一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置，包括激振装置、桩套管、槽形门及可旋转带螺纹式桩尖。所述桩套管顶部与激振装置采用法兰连接，在桩套管的桩管底部内圆面上焊一加厚圆圈，加厚圆圈上部倾斜下部带螺纹；所述槽形门通过轴承与桩套管连接，槽形门打开可放入绑扎好的土工格栅套筒，关闭时能够保持桩套管的完整外形；所述可旋转带螺纹式桩尖包括T型拉杆与螺纹桩尖，其螺纹能与桩套管内部加厚圆圈下部螺纹吻合。本实用新型专利技术装置易于操作、可靠性高，且能模拟实际工况中筋箍碎石桩多种加固效用，填补筋箍碎石桩复合地基模型试验中模型桩制备的空白，其使用方法简单合理，具有广泛的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置
本技术属于地基处理领域，具体涉及一种采用筋箍碎石桩加固地基模型试验的振动沉管装置。
技术介绍
碎石桩技术因具有取材便利、施工简单、造价低廉，且具有良好的加密（置换）、排水固结和桩体减震作用等效用而广泛应用加固软弱土地基。但由于碎石桩属于散体材料桩，需要桩周土提供侧向约束力才能形成桩体。竖向荷载作用下，当桩周土体强度较低而不能提供足够的侧向约束力时，桩顶附近一定深度范围内（2～3倍桩径）会发生侧向鼓胀而丧失作用，承载力大大降低，加固效果往往不能达到预期要求。近年来有学者提出在碎石桩桩顶一定深度范围内用土工格栅套筒进行包裹，形成筋箍碎石桩，获得了一定研究成果并在实践中得到应用。专利201210339833.1公布了一种加固软弱地基的沉管筋箍碎石桩施工用桩管，其主要特征是在振动拔管过程中当桩管底端距离筋箍碎石桩预定加固顶标高约2.0m左右时，从桩管侧面设置的槽形门放入土工格栅套筒。该专利技术显著提高碎石桩桩身承载力，减小桩顶沉降，但用于模型试验中无法对桩端土体进行有效加密。专利201410159854.4公布了一种加固软弱地基的变截面加筋碎石桩施工桩管及工艺，其主要利用套筒连接上下桩管，从上部入手处灌入碎石，振动提拔桩管，形成加筋碎石桩。该专利技术避免人工爬管的危险，有效限制桩顶附近的鼓胀变形，提高承载力，但上下管连接采用锁定套筒，会出现连接处碎石桩强度不一致，出现桩管倾斜、断桩现象。专利201620714129.3公布了一种用于制作模型碎石桩的振动沉管装置，其主要是通过在桩套管底部内圆圈上焊一个加厚圆圈，同时设置两个对称凹槽，通过凹槽卡住可旋转桩尖，来进行振动沉管碎石桩的成型。该新型成桩装置，准确的模拟了对桩间土体的加密，但在沉管过程中，当振动到预定高度后，旋转T型拉杆时，会出现无法将卡扣对准凹槽的情况，从而无法准确提拔旋转式桩尖。目前工程实践中碎石桩的成桩方法主要有振动水冲法和振动沉管法。因在加固软黏土地基时，振动水冲法会形成塌孔、缩颈、断桩等现象，故采用振动沉管法更加便于施工。在筋箍碎石桩复合地基模型试验中，筋箍碎石桩能否模拟实际工程中的加固效用对研究其作用机理具有显著的影响。目前，尚没有一种成熟的施工工艺能够借鉴。因此，亟待研制一种可以模拟实际工况，同时便于模型试验操作的振动沉管装置及使用方法。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种易于操作、可靠性高，且能模拟实际工况中筋箍碎石桩多种加固效用的振动沉管装置及使用方法，填补筋箍碎石桩复合地基模型试验中模型桩制备的空白。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置，包括激振装置、桩套管、槽形门及可旋转带螺纹式桩尖，所述激振装置包括平板振动器与焊接钢管，所述平板振动器与焊接钢管焊接连接；所述桩套管顶部与焊接钢管采用法兰连接，所述法兰采用螺栓固定，在桩套管的桩管底部内圆面上焊一加厚圆圈，加厚圆圈上部倾斜下部带螺纹。激振装置与桩套管的连接采用法兰连接，具有无需焊接，操作方便，成本低，效率高的特点。所述槽形门通过轴承与桩套管连接，槽形门打开可放入绑扎好的土工格栅套筒，关闭时能够保持桩的完整外形。槽形门高40cm，槽形门底端距离模型桩底端45～50cm。所述可旋转带螺纹式桩尖包括T型拉杆与螺纹桩尖，所述螺纹桩尖与T型拉杆焊接连接，所述T型拉杆置于桩套管内，所述螺纹桩尖采用四周预制一层螺纹式桩尖，螺纹能与桩套管内部加厚圆圈下部螺纹吻合。所述加厚圆圈的螺纹与桩尖螺纹匹配，通过旋转T型拉杆，来让带螺纹桩尖与加厚圆圈拧紧；振动沉管到预定深度可以旋转T型拉杆向上提拔。所述激振装置选用功率为1.5kw，频率为2800转/min的混凝土平板振动器，能够有效控制振动沉管过程中桩孔稳定性和垂直度。上述振动沉管装置的使用方法，具体如下：（1）在桩套管底部内圆面上焊一加厚上部倾斜下部带螺纹圆圈，其中圆圈上部具有一定的倾角，并紧贴桩管内壁。旋转T型拉杆将带螺纹桩尖与带螺纹加厚圆圈拧紧。（2）连接桩套管和激振装置，连接方式采用法兰连接，在桩套管的顶部焊好法兰，再在激振装置的焊接钢管下底板焊好同型号的法兰，用螺栓连接。