[发明专利]用于碎石挤扩桩施工的冲击器、高频冲击机和施工方法

说明书

本发明公开了一种用于碎石挤扩桩施工的冲击器，包括外冲击管和套设于所述外冲击管内并可上下移动的内冲击管，所述外冲击管的下端锥形渐缩形成内径较小的开口，且开口处的外缘形成斜锥面；所述内冲击管包括外径与所述外冲击管的内径相匹配的伸缩管、以及连设于所述伸缩管下端的冲击头部，所述冲击头部前端的弹头形头部与所述外冲击管的下端开口相匹配，以使两者可以配合形成锥形的实心冲击头。本发明还公开了包括所述冲击器的高频冲击机，以及相应的碎石挤扩桩的施工方法。本发明的冲击器及高频冲击机的冲击力大，可以一次性将冲击器形成孔道中的碎石挤扩至周边的软土中，且处理深度很深，因此施工效率可以大大提升。

技术领域

本发明涉及软地基处理工程技术领域，具体地说，是关于一种用于碎石挤扩桩施工的冲击器、高频冲击机和施工方法。

背景技术

在软地基处理领域，加固地基经常需要在土体中制成碎石桩，振冲碎石桩的形成主要包括水冲振冲法、沉管灌注法、以及底部喂料结合振动器振动密实法等。

振冲碎石桩一般采用水冲成孔加碎石振密，但目前国内外最大的振冲器为260千瓦，产生的横向激振有限，导致碎石桩的密实度、桩径都有限；并且，由于水冲成孔遇到坚硬夹层时，振冲器无法穿透，同时水冲成孔泥浆也会污染环境。沉管灌注法，碎石的密实度差、扩径更难，技术指标更低。

底部喂料结合振动器振动密实法的施工设备主要包括振动沉管，其内部可装填用于成桩的碎石料，底端的头部采用活瓣的形式。当进行施工时，首先通过吊机将振动沉管在成桩的位置定位，然后将振动沉管下压至设计的碎石桩深度，再将碎石灌入振动沉管的内部，之后逐级提升沉管；沉管提升时，下端的活瓣打开，碎石从中掉落至成孔中，随后活瓣关闭，开启振动器对碎石进行振动密实；如此重复多次，直至形成振动密实桩。这种方法由于振动沉管的底部结构冲击能力较弱；并且底部的活瓣需要设置转轴以满足反复开合的需求，导致其穿透坚硬夹层时设备易损坏，对于有挤密扩径要求的碎石桩无法适用；并且，由于每次提升的高度通常仅有0.5米～1米，对于深度较深的碎石桩，施工周期过长。

发明内容

本发明的目的就在于针对现有碎石桩施工方法所存在的上述问题，从而提供一种全新的碎石挤密扩径桩施工方法。

为实现上述目的，本发明的第一个方面，提供了一种用于碎石挤扩桩施工的冲击器，所述冲击器包括外冲击管和套设于所述外冲击管内并可上下移动的内冲击管，其中：

所述外冲击管的下端锥形渐缩形成内径较小的开口，且开口处的外缘形成斜锥面；

所述内冲击管包括外径与所述外冲击管的内径相匹配的伸缩管、以及连设于所述伸缩管下端的冲击头部，其中：

所述伸缩管的内部中空，且下部的管壁上设有内撑夹具，可用于将内冲击管与外冲击管相互固定，所述伸缩管的底部还开设有转换通道，连通伸缩管的内部至下端的冲击头部的外部；

所述冲击头部的外径小于所述伸缩管的外径，从而在冲击头部的外部与所述外冲击管的内壁之间形成适当的空隙，且冲击头部的前端为弹头形头部，其外径与所述外冲击管的下端开口相匹配，以使两者可以配合形成锥形的实心冲击头。

根据本发明，所述内冲击管的伸缩管的中空内部、伸缩管底部的转换通道、冲击头部与外冲击管的内壁之间的空隙、以及外冲击管底端的开口依次连通形成碎石料的落料通道，且这些通道的大小均大于碎石料的最大粒径，以确保碎石料的落料畅通。

根据本发明的优选实施例，所述外冲击管下端的斜锥面与所述内冲击管的弹头形头部前端的锥形面的倾斜角度相同，锥角均为30～60°。

根据本发明的优选实施例，所述伸缩管的内部加设有一级或多级伸缩管。优选的，所述伸缩管的长度为5～40米。

根据本发明的优选实施例，所述外冲击管的外部进一步设置有护套管。