一种劈山填海高填方地基的成桩装置，它包括一引孔杆以及相连接的液压抱杆顶升装置，引孔杆由厚壁钢管与其底部的实心钢锥体焊接组成，锥体尖端镶焊有硬质合金钢锥尖，液压抱杆顶升装置由带锁紧油缸的对钢制夹具构成；该钢制夹具底部对称设置有顶升油缸，该顶升油缸置于施工桩机的底盘上；其成桩步骤是将施工打桩机按设计桩位定位，将引孔杆锤击沉入高填方地基，钢锥体即击碎挤入高填方石料中，至穿越高填方地基底部，再将引孔杆振动拔出；当拔出阻力过大时，开动液压抱杆顶升装置并带动引孔杆，直至全部拔出引孔杆；本发明实现了有效穿越高填方地基的地基施工技术，又施工效率较高而成本较低。
1.一种劈山填海高填方地基的成桩装置，其特征在于：
a.包括一引孔杆(1)以及与该引孔杆相连接的液压抱杆顶升装置(10)；
b.所述引孔杆(1)由厚壁钢管(11)与其底部的实心钢锥体(12)焊接组成，该实心钢锥体(12)的尖端镶焊硬质合金钢锥尖(6)；
c.所述液压抱杆顶升装置(10)由各带锁紧油缸(8)的一对钢制夹具(7)构成；钢制夹具(7)的底部对称设置有两个顶升油缸(9)，顶升油缸(9)置于施工桩机的底盘上；
d.所述厚壁钢管(11)与所述钢锥体(12)之间的连接处设置有多个沿该钢管(11)圆周等分的并轴向布置的三角肋钢板(13)。
2.一种劈山填海高填方地基的成桩方法，包括一引孔杆(1)以及与该引孔杆相连接的液压抱杆顶升装置(10)，所述引孔杆(1)由厚壁钢管(11)与其底部的实心钢锥体(12)焊接组成，该实心钢锥体(12)的尖端镶焊硬质合金钢锥尖(6)，所述液压抱杆顶升装置(10)由各带锁紧油缸(8)的一对钢制夹具(7)构成，该钢制夹具的底部对称设置有两个顶升油缸(9)，该顶升油缸(9)置于施工桩机的底盘上，所述厚壁钢管(11)与所述钢锥体(12)之间的连接处设置有多个沿该钢管(11)圆周等分的并轴向布置的三角肋钢板(13)；其特征在于：所述成桩方法步骤是：第一步，将施工打桩机按设计桩位的所述高填方地基定位；第二步，将成桩装置的引孔杆(1)锤击沉入所述高填方地基中，锤击沉入所述引孔杆穿越高填方地基过程，将该高填方石料挤向所述引孔杆(1)周围，同时，所述成桩装置的实心钢锥体(12)挤入所述高填方的填方石料中；当所述钢锥体(12)底部遇有大直径块石时，该钢锥体(12)的合金钢锥尖(6)将大直径块石击碎并刺入所述填方石料中，直至所述引孔杆(1)穿越所述高填方地基的底部；第三步，将所述引孔杆(1)振动拔出；当振动拔出该引孔杆阻力过大时，开动液压抱杆顶升装置并带动所述引孔杆(1)，直至全部拔出该引孔杆，完成引孔工序；第四步，从该引孔中置入钢筋骨架并灌入砼。
3.根据权利要求1所述的劈山填海高填方地基的成桩装置，其特征在于：所述引孔杆(1)的最大直径设置为小于所述高填方地基的成桩孔直径5厘米。
4.根据权利要求1所述的劈山填海高填方地基的成桩装置，其特征在于：所述三角肋钢板(13)设置为8～16个。
5.根据权利要求4所述的劈山填海高填方地基的成桩装置，其特征在于：所述三角肋钢板(13)设置为12个。
6.根据权利要求1所述的劈山填海高填方地基的成桩装置，其特征在于：所述液压抱杆顶升装置(10)的钢制夹具(7)处于锁紧操作时，该夹具(7)夹紧所述引孔杆(1)，然后启动顶升油缸(9)，将所述引孔杆(1)顶升上拔至顶升油缸(9)的设计行程；再放松所述锁紧油缸(8)，并使所述顶升油缸(9)回落至原始位置；然后，第二次令所述钢制夹具(7)处于锁紧操作并夹紧所述引孔杆(1)，然后第二次启动顶升油缸(9)，将所述引孔杆(1)第二次顶升上拔至该顶升油缸(9)的设计行程；重复上述过程，实现分级顶升，直至将所述引孔杆(1)全部拔出。
