一种固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备与施工方法

技术领域

本发明涉及软土地基加固技术领域，尤其涉及一种固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备与施工方法。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着我国基础建设的跨越式前进，建筑垃圾排放量逐年增长，然而，大部分建筑垃圾的处理方式存在许多弊端，将建筑垃圾简单的露天堆放或填埋易出现崩塌，浪费土地资源，危害人身财产安全，造成严重的环境污染。同时由于长期以来对砂石等材料的随意开采，造成了资源枯竭、山体滑坡、河床改道等问题，严重破坏了自然环境。回收再利用建筑固体废弃物预制成桩加固软土地基，能降低其堆放或处置带来的环境污染和占用场地等问题，同时变废为宝，就地取材，节约工程建筑成本，减少施工过程中软土地基的工程隐患，对于保护环境、实现建筑业的可持续发展具有重要意义。

预制桩具有承载力高、施工快捷方便、环境污染小、成桩质量可靠、综合技术经济效益好等方面的特点，在工程中得到广泛应用。在施工过程中，传统的预制桩下放需人工采用起吊设备对预制桩进行逐一吊装。然而，在起吊、移动过程中预制管桩易脱落，造成桩体断裂等问题，危害人身安全，影响预制桩的正常使用及施工进程。同时，人工操作预制桩存在效率低、耗时长的缺点，而且在放桩过程中人工下放难以做到精确定位，易产生错位偏差，影响桩基整体稳定性。

发明内容

本发明提供一种固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备与施工方法，其能够有效克服上述的问题，提高了作业效率，而且能够避免放桩偏差错位，提高预制桩之间的整体稳定性。具体地，本发明的技术方案如下所示。

首先，本发明公开一种固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备，包括：载物台、传送机构、气囊式接桩器、插头、旋转机构和气囊管。其中：所述传送机构的一端与载物台对接，所述气囊式接桩器的一端具有螺纹柱，另一端端面上具有螺孔，若干节所述气囊式接桩器通过螺纹柱与螺孔依次相连形成预制桩接桩器，其尾端气囊式接桩器的尾端与所述插头固定连接，以便将预制桩接桩器的尾端定扎到地基中。相邻的所述气囊式接桩器之间通过气管连通，至少一个所述气囊式接桩器与外部的空气压缩机连接。所述旋转机构固定在载物台上。所述气囊管固定在所述旋转机构的支撑杆顶端，所述气囊管的内腔中设置有筒状气囊，且所述筒状气囊固定在气囊管的内壁上，所述筒状气囊与外部的空气压缩机连接。

进一步地，所述传送机构包括第一传送带、第二传送带、第三传送带和升降器。其中：所述第一传送带水平设置在载物台的上表面上且位于所述旋转机构的后部。所述第二传送带水平设置在载物台的后方，且该第二传送带固定在所述升降器上，所述第三传送带水平设置在第二传送带后端且位于水平面上。

进一步地，所述传送带的两侧具有挡板，以防止固体废弃物预制桩掉落。

进一步地，所述筒状气囊的内侧壁为粗糙状，从而增加与气囊式接桩器间的摩擦力。

其次，本发明公开一种固体废弃物预制桩加固软土地基的施工方法，包括如下步骤：

（1）在需要进行加固的软土地基上打出预制桩桩孔，将上述施工设备中除气囊式接桩器和插头以外的部分设置在所述桩孔一侧的地面上。

（2）根据所述桩孔的深度选择适合数量的气囊式接桩器，然后将气囊式接桩器连接形成预制桩接桩器后放入所述桩孔中，然后击打预制桩接桩器的上端使所述插头定扎到桩孔的底面中保持固定。

（3）将所述传送机构传送来的固体废弃物预制桩送入气囊管的筒状气囊中，然后对筒状气囊充气使其膨胀后将固体废弃物预制桩固定。然后所述旋转机构旋转驱动，使所述固体废弃物预制桩转动至竖直状态并使所述固体废弃物预制桩套到气囊式接桩器上。

