專利名稱：孔內自動化超壓強成樁擠密機械的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于建設工程施工機械技術領域，涉及一種適于地基工程的樁基、復 合地基以及消納垃圾物污染施工的孔內自動化超壓強成樁擠密機械。
背景技術：
以往的“樁基”地基處理的方法包括沉管法、SOOtm超強夯法以及灰土擠密法等，這 些方法相對說來存在有施工能量小、樁徑小、磨阻力小等不足，迫使樁長設計在30 60m左 右，這不但造成浪費大，更重要的是樁基不易達到設計標準。雖然目前建筑施工領域采用的 是鋼筋混凝土樁，但往往在設計使用上稍有不慎，就會造成建筑物結構裂縫類質量事故甚 至是高樓倒塌的重大事故，如2009年發生的上海樓倒塌事故……。因此現有的“樁基”地 基處理方法難以在現場灌注打造一個高承載力預膨脹生態體的“復合地基”的“樁基”，也不 能處理大于IOm以上的雜填土、濕陷土、軟弱土、液化土、凍土、膨脹土以及具有酸、堿、鹽腐 蝕和混凝土塊、石料高填方的地基。以往本領域人們常遇到垃圾場“雜填土地基”(即土層內含有“塊石”、“混凝土塊” 以及碎磚、瓦塊、雜土等特殊地基)的處理以及沿海地區的軟弱土地基處理，均被公認為是 當代地基工程內的“疑難雜癥”。對于這種20 50m深的地基，由于“鉆”也鉆不動，挖也 很費勁，所以靠現行方法做上述地基處理非常困難。有些雖然看似能完成了，但問題依然存 在，稍有不慎仍會造成樓房倒塌、墻體裂縫事故。另一方面，在當今環衛工程領域內廣為采用的對“垃圾場”、無機固體污染物(含 有機物30% )等的“消納處理”方法不但沒有起到循環使用、節能降耗、節約投資的社會價 值，更無法達到再創經濟、免除污染、綜合利用的效果，同時，又嚴重的污染了城市鄉村、江 河湖泊、水源和空氣。迄今在國內各大城市，由于長期以來垃圾的隨意傾倒，已形成成千上 萬個大大小小的垃圾山，造成了嚴重的污染。現今，不論是國內還是國外，人們通常都是采 用斥巨資建造“垃圾填埋場”或“堆山造景”等的處理方法，但這種“投資造山”、“挖坑”、“填 坑”等處理垃圾的方法往往只是對垃圾的占地堆埋，而沒有任何綜合利用的再創價值，尤其 對內所含的有害物質未作任何固結處理，它仍會對水源、大氣進行再次污染，而隨著城市建 設的發展，這些垃圾污染物將再度滾動搬遷，只能會多次的對社會污染，沒有任何再創價值 的貢獻，這些都會在今后漫長的歲月里無限度地殃及人們及其子孫后代。為克服本領域現有技術存在的上述缺陷，本實用新型設計人總結設計了一種新型 施工方法——孔內自動化超壓強成樁擠密法，其施工的設計方案是在吊車起升牽拉鋼絲繩 作用下將一個超壓強重錘拉吊至空中設計標高，待錘體穩定后，再使錘體以自由落體方式 沖入地基孔內，然后再吊起超壓強重錘至空中設計標高，如此反復多次地進行上述的錘體 下落沖入地基孔、錘體起升的工序后，在形成的地基孔內填入設計要求高度的填料；然后再 反復多次進行上述的沖砸地基孔、向孔內填料、再沖砸地基孔的工序，最后獲得高承載力的 復合地基的深基礎、特異樁基和預膨脹生態樁體，以達到地基處理成樁、復合地基和消納無 機垃圾物污染的目的。但之前一直采用已往公知的在建筑地基進行孔內深層超壓強機(強夯法)作業中所用的錘體，由于該錘體上部設計的缺陷，使其在沖孔、擠壓施工過程中的沖 孔深度淺，而且錘體落下后需要人工掛鉤甚至人員下坑掛鉤，勞動強度大，有時錘體下落后 因樁周土掛碰振動較大的原因還會出現傾斜現象，掛鉤尤為困難，因而存在著生產不安全、 速度慢、效率低、處理深度淺等缺點，不能很好地達到原先設計的要求。