劈山填海高填方地基的成桩装置与成桩方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其是涉及一种劈山填海高填方地基的成桩装置与成桩方法；它适用于沿海发达地区因高速建设发展受到土地资源制约而向海洋发展填海造地与海岛建设工程。
背景技术
[0002] 随着国家现代工业化高速建设发展的进展，土地资源成为主要问题；尤其是沿海发达地区高速建设发展受到土地资源的制约，向海洋发展填海造地与加速海岛建设工程成为当前解决土地资源的一个重要途径。向海洋开发工程中的填海造地与海岛建设的劈山填海造地均涉及到高填方地基桩基工程问题。
[0003] 劈山填海造地工程中抛入海洋的石料大小不一，较大的石料一般直径超过1米，而填方厚度通常为10米～25米，对于高填方地基最厚可达30余米。
[0004] 所述填方抛石多数落在海相沉积的厚层软粘土上；该填方抛石也有可能落在海相沉积的粉细砂上，但几率极小。绝大部分落在海相沉积的厚层软粘土上，而且该软粘土的渗透系数极小，在高填方自重作用下厚层软粘土的固结时间很长，少则几年、多则十余年；又高填方地基还不能承受建造高重建构筑物的要求，必须将高重建构筑物的荷载穿越高填方地基后进入坚硬土层上。
[0005] 而目前各类桩基在穿越高填方地基时均存在较大的施工技术难度，为此制约了向海洋开发工程的进程。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的现状而提供一种可方便穿越高填方地基进入坚硬土层的劈山填海高填方地基的成桩装置与成桩方法。
[0007] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种劈山填海高填方地基的成桩装置，其特征在于：
[0008] a.包括一引孔杆以及与该引孔杆相连接的液压抱杆顶升装置；
[0009] b.所述引孔杆由厚壁钢管与其底部的实心钢锥体焊接组成，该实心钢锥体的尖端镶焊硬质合金钢锥尖；
[0010] c.所述液压抱杆顶升装置由各带锁紧油缸的一对钢制夹具构成；该钢制夹具底部对称设置有两个顶升油缸，该顶升油缸置于施工桩机的底盘上；
[0011] d.所述厚壁钢管与所述钢锥体之间的连接处设置有多个沿圆周等分的并轴向布置的三角肋钢板。
[0012] 以上采用引孔杆以及底部锥体的合金钢锥尖，可容易地将大直径块石击碎并刺入填方石料中，因而可方便穿越高填方地基的底部。
[0013] 所述引孔杆的最大直径设置为小于所述高填方地基的成桩孔直径5厘米。其作用是可有效减少拔出引孔杆时的阻力。
[0014] 所述三角肋钢板设置为8～16个。设置三角肋钢板有助于所述引孔杆在锤击沉入所述高填方地基过程中的导向作用。
[0015] 所述三角肋钢板最佳设置为12个。这是考虑到尽可能减少三角肋钢板在锤击沉入时所产生的阻力。
[0016] 一种劈山填海高填方地基的成桩方法，其特征在于：所述成桩方法的步骤是：第一步，将施工打桩机按设计桩位的所述高填方地基定位；第二步，将成桩装置的引孔杆锤击沉入所述高填方地基中，锤击沉入所述引孔杆穿越高填方地基过程，将该高填方石料挤向所述引孔杆周围，同时，所述成桩装置的实心钢锥体挤入所述高填方的填方石料中；当所述钢锥体底部遇有大直径块石时，该钢锥体的合金钢锥尖)将大直径块石击碎并刺入所述填方石料中，直至所述引孔杆穿越所述高填方地基的底部；第三步，将所述引孔杆振动拔出；当振动拔出该引孔杆阻力过大时，可开动液压抱杆顶升装置并带动该引孔杆，直至全部拔出该引孔杆，完成引孔工序；第四步，从该引孔中置入钢筋骨架并灌入砼。
[0017] 由于顶升油缸设计行程不可能很大，则可以采用分级顶升方法；分级顶升方法是这样实现的：所述液压抱杆顶升装置的钢制夹具处于锁紧操作时，该夹具抱夹所述引孔杆，然后启动所述液压抱杆顶升装置的顶升油缸，将所述引孔杆顶升上拔至该顶升油缸的设计行程；再放松锁紧油缸，并使该顶升油缸回落至原始位置；然后，第二次令所述钢制夹具处于锁紧操作并抱夹所述引孔杆，然后第二次启动所述液压抱杆顶升装置的顶升油缸，将所述引孔杆第二次顶升上拔至该顶升油缸的设计行程；重复上述过程，直至将所述引孔杆全部拔出。
