CN103485342B - 多角度抱桩装置及液压打桩锤多作用试车台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多角度抱桩装置，在打桩作业中固定管桩的角度，管桩上具有顺轴向延伸的径向长孔；抱桩装置包括：承载架、抱桩器及插拔销；承载架包括两间隔的竖板，两个竖板之间供管桩通过，竖板上间隔地开有围绕同一圆心的多个固定孔，竖板在圆心位置形成有缺口；抱桩器为两个，分别可转动地安装于缺口中的圆心位置；插拔销为长度大于两个竖板间隔的轴件；抱桩器从两侧抱住管桩，管桩的长孔选择对齐固定孔的其中一对，插拔销插入固定孔及管桩的长孔，对管桩进行角度定位。同时还提供一种在打桩作业中多角度地固定管桩的液压打桩锤多作用试车台，应用了前述多角度抱桩装置。

Description

多角度抱桩装置及液压打桩锤多作用试车台

技术领域

本发明有关液压打桩，特别是涉及一种多角度抱桩装置及液压打桩锤多作用试车台。

背景技术

液压打桩锤是一种具有效率高、噪声低、污染小、结构简单、可抗拒恶劣的海上环境等特点的新型打桩设备，主要应用于港口、跨海大桥、海上采油平台、导管架安装、深水结构，以及海上风电等领域。

液压打桩锤试验主要是进行多角度的打桩试车试验，从而根据试验获得的数据，来确定液压打桩锤的打击功曲线，了解液压打桩锤的性能。

通常液压打桩锤试验应做的准备有：履带吊或汽车吊准备、预栽桩准备、打桩扶手准备等。现有技术的试验桩通常只进行垂直打桩试验，若进行多角度打斜桩时，首先把桩与地面成一定角度埋进地基，再用汽车吊把打桩锤吊起放在管桩上进行打桩试验。这就有三个难点：第一、每选一个角度打桩都要重复挖坑埋桩，埋桩时角度很难按理想固定，而且误差较大；第二、每次打斜桩时很难确保桩保持不倒；第三、每次换桩、换角度打桩都要使用汽车吊，经济成本较高。由此可知，液压打桩锤每一次打桩试验需要大量的人力、物力和资金，而且每种桩径做多角度试验都需重复上述工作。

发明内容

本发明要降低多角度打斜桩的作业难度、打桩误差和成本。

本发明提供一种多角度抱桩装置，在打桩作业中固定管桩的角度，所述管桩上具有顺轴向延伸的径向长孔；所述抱桩装置包括：承载架、抱桩器及插拔销；所述承载架包括两间隔的竖板，所述两个竖板之间供所述管桩通过，所述竖板上间隔地开有围绕同一圆心的多个固定孔，所述竖板在所述圆心位置形成有缺口；所述抱桩器为两个，分别可转动地安装于所述缺口中的圆心位置；所述插拔销为长度大于所述两个竖板间隔的轴件；所述抱桩器从两侧抱住所述管桩，所述管桩的长孔选择对齐所述固定孔的其中一对，所述插拔销插入所述固定孔及所述管桩的长孔，对所述管桩进行角度定位。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：本发明的抱桩装置能在管桩下部以长孔及插拔销配合进行定向导引，同时管桩还被抱桩器在轴向固定，从而形成两点定位。能将管桩保持在多个不同角度下，向下进行打桩作业。相对于现有技术的预栽桩并配合打桩扶手的做法，本发明的抱桩装置，能将管桩稳固的固定在每个角度上；而且，打桩作业时，管桩也仅能沿其轴向进行打桩作业。本发明的抱桩装置操作方式方便快捷，能大大提高打桩作业的效率。

根据上述构思，所述抱桩装置还具有抱桩架，所述抱桩架固定于所述承载架两侧，所述抱桩架顶部对齐所述圆心位置；所述抱桩器分别安装于所述抱桩架顶部内侧。

抱桩架能将抱桩器支撑在承载架一侧的缺口中，缺口可以尽量大，这样能方便观测管桩的倾斜角度。且各抱桩架可均以距离承载架一定距离，以便于两对应的抱桩器能有一定调径空间，能适应多种直径的管桩进行作业。