實用新型內容本實用新型的目的在于對上述問題加以解決，提供一種結構合理、使用方便、安全 性能好、可減輕人員勞動強度并提高工作效率和地基處理深度，特別適于各種地基工程的 樁基、復合地基以及消納無機垃圾物污染的施工技術的孔內自動化超壓強成樁擠密機械。為實現上述發明目的而提供的孔內自動化超壓強成樁擠密機械由一臺吊車、一個 通過吊車雙牽拉鋼絲繩控制起落的自動脫掛鉤器和一個與自動脫掛鉤器配合使用的超壓 強重錘，其中自動脫掛鉤器由固定套、伸縮軸和2 4副雙連桿鉸鏈抓鉤組成，固定套內設 有滑道，伸縮軸自上而下穿過固定套滑道后，其下端通過鉸軸與各鉸鏈抓鉤下連桿的底端 鉸接，各鉸鏈抓鉤上連桿的上端對稱鉸裝在固定套的下套沿上，在固定套和伸縮軸的上端 分別設有與吊車脫鉤牽拉鋼絲繩和吊車起升牽拉鋼絲繩連接的吊環；超壓強重錘為一個長 細比入=1 10的錘體，在錘體上部設有喇叭口，喇叭口壁側開有掛鉤孔，在喇叭口周沿 圍設有擋板，在擋板上端連設有弧形反力板，在喇叭口上端設有扶正吊環。本實用新型所述的吊車為履帶式吊車、步履式吊車、輪胎式吊車或輥杠式吊車。本實用新型所述的自動脫掛鉤器中伸縮軸的下軸桿為通過緊松螺栓連接的雙軸 桿。本實用新型所述的超壓強重錘為尖錘、平底錘、炸彈形錘、鴨蛋形錘、梨形錘、柱形 錘或周邊具有外向切刀的錘體，錘體直徑 > 喇叭口直徑；錘體的材質結構為鋼體結構、合金 鋼體結構、多金屬的混體結構或金屬與非金屬的混體結構。實際工作過程中，在吊車的輥筒轉動下，通過吊車雙牽拉鋼絲繩使自動脫掛鉤器 利用自重落下鉆入至超壓強重錘上部的喇叭口內，在豎向和橫向的反力點的強迫動力作用 下，迫使自動脫掛鉤器自動掛住超壓強重錘的喇叭口掛鉤孔，然后利用起升牽拉鋼絲繩通 過自動脫掛鉤器吊拉錘上升，至空中設計標高后，再利用脫鉤牽拉鋼絲繩迫使自動脫掛鉤 器由錘體上部喇叭口掛鉤孔內瞬間脫出，進而使錘體通過自由落體方式沖入地基孔內，以E =6X104 1. 53X 108KN m/m2的動能對地基進行沖、砸、擠、壓、劈的施工，然后再使自動 脫掛鉤器利用自重落下并自動鉆掛在超壓強重錘喇叭口掛鉤孔內，以反復多次進行上述的 錘體起升一錘體脫鉤一錘體下落一脫掛鉤器自動掛住錘體一錘體起升的工序后，在形成的 地基孔內灌注混凝土，或在反復多次進行上述的錘體起升一錘體脫鉤一錘體下落一脫掛鉤 器自動掛住錘體一錘體起升的工序后，在形成的地基孔內填入設計要求高度的填料；然后 再反復多次進行上述的沖砸地基孔一向孔內填料一再沖砸地基孔的工序，通過上述的高動 能、超壓強、強擠密的強夯施工工序的反復進行，最終使孔內填料形成高承載力的樁基或復 合地基，達到處理地基，消除垃圾污染的目的。采用該超壓強成樁擠密機械進行地基處理成樁的深度為3 50m，樁徑為600 4600mm。所說的預膨脹生態樁體為碴土樁(各種無機廢料)、素土樁、灰土樁、三合土樁、 水泥土樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、砂樁、石料樁、石料混土樁、廢混凝土塊樁、粉煤灰樁、粉煤灰混土樁、無機固體垃圾樁、垃圾樁(含30%有機物)或是工業廢料及它們的無比例 的混合料的混合物體樁。