离与内管下端销孔15至内管13底端的长度相等。大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的设备，包括主机平台1，主机平台I的一侧设置有塔架4，主机平台I上设置有提升内外管的卷筒2、提升柴油锤的卷筒3和第四定滑轮组5，支撑杆一端支撑塔架4，另一端连接主机平台1，塔架4上端设有滑轮支架10，滑轮支架10上配置有第一定滑轮组7、第二定滑轮组8和第三定滑轮组9 ;提升内外管的卷筒2的钢丝绳绕过第四定滑轮组5和动滑轮组6，在动滑轮组6的支架上固定两条钢丝绳19，钢丝绳19绕过第一定滑轮组7和第三定滑轮组9的滑轮，与内管13上端的内管耳环14相连接，提升柴油锤的卷筒3的钢丝绳绕过第二定滑轮组8与柴油锤11相连接。大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的方法，一、启动提升内外管的卷筒2，将内管13放入外管12内，在内管上端销孔16和外管上端销孔20同心后，将销轴穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中，从而将内管13与外管12连接一体；二、用柴油锤11将连接一起的内管13与外管12同时沉入土中；三、当内管13与外管12沉入土中至外管下端销孔17后，取掉穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中的销轴并上提内管13至外管上端销孔20与内管下端销孔15同心，先在外管穿入外管下端销孔17中安装销轴，后在内管下端销孔15和外管上端销孔20中穿入销轴，使内管13与外管12连接为一体；四、再启动柴油锤11锤击内管13的顶端盖板，使内管13与外管12继续沉入土中至设计深度处；五、提升内管13与外管12至外管下端销孔17露出地面，分别取掉外管下端销孔17和内管下端销孔15和外管上端销孔20中的销轴；六、将内管11插入外管12内，在内管上端销孔16和外管上端销孔20同心后，将销轴穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中，从而再将内管13与外管12连接一体；七、将内管13与外管12全部提升出地面，沉管挤密成孔完成。沉管挤密成孔完成后，对已成孔进行分层填料和夯实，分层填料采用素土、灰土或水泥土 ；为了大大提高复合地基承载力，对已成孔间隔孔灌注混凝土，间隔孔分层填料和夯实，形成平面组合式复合地基；如果桩孔深，桩孔下端采用分层填料和夯实，桩孔上端采用灌注混凝土,形成立体组合式复合地基。复合地基布桩形式采用等边三角形，三角形的边长为桩孔直径的2-3倍；以此保证桩间土挤密系数满足设计要求。沉管挤密成孔直径根据地质情况确定，为300-600mm，沉管挤密成孔深度20_60米。本发明内外管配合后成孔深度可达20-60米，不但能够使得大厚度回填或自重湿陷性黄土的密实度符合规范及设计要求，而且大大提高复合地基承载力；利用立体组合式复合地基满足混凝土灌注桩长细比的要求，大大节约了工程总费用。
图1是本发明的结构原理图。图2是塔架上端滑轮支架10的俯视图。图3是内管13的结构原理图。图4是外管12的结构原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理做详细说明。沉管挤密桩施工用内外管组合，用于大厚度回填或自重湿陷性黄土场地沉管成孔，包括一内管13及与其配合使用的外管12，所述内管13包括一圆柱型的内管主体，内管主体的上端配置一内管耳环14，内管主体靠近内管耳环14处配置一贯穿的内管上端销孔16，内管主体的下端配置一贯穿的内管下端销孔15 ;所述外管12包括一圆柱型的外管主体，外管主体的上端配置一贯穿的外管上端销孔20，在销孔(20)下方配置一贯穿的外管下端销孔17。外管12直径为300-600mm，内管13直径比外管12内径小10_40mm，内外管配合后成孔深度可达20-60米。外管上端销孔(20)至其下方外管下端销孔17的距离与内管下端销孔15至内管13底端的长度相等。大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的设备，包括主机平台1，主机平台I的一侧设置有塔架4，主机平台I上设置有提升内外管的卷筒2、提升柴油锤的卷筒3和第四定滑轮组5，支撑杆一端支撑塔架4，另一端连接主机平台1，塔架4上端设有滑轮支架10，滑轮支架10上配置有第一定滑轮组7、第二定滑轮组8和第三定滑轮组9 ;提升内外管的卷筒2的钢丝绳绕过第四定滑轮组5和动滑轮组6，在动滑轮组6的支架上固定两条钢丝绳19，钢丝绳19绕过第一定滑轮组7和第三定滑轮组9的滑轮，与内管13上端的内管耳环14相连接，提升柴油锤的卷筒3的钢丝绳绕过第二定滑轮组8与柴油锤11相连接。在塔架4上设有轨道，柴油锤11可以沿该轨道上下行动。主机平台I的行走机构为滚杠式、履带式或步履式。提升内外管的卷筒2的动力源为电动机或柴油发动机。提升柴油锤的卷筒3的动力源为电动机或柴油发动机。