（4）对所述气囊式接桩器进行间歇式放气-充气，使所述固体废弃物预制桩在自重作用下逐步下降至所述桩孔的底面上，即可。

进一步地，在所述（4）步骤完成后，重复上述（3）、（4）的步骤将其余送入所述桩孔中依次叠放，即完成固体废弃物预制桩的全部安装。

进一步地，完成后所述固体废弃物预制桩的全部安装后，对所述对气囊式接桩器放气，然后将气囊式接桩器从所述桩孔中抽离出来即可。

进一步地，所述（1）步骤中，所述桩孔中还设置有钢护筒，所述钢护筒有助于避免放桩偏差错位，改善固体废弃物预制桩之间的连接固定效果，提高整体稳定性。

进一步地，从所述桩孔中抽离出气囊式接桩器后，再拔出所述钢护筒。

进一步地，拔出所述钢护筒后向桩孔中注浆，即完成软土地基的加固。

与现有技术相比，本发明至少具有以下方面的有益技术效果：

（1）本发明的固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备通过所述各机构之间的配合能够有效防止对预制桩进行起吊、移动过程中容易脱落，造成桩体断裂的问题。这是由于本发明的所述施工设备采用了气囊式接桩器进行预制桩的输送，通过控制所述气囊式接桩器进行间歇式放气-充气，继而控制气囊式接桩器的膨胀、收缩，从而使固体废弃物预制桩与气囊式接桩器之间实现间歇式固定-脱落，使固体废弃物预制桩在自重作用下逐步下降至桩孔底面上，而不容易发生脱落的问题，有效防止了因此造成的桩体断裂的问题。

（2）本发明的固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备通过各机构之间的配合能够有效提高人工操作预制桩存在效率低、耗时长的缺点，而且能够使各放桩精确定位，减小产生的错位偏差，提高多个预制桩重叠形成的桩体的整体稳定性。这是由于在进行预制桩的安装时，受到所述气囊式接桩器组成的预制桩接桩器的定位和限制，各个预制桩能够更加精确地实现同轴重叠，避免错位。同时，由于所述接桩器可以放气收缩从桩体中抽离，从而使桩体保持同轴重叠的状态，再加上安装过程中所述钢护筒的进一步规范，可使桩体的整体得到显著提升。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为下列实施例中固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备与施工方法的结构示意图。

图2为下列实施例中传送机构的结构示意图。

图3为下列实施例中单个气囊式接桩器的结构示意图。

图4为下列实施例中气囊式接桩器装配连接后的结构示意图。

图5为下列实施例中旋转机构和气囊管的结构示意图。

图6为下列实施例中固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备的工作示意图。

上述图中标记分别代表：1-载物台、2-传送机构、3-气囊式接桩器、4-插头、5-旋转机构、6-气囊管、7-固体废弃物预制桩、8-桩孔、9-钢护筒、201-第一传送带、202-第二传送带、203-第三传送带、204-升降器、301-螺纹柱、302-螺孔、303-气管、501-支撑杆、筒状气囊601。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。现结合说明书附图和具体实施例对本发明的固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备与施工方法进一步说明。

参考图1至图6，示例一种固体废弃物预制桩加固软土地基施工设备，包括：载物台1、传送机构2、气囊式接桩器3、插头4、旋转机构5和气囊管6。具体地：所述传送机构2包括第一传送带201、第二传送带202、第三传送带203和升降器204。其中：所述第一传送带201水平设置在载物台1的上表面上且位于所述旋转机构5的后部，旋转机构5固定在所述载物台1上，且该旋转机构5的支撑杆501斜向左上方设置。所述第二传送带202水平设置在载物台1的后方，且该第二传送带202固定在所述升降器204上，所述升降器204固定在与所述载物台1一体连接的基座上，所述升降器204的主要作用是将第二传送带202举升至与所述第一传送带201对接。所述第三传送带203水平设置在第二传送带202后端且位于水平面上，以便将待安装的固体废弃物预制桩7转移到第三传送带203上，然后通过所述第二传送带202转送到第一传送带201上，从而为固体废弃物预制桩7的进一步安装做好准备。在一个更佳的实施方式中，所述传送带的两侧还固定有挡板，有助于防止输送过程中所述固体废弃物预制桩7滚落下来。

参考图3和图4，所述气囊式接桩器3的上端具有螺纹柱301，下端端面上具有螺孔302，若干节所述气囊式接桩器3通过其螺纹柱301与另一节气囊式接桩器3的螺孔302依次相连形成预制桩接桩器，且相邻的气囊式接桩器3之间通过气管303连通。最上方的一个所述气囊式接桩器3与外部的空气压缩机连接，以向所述气囊式接桩器3中输送压缩空气或排气，实现气囊式接桩器3的膨胀变形。应当理解的是，所述预制桩接桩器的长度可根据用于安装固体废弃物预制桩7的桩孔8的深度决定，由于所述预制桩接桩器是由气囊式接桩器3构成的可拆卸式结构，从而可实现预制桩接桩器长度的灵活调节。所述预制桩接桩器的尾端的一节气囊式接桩器3的下端与锥形插头4固定连接，以便将预制桩接桩器的尾端定扎到桩孔8的底面中，以便在桩孔8中精确对接叠放各节固体废弃物预制桩7。应当理解的是，所述插头4的直径应当小于气囊式接桩器3的直径，以便安装完成后将所述插头4从气囊式接桩器3的中心通孔中抽出。单个所述气囊式接桩器3的结构可参考公开号CN214328858U的专利文献。