在這些樁種中，碴土樁的承載力Ra達到5400ΚΝ(Φ = 2500mm, S = 25mm)，素土樁的 Ra = 4000ΚΝ(Φ = 3000mm, S = 25mm)，灰土樁 Ra = 6500ΚΝ(Φ = 3300mm, S = 20讓)，鋼筋混凝土樁 Ra = 1. 6 X IO5KN (Φ = 3200mm, S = 16讓)，混凝土樁 Ra = 4800ΚΝ(Φ = 560mm, S = 8mm)。這些樁種既獲得了高承載力，而且樁間土也獲得了 300 500Kpa的承載力，并且它也獲得了更高的樁的承載力，同時它也徹底地保證了 “樁”的穩定 性以及“復合地基”的作用，可有效杜絕類似上海倒樓等事件的發生。采用本實用新型機械處理的地基包括建設工程領域內的雜填土、濕陷土、軟弱土、 液化土、凍結土、膨脹土以及具有酸、堿、鹽腐蝕和混凝土塊、石料高填方(含有混凝土塊石 料)的特種地基。利用本實用新型機械處理的垃圾污染物包括土、砂、碎磚瓦、廢混凝土構件、無機 工業廢料以及它們的混合體。固結消除垃圾污染物是根據填料或地基土內污染物的組成成 分和處理的目的，采用高壓強動能的錘體力通過相應的工序予以動力固結消納處理，或根 據地基的承載力和環保設計不污染水的標準對污染物中摻有一定比例的水泥、石灰、粉煤 灰等活性材料，按三維空間的動力作用預膨脹固結和化學凝固雙組分的機理，予以固結消 納消除處理。與現有技術相比，本實用新型從超壓強、高動能、強擠密的機理出發，徹底解決了 建設工程領域內的雜填土、濕陷土、軟弱土、液化土、凍結土、膨脹土以及酸、堿、鹽腐蝕土、 石料高填方、廢混凝土構件高填方等各種“疑難”的地基工程處理難題，使樁基的承載力高， 地基剛度均勻，并將建筑垃圾變廢為寶，真正實現了 “循環經濟”、“節約減排”的目的，解決 了以往建設工程的不斷擴大用地以及垃圾偷放亂倒的難題，使垃圾場地以此工法為人類造 福，同時也使環衛工程的污染問題從根本上得到了解決。此外，本實用新型中自動脫掛鉤器 部分的設計使超壓強重錘得以與吊車牽拉機構順利掛鉤，不需再通過人工掛鉤操作，使用 方便、可減輕人員勞動強度并有效保證了人身的安全，同時也大大提高了工作效率和地基 處理深度。
圖1為本實用新型孔內自動化超壓強成樁擠密機械的結構示意圖。圖2為本實用新型所用自動脫掛鉤器的結構示意圖。圖3為本實用新型所用超壓強重錘的結構示意圖。圖4是圖3的1-1剖面示意圖。圖5是圖3的2-2剖面示意圖。圖6是圖4的3-3剖面示意圖。圖中各數字標號的名稱分別是1_超壓強重錘，2-自動脫掛鉤器，3-滑輪，4-吊 鉤，5-伸縮軸吊環，6-吊車起升牽拉鋼絲繩，7-輥筒，8-吊車，9-吊車脫鉤牽拉鋼絲繩， 10-錘體掛環，11-橫向反力點，12-豎向反力點，13-錘體重心點，14-錘尖，15-擋板，16-掛 鉤孔，17-漏土孔，18-錘體直徑，19-錘體喇叭口，20-扶正吊環，21-伸縮軸，22-鉸鏈抓鉤， 23-固定套，24-固定套吊環，25-鉸軸，27-固定套滑道，28-反力板，29-緊松螺栓。
