專利名稱：一種同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種土木建筑工程的樁基礎，尤其涉及一種同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置。
背景技術：
CN1013^710A公布了一種“同步提土壓灌矩形灌注樁成樁裝置與方法”所述矩形架體由長鋼板、多個橫板及矩形長鋼管焊接組成的，由于土體在橫隔板側沒有約束，土體在提出地面后容易坍塌，故土體高度不能太高，每隔4米設置可活動的翻版，使土體高度保持為4米，土體出地面后倒向提土壓灌裝置的一邊，即每格土提至管口，利用液力推土器將土體頂出方格，逐格提土頂出全部土體，將該格土體推入滑道，逐格推土與棄土，翻板只能在所屬矩形架體內向上自由轉動，翻板棄土時無法向下打開，土體只能從側面排出。

發(fā)明內容
為了解決背景技術中所存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，用振動錘實現(xiàn)護壁取土套管的沉入與拔出，沉樁速度快，施工效率高，翻板下設置與護壁取土套管活動連接的限轉裝置，排土時在振動錘振動作用下，實現(xiàn)底端快速出土，無需推土器的配合。本發(fā)明的技術解決方案是一種同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特殊之處在于所述成樁裝置包括振動錘、夾持器、護壁取土套管、樁體材料輸送管以及翻板結構，所述振動錘通過夾持器與護壁取土套管相連，所述樁體材料輸送管與護壁取土套管固定連接，所述翻板結構設置在護壁取土套管內，翻板結構的尺寸與護壁取土套管尺寸相適配，所述樁體材料輸送管上端管口設置排氣閥；所述翻板結構包括鉸接軸以及繞鉸接軸旋轉的翻板，所述翻板通過鉸接軸與護壁取土套管轉動連接，所述鉸接軸設置在護壁取土套管內，與護壁取土套管內壁連接；所述護壁取土套管上設置用于限定翻板處于水平位置的限轉裝置，所述限轉裝置與護壁取土套管活動連接。上述樁體材料輸送管沿護壁取土套管的內壁或者外壁設置，當樁體材料輸送管沿護壁取土套管外壁設置，樁體材料輸送管下端穿過護壁取土套管進入取土護壁套管內；翻板結構上留有與樁體材料輸送管截面形狀適配的孔洞。上述翻板是繞鉸接軸旋轉的一塊翻板或者兩塊或多塊翻板與鉸接軸組成的合頁式翻板。上述樁體材料輸送管底端管口設置與樁體材料輸送管口適配可脫開的封閉連接預制樁尖、活瓣樁尖或者單向閥門；所述單向閥門是向下或者側向開啟的。上述取土護壁套管中間位置處設置支承鋼板，支承鋼板兩端與護壁取土套管固連，設置于支承鋼板兩側的翻板通過鉸接軸與支承鋼板轉動連接。上述限轉裝置包括可卸除的承接桿，承接桿一端與翻板底端接觸，護壁取土套管壁上對應設置與承接桿對應的孔，承接桿另一端與護壁取土套管活動連接。翻板與承接桿之間設置活動的支承件，支承件嵌入限轉裝置上的限位槽，所述支承件可沿限位槽平行于護壁取土套管長度方向移動，限位槽與管壁固定連接；所述支承件由豎向件、水平件和凸出件構成，豎向件水平投影長度大于水平件水平投影長度，護壁套管上設置供凸出件穿出的孔，孔的長度大于凸出件或支承件沿限位槽相對移動的距離，豎向件嵌入限位槽中，豎向件由通過可卸除的承接桿與護壁取土套管壁相連，限位槽開口長度與水平件相匹配，限位槽開口處截面與相連的護壁取土套管管壁呈兩個“ U ”，限位槽開口處以下截面呈“口”字形。上述樁體材料輸送管的底端管口高于護壁取土套管的底端。上述護壁取土套管包括護壁取土套管底端外部活動連接的活動擋土外套管，所述活動擋土外套管上與護壁取土套管之間設置相互適配的檔環(huán)與卡環(huán)。護壁取土套管外設活動減阻外套管，相應護壁取土套管處設置孔洞。