本发明的工作原理是提升内外管的卷筒2正反向转动，改变动滑轮组6与第四定滑轮组5之间的距离，从而通过钢丝绳19带动内管耳环14实现内管13提升或下降的目的；将销轴穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中，从而将内管13与外管12连接一体；柴油锤11锤击内管盖板，带动外管12同时进入土内，外管12进入土中至外管下端销孔17深度后，取掉穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中的销轴，提升内管13至外管上端销孔20与内管下端销孔15同心，将销轴穿入在外管上端销孔20与内管下端销孔15内，外管上端销孔20至其下方的外管下端销孔17的距离与内管下端销孔15至内管13底端的长度相等，即保证内管13底端放在外管下端销孔17内的销轴上，使内外管成为一体，启动柴油锤11锤击内管顶盖板，使内管13和外管12再继续沉入土中，保证成孔深度符合设计要求。启动提升内外管的卷筒2正转提升内管13和外管12，当外管下端销孔17露出地面后，分别取掉内管下端销孔15和外管下端销孔17中的销轴，再启动提升内外管的卷筒2反转将内管13插入外管12内；使内管上端销孔16和外管上端销孔20同心，并将销轴穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中；启动提升内外管的卷筒2正转,将内管13和外管12提出至孔口，成孔结束。这样可在主机塔架低的情况下实现成孔深度增加1-2倍，而且施工安全可靠。大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的方法，一、启动提升内外管的卷筒2，将内管13放入外管12内，在内管上端销孔16和外管上端销孔20同心后，将销轴穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中，从而将内管13与外管12连接一体；
二、用柴油锤11将连接一起的内管13与外管12同时沉入土中至外管下端销孔17 ；三、取掉穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20的销轴并上提内管13至外管上端销孔20与内管下端销孔15同心，先在外管下端销孔17中穿入销轴，后在内管下端销孔15和外管上端销孔20中穿入销轴,使内管13与外管12连接为一体；四、再启动柴油锤11锤击内管13的顶端盖板，使内管13与外管12继续沉入土中至设计深度处；五、提升内管13与外管12至外管下端销孔17露出地面，分别取掉外管下端销孔17和内管下端销孔15和外管上端销孔20中的销轴；六、将内管11插入外管12内，在内管上端销孔16和外管上端销孔20同心后，将销轴穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中，从而再将内管13与外管12连接一体；七、将内管13与外管12全部提升出地面，沉管挤密成孔完成。图中1、主机平台；2、提升内外管的卷筒；3、提升柴油锤的卷筒；4、塔架；5、第四定滑轮组；6、动滑轮组；7、第一定滑轮组；8、第二定滑轮组；9、第三定滑轮组；10、滑轮支架；11、柴油锤；12、外管；13、内管；14、内管耳环；15、内管下端销孔；16、内管上端销孔；17、外管下端销孔；18、支撑杆；19、连接内管与动滑轮组钢丝绳；20、外管上端销孔。实施例本实施例的概况为在一个开山回填场地建设6栋26层住宅楼,而回填最厚处为29米。本地基处理采用沉管挤密3 7灰土桩加素混凝土沉管夯扩灌注桩，3 7灰土桩沉管挤密成孔直径400 mm，成孔深度31米，采用1. 8T重锤对分层填料夯实，夯后成桩直径大于550 mm，桩间土挤密系数大于O. 93，桩体密实系数大于O. 96 ;等边三角形布桩，三角形边长1. lm，间隔桩孔底端18米采用分层填3 :7灰土和夯实，桩孔上端15米采用夯扩素混凝土灌注桩。本实施例的具体施工步骤如下一、桩位放线；二、在桩位处沉管成孔，成孔方法为(一)、采用外管12外壁直径为400mm,长度为18米,外管12底端为锥形体，内管13外径为325mm，长度为15米，内管13底端钢板封闭；启动提升内外管的卷筒2，将内管13放入外管12内，在内管上端销孔16和外管上端销孔20同心后，将销轴穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中，从而将内管13与外管12连接一体；(二)、用柴油锤11将连接一起的内管13与外管12同时沉入土中16米。(三)、取掉穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20的销轴并上提内管13至外管上端销孔20与内管下端销孔15同心，先在外管下端销孔17中穿入销轴，后在内管下端销孔15和外管上端销20中穿入销轴,使内管13与外管12连接为一体；(四)、再启动柴油锤11锤击内管13的顶端盖板，使内管13与外管12继续沉入土中至31米；(五)、提升内管13与外管12至外管下端销孔17露出地面，分别取掉外管下端销孔17和内管下端销孔15和外管上端销孔20中的销轴；(六)、将内管11插入外管12内，在内管上端销孔16和外管上端销孔20同心后，将销轴穿入内管上端销孔16和外管上端销孔20中，从而再将内管13与外管12连接一体；(七)、将内管13与外管12全部提升出地面，沉管挤密成孔完成。按设计布图对已成孔进行分层3 :7灰土填料，每次填O. lm3，用1. 8T柱形重锤对填料夯实多次；对间隔桩上端为夯扩素混凝土灌注桩的桩孔，先用3 7灰土填料对成孔分层填料和夯实至高度16米；桩孔上端施工夯扩素混凝土灌注桩15米。经这样处理后，复合地基检查其承载力特征值大于650kpa。