具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型內容做進一步說明，但本實用新型的實際制作結構 并不僅限于下述的實施例。參見附圖1，本實用新型所述的孔內自動化超壓強成樁擠密機械由吊車8、吊車雙 牽拉鋼絲繩6和9、自動脫掛鉤器2以及超壓強重錘1等部分組成。吊車8在輥筒7作用下 通過雙牽拉鋼絲繩6、9控制自動脫掛鉤器2的起落，長細比λ =1 10的超壓強重錘1 位于自動脫掛鉤器2下，并可在吊車8操控作用下通過雙牽拉鋼絲繩6、9與自動脫掛鉤器 2配合使用。施工時在吊車8操控作用下通過自動脫掛鉤器2反復多次對超壓強重錘1的 鉤掛、吊升和脫鉤釋放，使超壓強重錘的錘體在多次從高空落下過程中反復以超壓強動能E =6X IO4 1. 53Χ IO8KNMAi2對地基、環衛工程進行沖、砸、擠、壓、劈的高動能、超壓強、強 擠密的強夯施工，期間伴隨對地基孔內填入各種填料(碴土、素土、灰土、三合土、水泥土、 混凝土、鋼筋混凝土、砂、石料、廢混凝土塊、粉煤灰、無機固體垃圾或工業廢料等)，由此打 造出一個個高承載力預膨脹生態體的“復合地基”的樁基，解決了建設工程領域內的雜填 土、濕陷土、軟弱土、液化土、凍結土、膨脹土以及酸、堿、鹽腐蝕土、石料高填方、混凝土構件 高填方等各種“疑難”的地基工程處理難題，保證建筑物的施工質量，同時也有效解決了地 基處理和環衛領域的污染難題。本實用新型孔內自動化超壓強成樁擠密機械的超壓強重錘如圖3 6所示，在錘 體上部設有內凹的喇叭口，在喇叭口內的側壁上對稱開有2 4個與自動脫掛鉤器鉸鏈抓 鉤對位配合的掛鉤孔16，在喇叭口周沿圍設有擋板15，在擋板15上端連設有弧形反力板 28(圖6)，在喇叭口上端設有扶正吊環20。超壓強重錘的形狀可以是尖錘、平底錘、炸彈形 錘、鴨蛋形錘、梨形錘、柱形錘等，錘體直徑>喇叭口直徑，錘體的材質結構為鋼體結構、合 金鋼體結構、多金屬的混體結構或金屬與非金屬的混體結構。本實用新型孔內自動化超壓強成樁擠密機械的自動脫掛鉤器的結構如圖2所示， 它由內設有滑道27的固定套23、套穿在固定套23上的伸縮軸21和2 4副雙連桿鉸鏈抓 鉤22組成。伸縮軸21自上而下穿過固定套滑道27后，其下端通過鉸軸25與各鉸鏈抓鉤 22下連桿的底端鉸接，各鉸鏈抓鉤22上連桿的上端對稱鉸接在固定套23的下套沿上。在 固定套23的上端設有與吊車脫鉤牽拉鋼絲繩9連接的吊環24，在伸縮軸21的上端設有與 吊車起升牽拉鋼絲繩6連接的吊環5，伸縮軸21的下軸桿為通過緊松螺栓29連接的雙軸 桿，可通過緊松螺栓29調整伸縮軸21下軸桿的桿長。實際工作中，在吊車輥筒7轉動下， 釋放鋼絲繩的力使自動脫掛鉤器2沿豎向自動鉆入錘體的喇叭口 19內，再在自動脫掛鉤器 的重力以及重力與橫向反力點11和豎向反力點12相撞作用下，迫使自動脫掛鉤器上的各 鉸鏈抓鉤22自動打開，鉆入錘體的掛鉤孔16內；然后再在吊車起升牽拉鋼絲繩6的拉動 下，使自動脫掛鉤器2緊緊托動超壓強重錘1升至空中；當重錘被提升至空中設計標高后， 再起動吊車脫鉤牽拉鋼絲繩9，使固定套23相對伸縮軸21向上運動，使打開的鉸鏈抓鉤22 回收并從錘體掛鉤孔16脫出，于是重錘體便可在瞬間以超壓強能量沖砸地基孔；之后再通 過連續不斷地按上述步驟對地基進行沖、砸、擠、壓、劈的作功，期間伴隨對地基孔內的多次 填料，最終達到處理地基成“樁”并消除垃圾污染的目的。