工程基础设施建设中,广泛的应用了桩基础。桩基础按载荷传递机理可分为摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩和端承桩,其中摩擦桩的承载能力取决于桩侧土壤所能提供的摩擦力。随着孔壁密实度的提高,孔壁土的摩擦力增大,桩的承载能力将大大增强。同时,对于工程中的塌孔埋钻事故,其原因大多是因为孔壁土壤不够紧凑,密实度不高,抗干扰能力差。目前的处理方法都是发生事故后被动地采取措施,尚无主动预防的办法。鉴于此,本文提出利用振动来密实孔壁土壤,主动预防塌孔埋钻事故,提高孔壁土壤的密实度从而实提高摩擦桩桩基的承载能力。在分析现有无钻杆钻具的结构和工作原理的基础上,结合土壤的振动压实机理,设计了激振器和导向撑压器,将其进行有机的组装,组成振动密实机构。对导向撑压器在最不利工况条件下进行了有限元强度校核。结果表明:在极限载荷的情况下,振动密实机构满足强度要求,能安全的工作。建立了两种工况下振动密实机构的动力学模型。推导出两种工况下的机构数学模型,明确了振幅与激振力、振动频率、土壤刚度、土壤阻尼之间的关系。利用有限元软件ANSYS中提供的Block Lanczos法对振动密实机构最大激振力时的模态分析,给出了系统前20阶固有频率和固有振型。结果表明:由于密实机构的重量主要分布在导向撑压器上,导向撑压器为对称机构,因此出现了连续三阶频率接近的情况。振动密实机构固有振型主要发生在导向撑压器上的导向撑压板上。加工制造了一台?1 200mm无钻杆钻具振动密实机构,建立了振动密实机构实验系统。并利用振动分析软件DH5938振动测试系统对振动密实机构的空载的振动试验,获得了振动密实机构导向撑压板上的加速度曲线、速度曲线和振幅曲线。验证了振动密实机构设计的正确性。同时,对于试验中出现的问题进行了分析。实验结果表明:振动密实机构的设计正确。