权利要求
1.沉管挤密桩施工用内外管组合，用于大厚度回填或自重湿陷性黄土场地沉管成孔， 包括一内管(13)及与其配合使用的外管(12)，其特征在于，所述内管(13)包括一圆柱型的内管主体，内管主体的上端配置一内管耳环(14)，内管主体靠近内管耳环(14)处配置一贯穿的内管上端销孔(16)，内管主体的下端配置一贯穿的内管下端销孔(15);所述外管(12) 包括一圆柱型的外管主体，外管主体的上端配置一贯穿的外管上端销孔(20)，在销孔(20) 下方配置一贯穿的外管下端销孔(17)。
2.根据权利要求1所述的内外管组合，其特征在于，所述外管(12)直径为300-600mm， 内管(13)外径比外管(12)内径小10-40臟。
3.根据权利要求1所述的内外管组合，其特征在于，所述外管上端销孔(20)至其下方销孔(17)的距离与内管下端销孔(15)至内管(13)底端的长度相等。
4.采用权利要求1至3任一内外管组合的大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的设备，其特征在于，包括主机平台(I )，主机平台(I)的一侧设置有塔架(4)，主机平台(I)上设置有提升内外管的卷筒(2)、提升柴油锤的卷筒(3)和第四定滑轮组(5)，支撑杆一端支撑塔架(4)，另一端连接主机平台(I )，塔架(4)上端设有滑轮支架(10)，滑轮支架(10)上配置有的第一定滑轮组(7)、第二定滑轮组(8)和第三定滑轮组(9);提升内外管的卷筒(2)的钢丝绳绕过第四定滑轮组(5)和动滑轮组(6)，在动滑轮组(6)的支架上固定两条钢丝绳(19)，钢丝绳(19)绕过第一定滑轮组(7)和第三定滑轮组(9)的滑轮，与内管 (13)上端的内管耳环(14)相连接，提升柴油锤的卷筒(3)的钢丝绳绕过第二定滑轮组(8) 与柴油锤(11)相连接。
5.采用权利要求1至4任一权利要求所述的设备进行大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的方法，其特征在于，包括以下步骤一、启动提升内外管的卷筒(2)，将内管(13)放入外管(12)内，在内管上端销孔(16)和外管上端销孔(20)同心后，将销轴穿入内管上端销孔(16)和外管上端销孔(20)中，从而将内管(13)与外管(12)连接一体；二、用柴油锤(11)将连接一起的内管(13)与外管(12)同时沉入土中；三、当内管(13)与外管(12)沉入土中至外管下端销孔(17)后，取掉穿入内管上端销孔(16)和外管上端销孔(20)的销轴并上提内管(13)至外管上端销孔(20)与内管下端销孔(15)同心，先在外管下端销孔(17)中安装销轴，后在内管下端销孔(15)和外管上端销孔 (20)中安装销轴，使内管(13)与外管(12)连接为一体；四、再启动柴油锤(11)锤击内管(13)的顶端盖板，使内管(13)与外管(12)继续沉入土中至设计深度处；五、提升内管(13)与外管(12)至外管下端销孔(17)露出地面，分别取掉外管下端销孔 (17)和内管上端销孔(15)和外管上端销孔(20)中的销轴；六、将内管(11)插入外管(12)内，在内管上端销孔(16)和外管上端销孔(20)同心后， 将销轴穿入内管上端销孔(16)和外管上端销孔(20)中，从而再将内管(13)与外管(12)连接一体；七、将内管(13)与外管(12)全部提升出地面，沉管挤密成孔完成。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述沉管挤密成孔完成后，对已成孔进行分层填料和夯实，分层填料采用素土、灰土或水泥土 ；为了大大提高复合地基承载力，对已成孔间隔孔灌注混凝土，间隔孔分层填料和夯实，形成平面组合式复合地基；如果桩孔深， 桩孔下端采用分层填料和夯实，桩孔上端采用灌注混凝土，形成立体式组合复合地基。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述复合地基布桩形式采用等边三角形， 三角形的边长为桩孔直径的2-3倍。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述沉管挤密成孔直径为300-600mm，沉管挤密成孔深度20-60米。
全文摘要
本发明涉及一种沉管挤密桩施工用内外管组合、采用该内外管组合的大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的设备以及采用该设备进行大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的方法，采用内外管配合的结构，使沉管成孔的钢管增加一倍至两倍的长度，能够使得低塔架的沉管成孔机械挤密深孔，从而实现了沉管挤密桩处理大厚度回填或自重湿陷性黄土场地地基处理的目的，成孔深度可达20-60米。
文档编号E02D5/66GK102995637SQ20121055577
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者刘清洁 申请人:刘清洁