一种超深振冲碎石桩钻机及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种超深振冲碎石桩钻机及其施工方法，适用于振冲法地基处理技术领域，超深振冲碎石桩钻机包括：伸缩导杆、桩架、振冲器以及牵引件，伸缩导杆包括外导杆、内导杆以及中间导杆，振冲器设于内导杆的前端，牵引件可穿入内导杆与振冲器连接，桩架的立柱上下端分别设有上保持器和下保持器，外导杆的上下端分别与上保持器、下保持器对应连接；下保持器设有尺寸可调的夹持部、以选择性夹紧外导杆、内导杆或中间导杆，外导杆和内导杆均与中间导杆间隙配合，内导杆和中间导杆的上端外周部均设有环形槽，环形槽内可插入半环键，半环键卡紧内导杆和中间导杆或卡紧外导杆和中间导杆。通过使用本装置，可有效提高振冲器的振冲成孔效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种超深振冲碎石桩钻机及其施工方法


[0001]本专利技术涉及振冲法地基处理
，更具体地说，涉及一种超深振冲碎石桩钻机。此外，还涉及一种应用于上述超深振冲碎石桩钻机的施工方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，振冲法是一种地基处理的方法：它一般是以起重设备吊起带导杆的振冲器06，在振冲器06产生激振力的作用下将松软地基土层振密，或在地基土层中振冲造孔后回填碎石等填料，并将其振挤形成增强体(振冲桩)，使增强体和周围地基土组成复合地基，从而达到提高地基承载力、减少地基沉降量、增加地基稳定性、提高地基抗地震液化能力的地基处理目的。
[0003]连接振冲器06的导杆是振冲法施工的关键部件之一，它的结构及长度尺寸决定了振冲法碎石桩施工的深度和质量；传统的连接振冲器06的导杆为整体式结构，长度无法改变，导致碎石桩的深度控制不方便；特别是在大深度碎石桩施工时导杆长度需要做得很长，而且，需要大型起重机设备配合施工，导致施工成本高、并存在安全和质量隐患。
[0004]为解决上述问题，专利技术专利201410004466.9提出了“超深碎石桩钻具”的技术方案，其通过使用伸缩导杆，可以很方便地改变长度进行不同深度的碎石桩的施工。
[0005]但上述伸缩导杆的技术方案仍然存在如下问题：
[0006]1、不具备振冲成孔的功能：伸缩导杆的每节导杆是由起吊钢丝绳牵引靠自身重力向下伸出作业的，但当导杆前端振冲器造孔深度较深(＞30M)造孔阻力大于导杆重量时，由于伸缩导杆没有反向力约束功能，导杆就会出现回缩，使振冲造孔无法正常进行。
[0007]2、由于上述1的问题，其施工工艺也被迫改变：先用其它旋挖钻机成孔，再由伸缩导杆伸长将振冲器送到孔底、再向上提升逐段振动挤密填入的碎石料成桩，这就出现新的问题：
[0008]①
施工不符合振冲法机理及振冲法施工工艺流程——振冲造孔、清孔、填料和挤密成桩，缺少了本来的振冲造孔的工艺环节、缺失了对松软土层的振动挤密防液化的效果，影响了桩体的质量。
[0009]②
多增加了一台辅助成孔设备使成本增加、也影响施工效率。
[0010]3、由于伸缩导杆的每节导杆之间没有设置完全密封的结构，会造成土砂等的侵入，使导杆伸缩不畅甚至出现卡阻等影响正常施工的情况。
[0011]4、由于伸缩导杆的每节导杆之间在圆周方向没有约束，在振冲器水平激振力作用下会产生的旋转，造成牵引钢丝绳、电缆及水/汽管发生缠绕，甚至发生意外安全事故。
[0012]为了解决上述的四个问题，专利申请202111126940.1提出了“一种振冲碎石桩机及其振冲器导杆装置”的技术方案，其能够承受反向力、可防止转动和密封、成桩符合振冲法施工机理、无需大型的起吊设备。
[0013]但上述振冲器导杆的技术方案仍然存在如下问题：
[0014]1、导杆之间使用销轴连结承受反向力，由于销轴与销孔之间有一定间隙，且实际
