本发明涉及一种预制管桩快速沉桩装置及使用方法，具体为一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置及使用方法。
背景技术：
1、预制管桩广泛应用于房屋建筑、市政公路、桥梁、港口码头等施工工程中，具有成桩效率高、质量易于控制的优点。预制管桩可打入密实的砂层和强风化岩层。预制管桩施工方法主要有锤击和静压两种，锤击沉桩是利用桩锤下落时的瞬时冲击机械能，克服土体对桩的阻力，使其静力平衡状态遭到破坏，导致桩体下沉，达到新的静压平衡状态，如此反复地锤击桩头，不断地沉桩；静压沉桩是通过压桩机的自重和配重作反力将管桩压入土中的一种沉桩工艺，在沉桩过程中，压桩力可直观、安全、准确地读出并自动记录下来，对桩承载力控制及判断精确度高。而锤击法噪音大，对周边环境影响大，且容易使桩的薄弱部位发生破坏，最终影响沉桩质量；静压法虽没有上述问题，但是由于技术原因大吨位的压桩机还未得到广泛地推广应用，遇到密实的砂层和强风化岩层时，沉桩困难、甚至无法沉桩，这导致了静压沉桩施工工艺应用受到了限制。
2、在本发明公布之前，专利号202311642051.x等申请文件已对一种phc管桩静压减噪锤击快速化沉桩装置及施工方法进行了公开，现有的辅助沉桩装置普遍聚焦在改善压桩的动力上，沉桩过程中桩端和桩身阻力大小没有发生变化，需要利用更大的动力来使得沉桩能够继续进行，就使工程成本大幅度上升，遇到沉桩困难时，就更换动力更大的锤，使得施工效率降低，更糟糕地是，若无法一鼓作气将桩下沉，可能使得沉桩变得十分困难，进而使得沉桩失败。
技术实现思路
1、发明目的：本发明目的在于提供一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置及使用方法，减小了整个施工过程中的桩端和桩侧阻力，确保整个施工流程的顺利进行。
2、技术方案：本发明包括桩，所述桩顶部安装有支撑结构，桩下部设有振动液化装置，所述振动液化装置四周阵列有多个可伸缩翅片，振动液化装置底部设有弹簧；所述支撑结构与振动液化装置之间连接有升降装置，所述振动液化装置下方的桩内布设有多个传感器。
3、所述桩包括管桩和桩尖，管桩顶部安装有支撑结构，下部设有振动液化装置，可实现任意位置的振动液化并控制液化范围。
4、所述管桩顶部环形阵列有多个凹槽，每个凹槽内均设有卡扣，通过卡扣与支撑结构连接，方便拆卸。
5、所述凹槽和卡扣均是钢制的，强度和刚度较高，可以承受振动液化装置的自身重量且不发生变形。
6、所述桩尖内布设有多个传感器，包括孔压传感器和土压力传感器，分别得到当前土体的总应力大小和孔隙水应力大小。
7、所述升降装置、振动液化装置和可伸缩翅片均通过远程遥控控制。
8、所述振动片包括可伸缩翅片和弹簧，其中，可伸缩翅片阵列在振动液化装置四周，弹簧布设在振动液化装置底部，通过可伸缩翅片和弹簧可以实现水平、垂直两个方向振动。
9、一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置的使用方法，包括以下步骤：
10、吊桩喂桩：安装上述管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置，启动升降装置带动振动液化装置移动到桩尖上方，将第一节桩压入土中至设定深度，并记录桩身垂直度；
11、静压沉桩：开启振动液化装置，当土体发生液化时，进行静压沉桩，将第一节桩压到指定标高；
12、接桩：开启升降装置使振动液化装置上升到第一节桩的顶部，同时回收振动液化装置，将其通过相同的方法安装到第二节桩的顶端位置，利用上述方法继续对第二节桩进行静压沉桩；
13、终止沉桩：当桩达到设计的持力层深度时，且达到规定的设计值时，结束沉桩。
14、所述土体发生液化的判断依据为：根据超孔压的大小来判断当前的土体是否满足液化要求，通过孔压传感器监测孔隙水压力，通过土压力传感器得到总应力大小，进而得到有效应力的大小，从而得到超孔压比，当超孔压比超过0.65时，判断土体发生液化。
15、所述桩身垂直度的偏差小于0.5％开始压桩。
16、有益效果：本发明利用管桩内置的振动液化装置，可大大减小桩端和桩侧阻力，使管桩快速地通过土层，不易损坏桩体，提高一次沉桩的成功率，尤其适合应用于密实的砂土地基沉桩，同时，将“吊桩—土体液化—静压沉桩”的特定流程进行循环操作，实现了桩基的连续施工，且减小了整个施工过程中的桩端和桩侧阻力，确保整个施工流程的顺利进行；振动液化装置在沉桩完成后，可回收再利用，可重复利用率高，工程成本大大降低；本发明拓宽了静压法施工应用范围，充分发挥了静压法施工噪音小、对环境友好的优势，且静压法施工沉桩过程中，压桩力可直观、安全、准确地读出并自动记录下来，对桩承载力控制及判断精确度高，不易损坏桩身，沉桩质量高。
1.一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置，其特征在于，包括桩，所述桩顶部安装有支撑结构，桩下部设有振动液化装置，所述振动液化装置四周及底部分别阵列有多个振动片；所述支撑结构与振动液化装置之间连接有升降装置，所述振动液化装置下方的桩内布设有多个传感器。
2.根据权利要求1所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置，其特征在于，所述桩包括管桩和桩尖，管桩顶部安装有支撑结构，下部设有振动液化装置。
3.根据权利要求2所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置，其特征在于，所述管桩顶部环形阵列有多个凹槽，每个凹槽内均设有卡扣，通过卡扣与支撑结构连接。
4.根据权利要求3所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置，其特征在于，所述凹槽和卡扣均是钢制的。
5.根据权利要求2所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置，其特征在于，所述桩尖内布设有多个传感器，包括孔压传感器和土压力传感器。
6.根据权利要求1所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置，其特征在于，所述振动片包括可伸缩翅片和弹簧，其中，可伸缩翅片阵列在振动液化装置四周，弹簧布设在振动液化装置底部。
7.根据权利要求6所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置，其特征在于，所述升降装置、振动液化装置和可伸缩翅片均通过远程遥控控制。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置的使用方法，其特征在于，所述土体发生液化的判断依据为：根据超孔压的大小来判断当前的土体是否满足液化要求，通过孔压传感器监测孔隙水压力，通过土压力传感器得到总应力大小，进而得到有效应力的大小，从而得到超孔压比，当超孔压比超过0.65时，判断土体发生液化。
10.根据权利要求8所述的一种管内振动桩周土体液化的预制管桩快速沉桩装置的使用方法，其特征在于，所述桩身垂直度的偏差小于0.5％开始压桩。
