[发明专利]用于安装桩总成的打桩装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于安装桩总成的打桩装置及方法，该桩总成可用于加固松软底层，可用于为从低到高具有不同载重的结构铺设基础，该种结构例如是低矮建筑、摩天大楼、工厂、桥梁、海港、机场等。安装该桩总成的打桩装置及方法将提供一种包括至少两部分材料的打桩，两部分材料已被分别地插入至地中，其中，第一部分材料部分地置于套管内，除了第一部分材料外的其它部分材料在该套管与作为平衡物的地之间的摩擦力的作用下，抵抗土地被压入至套管内。在此使用的术语“桩”应理解为是可整体垂直地、倾斜地或者水平地放置或可整体与地面机械连接的一种材料或者至少两种相互间可机械连接的材料的组合物。

背景技术

铺设建筑物的基础原则上意味着在地中安装一种或者多种不同物质及/或材料，以增补或者置换现存在的土壤，因为现存在的土壤自身不能满足此种建筑物的承重需求。该物质和材料可与土地发生反应或者与土地通过机械、化学或者机械和化学的手段连接在一起。

将材料引入地中依赖于可通过打桩装置实施的技术，例如无需置换土地的打桩或压入材料的方法，或是需置换土地的钻、铲、挖方法等。在两种实施例中，土地的置换和增添通常是在外部力的辅助下实施，该外部力来源于柴油机、石油发动机或者电机，并因此通常需要用于平衡这些力的平衡力。该平衡力可能是装置自身的重量，施加于装置上的载重，或者与土地之间的摩擦力。这些工序通常导致一定的机械输出，表示为最小所需能量与特定装置及/或所使用技术的实际能量的比值。当使用这些工序时，就需要考虑例如是环境影响、操作复杂性、稳定性、成本效益等这些因素。

在目前已有的用于向土地内压入某一材料的技术中，一种常用的方法是使用通常是装置的重量或者混凝土砖的平衡力来平衡压入力，该某一材料例如是预铸混凝土桩，不锈钢，木材，例如是沙子、石头的松散材料，例如是塑料管的软材料，可吸收材料，该方法具有以下缺陷：

-其需要一定的像是巨大混凝土砖的平衡物，因此运输成本高。

-其需要合适的施工场地，以使平衡块不会下沉或者倾斜。

-在许多实施例中，该施工场地的例如是居住区附近、地基薄弱处、近海施工或者平衡物的尺寸限制的局限性导致施工不可能进行。

-直接压入至地中的材料占据了施工区域，因此可能危及邻近区域的地基。

-从上至下使用单一的材料将限制不同种类材料的效力。

以下是工程建筑结构常用的一些桩基应用：

1.填充-钻孔桩

填充-钻孔桩是深基础，目前被广泛地用作例如是摩天大楼、桥梁、海港、工厂等建筑物的基础，而且其正逐渐被例如是打入桩等基础所取代。

填充-钻孔桩被广泛应用的优点如下：

-中心承载能力强：由于该填充-钻孔桩的尺寸通常较其它桩大，因此，该填充-钻孔桩的载荷能力可以达到其它桩的载荷能力的数十倍。

-该填充-钻孔桩的施工具有低噪声、低振动的优点，该优点在与打入桩的施工相比时尤为突出。

-该填充-钻孔桩可以钻入硬质岩石，而其它种类的桩无法实施。

然而，除了以上优点，该填充-钻孔桩也具有以下缺陷：

-控制持久性的能力低。

-成本高。

-在使用常规的钻孔方法实现钻孔方案时，存在环境污染。

-其产生大量的废弃泥土。

-其需要大量的新浇混凝土，因此需要提供新浇混凝土的场所，以及需要进行混凝土持久性的控制。

2.压入桩

压入桩是由不同材料构成的预制桩，该材料例如是钢筋混凝土、不锈钢、木材或者它们的组合。

压入桩的插入根据利用确定所需的压入力及由重块或者与土地锚固产生的必要的平衡力的原则实施，其中，该压入力施加在桩的一个端部或者施加在桩身上。

通过压入法进行的压入桩的施工具有以下优点：

-成本效益好。

-无噪声产生。

-无污染产生。

然而，通过压入法进行的压入桩的施工也具有如下缺陷：

-中心承载能力差。

-水平承载能力差。

-需要占用较大的施工面积，在狭角或者小的施工场所处很难插入桩。

-该压入桩将占用地下的一些空间，这使得在施加高强度压力时可能导致邻近的建筑物破裂或者下沉。

发明内容