上述護壁取土套管的截面是矩形，所述樁體材料輸送管的截面形狀是圓形、圓弧形、U形或者口字形。上述護壁取土套管的截面是圓形，所述樁體材料輸送管的截面形狀是圓形、矩形、U形或者月牙形。一種同步取土澆注樁體振動沉拔管成樁方法，其特殊之處在于所述方法包括以下步驟1)樁機就位，可通過預制樁尖、單向閥門或者活瓣樁尖使樁體材料輸送管底端封閉；2)樁機在振動錘的作用下，振動沉入土層，沉入過程中，翻板繞其與護壁取土套管管壁轉動連接的鉸接軸旋轉上翻，土體進入護壁取土套管內，直至護壁取土套管入土深度達到設計標高；3)開動泵送設備，使樁體材料進入樁體材料輸送管，之后開始振動上拔，樁體材料輸送管底端打開，樁體材料流出，翻板在護壁取土套管內土體壓力作用下向下翻轉，通過護壁取土套管上的限轉裝置使翻板保持在水平位置，護壁取土套管底端關閉，由泵的壓力控制確定上拔的速率，取土護壁套管繼續(xù)上拔，樁體材料填補護壁取土套管上拔后留下的空間；4)解除限轉裝置對翻板的限定，在土體壓力作用及振動錘振動作用下，翻板繞鉸接軸向下翻轉，土體從護壁取土套管底端排出。本發(fā)明的同步取土澆注樁體振動沉管底端排土成樁裝置采用特殊的翻板結構與護壁取土套管、樁體材料輸送管配合，在振動錘作用下實現(xiàn)沉拔管及底端出土，無需推土器的配合。結構簡單、操作方便。


圖1. 1-圖1. 2是本發(fā)明的結構示意圖；圖2. 1-圖2. 9是本發(fā)明的翻板結構示意圖；圖3. 1-圖3. 8是本發(fā)明樁體材料輸送管的具體實施方式
示意圖；圖4. 1-圖4. 2是本發(fā)明的翻板具體實施方式
示意圖5是本發(fā)明支承鋼板示意圖；圖6. 1-圖6. 4是限轉裝置與護壁取土套管連接的示意圖；圖7. 1-圖7. 3是護壁取土套管的截面為矩形時的實施方式示意圖；圖8. 1-圖8. 6是限轉裝置的具體實施方式
示意圖；圖9. 1-圖9. 3是護壁取土套管的又一實施方式示意圖；圖10. 1-圖10. 4是本發(fā)明的實施方式示意具體實施例方式參見圖1. 1-圖1. 2，本發(fā)明的同步取土澆注樁體振動沉管底端排土成樁裝置，包括護壁取土套管1、樁體材料輸送管2、翻板3、鉸接軸4、預制樁尖5、限轉裝置6、支承鋼板7 ；樁體材料輸送管2與護壁取土套管1固定相連，翻板3包括鉸接邊和對應的圓弧運動邊，鉸接邊為翻板3上鉸接軸所在的邊線，圓弧運動邊為翻板其它邊線，當翻板旋轉時，翻板上其它邊線繞鉸接軸做圓弧運動，翻板3繞鉸接軸4可以轉動；翻板3在鉸接邊下設置或與鉸接邊對應的圓弧運動邊下設置使翻板處于水平位置，阻止翻板繼續(xù)向下翻轉的限轉裝置6，限轉裝置6與護壁取土套管1活動相連，可以卸除。當不卸除限轉裝置6時，限轉裝置6限制翻板轉動時，翻板3與鉸接軸4上面的護壁取土套管1管壁所成角度介于0 90之間；當卸除限轉裝置6時，翻板3與鉸接軸4上面的護壁取土套管1管壁所成角度介于0 180之間。限轉裝置6限制翻板轉動時，翻板3在限轉裝置6支承作用下繞鉸接軸4旋轉，翻板3與鉸接軸4上面的護壁取土套管1管壁所成角度介于0 90之間，當護壁取土套管1沉入時，翻板3只能向上自由轉動，當護壁取土套管1上拔時，翻板3向下翻轉，當翻板3接觸限轉裝置6時，翻板3被阻止繼續(xù)翻轉，翻板3處于水平位置，使護壁取土套管1底端封閉，阻止進入護壁取土套管內的土體下落，土體隨護壁取土套管1 一起繼續(xù)上拔。當護壁取土套管1出地面后，解除限轉裝置6支承限定作用時，翻板3繞鉸接軸4向下自由轉動，護壁取土套管1底端打開，在振動作用下，土體從護壁取土套管1底端排出。樁體材料輸送管2上端連接設置排氣閥，在泵送樁體材料時，因樁體材料輸送管2以及混凝土輸送軟管內充滿空氣，若不能排除這些空氣，將有可能造成堵管，影響澆筑的連續(xù)性，影響成樁質量，故設置排氣閥以避免上述情況。樁體材料輸送管2可以是一個，亦可對稱設置2個，對稱設置2個樁體材料輸送管在頂端相連后與混凝土軟管相連。參見圖2. 1-圖2. 9，本發(fā)明中翻板3形狀的具體實施方式