销轴的受力接触是线接触，在振冲器高频率大激振力的长时间作用下，接触应力高磨损快、极易发生接触疲劳失效、使用寿命短。
[0015]2、由于密封件是设置在导杆接头的内孔里，钢丝绳、电缆和水汽管贯穿其中，当密封圈有磨损失效需要更换时，需要拆解导杆、抽出钢丝绳、电缆和水汽管等，使密封件更换维修不方便，耗时长、影响施工效率。
[0016]3、由于定位环的安装和螺栓固定需要足够的操作空间，使每节导杆之间的直径尺寸差要有足够大，当造孔较深导杆节数多时，会造成导杆外径尺寸过大，不利于振冲碎石桩的造孔、填料等作业。
[0017]目前，有些设备提出了伸缩式导杆08的作业方式，例如专利201410639437.X“振冲碎石桩机的伸缩式导杆”提出了伸缩式导杆的作业方式，具体步骤如下：
[0018]a、振冲桩机01移动至桩位，如图1所示；
[0019]b、由顶层套管02、中间套管03和底层套管04构成的伸缩式导杆08可在提升钢丝绳05的牵引下靠自重下降，伸缩式导杆08前端的振冲器06随之振动进入地层造孔，如图2所示；
[0020]c、当顶层套管02上部的法兰盘07与支架接触后停止下降，中间套管03和底层套管04在提升钢丝绳05的牵引下靠自重相对顶层套管02伸出继续下降，伸缩式导杆08前端的振冲器06随之振动进入地层造孔，如图3所示；
[0021]d、当中间套管03的上部卡接台010与顶层套管02下部的承接耳09接触后停止下降，底层套管04在提升钢丝绳05的牵引下靠自重相对中间层套管伸出继续下降,伸缩式导杆08前端的振冲器06随之振动进入地层造孔至预定深度，如图4所示；
[0022]e、伸缩式导杆08的回缩步骤与上述步骤相反。
[0023]现有技术中，其它的伸缩式导杆的伸缩作业方式及结构也与上述伸缩式导杆08的伸缩作业方式基本相同，这些伸缩式导杆存在的主要问题是：当造孔深度比较深(超过40米左右)时，由于伸缩式导杆没有反向力约束功能，伸缩式导杆就会出现回缩，无法正常作业，也即不具备振冲成孔的功能。
[0024]综上所述，如何提高振冲器的振冲成孔效果，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0025]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种符合振冲法施工机理、能承受振冲作业反向力且耐冲击寿命高的、能使伸缩导杆防转的、能实现可靠物理全密封且容易更换维修的、无需大型起吊设备的、效率高、质量好、综合成本低的一种超深振冲碎石桩钻机。本专利技术的另一目的是提供一种应用于上述超深振冲碎石桩钻机的施工方法。
[0026]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0027]一种超深振冲碎石桩钻机，包括：可伸缩运行的伸缩导杆、桩架、可振冲造孔的振冲器以及用于带动所述振冲器升降的牵引件，所述伸缩导杆包括外导杆、内导杆以及滑动设于所述外导杆和所述内导杆之间的中间导杆，所述振冲器设于所述内导杆的前端，所述牵引件可穿入所述内导杆与所述振冲器连接，所述桩架的立柱上下端分别设有可滑动的上保持器和下保持器，所述外导杆的上下端分别与所述上保持器、所述下保持器对应连接；
[0028]所述下保持器设有尺寸可调的夹持部、以选择性夹紧所述外导杆、所述内导杆或所述中间导杆，所述外导杆和所述内导杆均与所述中间导杆间隙配合，所述内导杆和所述中间导杆的上端外周部均设有环形槽，所述环形槽内可插入成对的半环键，所述半环键的外周部套设有圆环套，所述半环键可卡紧所述内导杆和所述中间导杆或卡紧所述外导杆和所述中间导杆。
[0029]优选的，所述外导杆包括外主套筒、设于所述外主套筒上端的外上部法兰盘以及设于所述外主套筒下端的外下部接头，所述外上部法兰盘和所述上保持器连接；所述中间导杆包括中主套筒、设于所述中主套筒上端的中上部接头以及设于所述中主套筒下端的中下部接头；所述内导杆包括内主套筒、设于所述内主套筒上端的内上部接头以及设于所述内主套筒下端的内下部接头；
