一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩论文和设计-刘寅平

全文摘要

一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，属于建筑领域，空心桩的桩底部件为倒立式圆台，其下方设置有液压冲击锤，再下方连接有倒立式圆锥形冲击头，水泥浆浇注管兼液压油管，靠近桩底部件上方水泥浆浇注管上设置有主阀，其下方的水泥浆浇注管上连接有次阀，次阀连接至液压冲击锤，桩底部件上方官腔中设置有油箱，液压冲击锤利用油管及单向阀一与油箱连通，管腔中设置有电源线，电源线连接在主阀和次阀，液压冲击锤顶端通过螺杆桩底部件端面连接，利用本实用新型中的冲击锤可冲破夹石层，使首根空心桩在下行过程中排除夹石层带来的障碍，连续地将多根空心管基础桩打入地下。

主设计要求

1.一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，预制空心桩包括多根预制空心管、多根预制空心管之间设置的形成树根桩的连接器或\/和形成桩底基座的空心桩桩底部件、预制空心桩中设置的水泥浆浇注管以及液压冲击锤，其特征在于：预制空心桩的桩底部件为倒立式圆台，圆台截面下方设置有液压冲击锤，液压冲击锤下方连接有倒立式圆锥形冲击头，所述水泥浆浇注管为水泥浆料和液压油的两用管，靠近桩底部件上方位置的水泥浆浇注管上设置有主阀，靠近桩底部件下方位置的水泥浆浇注管上连接有次阀，次阀连接至液压冲击锤，预制空心桩的桩底部件上方空心管中设置有油箱，液压冲击锤利用油管与油箱连通，空心管中设置有电源线及数据线，电源线及数据线连接在主阀和次阀上，液压冲击锤顶端通过螺杆连接至预制空心桩的桩底部件端面上，底面上设置有液压系统和控制器。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，其特征在于：所述多根预制空心管之间设置有形成树根桩的连接器。

3.根据权利要求1所述的一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，其特征在于：所述冲击锤为液压冲击锤，液压冲击锤包括液压冲击锤主体和圆锥形冲击头，液压冲击锤主体利用螺栓连接在空心桩桩底部件上，液压冲击锤主体包括滑阀系统、活塞、油缸、气体缓存腔，液压冲击锤主体的活塞下方连接有倒立式圆锥形冲击头。

4.根据权利要求1所述的一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，其特征在于：所述倒立式圆锥形冲击头与液压冲击锤主体之间设置有连接轴，液压冲击锤主体与倒立式圆锥形冲击头之间设置有间隙，间隙外设置有密封罩，密封罩内设置有滑动导轨，与空心桩桩底部件外周对应设置有导轨滑动槽。

5.根据权利要求1所述的一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，其特征在于：所述油箱与水泥浆浇注管之间连通，其间设置有单向阀。

6.根据权利要求1所述的一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，其特征在于：所述预制空心桩桩底部件周边设置有底部连通管，底部连通管端部设置有压力爆破片，底部连通管连接在水泥浆浇注管上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种预制空心管，特别涉及一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，属于建筑领域。

