一种高穿透力振冲器加固软地基的方法及高穿透力振冲器技术领域
本发明属于地基处理技术领域，具体地说，是关于一种高穿透力振冲器加固软地
基的方法及高穿透力振冲器。
背景技术
在经济快速发展的今天，大面积利用开山石回填海淤区造地的项目越来越多。海
淤区大多为软弱地基，其深厚软弱下卧层必须进行加固处理以提高其承载力。现有技术中
通常采用开山石中均匀的碎石石子进行回填，同时采用振冲器进行振冲处理以形成碎石
桩。
然而现有技术对软弱地基的处理存在以下两大难题：
(一)、现有技术中常用的振冲器由于竖向穿透力小，无法穿透回填的开山石，导致
施工效率低。
(二)、现有技术中开山石回填只能采用造价高的均匀的碎石石子，且开山石之间
的空隙大，直接炸山后的开山石因含有杂乱的石粉及细颗粒碎石，导致石料无法自然通过
淤泥层到达振冲器头部，无法通过振冲器进行振冲密实成型成桩，导致施工成本高。
因此，有必要改进软地基加固工艺，使振冲器不仅能穿透坚硬砂石，还能充分利用
石料进行软地基的加固处理以形成碎石桩，以提高施工效率并降低施工成本。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种高穿透力振冲器加固软地基的方法，以克服现
有技术中的上述缺陷，使振冲器不仅能穿透坚硬砂石，还能充分利用石料进行软地基的加
固处理以形成碎石桩，以提高施工效率并降低施工成本。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高穿透力振冲器加固软地基的方法，包括如下步骤：
第一步：吊机吊起同时具有振动和振冲作用的高穿透力振冲器，开启高频振动器，
振冲器头部向下激振直至达到软地基需处理的深度；
第二步：投料，同时开启振冲器，振冲器下振适当距离并留振适当时间；
第三步：同时开启高频振动器和振冲器，提升导杆和外套管适当距离后留振适当
时间从而密实石料以成碎石桩；
第四步：分段提升，分段留振以密实石料，直至留振至碎石桩的设计高度。
本发明的第二个目的在于提供实施上述方法所用的高穿透力振冲器，所述高穿透
力振冲器设置于吊机上向外伸出的吊机臂的前端，包括导杆，导杆末端所设的振冲器，导杆
外部套设的外套管及后端缠绕于吊机上、前端绕过吊机臂的前端并连接所述高穿透力振冲
器的钢索，其中：
所述外套管的顶部设置高频振动器，所述钢索分别连接所述导杆和高频振动器的
顶端；所述振冲器头部设置成与所述外套管的管壁底面相配合的结构，当外套管与导杆同
时向下穿透或留振时，所述外套管与振冲器头部接触，以在外套管内部形成半封闭的空间
(外套管上端开口)；当外套管与导杆达到所需处理的深度、导杆继续向下穿透时，外套管内
部的石料从外套管与振动器头部之间的空隙掉出。
根据本发明，所述振冲器头部的中部向外扩大，形成与所述外套管的管壁底面配
合的平台，所述平台的外径与所述外套管的外径相同。
根据本发明，所述振冲器头部采用活瓣形式。
根据本发明，吊起导杆的钢索比高频振动器的钢索长0.5～5米。
根据本发明，所述外套管的侧壁上开设若干个投料口。
根据本发明，所述高频振动器的内部设有电机以及主要产生竖向力的偏心块，用
于产生竖向的激振力。
进一步地，所述电机的功率为10～2000kw。
进一步地，所述电机的转速为500～3600rpm。
进一步地，所述偏心块的转速为300～2200rpm。
根据本发明，所述振冲器包括电机以及主要产生横向力的偏心块，用于产生横向
的激振力。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
本发明的高穿透力振冲器加固软地基的方法，不仅能穿透坚硬砂石以提高生产效
率，还能将现有技术中的振冲处理不能充分利用的石料振冲成碎石桩，降低软地基处理成
本，具有广泛的工业应用前景。
附图说明
图1为本发明的高穿透力振冲器一个实施例的结构示意图。
图2为图1中A部分的局部放大图。
图3为图1的高穿透力振冲器进行振冲处理时的状态示意图。
图4为图1的外套管的侧壁上开设投料口时的结构示意图。
图5为图4的高穿透力振冲器进行振冲处理时的状态示意图。
图中：10-吊机、20-吊机臂、30-导杆、40-振冲器头部、50-振冲器、60-钢索、70-外
套管、80-高频振动器、90-投料口、100-平台。
具体实施方式
下面结合附图，以具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。应理解，