有很多種，翻板3的形狀與樁體材料輸送管2相配合(比如當樁體材料輸送管2為半橢圓形，翻板3上設置相應的孔洞，使翻板能夠順利上翻或下翻)。樁體材料輸送管2上端為樁體材料輸送管入口，輸送管入口通過軟管與泵送設備相連；翻板3水平放置時，樁體材料輸送管2穿越翻板，參見圖1. 1、1. 2 ；圖2. 1-圖2. 9，圖2. 1 2. 7護壁套管內翻板數(shù)目為2塊，圖2. 8護壁套管內翻板數(shù)目為多塊，當護壁取土套管1上拔時，樁體材料輸送管2輸送樁體材料(比如混凝土)穿越翻板3，流到翻板3下方的空間，翻板3設置于護壁取土套管1內，在樁體材料輸送管2底端管口設置與樁體材料輸送管口適配可脫開的封閉連接預制樁尖5、或者也可以采用混凝土壓力作用向下或者側向開啟的單向閥門，單向閥門底開或側開，或者多片葉片組成的活瓣樁尖?；畎陿都饷恳蝗~瓣上端與樁體材料輸送管2底端可轉動連接，可通過焊接與樁體材料輸送管2底端的鉸鏈來實現(xiàn)可轉動連接，護壁取土套管1向下沉入時，活瓣樁尖閉合，向上拔管時，活瓣樁尖打開，混凝土流入，在活瓣樁尖進入地基之前，可用鐵絲將其暫時固定，樁體材料輸送管2底端管口在護壁取土套管1底端的上方或者高度相等。樁體材料輸送管2底端標高高于樁體護壁取土套管1底端標高，便于護壁取土套管1內混凝土有一定的高度，在含有淤泥質土的地層施工時，防止高壓泥水涌入管內，形成縮頸和夾泥，參見圖2. 1-2. 2。為防止縮頸和夾泥，也可以通過后面所述通過在護壁取土套管外設置活動套管的方式實現(xiàn)。參見圖3. 1-圖3. 8，樁體材料輸送管2與護壁取土套管1相連，且設置于護壁取土套管1的內部或者外部，當設置于外部時，如圖3. 4和圖3. 8所示，樁體材料輸送管下端穿過護壁取土套管進入取土護壁套管內，因為樁體材料輸送管需要將樁體材料輸送至護壁取土套管內，樁體材料輸送管底端存在著直接穿過翻板的情況，及樁體材料輸送管底端不直接穿越翻板的情況，即樁體材料輸送管在翻板下端穿越護壁取土套管，但都需要翻板與樁體材料輸送管尺寸配合，以使翻板能夠順利上下翻。在樁體材料輸送管2設置在護壁取土套管1的內部時，因樁體材料輸送管2截面較小，所占用的空間較小，設置于護壁取土套管1的徑向角部或端部，便于樁體材料輸送管2與護壁取土套管1相連接，且樁體材料輸送管設置于端部和角部，樁體材料輸送管所占截面較小，更有利于土體進入護壁取土套管，在淤泥質土層施工，更有利于減小擠土效應，在護壁取土套管1沉入與拔出過程中，便于樁體材料輸送管2與護壁取土套管1之間激振力的傳遞；當護壁取土套管1截面為矩形時，樁體材料輸送管2截面是圓形、圓弧形的鋼板、U形鋼板或者口字形鋼板。樁體材料輸送管2設置于護壁套管1的端部或角部，以滿足以下措施為佳，樁體材料輸送管2形心至少一個方向上垂直于管壁距離與相應方向上樁體材料輸送管形心，與護壁套管形心距離之比小于1。當護壁取土套管1截面為圓形時，樁體材料輸送管2截面是圓形、圓弧形、U形、矩形或者月牙形鋼板，以滿足下列措施為佳，樁體材料輸送管2截面形心與其接觸的護壁取土套管1管壁的垂直距離與輸送管形心與護壁取土套管形心距離之比小于1。參見圖4. 1、圖4. 2，單片翻板3在向上翻轉到最大限度時，翻板3重心介于鉸接軸4所在的直線和翻板水平放置時穿過翻板形心且平行于鉸接軸的直線。之間，這樣確保護壁取土套管1在上翻后，當護壁取土套管1上拔時，翻板3能更容易自由落下，參見圖4. 2，翻板3可以設計成靠近鉸接軸4處厚度薄，遠離鉸接軸4處厚度厚的結構，即設計成“鍥”狀?