采用本實用新型所述孔內自動化超壓強成樁擠密機械能創造的具有大直徑、深樁 基的樁種有(1).碴土樁、素土樁、石料樁、石料混土樁、砂樁、碎石樁、無機固體垃圾樁的承載力值fpk = 400 600Kpa ； (2).摻有活性材料的灰土樁、水泥土樁的承載力值fpk = 2000 3500Kpa ； (3).混凝土樁 Ra = 1. 6X105KN(0 = 3200mm)，它與①=1200 1300mm 的一般人工挖孔灌注鋼筋混凝土樁的承載力特征值相比，基本相等，具有速度快、效益高、 地基處理深度深的優點，尤為重要的是施工時無須工人靠手工掛鉤，消除了安全隱患。上述 各樁體的沉降值僅是規范規定值的1/15 1/20。
權利要求一種孔內自動化超壓強成樁擠密機械，其特征在于包括一臺吊車(8)、一個通過吊車雙牽拉鋼絲繩(6、9)控制起落的自動脫掛鉤器(2)和一個與自動脫掛鉤器(2)配合使用的超壓強重錘(1)，其中1.1自動脫掛鉤器(2)由固定套(23)、伸縮軸(21)和2～4副雙連桿鉸鏈抓鉤(22)組成，固定套(23)內設有滑道(27)，伸縮軸(21)自上而下穿過固定套滑道(27)后，其下端通過鉸軸(25)與各鉸鏈抓鉤(22)下連桿的底端鉸接，各鉸鏈抓鉤(22)上連桿的上端對稱鉸裝在固定套(23)的下套沿上，在固定套(23)和伸縮軸(21)的上端分別設有與吊車脫鉤牽拉鋼絲繩(9)和吊車起升牽拉鋼絲繩(6)連接的吊環(24、5)；1.2超壓強重錘(1)為一個長細比λ＝1～10的錘體，在錘體上部設有喇叭口，喇叭口壁側開有掛鉤孔(16)，在喇叭口周沿圍設有擋板(15)，在擋板(15)上端連設有弧形反力板(28)。
2.根據權利要求1所述的孔內自動化超壓強成樁擠密機械，其特征在于吊車為履帶式 吊車、步履式吊車、輪胎式吊車或輥杠式吊車。
3.根據權利要求1所述的孔內自動化超壓強成樁擠密機械，其特征在于自動脫掛鉤器 (2)伸縮軸(21)的下軸桿為通過緊松螺栓(29)連接的雙軸桿。
4.根據權利要求1所述的孔內自動化超壓強成樁擠密機械，其特征在于超壓強重錘 (1)為尖錘、平底錘、炸彈形錘、鴨蛋形錘、梨形錘、柱形錘或周邊具有外向切刀的錘體，錘體 直徑> 喇叭口直徑。
專利摘要一種孔內自動化超壓強成樁擠密機械，由吊車、自動脫掛鉤器和超壓強重錘等組成，自動脫掛鉤器由固定套、伸縮軸和多副雙連桿鉸鏈抓鉤組成，伸縮軸下端穿過固定套后與各鉸鏈抓鉤底端鉸接，各鉸鏈抓鉤上連桿對稱鉸裝在固定套下套沿上，在固定套和伸縮軸的上端分別與吊車脫鉤牽拉繩和起升牽拉繩連接，超壓強重錘上部設有帶壁側掛鉤孔的喇叭口，喇叭口上圍設有擋板。工作時在吊車控制下自動脫掛鉤器利用自重落下掛住錘體，將重錘吊高后再使錘體脫鉤沖入地基孔內，反復多次進行上述各工序，期間對地基孔內填入設計要求高度的填料，最后獲得高承載力的復合地基的深基礎、特異樁基和預膨脹生態樁體，達到地基處理成樁和消除垃圾污染物等目的。
文檔編號E02D7/08GK201620409SQ20102011292
公開日2010年11月3日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者司利利, 司安, 司炳文 申請人:司利利;司安;司炳文