[发明专利]采用振动和冲击联合作用沉混凝土预制管桩的装置及方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及土木建筑工程基桩施工设备及方法技术领域，具体的说是一种采用振动和冲击联合作用沉混凝土预制管桩的装置及方法。

[背景技术]

现有的沉入混凝土预制桩的施工方法有筒式柴油锤打入桩法和静压沉桩法。

l、筒式柴油锤打入桩施工方法：利用筒式柴油锤自由下落时的瞬间冲击力锤击桩顶所产生的冲击机械能，克服土体对桩的阻力，破坏土体的静力平衡状态，从而导致桩体下沉；反复锤击桩顶，使桩体继续贯入土中，直至设计标高，完成沉桩的全过程。其缺点是在沉桩过程中产生三大环境公害：噪声高，振动大，油烟多和油污飞溅，因此在城区的住宅群及公共建筑群等施工受到很大限制。

2、静压沉桩施工方法：在桩压入过程中，以桩机本身重量和配重作为反作用力，克服压桩过程中的桩侧阻力和桩端阻力，逐步将桩沉入土中，直至设计标高，完成沉桩的全过程。其缺点是压桩设备和配重较笨重，吨位很大，场地内外转运困难，运费高昂；当施工场地比较软弱时，易产生陷机事故；要求边桩中心到既有建筑物的距离较大。

现有的拔出混凝土预制桩的施工方法，据《施工技术杂志》2005年第l期文献“深层基桩拔除技术探讨”介绍，有套筒跟进套钻吊出法和套筒冲锤冲孔吊出法。

l、套筒跟进套钻吊出法：是利用钢套管套在原管桩周边进行跟管回转钻进，钢套管采用分节法兰驳接，把管桩周边土体钻除后，再用吊车把管桩吊出并分段拆除。其缺点是施工方法复杂；跟管钻进受管内空间限制往往不能达到设计深度；套管的连接法兰漏浆，降低套管内泥浆压力。

2、套筒冲锤冲孔吊出法：是利用特制的套筒式冲击钻头，套在原管桩周边进行冲击钻进，把管桩周边的土体冲除后，再用吊车把管桩吊出并分段拆除。其缺点是施工方法复杂，施工效率低。通常施工中以套筒跟进套钻吊出法为主，套筒冲锤冲孔吊出法为辅，即当回转钻进不能实施时，辅以冲击成孔方法。

国内专利CN101798813A公开了一种用振动桩锤沉拔混凝土预制桩的方法，该方法锤沉混凝土预制管桩时，若地质条件较好，即N值＜20的软土层状况下沉桩效果比较满意。但是当土质较差，例如遇到铁板砂，卵石层及片页岩层，即N值＞50的情况下，则根本无法将桩下沉。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决现有技术的不足，提供一种能更好克服恶劣地质条件、能将冲击效果几乎完全用于克服阻力的、对环境影响小、滑套下沉效果好的采用振动和冲击联合作用沉混凝土预制管桩的装置及方法。

为实现上述目的设计一种采用振动和冲击联合作用沉混凝土预制管桩的装置，包括中空型振动锤1、抱压式夹桩器2、混凝土预制管桩3，中空型振动锤1悬挂在桩架上，中空型振动锤1底部与抱压式夹桩器2连接，抱压式夹桩器2夹持混凝土预制管桩3的顶端，其特征在于所述的混凝土预制管桩3采用中空结构，混凝土预制管桩3内部设有一重力冲击锤4，所述的重力冲击锤4通过绳索与桩架上的卷扬机连接，所述的混凝土预制管桩3底端套设有滑套式桩靴5。

本发明还包括一种采用振动和冲击联合作用沉混凝土预制管桩的方法：其特征在于所述的方法如下：

A.利用中空型振动锤1通过抱压式夹桩器2使混凝土预制管桩3一起振动，使混凝土预制管桩3周侧的摩擦力降低，满足侧摩擦力F1小于激振力F的要求；

B.通过桩架上的卷扬机不断地将重力冲击锤4提升到高度H后，让重力冲击锤4靠重力自由下落冲击滑套式桩靴5，滑套式桩靴5依靠重力冲击锤4的冲击能量E＝P×H来作用于桩端的土层，由冲击来克服滑套式桩靴5的端面阻力，从而使滑套式桩靴5下沉，滑套式桩靴5下沉后混凝土预制管桩3下端部由于没有土，作用在混凝土预制管桩3端面的阻力就减为零，混凝土预制管桩3振动下沉过程只需克服管桩的侧面摩擦力。

本发明同现有技术相比，除了一般的用振动锤沉拨预制的管桩的优点以外，它克服了在恶劣地质条件下沉桩的困难，使桩的承载力大为提高，桩端反力也同时增加；且噪音低，工作效率高。另外它还有以下特点：

a.由于冲击锤是在管桩孔内冲击桩靴冲击时产生的噪音不传播到外面，因此对外部环境影响小。

b.由于冲击锤是直接作用在桩靴上，通过桩靴再作用于桩端土层上，由于桩靴质量小，又是滑套在桩上，因此滑套几乎将全部的冲击能量用于克服土的阻力，滑套下沉效果好，又冲击锤的质量不像其它直接作用在桩上的冲击锤那样需要较大的质量，因此此方法由于冲击而对周围环境产生的影响也就大为降低。

[附图说明]

图1是本发明的装置结构示意图；