；蛘咴谧o壁取土套管1上設置限轉擋塊9，限制翻板3旋轉的角度，當翻板3旋轉到一定角度(比如與水平方向形成角度最大為85度后就不再旋轉)。參見圖5，護壁取土套管1中間位置處設置支承鋼板7，支承鋼板7兩端與護壁取土套管1固連，固連方式可通過焊接方式實現(xiàn)，翻板3設置于支承鋼板7的兩側，考慮空間要求，支承鋼板7以“一”字型為佳；翻板3旋轉所繞的鉸接軸4在護壁取土套管1中間位置設置，支承鋼板7立放，這樣使慣性矩大的截面抗彎，由于護壁取土套管1內充滿土體，必須設置抗彎能力強的構件將翻板3受到的土體壓力傳遞給護壁取土套管1管壁。翻板3的數(shù)目為2的整數(shù)倍，即2η ；每側翻板為η，當η大于等于2時，同側翻板之間間隙配合，當護壁取土套管1內設置翻板的數(shù)目為2η，當η大于等于2時，有利于護壁取土套管1上拔時翻板3的迅速向下翻轉，關閉護壁取土套管1底端土體出口，如圖2. 9所示。支承鋼板7與設置于其兩側的翻板3通過圓軸21連接并實現(xiàn)鉸接，鉸接軸為圓軸 21，圓軸21穿入翻板3上的第一軸套31以及護壁取土套管1壁上的第二軸套11，翻板3繞圓軸21轉動，兩翻板與支承鋼板7通過共同一個圓軸21相互連接；也可以設置2個圓軸， 每側翻板分別通過各自圓軸與支承板鋼7連接。對應于圓軸21水平高度處的護壁取土套管1管壁上，設置可卸除的限轉裝置6，限轉裝置6為承接桿，護壁取土套管1上設置與承接桿6匹配的孔，限轉裝置的作用是支承翻板3，當翻板3處于水平狀態(tài)時，翻板圓弧運動邊一側與承接桿接觸，翻板3水平放置時，翻板圓弧運動邊與管壁間隙配合，由于限轉裝置6的阻擋，翻板3不能再向下翻轉，起到使取土護壁套管底端封閉的目的，以達到順利提出護壁取土套管內土體。當取土護壁套管1的截面為矩形時，參見圖7. 1-圖7. 3，如附圖7. 1，護壁取土套管內翻板數(shù)目為1塊，7. 3所示，護壁取土套管內翻板數(shù)目為2塊，翻板3與護壁取土套管1 內壁鉸接設置，圓軸21穿入翻板3上的第一軸套31以及護壁取土套管1壁上的第二軸套 11，實現(xiàn)鉸接，翻板3旋轉所圍繞的鉸接軸設置于護壁取土套管1邊部，翻板3水平放置時， 翻板3圓弧運動邊與管壁間隙配合，限轉裝置6設置于另一側壁上，限轉裝置6支承翻板3 圓弧運動邊一側，限轉裝置6支承翻板3鉸接邊一側，承接桿6 —端與翻板3底端接觸，護壁取土套管1壁上對應設置承接桿對應的孔，當承接桿6支承翻板，護壁取土套管1沉入土體中時，翻板3向上翻轉，當護壁取土套管1上拔時，翻板3向下翻轉。護壁取土套管1內翻板3的數(shù)目為n，當η大于等于2時，翻板3之間間隙配合，如圖7. 3，當護壁取土套管1 內，設置翻板3的數(shù)目為In，當η大于等于2時，有利于護壁取土套管1上拔時翻板3的迅速向下翻轉，關閉護壁取土套管1底端土體出口，由于翻板3要支承的護壁取土套管1內土體，土體較重，可以在翻板3下設置肋板，有利于增加翻板3的抗彎剛度。本發(fā)明的限轉裝置6形式多樣，限轉裝置6為阻止翻板繼續(xù)向下翻轉的支承裝置， 參見圖6. 1-圖6. 3，限轉裝置6由L形或Z形構件組成，L形或Z形構件組成包括橫向板 63、豎向板64，分別與鉸軸相連，豎向板64通過鉸軸與護壁取土套管1相連，護壁取土套管 1上設置相應的孔與L形或Z形構件尺寸配合，豎向板64以及橫向板63可繞鉸軸轉動，翻板3水平放置時，翻板3圓弧運動邊置于L形或Z形的橫向板63上，翻板3受到土體壓力， 橫向板63限定翻板3處于水平，當需要解除L形或Z形構件對翻板3的水平限定時，借助外力，使豎向板64繞鉸軸旋轉，進而同時帶動橫向板63向外旋轉，使橫向板63與翻板3脫離接觸，實現(xiàn)翻板3在土體壓力作用下的下翻。