根据上述构思，所述抱桩架上均具有一个调节装置，所述调节装置安装于所述抱桩架顶部，通过所述调节装置所述抱桩器可沿径向调整移动。

以便于两对应的抱桩器能有一定调径空间，能适应多种直径的管桩进行作业。

根据上述构思，所述缺口为圆弧形缺口。这样能方便量测管桩的倾斜角度。

根据上述构思，所述抱桩架分别包括两个斜架及一个枢接座，所述枢接座焊接在所述两个斜架顶部交汇处，所述枢接座轴心位于所述圆心位置。

抱桩器可转动地安装于枢接座，可便于抱桩器跟随管桩的倾斜进行旋转，使管桩在对齐固定孔时有个稳定的支撑，提高操作的便利性。

本发明还一种具有如前所述多角度抱桩装置的液压打桩锤多作用试车台，所述试车台另外包括桩架、滑移装置、升降装置和变幅驱动；所述桩架具有铰轴，所述铰轴固定于所述抱桩装置一侧；所述滑移装置安装于所述桩架上，一液压打桩锤通过所述滑移装置可滑动地固定于所述桩架上；所述升降装置带动所述液压打桩锤在所述滑移装置上滑移；所述变幅驱动带动所述桩架绕所述铰轴旋转，调节所述桩架及液压打桩锤的角度。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：本发明的液压打桩锤可节省液压打桩锤试验所需的起吊设备、多角度栽桩、固桩设备及大量人力、物力造成的费用。使多角度、多种桩径的打桩作业更灵活、省时、简便，具有良好的经济效益。以可转动的桩架能在多角度上承载液压打桩锤，配合自动化控制的变幅驱动带动桩架旋转定位。底部的多角度抱桩装置能配合将管桩定位在需要的角度上进行打桩作业。本发明的液压打桩锤多作用试车台，操作方式方便快捷，能大大提高打桩锤试验的效率和准确性。

根据上述构思，所述滑移装置包括滑移导轨和抱锤扶手；所述滑移导轨顺所述桩架长度方向安装于所述桩架；所述抱锤扶手包括连接架和扶手臂，所述连接架与所述液压打桩锤固定连接；所述扶手臂一端连接于所述连接架，另一端与所述滑移导轨组成导轨副。

通过抱锤扶手和滑移导轨，不仅能定位液压打桩锤，还不妨碍液压打桩锤的轴向打桩作业。

根据上述构思，所述液压打桩锤上对称安装有两个所述抱锤扶手，所述抱锤扶手的连接架分别从两侧对应地固定在所述液压打桩锤上；所述抱锤扶手的扶手臂对应地安装于所述连接架上，所述扶手臂和连接架通过转动轴连接；所述滑移导轨为工字形钢架，所述扶手臂上具有从外侧套在所述滑移导轨上部滑板两边缘的滑槽。

连接架与扶手臂之间的转动轴，能提供一定活动量，便于液压打桩锤活动地对齐管桩。同时能方便管桩对齐固定孔。因为桩架的旋转轴心与管桩旋转轴心不同，桩架与管桩的旋转中，连接架与扶手臂之间转动轴还能提供一定的形变距离，避免扶手臂与滑移导轨造成损坏。

根据上述构思，所述升降装置包括：绞车、起升滑轮和吊钩；所述绞车安装于所述桩架内；所述起升滑轮安装于所述桩架顶部；所述吊钩可用于拉动所述液压打桩锤，所述吊钩通过牵引绳和起升滑轮与所述绞车连接。

将起吊装置直接配置于桩架上，可以不再使用其它起吊设备，不用再占用作业空间。

根据上述构思，所述变幅驱动包括液压变幅油缸和枢座，所述液压变幅油缸一端通过所述枢座固定在作业台面上，另一端能过枢座固定于所述桩架。

能液压变幅油缸便可实现桩架在0-90°范围枢转调节。

附图说明

图1为本发明液压打桩锤多作用试车台的结构示意图；

图2为本发明液压打桩锤多作用试车台中抱桩装置的结构示意图；

图3a-c为本发明抱桩装置对管桩进行多角度调节的示意图；

图4为本发明试车台中抱锤扶手的结构示意图；

图5为本发明试车台中抱锤扶手的侧面结构示意图；

图6为本发明试车台将管桩固定在45°角情形下的示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供一种液压打桩锤多作用试车台，如图1所示，包括桩架1、滑移装置2、升降装置3、抱桩装置4和变幅驱动5。

