一种脉冲桩基扩底施工方法及装置
阅读说明：本技术 一种脉冲桩基扩底施工方法及装置 (Pulse pile foundation bottom expanding construction method and device ) 是由 徐鹏 于 2019-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种脉冲桩基扩底施工方法,包括核查地质资料,结合设计参数,选择合适的成孔施工机具机械和施工方法；平整场地,清除地上障碍物,标记处理场地范围内的地下构造物及管线,保持场地平整；测量放线,标定住桩基中心位置；利用选择的施工机具机械和施工方法成原孔；打好原孔后下放脉冲桩基扩底施工装置到原孔底部,利用冲击波击打孔底四周,直到打完形成底部扩大的桩基；填孔形成桩基。本发明方法和装置,施工方法简单,操作方便,施工成本低廉,施工效率高,设备简单,运输容易,打成的基桩抗震级别高,抗沉降能力强,能够适应各种地质环境,尤其在高层和超高层等承重较大的建筑中适用作用更加明显,在建筑领域具有广泛的适用性。(The invention provides a pulse pile foundation base expansion construction method, which comprises the steps of checking geological data, combining design parameters, and selecting proper pore-forming construction machine machinery and a construction method; leveling the field, clearing the above-ground obstacles, marking underground structures and pipelines within the range of the treatment field, and keeping the field flat; measuring and setting out, and calibrating the center position of the pile foundation; forming an original hole by using the selected construction machine and the selected construction method; putting a pulse pile foundation bottom expanding construction device to the bottom of the original hole after the original hole is drilled, and impacting the periphery of the drilled bottom by using shock waves until the pile foundation with the expanded bottom is formed after the drilling is finished; and filling holes to form pile foundations. The method and the device have the advantages of simple construction method, convenient operation, low construction cost, high construction efficiency, simple equipment, easy transportation, high earthquake resistance level of the driven foundation pile and strong anti-settling capacity, can adapt to various geological environments, particularly have more obvious application effect in high-rise and super high-rise buildings with larger bearing capacity, and have wide applicability in the field of buildings.)