參見圖6. 4，限轉裝置6為為承接桿的情況， 承接桿與護壁取土套管1的連接為螺紋連接，實現(xiàn)可卸除連接，或者在承接桿6外端部設置連接孔60，護壁取土套管1外壁在承接桿6上下方設置耳環(huán)61，耳環(huán)61與護壁取土套管1 固定連接，承接桿6外端設置孔62，銷軸63穿過承接桿6上孔62與耳環(huán)61上孔實現(xiàn)承接桿6與護壁取土套管1的連接，實現(xiàn)可卸除的活動連接，通過連接，能實現(xiàn)承接桿6對翻板 3的支承，以便于翻板能保持水平方向，通過卸除連接，解除承接桿對翻板的支承限定，實現(xiàn)翻板向下打開。參見圖8. 1，翻板3可視為懸臂受力，翻板3旋轉所圍繞的鉸接軸4設置于護壁取土套管邊部，通過鉸接軸4與護壁取土套管1連接并實現(xiàn)鉸接，翻板3水平放置時，翻板3 鉸接邊對應的另一邊圓弧運動邊，在護壁取土套管1中部，翻板3鉸接邊設置于護壁取土套管1平行的兩側內壁上，兩側圓弧運動邊間隙配合，翻板3下設置的限轉裝置6，限轉裝置6 為可卸除的承接桿，承接桿支承翻板鉸接邊一側，承接桿一端與翻板3底端接觸，護壁取土套管壁1上對應設置承接桿對應的孔，承接桿另一端與護壁取土套管1可卸除連接，如附圖 4. 2所示。參見圖8. 2-8. 6，限轉裝置6上設置支承件8，支承件8嵌入限位槽9中，可沿限位槽9平行于護壁取土套管1長度方向移動，限位槽9與管壁固定連接，支承件8由豎向件 80、水平件81、凸出件82構成，限位槽9的深度以大于被嵌入的豎向件80的豎向長度與豎向件80向下移動的長度之和為佳，豎向件80水平投影長度大于水平件81水平投影長度， 護壁取土套管1上設置供凸出件82穿過的孔，豎向件80嵌入限位槽9中，限位槽9開口深度不小于支承件8沿限位槽所能移動的長度，限位槽9開口處截面與相連的護壁取土套管 1管壁呈兩個“ U ”，限位槽9開口處以下截面呈現(xiàn)“ 口”字形。通過解除承接桿6對支承件 8的限定，通過對凸出件82的上拔或下壓，實現(xiàn)凸出件82帶動整個支承件8沿限位槽9的移動，實現(xiàn)翻板3向下翻轉，通過凸出件82，讓支承件6沿限位槽向上移動，然后通過承接桿8穿入豎向件80與護壁套管上孔，實現(xiàn)支承件8的固定，實現(xiàn)護壁取土套管1與支承件 8的連接，使翻板3與鉸接軸4以上護壁取土套管1所成角度介于0 90°之間，由于承接桿6對翻板3底部的支承，當護壁取土套管1沉入地下時，翻板3能向上翻轉，當上拔護壁取土套管1時，翻板3翻轉至接觸限轉裝置后保持水平位置，護壁取土套管1底端封閉，當套管出地面后，卸除承接桿6，即將承接桿6外拔后，翻板3機械向下翻轉，土體在振動作用下，從底端出。護壁取土套管1內翻板3的數(shù)目為2η，當η大于等于2時，翻板3之間間隙配合，如圖2. 8，有利于護壁取土套管1上拔時翻板3的迅速向下翻轉，關閉護壁取土套管1 底端土體出口。參見圖9. 1-圖9. 3，護壁取土套管1外壁上設置2個卡環(huán)15，活動擋土外套管內壁上設置適配的檔環(huán)16，檔環(huán)16內壁直徑小于卡環(huán)15外壁直徑，也可以護壁取土套管1外壁上設置1個卡環(huán)，套管內壁活動擋土外套管上設置2個檔環(huán)16，即上下?lián)醐h(huán)，檔環(huán)16內壁直徑小于卡環(huán)15外壁直徑，圖9. 1所示，當樁體護壁取土套管1沉入時，檔環(huán)16在上卡環(huán)15 阻擋下，活動擋土外套管隨護壁取土套管1 一起沉入土體，當護壁取土套管1上拔時，活動擋土外套管在土體阻力作用下，護壁取土套管1與活動擋土外套管發(fā)送相對移動，直至下卡環(huán)15與檔環(huán)16接觸，阻擋擋環(huán)16，此時，活動套管與護壁取土套管1 一起上拔，由于活動擋土外套管的護壁，混凝土至活動擋土外套管底端有一定的高度，阻止高壓泥水涌入管內， 保證混凝土順利排出，對防止徑縮和夾泥有一定的作用，圖9. 