CN102292504A - 一种用于高度有限的密闭空间的打桩机 - Google Patents

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Abstract

一种用于对大体积超长连续托换桩(61，62)进行打桩操作的打桩机(1)，所述托换桩(61，62)的长度至少等于建筑一整层楼的高度。模块化的打桩机(1)可以在现场组合，以便在高度空间有限的狭小封闭空间内进行将桩打入地面的操作。所述打桩机包括：托换桩(61)、夹持滑块(2)和止推框架(3)；所述夹持滑块(2)包括水平液压夹持装置(25，29)；所述止推框架(3)包括一个由一对垂直液压传动柱塞(4)支撑起来的C形水平梁(34)；所述垂直液压传动柱塞(4)包括一对相同的撞锤(43)，所述撞锤(43)驱动夹持滑块(2)沿着两个垂直托架(5)运动；所述垂直托架(5)通过一对上下锁定插销(54)固定于水平梁(7)上，所述水平梁(7)依靠在地基(8)的下端面上。一种推拉打桩的方法，不同于只利用建筑物一部分质量对托换桩(63a，63b，63c)进行打桩操作，其通过利用至少两台打桩机(1)组成的组合体(9)所构成的系统，利用了托换桩(61a，61b，61c)连接部之间的抗拉力。

Description

一种用于高度有限的密闭空间的打桩机
技术领域
本发明一种用于对超长大体积的托换桩(62)进行打桩操作的打桩机(modular piling driver)，所述托换桩的长度至少等于普通建筑一层楼的高度。此外，这种打桩机还可以在封闭空间内，将托换桩打在地下结构基础上，也可把托换桩打在地下结构基础之下，由于此时不需要将托换桩多余的长度截去，材料大大节省。除了上述优势，本发明一系列小质量的基础单元可以在开挖的地基中人为地组合在一起，形成组合体，进行打桩操作。
然而，必须指出的是本发明也可用于开放的工作空间内的打桩操作。
背景技术
现有的注入式打桩机采用了两种机械的结合：一个垂直的打桩传动装置，一个与传动装置相连的夹持装置，这个夹持装置或设于传动装置的顶部，或设于传动装置的侧面。这个夹持装置也可以仅仅是对桩的顶部进行下压的装置。
在先前的专利申请中，如WO93/01364和US6368023B1中，打桩机在其框架上安装了1个及以上的液压千斤顶，因此这种打桩机的最终质量达到了可观的50-1000吨，因此，其难以在液压支座的轨道或者滑槽上移动。这种打桩机在使用上无优势可言，很明显，不能用于如建筑物的地下室等的封闭空间内的打桩操作。
在专利文献US7300230B2和EP20006070165中，打桩机未采用侧面夹持部件的结构，这很明显降低了这种打桩机对长桩进行打桩操作的可能性。这种打桩机构要求很高的框架，以及一个刚性的水平构件，用以支撑千斤顶，该千斤顶冲击撞锤向下击打桩的顶部。采用这种方式也是明显没有优势的，因为打桩机能进行打桩操作桩的长度受到了明显的限制，其长度仅仅是从撞锤的尖部到打入地下桩露出地面段顶部的距离。此外，这类打桩机只能对比较短的桩来进行打桩操作，以避免打桩过程中发生桩的弯曲。
在专利文献US6368023B1中，采用了对没有侧向夹持装置对现有技术进行改进，使打桩机能对更长的桩进行打桩操作。该技术方案在打桩机的框架上设置了两个打桩面，每个打桩工作面设置一个打桩头。然而这种框架结构在有限的高度内，占据一定的垂直空间，因此，这种打桩机还是不能对长度在建筑一层楼高度以上的大体积超长连续托换桩进行打桩操作。