背景技术

随着房地产业的发展，建筑物的高度不断向高空延伸，随之而来的建筑施工技术也在不断的创新，以此满足日益发展的房地产业要求，在建筑物基础施工中，之前申请了申请号为201810185389.X，申请名称为“一种后注浆预制空心管树根桩结构及施工方法”的专利，这种技术是在预制空心管内设置有水泥浆浇注管、电线，预制空心管对接部设置有连接件，连接件为圆柱体，圆柱体内部水泥浆浇注管周边均匀地设置有多个径向滑动件，径向滑动件靠水泥浆浇注管侧滑动设置有径向滑动轴，内设导管与电线，线端设置有微型焊枪，微型焊枪连接在径向滑动件多个部位，径向滑动轴与水泥浆浇注管连通，预制空心管内电线上部与电焊机连接，利用大电流将径向滑动件熔化形成向水泥浆浇灌口，在预制空心管连接部位形成空心管树根桩结构，以此减少基础桩的沉降，提高基础桩的承载力，在实际工作中，发现了比此更为简便的施工方法，随后又申报了申请号为201810794212.X，申请名称为：“改进型预制空心管树根桩结构、形成方法及水泥浆料的施工技术”的专利，这种技术包括预制空心管以及连接件，所述连接件中间设置的轴向水泥浆浇注管周边连接有多个径向滑动轴，径向滑动轴外周滑动设置有径向滑动件，径向滑动件滑动连接在连接件的径向腔体内，径向滑动轴与径向滑动件相互连通，径向滑动件外端部设置有压力爆破片，连接件外端部的径向腔体空间中设置有水泥浆料保护袋，径向腔体在连接件外周设置有脆性保护层，图3 是连接器12的剖面结构示意图。所述连接器12为圆柱体，圆柱体内部水泥浆浇注管20周边均匀地设置有多个径向滑动件46，46a为径向滑动件内腔，多个径向滑动件46中间滑动连接有径向滑动轴47，每个滑动轴与轴向水泥浆浇注管20连通，径向滑动轴47末端与径向滑动件46相互连通，径向滑动件46外端部设置有压力爆破片24，连接件外端部的径向腔体空间中设置有水泥浆料保护袋50，径向腔体在连接件外周设置有脆性保护层51，径向滑动件46中心设置有导管48，导管48设置在径向滑动轴47外周，径向滑动件46靠近预制空心管中心侧的外侧设置有滑动挡块53，导管48在爆破片24一侧与径向滑动轴47末端之间设置有与径向滑动轴连通的连通孔49。所述连接器12上下端面上设置有与预制空心管11端面连接的销孔54，50为水泥浆料保护袋、51为脆性保护层、连接器12与预制空心管11之间利用连接销连接。利用本空心管树桩结构，可简化操作，缩短施工时间，防止泥浆的流失，降低桩基的沉降度，提高桩基周边土层强度和预制空心管桩的承载力。

改进型预制空心管树根桩结构与之前申请的一种后注浆预制空心管树根桩结构及施工方法相比，利用了压力爆破片，简化了形成树根桩的结构，利用水泥浆浇注过程中本身压力即可实现形成向预制空心管周边浇注水泥浆的浇注孔，大幅度地降低了后注浆预制空心管周边形成树根桩结构的成本。

申请号为201821815697.8，名称为“一种形成树根桩与桩底基座的预制空心管结构”的申请中，除了在预制空心管之间设置201810794212.X中描述的形成周边的树根桩结构的连接器外，并在首根预制空心管底部设置有锥尖向下的倒锥形结构，倒锥形结构锥体周边分布有多个压力爆破片，多个压力爆破片与中间水泥浆浇注管之间分别连接有多个连通管，多个连通管外端分别与多个压力爆破片密封连接，与此同时，预制空心管外周边相同高度上分布设置有多个压力爆破片，中间水泥浆浇注管与多个压力爆破片之间设置有多个连通管，多个连通管外端分别与多个压力爆破片之间密封连接，可在利用中间水泥浆浇注管后浇注水泥浆料时，使倒锥形结构周边分布的多个压力爆破片和预制空心管周边相同高度上设置的多个压力爆破片爆破，在倒锥形结构周边外侧形成形成桩底基座，在预制空心管连接器周边外侧形成树根桩。

在长期的施工中，发现在预制空心管底部也就是在打入首根预制空心管底部时，在打桩过程中会出现夹石层，夹石层一般厚度在20-80cm左右，尽管首根预制空心管底部为倒立的圆锥体，有利于预支空心管打入地下，但是，由于一旦倒立圆锥体下方顶在夹石层的石头上以后，是很难象正常的打桩速度向下继续延伸，如果是缓慢下行，还勉强延长施工进度，拖延打桩速度，突破夹石层后才能按照正常的施工速度向下打桩，但是，一旦遇到大石块，打桩速度就变成了零，在这种情况下只能中断打桩，提起打入地下的预制空心管，回填桩坑，另外更换新的打桩点进行打桩，在这种夹石层存在的情况下，有时需要进行多次重复打桩情况，破坏了打桩的均匀分布，与设计存在着一定的偏差，克服夹石层带来的施工困难，是技术人员面临的有一道难题。