[0018] 上述分级顶升的结构与方法简单合理，操作容易。
[0019] 本发明优点是克服了穿越高填方地基时所存在的施工技术难度，并穿越高填方地基的施工效率高、成本低；其次是为今后的海洋开发工程开拓了一项具有较高经济效益的切实可行的地基施工技术。
附图说明
[0020] 图1为本发明的引孔杆结构示意图；
[0021] 图2为本发明高强度预应力管桩的结构示意图；
[0022] 图3为图1的A-A剖视图；
[0023] 图4为本发明的液压抱杆顶升装置结构示意图；
具体实施方式
[0024] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0025] 图1至图4示出本发明的一个实施方式，它包括一引孔杆1以及与该引孔杆相连接的液压抱杆顶升装置10。该液压抱杆顶升装置10由带锁紧油缸8的两块钢制夹具7构成；钢制夹具7的底部对称设置有两个顶升油缸9，顶升油缸9置于施工桩机的底盘上。
[0026] 该引孔杆由厚壁钢管11与实心钢锥体12焊接组成。引孔杆的最大直径设置为小于所述高填方地基的成桩直经5厘米。
[0027] 钢管11与钢锥体12之间的连接处设置有多个沿钢管11与锥体12的圆周等分的并轴向布置的三角肋型钢板13。该三角肋钢板有助于引孔杆在锤击沉入高填方地基过程中的导向作用。
[0028] 实心钢锥体2的尖端镶焊硬质合金钢锥尖6。
[0029] 沿圆周等分并轴向布置的三角肋型钢板13设置为8～16个，该三角肋钢板越多、在锤击沉入时所产生的阻力也越大。最佳设置为沿圆周等分12个。
[0030] 图2示出工厂化生产的多段高强度PHC预应力管桩4焊接接长的工程桩。该PHC预应力管桩4最底下一段的底部焊接锥形钢桩靴5。
[0031] 下面结合附图进一步详述本发明的实施过程：
[0032] 首先，将施工打桩机按设计桩位的高填方地基定位；再将引孔杆1锤击沉入高填方地基中，锤击沉入引孔杆穿越高填方地基过程，将高填方石料挤向引孔杆周围；锥体2挤入高填方的填方石料中；当锥体2底部遇有大直径块石时，锥体2的合金钢锥尖6将大直径块石锤击击碎并刺入填方石料中。直至引孔杆1穿越高填方地基的底部。
[0033] 振动将引孔杆拔出，当振动拔出引孔杆阻力过大时，采用液压抱杆顶升装置协助，直至全部拔出，完成引孔工序。
[0034] 因引孔杆的最大直径比高填方地基的成桩直经小5厘米，可有效减少拔出引孔杆时的阻力。
[0035] 图4示出液压抱杆顶升装置10的结构，液压抱杆顶升装置10由带锁紧油缸8的两块钢制夹具7构成；钢制夹具7的底部对称设置有两个顶升油缸9，顶升油缸9置于施工桩机的底盘上，液压抱杆顶升装置10处于锁紧操作时，钢制夹具7抱夹引孔杆的厚壁钢管11，此时，油缸8锁紧厚壁钢管11；然后启动顶升油缸9，将引孔杆1顶升上拔至顶升油缸9的设计行程；再令液压抱杆顶升装置10处于放松操作，放松油缸8对厚壁钢管1的锁紧，顶升油缸9回程至原位。
[0036] 第二次锁紧操作使锁紧油缸8抱夹厚壁钢管11，启动顶升油缸9将引孔杆1顶升上拔至顶升油缸9的设计行程，重复上述过程，达到桩机具备有能力将引孔杆1全部拔出。
[0037] 作为另一个实施方式，可采用工厂化生产的多段高强度PHC预应力管桩4焊接接长的成桩方法，PHC预应力管桩4最底下的一段的底部焊接锥形钢桩靴5；如图2所示；在引孔孔位将高强度预应力管桩锤击沉入，焊接接桩穿越高填方地基直至进入坚硬土层，完成高填方地基的成桩施工。
[0038] 本发明在浙江省舟山市蚂蚁岛劈山填海造地工程实施中，穿越22米高填方地基进入坚硬土层的桩基工程成桩，获得预期的良好效果。