2所示，當樁體護壁取土套管 1沉入時，下?lián)醐h(huán)16在卡環(huán)15阻擋下，活動擋土外套管隨護壁取土套管1 一起沉入土體，當護壁取土套管1上拔時，活動擋土外套管在土體阻力作用下，護壁取土套管1與活動擋土外套管發(fā)送相對移動，直至卡環(huán)15與上檔環(huán)16接觸，阻擋卡環(huán)15，此時活動擋土外套管與護壁取土套管1 一起上拔，由于活動套管的護壁，混凝土至活動擋土外套管底端有一定的高度，阻止高壓泥水涌入管內，保證混凝土順利排出，對防止徑縮和夾泥有一定的作用，在存在飽和軟土和可液化土層的場地可更好地保證樁身質量。活動擋土外套管上設置向外凸出的槽17，槽17上設置相應的孔，與限轉裝置6相配合，便于操作限轉裝置6以及翻板3，槽17的長度不小于護壁取土套管1與活動擋土外套管的發(fā)生相對位移的長度，，在護壁取土套管1與外套管相對移動時，限轉裝置6外露取土護壁套管1部分能夠沿槽17移動，上卡環(huán)15與限位裝置6相配合，活動擋土外套管與護壁取土套管1發(fā)生相對移動，槽17的長度以不小于護壁取土套管1與活動擋土外套管的發(fā)生相對位移的長度為佳，限位裝置6外漏護壁取土套管1部分與能夠沿槽17移動，槽上孔與可卸除的擋片18配套設置，擋片18嵌入槽孔內，防止泥土通過槽口流入取土護壁套管內， 翻板3設置肋，以增強翻板3抗彎剛度。翻板以上護壁取土套管設置活動減阻外套管；由于護壁取土套管沉入過程中，土體進入護壁取土套管，當護壁取土套管沉入一定深度，土體進入護壁取土套管達一定高度后，容易形成“土塞效應”，進入護壁取土套管內的土體形成一個“土塞”，護壁取土套管再繼續(xù)下沉，土體不再進入護壁取土套管，而是被擠向四周，這樣就增加了 “擠土效應”，為了使土體繼續(xù)進入護壁套管，減弱土塞效應，使進入護壁取土套管內土體與護壁取土套管管壁之間的總摩阻力減小，在護壁取土套管外圍設置活動減阻外套管，在護壁取土套管上相應位置設置孔洞，使進入護壁取土套管內土體與管壁之間接觸面積減小，起到減弱“土塞” 效應的作用，當護壁取土套管沉入時，由于護壁取土套管外的土體對活動減阻外套管的阻力作用，活動減阻外套管向上移動，直至被阻擋，設置于護壁取土套管上孔洞與土體直接接觸，當護壁取土套管上拔時，活動減阻外套管由于護壁取土套管外土體阻力作用，與護壁取土套管發(fā)送相對移動，相對護壁取土套管向下移動，直至被阻擋，活動減阻外套管遮蓋住護壁取土套管上孔洞，當相應孔洞處出地面后，可以防止護壁取土套管內土體經孔洞側向流出護壁取土套管，落在樁體周圍；活動減阻外套管高度以大于孔洞的高度為佳，護壁取土套管與活動減阻外套管之間設置檔環(huán)，卡環(huán)、擋塊、檔環(huán)等，或者活動減阻外套管嵌入護壁取土套管凸出的卡塊之間，均能起到使護壁取土套管與活動減阻外套管之間發(fā)生相對移動的作用。參見圖10. 1-圖10. 4，本發(fā)明的具體操作施工如下樁機就位；當樁體材料輸送管 2底端通過設置樁靴防止土體進入時，設計樁位預埋鋼筋砼樁靴，振動沉管護壁取土裝置樁體材料輸送管2套入樁靴，當使用單向閥門時，使單向閥門閉合，當使用多片葉片組成的活瓣樁尖時，使多片葉片組成的活瓣樁尖閉合)，校正裝置垂直。在振動錘的作用下將本發(fā)明設備振壓沉入土層，振動錘可以是電動錘、液壓振動錘、振動沖擊錘等，土體的作用使翻板3 (圓弧運動邊)繞其與護壁取土套管1管壁的鉸接軸4(鉸接邊)旋轉上翻，土體進入護壁取土套管1內，護壁取土套管1入土深度直至達到設計標高。