在挖掘机等现有大型设备中，利用了各种各样的冲击锤，所述挖掘机的大致结构如下:

图2 是液压冲击锤的放大结构示意图。参照其中的液压主体部分，液压冲击锤主体25包括滑阀系统30、活塞、蓄能器28、油缸、气体缓冲腔26，其中活塞有两个，29a为活塞上面、29b为活塞下面，滑阀系统30包括滑阀液压先导腔35、滑阀低压腔36、滑阀反向腔37、滑阀高压腔38，分别与活塞液压先导腔32、活塞低压腔33、活塞反向腔34、活塞高压腔31连接，活塞低压腔33与油箱连通，活塞的上端设置有气体缓存腔，活塞的侧面自上而下设置有活塞高压腔31、液压先导腔、活塞低压腔33、活塞反向腔34，侧面还设置有蓄能室，最下方活塞端连接有倒立式圆锥形冲击头14a。

现有技术中，液压冲击锤的滑阀系统与液压冲击锤主体的驱动方式如下：

1、当活塞撞击锥形冲击头14a与石头相撞时，将活塞向上推动，活塞反向腔34与活塞高压腔31连通，活塞上面29a和活塞下面29b之间存在面积差，使活塞上升，此时气体缓冲腔26内的气体被压缩；

2、活塞上升过程中，滑阀液压先导腔35以及活塞液压先导腔32与活塞低压腔33连通，滑阀下面29d的作用力大于滑阀上面29c承受的作用力，滑阀系统中的滑阀上升；

3、当活塞上升到最顶部后，活塞的反向腔34从活塞低压腔33连通到油箱15，活塞上面29a承受的作用力大于活塞下面29b承受的作用力，活塞下降，在气体缓冲腔26内压缩气体作用下，加快活塞下降速度，并通过连接轴39撞击锥形冲击头14a对石头进行敲击；

4、活塞一旦下降，活塞液压先导腔32以及滑阀液压先导腔35与高压回路连通，因滑阀上面29c和滑阀下面29d的面积差，使滑阀下降。

反复上述动作就能够对石头、地面、混凝土等形成冲击，使之破碎。

如果能够将排上述技术结合在一起形成一种冲击型预制空心桩，就能够急速打桩速度。

发明内容

针对空心预制管在打桩过程中遇到夹石层时，会出现拔桩后重复打桩的情况，本实用新型提供一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，其目的是利用冲击锤冲破或击碎夹石层的石块，使首根预制空心桩在下行过程中排除夹石层带来的障碍，顺利地将多根预制空心管基础桩打入地下。

本实用新型的技术方案是：一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，预制空心桩包括多根预制空心管、多根预制空心管之间设置的形成树根桩的连接器或\/和形成桩底基座的空心桩桩底部件、预制空心桩中设置的水泥浆浇注管以及液压冲击锤，预制空心桩的桩底部件为倒立式圆台，圆台截面下方设置有液压冲击锤，液压冲击锤下方连接有倒立式圆锥形冲击头，所述水泥浆浇注管为水泥浆料和液压油的两用管，靠近桩底部件上方位置的水泥浆浇注管上设置有主阀，靠近桩底部件下方位置的水泥浆浇注管上连接有次阀，次阀连接至液压冲击锤，预制空心桩的桩底部件上方空心管中设置有油箱，液压冲击锤利用油管与油箱连通，空心管中设置有电源线及数据线，电源线及数据线连接在主阀和次阀上，液压冲击锤顶端通过螺杆连接至预制空心桩的桩底部件端面上，底面上设置有液压系统和控制器；

进一步，所述多根预制空心桩之间设置有形成树根桩的连接器；

进一步，所述冲击锤为液压冲击锤，液压冲击锤包括液压冲击锤主体和圆锥形冲击头，液压冲击锤主体利用螺栓连接在空心桩桩底部件上，液压冲击锤主体包括滑阀系统、活塞、油缸、气体缓存腔，液压冲击锤主体的活塞下方连接有倒立式圆锥形冲击头；