在专利文献US54333556和US2204283中，提供了一种仅设置对桩的顶部提供下压力装置的技术方案，它要求首先开挖一个地基，再将该提供下压力的装置提升至所要进行打桩操作的桩的顶部。很明显，这个技术方案笨重，难操作，而且仅能对一些短小的桩进行操作。
在专利文献US5722798和US4925345中的技术方案，尽管采用了侧向夹持的结构，但是其劣势在于承重结构上，因为它要求将桩从上至下插入一个固定在支架上水平止推部件的开口处，这个水平止推部件固定在距离地面有一定的高度德地方。这样，打桩机所能进行打桩操作桩的最大长度大大降低。同样在专利文献US5135335中的技术方案中，采用了两个夹持部相组合的技术方案，也造成夹持部件成为阻隔性的构件。
在专利文献EP2006070165，US5722798，US4925345中，在对小型桩进行打桩操作的打桩机的夹持部件上，采用了楔形机构来阻止桩偏移，但是这样做很困难，打桩速度很慢，也难以防止桩的整体滑移。另外一方面，在专利文献US513535和USUS4411408中，通过在桩上设置滑槽结构，以此作为夹持机构，但是这些槽很难在如方形的水泥桩这样的大断面的桩上制造，因为这将导致桩的表面形成裂纹。
在专利文献EP1806455A1中，在对推拉打桩的方法中，采用了顶部液压夹持部件。推拉打桩的方法在对一排薄型桩进行打桩操作时，使用相当普遍。然而这种顶部液压夹持部件仅作用于桩的顶部，因此其无法对超长的桩进行打桩操作。
以上所提及的打桩机现有技术都存在缺点，要么框架太高、太重，结构过于笨重，要么是采用操作不便的桩顶部负载的结构，这种打桩机难以进入高度有限的狭小封闭空间，并且把桩打在地下结构的打基础上或者基础之下。所以本发明的目的就是克服这些不足。
发明内容
为了避免在桩的连接部采用一系列细长的连接部件，相应的，本发明的一个目的是在高度有限的封闭空间内，将大体积超长连续托换桩(62)进行打桩操作。本发明给出的教导是：
这种打桩机轻便，可移动，能在封闭空间内进行人工操作，并且能对大体积超长连续托换桩进行打桩操作。
所述打桩机拆除了水平阻隔性构件，使得托换桩可以通过垂直排列或者水平排列，插入夹持部件，这个夹持部件可以移动到地面，甚至是地基的地下结构基础之下。
所述的打桩机可以对位于地下基础之下的托换桩进行打桩操作。
所述打桩机通过采用两个垂直托架(5)上拥有螺纹部件(51)的上下螺栓(32)对C形水平梁进行校准，从而实现对托换桩(62)进行竖直的打桩操作。
所述打桩机相互连接成为一个组合体的时候，打桩机可以利用建筑物的全部质量对托换桩进行打桩操作，也可以选择在对推拉打桩的方法，利用托换桩与托换桩之间的摩擦阻力来进行打桩操作。
根据本发明，解决以上技术问题的打桩机包括如下基本部件：
一个止推框架，所述止推框架设置一个C形水平梁的，所述C形水平梁设有一个侧向开口，所述侧向开口周围设置四个通孔，用来支撑两个垂直液压传动柱塞和两个垂直托架。
一对上下锁定插销分别和两个垂直托架固定构件相连，这样可以使垂直托架固定在水平梁上，这样会让水平梁依靠在地基下部的背面，以抵抗来自止推框架的推力和压力。
沿着两个垂直托架光滑部件之间滑动的夹持滑块；
所述夹持滑块拥有一对正交的水平液压夹持装置，所述液压加持部拥有一对可互换的夹持片，所述加紧片为模压成型，与所述管状桩形状相适应。
必须指出的是：为了使本发明的潜在保护范围最大化，模块化打桩机可以围绕地基相连接成为一个组合体，这是为了采用推拉的方法，利用托换桩和托换桩之间的摩擦阻力，来取得比建筑本身重量更大的打桩力。