技术领域
本发明涉及建筑领域，特别涉及一种建筑施工方法及装置。
背景技术
随着我国城市化进程的不断加快，城市及交通基础设施建设得到了进一步的发展，高耸建筑的数量日益增加，对桩基础施工的质量安全提出了更高的要求。在桩基础施工过程中，遇到松散软土、湿陷性黄土等不良地质的情况并不少见，由于桩基础施工是地下隐蔽工程，这些不良地质给桩基础施工带来很大困难，如何地基承载力，增加桩基稳定性，如果处理不当会出现桩基沉降倾斜等事故。
尤其当出现地震、***等灾害时，竖直打出的桩基容易连根拔起，造成整栋建筑倾斜和不均匀沉陷的事故。
发明内容
针对现有技术中竖直打出的桩基容易连根拔起，造成整栋建筑倾斜和沉降的事故，使得很多地质结构复杂的地基施工需要加大桩基深度的技术问题，本发明提供了一种脉冲桩基扩底施工方法及装置，利用冲击波击打的方法在桩基底部形成扩充很大的底座，减少了桩基沉降的几率，提高了抗拔能力，防止了桩基被连根拔起，在建筑领域具有广泛的适用性。
本发明提供的一种脉冲桩基扩底施工方法，所述施工方法包括如下步骤：
（1）核查地质资料，结合设计参数，选择合适的成孔施工机具机械和施工方法。
（2）平整场地，清除地上障碍物，标记处理场地范围内的地下构造物及管线，保持场地平整。
（3）测量放线，标定出桩基中心位置。
（4）应用步骤（1）中选择的施工机具机械和施工方法成原孔。
（5）打好原孔后下放脉冲桩基扩底施工装置到原孔底部，利用冲击波击打孔底四周，边击打边旋转，直到打完形成底部扩大的桩基。
（6）填孔形成桩基。
本发明中，成孔施工机具机械履带式旋挖钻机或者正反循环钻机。本发明中施工方法为干孔钻孔或者泥浆循环钻孔。
本发明中，脉冲桩基扩底施工装置利用冲击波打击桩底周侧岩土层，形成的底部扩大的桩基和原孔截面成倒T字型。
本发明中，填孔时先下钢筋笼，再用混凝土浇注。
本发明还提供了一种脉冲桩基扩底施工装置，包括恒流电源、储能电容器和能量转换器，恒流电源和储能电容器电性连接，储能电容器和能量转换器连接。
本发明中，恒流电源为高压直流恒流电源。
本发明中，储能电容器为同轴结构，储能电容器内部设有金属棒，储能电容器外部设有金属管，金属棒外部设有绝缘层，绝缘层和金属管之间设有支撑体。
本发明中，能量转换器包括地电极和高压电极，高压电极外部设有第三绝缘层，第三绝缘层外部设有外壳连接口，地电极和外壳连接口连接，高压电极和金属棒电性连接，高压电极和地电极四周的管柱上设有冲击波输出窗口。
本发明中，储能电容器有若干组依次连接，相邻储能电容器的金属管螺纹连接，相邻储能电容器的金属棒之间设有连接器，连接器外部是弹簧，弹簧中心有导线，导线两端分别和相邻储能电容器的金属棒连接；其中位于端头的一个储能电容器一端外部套接有转动齿轮。
本发明中，若干组储能电容器的其中两组之间设有自击穿气体火花开关，自击穿气体火花开关一端设有第一电极，自击穿气体火花开关另外一端设有第二电极，自击穿气体火花开关外部设有外壳，外壳和第一电极之间设有第一绝缘层，外壳和第二电极之间设有第二绝缘层。
本发明的有益效果:
本发明提供的一种脉冲桩基扩底施工方法及装置，施工方法简单，操作方便，施工成本低廉，施工效率高，设备简单，运输容易，打成的桩基抗震级别高，抗沉降能力强，能够适应各种地质环境，尤其在高层和超高层等承重较大的建筑中适用作用更加明显，在建筑领域具有广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明放脉冲桩基扩底施工装置冲击波产生器原理图。
图2为本发明储能电容器径向截面图。
图3为本发明储能电容器横向截面结构图。
图4为本发明自击穿气体火花开关结构图。
图5为本发明能量转换器结构图。
图6为本发明桩基孔。
图7为本发明冲击孔。
图1-7中：1-储能电容器、2-能量转换器、3-转动齿轮、4-金属管、5-绝缘层、6-金属棒、7-支撑体、8-第一电极、9-第二电极、10-第一绝缘层、11-第二绝缘层、12-外壳、13-第三绝缘层、14-高压电极、15-冲击波输出窗口、16-外壳连接口、17-地电极、18-原孔、19-底部扩大的桩基。
具体实施方式
下面结合附图1-7和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明的方法不限于下述实施例。
在本发明中，为了便于描述，对本发明中，各部件的相对位置关系的描述是根据附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等位置关系是依据附图1的布图方向来确定的。