进一步，所述倒立式圆锥形冲击头与液压冲击锤主体之间设置有连接轴，液压冲击锤主体与倒立式圆锥形冲击头之间设置有间隙，间隙外设置有密封罩，密封罩内设置有滑动导轨，与空心桩桩底部件外周对应设置有导轨滑动槽；

进一步，所述油箱与水泥浆浇注管之间连通，其间设置有单向阀；

进一步，所述预制空心桩桩底部件周边设置有底部连通管，底部连通管端部设置有压力爆破片，底部连通管连接在水泥浆浇注管上。

本实用新型具有的积极效果是：通过将预制空心桩的桩底部件设置成倒立式圆台，圆台截面下方设置有冲击锤，其中倒立式圆台有利于预制空心桩深入至地下，圆台截面下方设置有冲击锤在遇到夹石层时冲破或粉碎遇到的石头，可防止阻碍预制空心桩向下行进；通过在冲击锤下方连接倒立式圆锥形冲击头，能够起到垂直向下的引导作用和碎石作用；通过在靠近桩底部件上方位置的水泥浆浇注管上设置主阀，靠近桩底部件下方位置的水泥浆浇注管上连接次阀，能够在通入水泥浆料前将水泥浆浇注管作为液压管注入油，通过利用次阀将液压油送至冲击锤中，利用液压系统驱动冲击锤，有利于预制空心桩破碎夹石层向下行进，特别是在遇到夹石层的情况下，能够破碎石头，排除前进道路中的障碍，当预制空心桩到达预定目标后，利用地上设置的油泵将液压管以及油箱中的油抽出，切换成水泥浆料，然后，关闭次阀，注入水泥浆料，形成桩底基座，桩底基座完成后，可关闭主阀在预制空心管连接器周边形成树根桩，当然，可根据地质条件，不形成桩底基座或\/和树根桩；通过设置液压冲击锤，能够利用不同的压力进行石头的破碎，也能够利用不同的压差，使活塞上下运动驱动圆锥形冲接头，破碎夹石层中的石头等障碍物；通过在倒立式圆锥形冲击头与液压冲击锤主体之间利用连接轴连接，倒立式圆锥形冲击头与液压冲击锤主体之间设置间隙，有利于圆锥形冲击头在活塞的带动下上下移动，在不同的压力下进行冲击；通过在间隙外设置有密封罩，密封罩内设置滑动导轨，液压冲击锤主体外周对应设置导轨滑动槽，有利于保持冲击头的垂直向下冲击，可防止预制空心桩在打桩过程中出现倾斜现象；通过使油箱与水泥浆浇注管之间连通，其间设置单向阀，可在注入液压油时截止，在抽出油箱中的油时候开通；通过利用预制空心桩桩底部件，能够形成桩底基座；通过利用201810794212.X中所述的连接器，能够形成树根桩。利用本实用新型，有利于冲破夹石层的打桩障碍，有利于打桩的顺利进行，可防止出现拔桩重新打桩的尴尬局面，能够准确地按照图纸施工，更有利于防止地基的沉降，确保施工质量。

附图说明

图1 本实用新型的整体结构示意图。

图2 液压冲击锤的放大结构示意图。

图3 连接器的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图就本实用新型的具体技术方案进行详细说明。在以下的说明中，按照预制空心桩在竖立状态下进行描述的，描述中的部件的方位也是在此基础上的方位描述。