先開動泵送設備，使樁體材料(比如以一定配合比率的石屑、粉煤灰和少量的水泥加水拌和后制成的一種具有一定膠結強度的樁體(CR；樁體材料)或混凝土)進入樁體材料輸送管2，使泵的壓力達一定值開始振動上拔，樁靴與樁體材料輸送管2脫離(或者樁體材料輸送管2底端閥門開啟，或者多片葉片的活瓣樁尖打開)，樁體材料流出，翻板3在護壁取土套管1內土體壓力及振動作用下向下翻轉，由于限轉裝置6的限定作用，使翻板3保持水平，護壁取土套管1底端關閉，由泵的壓力控制下確定上拔的速率，取土護壁套管1繼續(xù)上拔，樁體材料及時填補護壁取土套管1上拔后留下的空間，待護壁取土套管1底端出地面后，樁體形成。解除限轉裝置對翻板的限定，在土體壓力作用及振動錘振動作用下，翻板繞鉸接軸向下翻轉，土體從護壁取土套管底端排出；由于翻板已經向下打開，取土護壁套管在振動錘作用下實現(xiàn)高頻振動，土體能夠從護壁取土套管底端快速排出。 如果樁體材料是混凝土，在振動設備作用下，將鋼筋籠植入素混凝土樁中，形成鋼筋混凝土樁。
權利要求
1.一種同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述成樁裝置包括振動錘、夾持器、護壁取土套管、樁體材料輸送管以及翻板結構，所述振動錘通過夾持器與護壁取土套管相連，所述樁體材料輸送管與護壁取土套管固定連接，所述翻板結構設置在護壁取土套管內，，翻板結構的尺寸與護壁取土套管尺寸相適配，所述樁體材料輸送管上端管口設置排氣閥；所述翻板結構包括鉸接軸以及繞鉸接軸旋轉的翻板，所述翻板通過鉸接軸與護壁取土套管轉動連接，所述鉸接軸設置在護壁取土套管內，與護壁取土套管內壁連接；所述護壁取土套管上設置用于限定翻板處于水平位置的限轉裝置，所述限轉裝置與護壁取土套管活動連接。
2.根據權利要求1所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述樁體材料輸送管沿護壁取土套管的內壁或者外壁設置，當樁體材料輸送管沿護壁取土套管外壁設置，樁體材料輸送管下端穿過護壁取土套管進入取土護壁套管內；
3.根據權利要求2所述同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于翻板結構上留有與樁體材料輸送管截面形狀適配的孔洞。
4.根據權利要求3所述的同步取土澆注樁體振動沉管底端排土成樁裝置，其特征在于所述翻板是繞鉸接軸旋轉的一塊翻板或者兩塊或多塊翻板與鉸接軸組成的合頁式翻板。
5.根據權利要求4所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述樁體材料輸送管底端管口設置與樁體材料輸送管口適配可脫開的封閉連接預制樁尖、活瓣樁尖或者單向閥門；所述單向閥門是向下或者側向開啟的。
6.根據權利要求5所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述取土護壁套管中間位置處設置支承鋼板，支承鋼板兩端與護壁取土套管固連，設置于支承鋼板兩側的翻板通過鉸接軸與支承鋼板轉動連接。
7.根據權利要求5所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述限轉裝置包括可卸除的承接桿，承接桿一端與翻板底端接觸，護壁取土套管壁上對應設置與承接桿對應的孔，承接桿另一端與護壁取土套管活動連接。