附图说明
在对本发明的实施例和附图进行详细研读后，就可以对本发明的技术要点和技术效果有所了解。
图1为本发明打桩机各个零件的分解示意图；
图2a为本发明打桩机拥有顶部延伸翼的夹持滑块，以及与圆形桩正交互补接触的夹持部。
图2b为本发明打桩机拥有顶部和底部延伸翼的夹持滑块，以及与方形桩正交互补接触的夹持部。
图3为本发明打桩机的夹持滑块降低底部，所述夹持滑块的水平液压夹持装置松开，这样可使连续长桩水平放入打桩机。
图4位本发明打桩机的夹持滑块滑到了顶端，水平液压夹持装置夹紧，准备好了打桩。
图5为本发明的打桩机，夹持滑块通过拉伸垂直液压传动诸塞上的撞锤，完成了打桩地工序，接着水平液压夹持装置松开。
图6为本发明打桩机，通过液压传动诸塞上的撞锤的回缩，夹持滑块向上回复，并开始重复下一打桩周期。
图7为4台本发明的打桩机围绕地下结构的地基，组装成为一个组合体，通过推拉的方式，使托换桩与托换桩之间连接部的摩擦阻力成为打桩的助力。
具体实施方式
请参阅附图，图中各组件用数字标注，以便于说明。为了区分两个属于不同部件的实体，用后缀a或b用来指示第一实体和第二实体。
本发明的打桩机包括：
图1显示的是根据本发明打桩机1具体形象所显示的各个组成部分的分解示意图。在本发明的最宽处，本发明的打桩机(1)包括托换桩(61)、夹持滑块(2)、止推框架(3)和一对垂直液压传动柱塞(4)组成。
托换桩(61)可以是管状的，可以是任何材料做的，比如钢，木材，水泥等。止推框架(3)包括钢制的C形水平梁(34)，这个C形水平梁(34)的一侧设有侧向开口(31)，这样设计的目的主要是用于抵抗扭转力，以及用于安放一对垂直液压传动柱塞(4)和两个垂直托架(5)。
按下述顺序松开螺栓，将很容易地将止推框架3的拆卸下来：首先拆开的是位于C形水平梁(34)底部的，用以支持一对垂直液压传动柱塞(4)的螺栓(42)，再拆卸垂直方向上用以以支撑垂直托架(5)的上下螺栓(32)，最后将夹持滑块(2)与撞锤(44)一端相连的可拆卸的连接旋转部(21)拆开。
在俯视图中，托换桩的中心线是与通孔(33，35)的中心共线的，这样除了在C形水平梁(34)部分外，托换桩(61)整体不发生整体偏移。
图2a显示的是夹持滑块(2a)顶部两侧都有水平延伸翼(22)。一对相互正交的水平夹持装置(25，29)上设有相同的活塞，各自穿过孔(28)，夹持片(25，29)在图中未显示，与夹持片的中心(26a)和(27a)与夹持片相接触。夹持片表面(28a)为模压成型，与圆形桩的侧面形状相适应。
图2b显示的是夹持滑块(2b)底部和顶部的两侧都有水平延伸翼(22)，夹持片表面(28b)为模压成型，形状与方形桩互补。
图3显示的是止推框架(3)已经通过调整螺栓(32)被校正到垂直位置，打桩机已经将托换桩(61)打到地面之下。接下来一根与之连接的托换桩(62)水平地放置于夹持滑块(2)内。并且该托换桩垂直地插入C形水平梁(34)的侧开口(31)内。
图4显示的是夹持滑块(2)上升到顶部位置，水平液压夹持装置紧紧抓住托换桩(62)，做好将其打入地下的准备。
图5显示的是夹持滑块2已经被打入地下，水平液压夹持装置松开对于托换桩(62)的夹持，使夹持滑块(2)得以回到顶部位置。
图6显示的是图4到图6这一打桩过程又一循环的开始。