以下的说明中附图中的标号分别代表：11-预制空心管、12-连接器、13-桩底部件、13a-螺栓、14-液压冲击锤、14a-圆锥形冲击头、15-油箱、16-单向阀、20-水泥浆浇注管、20a-管接头，21a-主阀、21b-次阀、22-电源线及数据线、23-底部连通管、24-爆破片、25-液压冲击锤主体、26-气体缓冲腔、27a-进油管、27b-出油管、28-蓄能器、29a-活塞上面、29b-活塞下面、29c-滑阀上面、29d-滑阀下面、30-滑阀系统、31-活塞高压腔、32-活塞液压先导腔、33-活塞低压腔、34-活塞反向腔、35-滑阀液压先导腔、36-滑阀低压腔、37-滑阀反向腔、38-滑阀高压腔、39-连接轴、40-间隙、41-滑动导轨、42-密封罩、45-管腔、46-径向滑动件、46a-径向滑动件内腔、47-径向滑动轴、48-导管、49-连通孔、50-水泥浆料保护袋、51-脆性保护层、52-爆破片、53-滑动挡块、54-销孔。

本实用新型的技术方案是一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩，图1是本实用新型的整体结构示意图。预制空心桩包括多根预制空心管11、其中，45为预制空心管11的管腔，多根预制空心管11之间设置形成树根桩的连接器12或\/和形成桩底基座的空心桩桩底部件13，预制空心桩中设置水泥浆浇注管20以及液压冲击锤14，预制空心桩的桩底部件13为倒立式圆台，圆台截面下方设置有液压冲击锤14，液压冲击锤14下方连接有倒立式圆锥形冲击头14a，所述水泥浆浇注管20兼液压油管，靠近桩底部件13上方位置的水泥浆浇注管20上设置有主阀21a，20a为上下预制空心管之间水泥浆浇注管20的管接头，靠近桩底部件13下方位置的水泥浆浇注管20上连接有次阀21b，次阀21b连接至液压冲击锤14，预制空心桩的桩底部件13上方的官腔中设置有油箱，液压冲击锤14利用油管与油箱连通，空心管中设置有电源线及数据线22，电源线及数据线22连接在主阀21a和次阀21b上，液压冲击锤14顶端通过螺杆连接至预制空心桩的桩底部件13的端面上，底面上设置有液压系统和控制器。

所述多根预制空心桩之间设置有形成树根桩的连接器12。具体结构参照图3。

图2 是液压冲击锤14的放大结构示意图。所述冲击锤为液压冲击锤14，液压冲击锤14包括液压冲击锤主体25和圆锥形冲击头14a。冲击锤为液压冲击锤14，液压冲击锤14包括液压冲击锤主体25和圆锥形冲击头14a，液压冲击锤主体25利用螺栓13a连接在空心桩桩底部件13上，液压冲击锤主体25包括滑阀系统30、活塞、油缸、气体缓存腔26，液压冲击锤主体25的活塞下方连接有倒立式圆锥形冲击头14a。

所述液压冲击锤主体的结构以及动作原理如背景技术中所述。

冲击锤反复上述动作，部分油流入油箱，液压冲击锤会使液压冲击锤不断地与夹石层相撞，可破碎石头，打开预制空心桩下降的通道。

本液压冲击锤14与挖掘机等工程设备上使用的钢钎冲击原理相同。

另外，以上是利用了现有技术中，冲击锤的也可以利用压缩气体的驱动方法，驱动冲击锤破碎夹石层。

所述倒立式圆锥形冲击头14a与液压冲击锤主体25之间设置有连接轴39，液压冲击锤主体25与倒立式圆锥形冲击头14a之间设置有间隙40，间隙40外设置有密封罩42，密封罩42内设置有滑动导轨41，与空心桩桩底部件13外周对应设置有导轨滑动槽。

