[发明专利]一种成孔成桩设备及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路、铁路、港口码头、市政民建等工程领域中土质地基条件下建筑基础和地基加固处理施工技术领域，具体地指一种成孔成桩设备及施工方法。

背景技术

传统的粘性土层地基成桩设备动力形式单一，如震动、旋转、静压等，一般只能完成较为单一的施工工艺，成孔工艺有振动沉管、冲积钻进、回旋钻进、旋挖、静压钻进、旋喷等，成桩工艺有搅拌、旋喷、挤密、灌注等，随着软弱土地基加固技术的不断发展，单一的动力形式和成桩工艺已经不能满足新技术的工艺要求，如水泥土搅拌劲芯桩要求先搅拌成水泥土桩再插预制砼芯，这就要求先回旋搅拌工艺，再静力或振动垂直压入工艺，通常由两套设备联合完成，由此带来了机械设备投入费用增加、施工组织难度增加、施工工序繁琐等许多不利因素。

目前，有一种软基加固桩—复合网筒粒料桩，它包括位于内层桩体及中层网筒构成，其中，外层网筒是由网片围成的轴向贯通的筒状结构，若采用传统施工设备和方法，则该桩体的施工过程为：先在预订施工位置机械打设施工用孔，再将制备好的网片机械或人工弯卷成轴向贯通的柱状网筒，之后将制备好的网筒放置施工用孔中，最后将预先制备好的颗粒料送入网筒内，并使填料密实，即可形成复合网筒粒料桩。此施工工艺中的第一步成孔有多种现成方法和设备，如采用振动(静压)沉管等设备成孔，该套施工工艺流程的最大弊端是成孔与成桩难以在不拔出沉管的条件连续实施作业，导致在拔出沉管之后在实施下一道网筒安放及成桩工艺之前，很容易引起缩孔和坍孔，难以确保下一道工序的顺利实施及施工质量。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种成孔成桩设备及施工方法，能够很好地实现振动沉管成孔和旋转成网筒的连续施工，以提高施工效率及施工质量。

本发明的技术方案为：一种成孔成桩设备，包括可移动的桩机底盘，所述桩机底盘上设置有操作台，其特征在于：所述桩机底盘上设置有牵引装置，所述桩机底盘上沿竖向设置有导轨，所述导轨外侧部设置有均与所述牵引装置连接并从上之下依次设置的网片成筒装置及振动成孔装置，所述网片成筒装置包括与所述牵引装置连接的旋转电机及与所述旋转电机输出端连接的套管；所述振动成孔装置包括与所述牵引装置连接的振动锤、与所述振动锤输出端连接的沉管、连接在所述沉管作用端的钻头，所述套管与所述沉管同轴设置，所述套管可在所述沉管内进行轴向移动。

进一步地，所述牵引装置包括牵引线、设置在所述导轨顶端并向所述桩机底盘内部延伸的顶架、设置在顶架两侧的天轮及设置在所述桩机底盘上的底轮，所述牵引线设有两根，所述牵引线一端缠绕在所述底轮上，所述牵引线另一端依次绕过内侧天轮、顶架及外侧天轮，所述牵引线另一端分别与所述网片成筒装置及振动成孔装置连接。

进一步地，所述钻头包括沿轴向贯通的固定座，所述固定座顶端连接有轴向贯通的接头，所述接头套装在沉管底端上，所述固定座外壁与多个均匀布置的活瓣头上部铰接，所述活瓣头下端沿轴向向下延伸并伸出所述固定座。

进一步地，所述固定座内径大于所述接头内径，所述固定座内壁上部设有一圈沿径向向内延伸的挡圈，所述接头固定设置在所述挡圈上部。

进一步地，所述固定座外壁固定设置有多组与所述活瓣头对应的活瓣耳座，每组所述活瓣耳座包括两个并列设置的耳板，所述耳板沿水平向设置有耳孔；所述活瓣头上部设置有耳瓣，所述耳瓣位于每组活瓣耳座的两个耳板之间，所述耳瓣设置有耳孔，锚栓穿过每组耳板的耳孔及耳瓣的耳孔，以实现活瓣头与对应的活瓣耳座铰接。

优选地，所述导轨顶端和桩机底盘之间还设置有斜撑。

一种成孔成桩设备的施工方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)设备安装并就位到待施工地点，启动振动成孔装置，振动沉管挤土，并使沉管贯入地基土层中以形成桩孔，此时套管下端伸出沉管；

2)将网片上部挂设在钻杆下端，并调整网片的倾斜度，随后启动网片成筒装置，边旋转边使卷制好的网筒部分下放到沉管底部，再反转钻杆，网筒与套管脱离，逐渐边倒转边上提套管直至套管拔出沉管，沉管内的网筒即可形成；

3)、向沉管内的网筒填注桩体材料；

4)填筑满网筒后，震动沉管向上提拔出沉管，桩体材料留置在网筒内并被振动密实，即形成加固桩体。

本发明能够使振动沉管成孔、旋转网片成网筒两种施工工艺很好融合在一起，且能连续进行作业，该套设备的最大优势在于：能够实现不取土成孔，能够效地避免成桩前的坍孔、缩孔现象，能够实现成孔成桩的连续作业，使成桩质量和施工效率显著提高，且有效减少了弃土、外运、占地等环节和费用，经济和社会综合效益显著提高。