参考图1和图5，所述气囊管6水平固定在所述旋转机构5的支撑杆501的顶端，所述气囊管6的内腔中设置有筒状气囊601，且所述筒状气囊601固定在气囊管6的内壁上，所述筒状气囊601与外部的空气压缩机连接，以向筒状气囊601中输送压缩空气或排气使其变形膨胀。所述筒状气囊601在未充入气体未膨胀的情况下，其直径大于固体废弃物预制桩7的直径，以便固体废弃物预制桩7进入，筒状气囊601充气膨胀后将其中的所述固体废弃物预制桩7固定。

在一个更佳的实施方式中，所述筒状气囊601的内侧壁为粗糙状，从而增加筒状气囊601与固体废弃物预制桩7之间的摩擦力，增加对固体废弃物预制桩7的握裹力，有助于防止固体废弃物预制桩7滑落。

上述实施例的所述固体废弃物预制桩加固软土地基的使用方法包括如下步骤（参考图1和图6）：

（1）在需要进行加固的软土地基上确定钻孔位置及钻孔深度，然后采用长螺旋钻机钻孔至设计孔深形成预制桩桩孔8。将上述施工设备中除所述气囊式接桩器3和插头4以外的部分设置在所述桩孔8一侧的地面上，并且所述载物台1与桩孔8相邻设置。

（2）根据所述桩孔8的深度选择适合数量的气囊式接桩器3，然后将气囊式接桩器3连接形成预制桩接桩器后放入所述桩孔8中，然后击打预制桩接桩器的上端使所述插头4定扎到桩孔8的底面中保持固定。

（3）将所述传送机构2传送来的固体废弃物预制桩7送入气囊管6的筒状气囊601中，然后对筒状气囊601充气使其膨胀后将固体废弃物预制桩7固定。然后所述旋转机构5旋转驱动，使所述固体废弃物预制桩7转动至竖直状态并使所述固体废弃物预制桩7套到气囊式接桩器3上。

（4）对所述气囊式接桩器3进行间歇式放气-充气，使所述固体废弃物预制桩7在自重作用下逐步下降至所述桩孔8的底面上，即可。

重复上述（3）、（4）的步骤将其余送入所述桩孔8中依次叠放，即完成固体废弃物预制桩7的全部安装。最后对所述对气囊式接桩器3放气使其收缩，然后将气囊式接桩器3从所述桩孔中抽离出来即可。

在一个更佳的实施方式中，所述（1）步骤中，所述桩孔8中还设置有钢护筒9（参考图1），所述钢护筒9的直径略大于固体废弃物预制桩7的直径（如两者相差1~3mm），略小于桩孔9的直径（如两者相差1~2mm）。所述钢护筒9有助于避免放桩偏差错位，改善固体废弃物预制桩之间的连接固定效果，提高整体稳定性。从所述桩孔8中抽离出气囊式接桩器3后，再拔出所述钢护筒9。拔出所述钢护筒9后向桩孔8中浇筑混凝土浆料，其凝固硬化后可将各个固体废弃物预制桩7连接为一体形成混凝土桩，以对软土地基进行加固。

由于所述施工设备采用了气囊式接桩器3进行预制桩的输送，通过控制所述气囊式接桩器3进行间歇式放气-充气，继而控制气囊式接桩器3的膨胀、收缩，从而使固体废弃物预制桩7与气囊式接桩器3之间实现间歇式固定-脱落，使固体废弃物预制桩7在自重作用下逐步下降至桩孔8底面上，而不容易发生脱落的问题，有效防止了因此造成的桩体断裂的问题。同时，施工设备通过各机构之间的配合能够有效提高人工操作预制桩存在效率低、耗时长的缺点。另外，由于在进行预制桩的安装时，受到所述气囊式接桩器3组成的预制桩接桩器的定位和限制，各个预制桩能够更加精确地实现同轴重叠，避免错位。同时，由于所述接桩器可以放气收缩从桩体中抽离，从而使预制桩保持同轴重叠的状态，从而很好地减小了预制桩叠放时产生的错位偏差，提高形成的桩体的整体稳定性。

最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。