8.根據權利要求1-7任一所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于翻板與承接桿之間設置活動的支承件，支承件嵌入限轉裝置上的限位槽，所述支承件可沿限位槽平行于護壁取土套管長度方向移動，限位槽與管壁固定連接；所述支承件由豎向件、水平件和凸出件構成，豎向件水平投影長度大于水平件水平投影長度，護壁套管上設置供凸出件穿出的孔，孔的長度大于凸出件或支承件沿限位槽相對移動的距離，豎向件嵌入限位槽中，豎向件由通過可卸除的承接桿與護壁取土套管壁相連，限位槽開口長度與水平件相匹配，限位槽開口處截面與相連的護壁取土套管管壁呈兩個“ U ”，限位槽開口處以下截面呈“口”字形。
9.根據權利要求8所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述樁體材料輸送管的底端管口高于護壁取土套管的底端。
10.根據權利要求8所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述護壁取土套管包括護壁取土套管底端外部活動連接的活動擋土外套管，所述活動擋土外套管上與護壁取土套管之間設置相互適配的檔環(huán)與卡環(huán)。
11.根據權利要求1所述一種同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于護壁取土套管外設活動減阻外套管，相應護壁取土套管處設置孔洞。
12.根據權利要求1所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述護壁取土套管的截面是矩形，所述樁體材料輸送管的截面形狀是圓形、圓弧形、U形或者口字形。
13.根據權利要求1所述的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，其特征在于所述護壁取土套管的截面是圓形，所述樁體材料輸送管的截面形狀是圓形、矩形、U形或者月牙形。
14.一種同步取土澆注樁體振動沉拔管成樁方法，其特征在于所述方法包括以下步驟1)樁機就位，可通過預制樁尖、單向閥門或者活瓣樁尖使樁體材料輸送管底端封閉；2)樁機在振動錘的作用下，振動沉入土層，沉入過程中，翻板繞其與護壁取土套管管壁轉動連接的鉸接軸旋轉上翻，土體進入護壁取土套管內，直至護壁取土套管入土深度達到設計標高；3)開動泵送設備，使樁體材料進入樁體材料輸送管，之后開始振動上拔，樁體材料輸送管底端打開，樁體材料流出，翻板在護壁取土套管內土體壓力作用下向下翻轉，通過護壁取土套管上的限轉裝置使翻板保持在水平位置，護壁取土套管底端關閉，由泵的壓力控制確定上拔的速率，取土護壁套管繼續(xù)上拔，樁體材料填補護壁取土套管上拔后留下的空間；4)解除限轉裝置對翻板的限定，在土體壓力作用及振動錘振動作用下，翻板繞鉸接軸向下翻轉，土體從護壁取土套管底端排出。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，包括振動錘、夾持器、護壁取土套管、樁體材料輸送管以及翻板結構，振動錘通過夾持器與護壁取土套管相連，樁體材料輸送管與護壁取土套管固定連接，翻板結構設置在護壁取土套管內，翻板結構的尺寸與護壁取土套管尺寸相適配，樁體材料輸送管上端管口設置排氣閥；本發(fā)明的同步取土澆注樁體振動沉拔管底端排土成樁裝置，用振動錘實現(xiàn)護壁取土套管的沉入與拔出，沉樁速度快，工效率高，翻板下設置與護壁取土套管活動連接的限轉裝置，排土時在振動錘振動作用下，實現(xiàn)底端快速出土，無需推土器的配合。
文檔編號E02D11/00GK102383421SQ20111025230
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權日2011年8月30日
發(fā)明者周建, 李征, 龔曉南 申請人:周建, 李征, 龔曉南