[发明专利]混凝土桩的施工装置及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程领域，尤其涉及桩的施工技术。 

背景技术

在建筑物的地基处理中，经常遇到这样的情况，地表下一定深度处存在密度较大的砂土层、碎石土层、黄土层、砾卵石层等，并且这些土层的硬度不均、厚度不均。这种地质条件对桩基施工时的桩身成孔造成很大难度，目前常用的振动沉管、静压或者回转钻进等方式，基本上都很难形成桩孔至设计深度。旋挖钻机和人工挖孔虽然能够在较硬的土层中成孔，但都是将原土取出的方法，不仅需要清土外运造成成本增高和环境污染，而且由于没有充分利用原土和没有护壁，极易造成孔壁坍塌和缩径，特别是当地下水含量较高时，桩孔会很快进水，无法进行下步施工。 

发明内容

本发明是为了解决上述的问题而提出的，目的在于提供一种混凝土桩的施工装置，并且通过该施工装置提供一种简单、高效的施工方法，一次性完成成孔、挤土、护壁、桩体施工的操作，实现工效的提高和成本的节约。 

为了实现上述目的，本发明的混凝土桩的施工装置包括有护筒，输料管，穿心锤，其特征是：护筒底端连接固定有冲击锤，护筒的内部设有可输送混凝土的输料管，输料管与冲击锤的内部管道相连通，护筒的内部还设有穿过输料管的可升降的穿心锤；冲击锤的下半部分为直径大于或者等于护筒外径的尖锥体，尖锥体的尖端向下，上半部分为直径小于护筒内径的圆柱体，与护筒底端焊接或者铸接或者用螺栓固定为一体，冲击锤的内部设有一条竖向管道并连通数条分支管道，竖向管道与输料管相连通，穿心锤的内径大于输料管的外径并且外径小于护筒的内径，可以在护筒中升降击打冲击锤的顶面，实现冲击锤和护筒的同步下沉。 

最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，在护筒与冲击锥体的接合处以条状钢板焊接固定。 

最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，冲击锤内部的数条分支管道的出口设在冲击锤的尖锥体部位。 

最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，护筒的内部填充有钢缆绳或者胶垫或者粗细骨料等一种或几种能够缓解夯击能量的填充物。 

最好，在上述的混凝土桩的施工装置中，向输料管中输送混凝土时，混凝土在压力下通过冲击锤内部的管道被排出冲击锤外。 

为了实现上述目的，本发明还包括一种混凝土桩的施工方法，该方法采用上述混凝土桩的施工装置，其步骤包括： 

1）将上述混凝土桩的施工装置对准地基中的桩位；

2）在护筒中提升穿心锤一定高度后自由下落，击打冲击锤的顶面，使冲击锤挤扩周围土体并带动护筒下沉；

3）反复进行上述步骤2）的锤击冲孔操作，将护筒沉入至设计深度；

4）向输料管内加压输送混凝土，混凝土注满输料管和冲击锤内部的管道；

5）一边向输料管内加压输送混凝土，一边上提护筒，混凝土在冲击锤的底部排出，注满桩孔；

6）持续进行上述步骤5）的输送混凝土和上提护筒操作，直至将护筒提出地基表面，在桩孔中形成混凝土桩身；

7）根据基础结构形式，通过下述方法之一进行后续施工：

①用于桩基形式时，在混凝土桩身的中心位置，向下反压或者反插钢筋笼至设计深度；

②用于复合地基形式时，在桩顶表面铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫层；

③用于复合地基形式时，在桩顶进行扩径部的施工以增加桩顶面积，再铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫层。

最好，在上述的混凝土桩的施工方法中，上述步骤2）中，穿心锤的重量，以及提升穿心锤的高度，是根据土质和冲击能量的要求确定的。 

最好，在上述的混凝土桩的施工方法中，上述步骤4）中，向输料管内加压输送的混凝土，可以用水泥或者碎石或者砂或者粉煤灰或者粗细骨料中的一种或几种拌合的混合料来替代。 

上述混凝土桩的施工装置及其施工方法的特点和优势在于： 

①成孔速度快效率高，通过穿心锤击打冲击锤，冲击锤底端的尖锥体直接作用于地基土体，产生远超于地基土体极限承载力的冲击能量，使土体或岩层产生冲击破坏形成桩孔，同时带动护筒整体下沉；②成孔质量好，护筒起到护壁作用的同时，将受冲击的土体全部挤入到桩孔底部和孔壁上，赶到加固挤密的作用，因此孔壁土体的坚固度较高，避免孔壁坍塌和缩径；③连续性强，成孔、挤土、护壁、成桩的全部工序一次完成，在完成挤土成孔的工序后，无须提出护筒或者更换设备，直接进行桩身混凝土的压灌，速度快效率高；④适用范围广泛：在软土、硬层、夹层、含水量高等各种地质条件下均可适用，在桩基施工和复合地基处理中均可适用。

附图说明