（3）用起吊机将振动沉管装置吊装到设计桩位，将桩尖对准桩位。（4）打开平板振动器，通过振动作用将桩管缓慢沉入模型地基中，达到设计深度后停止振动。（5）将激振装置从桩套管上卸下，再次旋转T型拉杆，将带螺纹桩尖完全拧出加厚圆圈，再将桩尖拔出。拔出桩尖后，向桩套管内投入一定的碎石料，并振捣密实，要求碎石料顶端距离碎石桩桩顶达到设计标高。（6）碎石灌入完毕后，将混凝土平板振动器与桩套管再次连接并打开开关，通过起吊机缓慢地振动提拔桩套管。当桩套管槽形口底端达到碎石桩桩顶设计标高时，打开槽形门，用钢尺测量碎石顶面是否距离桩顶为设计标高高度。（7）将已经制作好的土工格栅套筒从槽形口放入沉管中，并灌入碎石。灌入的碎石量应能保证拔管结束后碎石桩桩顶标高能达到预定标高。继续振动拔管，直至结束。有益效果：本专利技术提供的用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置，在桩套管上设置槽形门，槽形门通过轴承与桩套管连接，槽形门打开可放入绑扎好的土工格栅套筒，关闭时能够保持桩的完整外形，简单易操作；桩尖选用可旋转式桩尖，桩尖可以在沉桩完成后通过旋转T型拉杆拔出，有效地模拟了筋箍碎石桩的成桩过程中对桩周土的加密效用，同时操作简单，实用性强，填补筋箍碎石桩复合地基模型试验中模型桩制备的空白。附图说明图1为本专利技术装置的结构示意图；图2为法兰连接结构的结构俯视图；图3为激振装置的结构示意图；图4为旋转式桩尖的结构示意图；图5为图4中桩尖顶端示意图；图6为本专利技术的加厚圆圈示意图；图7为本专利技术的带螺纹桩尖与加厚圆圈结合示意图；图8为本专利技术的筋箍套筒示意图；图9为本专利技术已制备完成的筋箍碎石桩示意图。图中：1、激振装置；2、焊接钢管；3、法兰；4、螺栓；5、桩套管；6、可旋转带螺纹式桩尖；7、螺纹桩尖；8、T型拉杆；9、槽形门；10、土工格栅套筒；11、加厚圆圈。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作更进一步的详细说明。实施例1如图1-9所示，一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置，包括激振装置1、桩套管5、槽形门9以及可旋转带螺纹式桩尖6。所述激振装置1包括平板振动器与焊接钢管2，所述平板振动器与焊接钢管2焊接连接；所述桩套管5顶部与焊接钢管2采用法兰3连接，所述法兰3采用螺栓4固定，所述桩套管5的桩管底部内圆面上焊一加厚圆圈11，所述可旋转带螺纹式桩尖6包括T型拉杆8与螺纹桩尖7，所述螺纹桩尖7与T型拉杆8焊接连接；所述T型拉杆8置于桩套管5内；所述槽形门9通过轴承与桩套管5连接。所述加厚圆圈11顶部带倾斜内部带螺纹，沉管时可以通过螺纹拧紧桩尖，到预定深度可以旋转T型拉杆8通过加厚圆圈11向上提拔，提拔至槽形门9完全露出时，打开槽形门9将土工格栅套筒10放入桩套管5，灌入一定量碎石后，关闭槽形门9，继续振动提拔。所述槽形门9高40cm，槽形门底端距离模型桩底端45～50cm。上述一种振动沉管装置的使用方法，其具体步骤如下：步骤一：旋转T型拉杆8将螺纹桩尖7与加厚圆圈11拧紧；步骤二：连接桩套管5和激振装置1，连接方式采用法兰连接，在桩套本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置，其特征在于，包括激振装置（1）、桩套管（5）、槽形门（9）以及可旋转带螺纹式桩尖（6），所述激振装置（1）与桩套管（5）顶部采用法兰（3）连接，所述桩套管（5）的桩管底部内圆面上焊一加厚圆圈（11），所述可旋转带螺纹式桩尖（6）包括T型拉杆（8）与螺纹桩尖（7），所述螺纹桩尖（7）与T型拉杆（8）焊接连接，所述T型拉杆（8）置于桩套管（5）内，所述槽形门（9）与桩套管（5）连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置，其特征在于，包括激振装置（1）、桩套管（5）、槽形门（9）以及可旋转带螺纹式桩尖（6），所述激振装置（1）与桩套管（5）顶部采用法兰（3）连接，所述桩套管（5）的桩管底部内圆面上焊一加厚圆圈（11），所述可旋转带螺纹式桩尖（6）包括T型拉杆（8）与螺纹桩尖（7），所述螺纹桩尖（7）与T型拉杆（8）焊接连接，所述T型拉杆（8）置于桩套管（5）内，所述槽形门（9）与桩套管（5）连接。2.根据权利要求1所述的一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置，其特征在于，所述激振装置（1）包括平板振动器与焊接钢管（2），所述平板振动器与焊接钢管（2）焊接连接。3.根据权利要求1所述的一种用于制作模型筋箍碎石桩的振动沉管装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄春霞，彭琪，李杰，晋永昌，黄敏，崔翔，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32