图7显示的是4个打桩机(1)在地下结构基础(8)的周围组合成一个组合体，采用推拉的方法，将托换桩(61a或61c)连接处的摩擦阻力转化成为对托换桩(63b)进行打桩操作的助力，而托患桩(61啊，61不，61c)分别由夹持块(2a，2b，2c)夹持。对于托换桩(63b)的打桩操作造成了对于C形水平梁(34b)的向上的拉力，这因为来自托换桩(61a)或61c)连接部拉动产生了对于C形水平梁(34a或34b)向下拉力，因而产生了反作用力。

Claims (23)

1.一种打桩机(1)，可以在现场组装起来，以便在高度空间有限的狭小封闭空间内将桩打入地下，其包括：托换桩(61)、夹持滑块(2)和止推框架(3)；
所述夹持滑块(2)包括水平液压夹持装置(25，29)；
所述止推框架(3)包括一个由一对垂直液压传动柱塞(4)支撑起来的C形水平梁(34)；所述垂直液压传动柱塞(4)包括一对相同的撞锤(43)，所述撞锤(43)驱动夹持滑块(2)沿着两个垂直托架(5)运动；所述垂直托架(5)通过一对上下锁定插销(54)固定于水平梁(7)上，所述水平梁(7)依靠在地基的下端面上；
其特征在于：其可以对大体积超长的连续托换桩(62)进行打桩操作，所述托换桩(62)的长度至少等于建筑一整层楼的高度；
所述夹持滑块(2)可以在所述垂直托架(5)上自由滑动，直至到达地下结构基础的表面或之下；另外一方面，在由一对垂直液压传动柱塞(4)对托换桩(61，62)相对止推框架(3)进行下压和上拉的过程中，所述夹持滑块(2)紧紧抓住托换桩(61，62)。
2.如权利要求1所述的打桩机，其特征在于，所述止推框架(3)上设置一个带有侧向开口(31)的C形水平梁(34)，所述超长连续托换桩(62)可以水平移入该侧向开口(31)内，并且垂直插入夹持滑块(2)内，所述超长连续托换桩(62)的长度至少等于建筑一整层楼的高度。
3.如权利要求2所述的打桩机，其特征在于，所述止推框架(3)上设置的拥有侧向开口(31)的C形水平梁(34)，在设计的过程中已经考虑到了负载偏移所造成的对C形水平梁的扭转力。
4.如权利要求2-3所述的打桩机，其特征在于，所述C形水平梁(34)至少设置4个通孔，两个内侧的通孔(35)用于安放垂直液压传动柱塞(4)，两个外侧的通孔(33)，位于C形水平梁(34)的两端，用于安放两个垂直托架(5)。
5.如权利要求2-4所述的打桩机，其特征在于，在所述托换桩的俯视图上，所述托换桩(61)的中心线，C形水平梁(34)与通孔(33，35)的中心是共线的，以防止托换桩整体发生偏移。
6.如权利要求2-5所述的打桩机，其特征在于，C形水平梁(34)的底部采用螺栓(42)刚性地固定在一对垂直液压传动柱塞(4)上。
7.如权利要求2-6所述的打桩机，其特征在于，C形水平梁(34)上设置的两个垂直托架(5)，该垂直托架(5)由螺纹部件(51)以及位于螺纹部件(51)下方的光滑部件(52)组成。
8.如权利要求2-7所述的打桩机，其特征在于，可通过调节两个垂直托架(5)上可延螺纹部件(51)顶端到底端调节的螺母(32)实现对C形水平梁(34)的水平高度的调节，使打桩机可对托换桩(62)进行竖直的打桩操作。
9.如权利要求8所述的打桩机，其特征在于，所述每根垂直托架(5)的底部至少设置两个通孔(53)，用于安放上下锁定螺钉(54)。
10.如权利要求9所述的打桩机，其特征在于，所述两个垂直托架(5)允许托换桩(62)受到的驱动力和上拉力被安装于水平梁(7)上的上下锁锁定螺钉(54)所抵消。