[0030]所述中上部接头的外周部设有中定位装置，所述中定位装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超深振冲碎石桩钻机，包括：可伸缩运行的伸缩导杆(1)、桩架(2)、可振冲造孔的振冲器(3)以及用于带动所述振冲器(3)升降的牵引件(4)，所述伸缩导杆(1)包括外导杆(5)、内导杆(6)以及滑动设于所述外导杆(5)和所述内导杆(6)之间的中间导杆(7)，所述振冲器(3)设于所述内导杆(6)的前端，所述牵引件(4)可穿入所述内导杆(6)与所述振冲器(3)连接，所述桩架(2)的立柱(8)上下端分别设有可滑动的上保持器(9)和下保持器(10)，所述外导杆(5)的上下端分别与所述上保持器(9)、所述下保持器(10)对应连接；其特征在于，所述下保持器(10)设有尺寸可调的夹持部(11)、以选择性夹紧所述外导杆(5)、所述内导杆(6)或所述中间导杆(7)，所述外导杆(5)和所述内导杆(6)均与所述中间导杆(7)间隙配合，所述内导杆(6)和所述中间导杆(7)的上端外周部均设有环形槽(12)，所述环形槽(12)内可插入成对的半环键(13)，所述半环键(13)的外周部套设有圆环套(14)，所述半环键(13)可卡紧所述内导杆(6)和所述中间导杆(7)或卡紧所述外导杆(5)和所述中间导杆(7)。2.根据权利要求1所述的超深振冲碎石桩钻机，其特征在于，所述外导杆(5)包括外主套筒(15)、设于所述外主套筒(15)上端的外上部法兰盘(16)以及设于所述外主套筒(15)下端的外下部接头(17)，所述外上部法兰盘(16)和所述上保持器(9)连接；所述中间导杆(7)包括中主套筒(18)、设于所述中主套筒(18)上端的中上部接头(19)以及设于所述中主套筒(18)下端的中下部接头(20)；所述内导杆(6)包括内主套筒(21)、设于所述内主套筒(21)上端的内上部接头(22)以及设于所述内主套筒(21)下端的内下部接头(23)；所述中上部接头(19)的外周部设有中定位装置(24)，所述中定位装置(24)包括设有中键槽的中定位块甲(25)、用于减小所述中间导杆(7)和所述外导杆(5)间隙的中定位块乙(26)、中支撑套(27)以及中锁紧螺母(28)，所述中锁紧螺母(28)用于将所述中定位块甲(25)和所述中定位块乙(26)锁紧在所述中支撑套(27)的外周部，所述外主套筒(15)内设有与所述中键槽配合卡接的外键条(29)；所述内上部接头(22)的外周部设有内定位装置(30)，所述内定位装置(30)包括设有内键槽的内定位块甲(31)、用于减小所述中间导杆(7)和所述内导杆(6)间隙的内定位块乙(32)、内支撑套(33)以及内锁紧螺母(34)，所述内锁紧螺母(34)用于将所述内定位块甲(31)和所述内定位块乙(32)锁紧在所述内支撑套(33)的外周部，所述中主套筒(18)内设有与所述内键槽配合卡接的中键条(52)。3.根据权利要求2所述的超深振冲碎石桩钻机，其特征在于，所述中上部接头(19)和所述内上部接头(22)的外周部均设有密封圈(35)和所述环形槽(12)，所述密封圈(35)用于密封所述环形槽(12)。4.根据权利要求3所述的超深振冲碎石桩钻机，其特征在于，所述外下部接头(17)的外周部设有所述圆环套(14)和用于密...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱奂云，何清华，朱建新，朱振新，刘希昌，陈梓林，屈乐宏，刘翔，
申请(专利权)人：山河智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：