以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
本发明的高穿透力振冲器进行软地基加固时，采用如下步骤：
第一步：吊机吊起高穿透力振冲器，开启高频振动器，利用高频振动器巨大的竖向
穿透力穿透回填开山石，直至到达下卧层软地基需处理的深度。
第二步：在外套管的顶部或侧壁上的投料口投入石料，同时开启振冲器，振冲器下
振0.5～5米(现场视轻基情况调整振冲器的钢索长度)，并留振适当的时间(视石料设计密
实度确定)。
第三步：同时开启高频振动器和振冲器，吊机慢慢提升，提升适当的距离后留振适
当的时间从而密实石料以成碎石桩。
第四步：分段提升，分段留振以密实石料，视需要在外套管上的投料口不断投料，
直至留振至碎石桩所需的设计高度。
以上第三步中，吊机提升的距离以及留振时间可由施工人员按照实际的施工情况
而灵活调节，只需确保施工质量即可。
实施上述方法所用的高穿透力振冲器具有如下结构：
如图1，本发明的高穿透力振冲器，设置于吊机10上向外伸出的吊机臂20的前端，
包括导杆30，导杆30末端所设的振冲器50，导杆30的外部套设的外套管70及后端缠绕于吊
机10上、前端绕过吊机臂20的前端并连接所述振动振冲器的钢索60，其中：所述外套管70的
顶部设置高频振动器80，所述钢索60分别连接所述导杆30和高频振动器80的顶端，所述振
冲器头部40设置成与所述外套管70的管壁底面相配合的结构，当外套管70与导杆30同时向
下穿透或留振时，所述外套管70与振冲器头部40接触，以在外套管70内部形成半封闭的空
间；当外套管70与导杆30达到所需处理的深度、导杆30继续向下穿透时，外套管70内部的石
料从外套管70与振冲器头部40之间的空隙掉出。所述外套管70的顶部与导杆30之间的间隙
可以作为投料口进行投料。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，所述振冲器头部40的中部向外扩大，形成
与所述外套管70的管壁底面配合的平台100，所述平台100的外径与所述外套管70的外径相
同。当高频振动器80开启，外套管70向下作用时，所述外套管70的管壁底面抵靠在所述平台
100上，竖向压力直接通过外套管70的管壁作用在振冲器头部40的平台100上，从而确保外
套管70和导杆30能够同步向下穿透。
根据本发明的另一个实施例，所述振冲器头部40可采用任何其他能够实现上述功
能的形式，如在振冲器头部40为现有技术，在其中部的外周设置外径与所述外套管70的外
径相同的凸块，当外套管70与导杆30同时向下穿透或留振时，所述外套管70的管壁底面直
接作用于凸块上，使外套管70内部形成半封闭的空间，并通过所述凸块向所述振冲器头部
40传递竖向激振力。
本发明的振冲器头部40也可采用常用的活瓣形式，由三块或若干块三角形的钢板
组成，通过钢丝绳等机关控制活瓣的开启和闭合。一般向下打时为了减少阻力，活瓣是是闭
合的；投石料时活瓣边向上提边打开，石料通过打开的活瓣之间的空隙掉出。
根据本发明，如图1和图3所示，吊起导杆30的钢索60比高频振动器80的钢索60长
0.5～5米。当所述导杆30向下振冲挤密时，吊起导杆30的钢索60逐步向下释放。
根据本发明，如图4和图5所示，所述外套管70的侧壁上开设若干个投料口90，可通
过所述投料口90将石料直接投至外套管70底部的振冲器头部40附近，再通过振冲处理实现
对软地基的密实成桩。
如现有已知的高频振动器那样，本实施例的所述高频振动器80的内部设有电机以
及主要产生竖向力的偏心块(图中未示出)，用于产生竖向的激振力。
进一步地，本实施例中，所述电机的功率为10～2000kw。
所述电机的转速为500～3600rpm，随着实际应用情况的不同而不同，在本实施例
中，所述电机的转速为1960rpm。
所述偏心块的转速为300～2200rpm。
如现有已知的振冲器那样，本实施例的所述振冲器50包括电机以及主要产生横向
力的偏心块(图中未示出)，用于产生横向的激振力。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制
于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替
代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修
改，都应涵盖在本发明的范围内。