11.如权利要求6所述的打桩机，其特征在于，所述垂直液压传动柱塞(4)在所述撞锤的下端(44)，通过一个旋转插入式连接部(21)与夹持滑块(2)相连。
12.如权利要求11所述的打桩机，其特征在于，所述水平夹持滑块(2)的水平两端设置顶部延伸翼部分(22)，所述平延伸翼部分(22)上设置通孔(23)，用以安放滑动轴承，使夹持滑块(2)沿两个垂直托架(5)下部的光滑部件(52)滑动。
13.如权利要求12所述的打桩机，其特征在于，所述水平夹持滑块(2)设置顶部水平延伸翼，或设置底部延伸翼，或同时设置水平延伸翼和底部延伸翼。
14.如权利要求12-13所述的打桩机，所述夹持滑块(2)优选地设置有两对正交设置的夹持片，或者至少一对可互换的夹持片(26a和26b)，所述夹持片(26a和26b)上设置一个模压成型的表面(28a和28b)；该模压成型的表面(28a和28b)的形状分别与圆形桩(62a)或者方形桩(62b)相适应；该模压成型的表面(28a和28b)的形状也可和其它管式桩的形状相适应。
15.如权利要求12-14所述的打桩机，其特征在于，所述夹持滑块(2)的侧边上设置抓住托换桩(62)的装置，该装置优选地为两对相互正交的液压夹持装置(25，29)，或至少一对水平液压夹持装置(25或29)。
16.如权利要求1所述的打桩机，其特征在于，通过止推框架(3)作用，将打桩机(1)和建筑物所有的质量施加于夹持滑块(2)上，从而给与托换桩(62)最大的驱动力。
17.如权利要求1所述的打桩机，其特征在于，施加于夹持滑块(2)上的向下的驱动力，通过撞锤(43)的拉伸作用，传递给止推框架(3)，接着传递给地基(8)。
18.如权利要求14-17所述的打桩机，其特征在于，可通过拉伸垂直液压传动柱塞(4)的撞锤(43)，校准垂直液压传动柱塞(4)最大液压压力，从而实现对所述夹持滑块(2)向下打入地面的推力地精确控制。
19.一种打桩的方法，其特征在于，对托换桩(62)进行打桩操作的机械包括垂直液压传动柱塞(4)，所述垂直液压传动柱塞(4)包括一对相同的撞锤(43)，所述撞锤(43)垂直地拉伸回缩驱动夹持滑块(2)沿着两个垂直托架(5)，往复进行抓紧托换桩，俯冲向下直到最低位置，松开托换桩，恢复到最初最顶部位置的过程，进行工作。
20.如权利要求20所述的打桩的方法，其特征在于，不同于只利用建筑物一部分质量对托换桩(63a，63b，63c)进行打桩操作，其通过利用至少两台打桩机(1)组成的组合体(9)所构成的系统，利用托换桩(61a，61b，61c)连接部之间的抗拉力，对托换桩进行打桩操作。
21.如权利要求20所述的打桩的方法，其特征在于，所述组合体(9)可以通过共用一侧的止推框架(3)，将模块化打桩机(1)人工地在现场组装在一起。
22.如权利要求21所述的打桩的方法，其特征在于，所述止推框架(3)的共享是通过水平连接部件(34)通过螺栓(52)从上下扣紧在共享的垂直滑动部件(51)上实现的。
23.如权利要求19-22所述的打桩的方法，其特征在于，在由拉动托换桩(61a或61c)连接部所产生的摩擦阻力来驱动分别与夹持滑块(2a，2b，2c)夹持的托换桩(63b)时，会对C形水平梁(34b)产生一个向上的拉力；这是因为在对托换桩(63b)进行打桩操作时，)托换桩(61a或61c)连接部之间所产生的对于水平梁(34)的向下压力，因而产生了反作用力。
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