[发明专利]一种受料口密封装置及淤泥质软土地基气压平衡法振动沉管砂石桩施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气压平衡法振动沉管砂石桩受料口密封装置及施工方法，特别是一种淤泥质软土地基气压平衡法振动沉管砂石桩施工方法及受料口密封装置，属于土木建筑工程技术领域。

背景技术

在建筑施工中，振动沉管砂石桩是在振动锤的激振力作用下，把桩管沉入加固土层中，桩管的顶端设有受料斗，在受料斗内的桩管上开有长条形受料口，加料时桩机副卷扬提升加料斗，将加料斗内的砂石卸入受料斗，通过受料口落入桩管内，桩管内砂石量满足工艺要求后提升桩管，砂石下落，砂石通过桩尖活门（活瓣）进入桩管外地层，通过桩管的反插、挤密和振密，形成连续、密实的砂石桩，桩与桩间土形成复合地基，从而提高地基承载力的软土地基处理方法。由于桩体的密实需要桩管的反插、挤密和振密，桩管直径需小于设计桩径，需向桩管内两次或多次添加砂石，最后形成的密实砂石桩才能达到设计桩径。

振动沉管打桩机由打桩架、振动桩锤、钢桩管、受料斗、桩尖(桩靴)、加料斗等组成，施工时多采用锥形活瓣或平底活门式桩尖(桩靴)。在淤泥质软土地层施工时，成桩过程中桩管的振动使淤泥质土中产生很大的超孔隙水压力，由于淤泥质地层透水性差，超孔隙水压力不能迅速消散，而是积聚在桩管周围的土层中。在土中超孔隙水压力作用下，桩尖活门(或活瓣)不易完全打开或是完全打不开，上提桩管时管内砂石无法通过桩尖活门(或活瓣)下落至桩管外土层中或是下落速度很慢，造成桩体不连续、桩径小（填料量不足），桩体密实度达不到设计要求，使地基处理效果不理想。因此，寻找一种可应用于淤泥质软土地层的振动沉管砂石桩施工方法，对提高振动沉管砂石桩施工质量显得尤为重要。

为解决上述问题，设想当桩管内空气压力大于桩尖活门(或活瓣)外土层中的超孔隙水压力时，桩尖活门(或活瓣)就能顺利打开，使桩管内砂石料顺利排出桩管外，从而保证地基处理效果，要想在桩管内形成足够大的空气压力，就必须在满足施工工艺要求的前提下对桩管密封。基于此，设计一种用于淤泥质软土地层振动沉管砂石桩施工的桩管受料口密封装置，实现用空气压力平衡淤泥质土层中超孔隙水压力的设想，并研发一种适合于淤泥质地基气压平衡振动沉管砂石桩施工方法对于提高施工质量和效率具有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于淤泥质软土地基气压平衡法振动沉管砂石桩施工方法的受料口密封装置。

本发明的目的还在于提供一种淤泥质软土地基气压平衡法振动沉管砂石桩施工方法。

本发明的目的是这样实现的：一种用于淤泥质软土地基气压平衡法振动沉管砂石桩施工方法的受料口密封装置，由封闭活门和供气系统组成，封闭活门由带有衬布夹层的橡胶板和弧形钢板组成，弧形钢板在内侧，橡胶板贴近桩管内侧壁，橡胶板和弧形钢板紧固连接在一起。弧形钢板的外缘大于桩管侧壁上所开的受料口,以防止桩管内加压后封闭活门被挤出受料口。橡胶板的外缘大于弧形钢板的外缘，弧形钢板的弧度与受料口处桩管侧壁的弧度一致，以保证桩管内加压后封闭活门与桩管内侧壁紧密接触，从而实现封闭活门对桩管受料口的密封，封闭活门上端与桩管受料口上端内侧壁固定连接。供气系统由空压机、送气管和卸压阀门组成。在正对封闭活门中心的桩管的另一侧侧壁上开有进气孔，进气孔处装设有送气管接口，送气管接口连接送气管，送气管的另一端与空压机相连接。送气管上设有卸压阀门。

其工作原理如下：封闭活门的橡胶板贴近受料口桩管内侧壁，工作时选用送气量6m³/min以上空压机供气系统进行供气，空压机开启后关闭卸压阀门，压缩空气进入桩管内，封闭活门的橡胶板侧在空气压力作用下与桩管内侧壁紧贴，对受料口密封。压缩空气透过桩管内砂石料间的孔隙到达桩尖活门处，向下的空气压力克服桩管外地层内向上的超孔隙水压力，使桩尖活门(或活瓣)向外打开，桩管内砂石料下落出桩管。

施工时关闭卸压阀门，压缩空气进入桩管内，在空气压力作用下封闭活门与桩管壁贴紧，系统密闭；加料或一根桩施工完成时打开卸压阀门，压缩空气排出桩管外，系统卸压。

本发明所说的一种淤泥质软土地基气压平衡法振动沉管砂石桩施工方法，包括以下步骤：

（1）振动沉管打桩机的安装  

振动沉管打桩机由打桩架、振动桩锤、桩管、桩尖、加料斗等组成，安装时先将分段的桩管、桩尖焊接在一起，再将打桩架按组装说明书组装起来，最后将振动桩锤、桩管安装到打桩架上；

（2）将封闭活门安装到桩管受料口内，送气管一端连接到桩管受料口对侧的送气管接口上，送气管另一端与空压机出气管连接，并把卸压阀门安装到靠近桩机塔架处的送气管上；