本发明中所用到的储能电容器1、恒流电源等都通过市场途径采购或者定制。
实施例一:一种脉冲桩基扩底施工方法
本发明提供的一种脉冲桩基扩底施工方法，包括如下步骤：
（1）核查地质资料，结合设计参数，选择合适的成孔施工机具机械和施工方法。
（2）平整场地，清除地上障碍物，标记处理场地范围内的地下构造物及管线，保持场地平整。
（3）测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识。
（4）应用步骤（1）中选择的施工机具机械和施工方法，冲击成原孔18。
（5）打好原孔后下放脉冲桩基扩底施工装置，利用冲击波击打原孔18孔底四周，边击打边旋转，直到打完一圈形成底部扩大的桩基19。
（6）填孔形成桩基。
本发明中，成孔施工机具机械履带式旋挖钻机或者正反循环钻机。
本发明中步骤（1）成孔施工方法为干孔钻孔或者泥浆循环钻孔。
本发明中，冲击波击打形成的底部扩大的桩基19和原孔18截面成倒T字。
本发明中，填孔时先下钢筋笼，再用混凝土浇注。
实施例二：一种脉冲桩基扩底施工装置
本发明还提供了一种脉冲桩基扩底施工装置，包括恒流电源、储能电容器1和能量转换器2，恒流电源和储能电容器1电性连接，储能电容器1和能量转换器2连接。
本发明中，储能电容器1为同轴结构，储能电容器1内部设有金属棒6，储能电容器1外部设有金属管4，金属棒6外部设有绝缘层5，绝缘层5和金属管4之间设有支撑体7。
本发明中，能量转换器2即为负载，包括地电极17和高压电极14，高压电极14外部设有第三绝缘层13，第三绝缘层13外部设有外壳连接口16，地电极17和外壳连接口16连接，高压电极14和金属棒6电性连接，高压电极14和地电极17四周的外壳连接口16上设有冲击波输出窗口15。地电极17和高压电极14之间的距离即为主开关，在干燥的原孔中时为空气。
本发明中，储能电容器1有若干组依次连接，相邻储能电容器1的金属管4螺纹连接，相邻储能电容器1的金属棒6之间设有连接器，连接器外部是弹簧，弹簧中心有导线，导线两端分别和相邻储能电容器1的金属棒6连接，弹簧保证连接可靠不会滑动，导线避免了弹簧的螺旋结构，将电感降到最低；其中位于端头的一个储能电容器1一端外部套接有转动齿轮3，方便控制脉冲桩基扩底施工装置根据需要转动一定角度。
本发明中，若干组储能电容器1的其中两组之间设有自击穿气体火花开关，自击穿气体火花开关一端设有第一电极8，自击穿气体火花开关另外一端设有第二电极9，自击穿气体火花开关外部设有外壳12，外壳12和第一电极8之间设有第一绝缘层10，外壳12和第二电极9之间设有第二绝缘层11。自击穿气体火花开关将储能电容器1分成了初级储能电容器和脉冲储能电容器，自击穿气体火花开关相当于切换开关，储能电容器1之间的切换开关当初级储能电容器储能达到一定地步时接通，实现能量集中快速储存释放，当储能电容器1能量足够时地电极17和高压电极14之间被高压击穿，相当于主开关被接通集中向外释放能量。
实施例三：本发明脉冲桩基扩底施工方法及装置的应用
在适用本发明一种脉冲桩基扩底施工方法及装置时，首先核查地质资料，结合设计参数，选择合适的成孔施工机具机械和施工方法。然后平整场地，清除地上障碍物，标记处理场地范围内的地下构造物及管线，保持场地平整，测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识，冲击成原孔18。
在打好孔后下放脉冲桩基扩底施工装置，脉冲桩基扩底施工装置的能量转换器2向下，能量转换器2下方后在后面不断连接储能电容器1，储能电容器1后面接高压恒流电源，打开电源开关开始储能工作，当储能达到放电目标时，自击穿气体火花开关被击穿开始向下传递能量，下面的储能电容器1开始储能，当储能电容器1储能达到时地电极17和高压电极14被击穿形成冲击波冲击原孔18底孔壁形成底部扩大的桩基19，根据需要和冲击波能量设计冲击次数，冲击完后利用驱动齿轮将位于上部储能电容器1外部的转动齿轮3驱动旋转一定角度，旋转到位后继续冲击，依次旋转冲击交替进行，当冲击完一圈后抽出浇筑填孔形成桩基。
本发明底部扩大的桩基和原孔截面成倒T字，桩基稳定性好，施工效率高，完成一个桩基底部冲击波施工不超过一个小时，形成的倒T字形桩基抗沉降抗震级别都相应提高，本发明的储能电容器1能够拆成若干节分别运输，运输方便，储能效率高，能量集中，依次充放电周期短，节约了整个施工周期。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。