所述油箱与水泥浆浇注管20之间连通，其间设置有单向阀16，在液压油注入阶段，由于液压油的压力高于油箱中压力，不会从油箱中流入作为液压油管的水泥浆浇注管20中。

当液压油切换成水泥浆料时，需要提前将液压与抽出，这是可利用单向阀将油箱15中的油抽出。

所述空心桩桩底部件13周边设置有底部连通管23，底部连通管23端部设置有压力爆破片24，底部连通管23连接在水泥浆浇注管20上。

空心桩桩底部件13形成桩底基座的具体形成方法与申请号为201821815697.8名称为一种形成树根桩与桩底基座的预制空心管结构中记载的方法相同。

所述连接器12上下端面上设置有与预制空心管11端面连接的销孔54，50为水泥浆料保护袋、51为脆性保护层、连接器12与预制空心管11之间利用连接销连接。

具体连接器形成树根桩过程与201810794212 .X专利、名称为改进型预制空心管树根桩结构、形成方法及水泥浆料的施工技术中描述的方法相同。

在本实用新型实施过程中，与申请号为201821815697.8的专利、申请号为201810794212 .X的专利的不同之处有如下几点：

1、地面上需要设置液压系统和水泥浆料压注系统；

2、地面上配置控制系统，进行主阀21a、次阀21b的远程操作；

3、利用控制器，关闭主阀，将水泥浆浇注管20作为液压管，驱动液压冲击锤破碎夹石层；

4、利用抽油泵，将液压管中、油箱中的油抽出，将液压系统切换成水泥浆料压注系统连接至水泥浆浇注管20；

5、在空心桩桩底部件13下端面上设置有连接冲击锤的螺栓连接螺孔，外周设置有滑动导轨41的导槽，导槽与间隙40的外部设置有密封罩42，防止土石进入间隙40或导槽中，滑动导轨41内设置有滑动滚轮与导槽滑动接触；

6、预制空心桩达到设定深度后，利用控制器关闭次阀21b，打开主阀21a形成桩底基座；

7、形成桩底基座后，如果需要形成树根桩时，利用控制器关闭主阀21a，形成树根桩。

本实用新型通过在预制空心桩的底部设置倒立式圆台状桩底部件13，圆台截面下方设置有冲击锤，其中倒立式圆台有利于预制空心桩深入至地下，圆台截面下方设置有冲击锤在遇到夹石层时冲破会粉碎下面遇到的石头，可防止阻碍预制空心桩的向下行进；通过在冲击锤下方连接倒立式圆锥形冲击头14a，能够起到垂直向下的引导作用和碎石作用；通过在靠近桩底部件13上方位置的水泥浆浇注管20上设置主阀21a，靠近桩底部件13下方位置的水泥浆浇注管20上连接次阀21b，能够在通入水泥浆料前将水泥浆浇注管20作为液压管注入油，27a为液压冲击锤的进油管、27b为液压冲击锤的出油管，通过次阀21b将液压油送至冲击耳锤中，利用液压驱动冲击锤，为预制空心桩的下行开拓，特别是在遇到夹石层的情况下，能够破碎石头，排除前进道路中的障碍，当预制空心桩到达预定目标的后，利用泵将液压管以及油箱中的有抽出，切换成水泥浆料，然后，关闭次阀21b，注入水泥浆料，形成桩底基座，桩底基座完成后，可关闭主阀21a在预支空心管连接器12周边形成树根桩，当然，可根据地质条件，不形成桩底基座或\/和树根桩；通过设置液压冲击锤14能够利用不同的压力进行石头的破碎，也能够利用不同的压差，使活塞上下运动驱动圆锥形冲接头，对下面的石头等障碍物破碎；通过在倒立式圆锥形冲击头14a与液压冲击锤主体25设置有连接轴39，倒立式圆锥形冲击头14a与液压冲击锤主体25之间设置间隙40，有利于圆锥形冲击头14a在活塞的带动下上下移动，在不同的压力下进行冲击；通过在间隙40外设置有密封罩42，密封罩42内设置滑动导轨41，液压冲击锤主体25外周对应设置导轨滑动槽，有利于保持冲接头的垂直向下冲击，可防止预制空心桩在打桩过程中出现倾斜现象；通过使油箱与水泥浆浇注管20之间连通，其间设置单向阀16，可在要抽出油箱中的油时候开通，注入液压油时截止；通过利用预制空心桩桩底部件13，能够形成桩底基座55；通过利用201810794212.X中所述的连接器12，能够形成树根桩。利用本实用新型，有利于冲破夹石层的打桩障碍，有利于打桩的顺利进行，可防止出现拔桩重新打桩的尴尬局面，能够准确地按照图纸施工，更有利于防止地基的沉降，确保施工质量。

设计图

一种形成树根桩与桩底基座的冲击型预制空心桩论文和设计

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