桩架1可枢转地安装于一个作业平台(图中未示出)上，作业平台可以是打桩船，也可以是陆地作业平台。升降装置3配置于桩架1上，用于在桩架1上控制一液压打桩锤6升降。抱桩装置4也安装于作业平台上，位于桩架1一侧。变幅驱动5则安装于桩架1另一侧，可推动桩架1调整角度。

桩架1为桁架结构，优选地包括两立柱11和两个弦杆12。两个立柱11底部平行，且均具有安装于作业平台的铰轴13，两个立柱11顶部通过连接件固定连接，两个立柱11之间形成桩架1的作业面，供液压打桩锤6进行打桩作业。两个弦杆12在两个立柱11一侧居中位置组成一个等腰三角形，一个上部弦杆12上部连接在立柱11顶部，一个下部弦杆12底部连接在立柱11的下部。如图1所示，两立柱11之间以及立柱与弦杆12之间，连接有多个直连杆或斜连杆以构成一个稳固的桁架结构。

如图1所示，滑移装置2安装于桩架1作业面上，液压打桩锤6通过滑移装置2可滑动地固定于桩架1上。滑移装置2包括滑移导轨21和抱锤扶手22。滑移导轨21顺桩架1长度方向安装于桩架1作业面上，滑移导轨21可为一个工字钢件，其焊接于两立柱11之间的连杆上。

如图4所示，滑移导轨21是焊接为一体的工字形钢架，具有一底板211、多个支撑板212和一滑板213，底板211焊接或通过螺栓等紧固件固定在桩架1作业面上。多个支撑板212间隔地焊接在底板211和滑板213之间，滑板213宽度大于底板211，滑板213两侧分别突出至两外侧支撑板212之外。

如图4所示，液压打桩锤6上可以对称安装有两个抱锤扶手22，每个抱锤扶手22包括连接架221、扶手臂222和转动轴223。

连接架221是焊接为一体的抱箍型钢架，包括上下两端的支撑块2211、中部的支撑板2212、两个间隔的框架立板2213、两框架立板2213间的框架筋板2214、面向液压打桩锤6的多个月耳形衬板2215、以及焊接在下部的连接板2216。支撑块2211面向液压打桩锤6开设有一排通孔2217，支撑块2211内侧可以焊装一个安装垫板2210，以便与液压打桩锤6上相应的固定面对接，安装垫板2210上对应通孔2217设有多个小孔，多个内六角螺栓2218可穿组于通孔2217卡固在小孔上。连接板2216平行于滑移导轨21的长度方向进行固定，连接板2216焊接在下部支撑块2211的外缘，位于靠近液压打桩锤6的一侧。月耳形衬板2215内侧具有匹配液压打桩锤6外形的弧形缺口，以便于在抱锤扶手22固定液压打桩锤6时有效压制液压打桩锤6外周面。连接板2216底端具有一个通孔2219，通孔2219长度方向与通孔2217长度方向平行。

扶手臂222分为臂座、臂部和滑块三个部位。臂座具有与连接板2216平行的座板2221和座块2222，座板2221和座块2222上开设有垂直的轴孔，座块2222焊接在座板2221外侧面。如图5所示，座板2221和座块2222面向连接架221的两个角最好切削为圆角。臂部包括臂板2223和三个筋板2224，臂板2223与座板2221焊接为一体，臂板2223较佳向内侧倾斜一定角度。三个筋板2224间隔地焊接于臂板2223外侧，在外侧支撑臂板2223。滑块2225呈长条形，顺滑移导轨21的长度方向固定，滑块2225开设有一个顺轴线方向且截面呈U形的滑槽2226。

转动轴223具有固定部2231和轴身2232，固定部2231外径大于轴身2232外径。轴身2232前端具有切槽，可分别通过一个或两个定位板2233置于切槽后，利用螺栓将转动轴223定位在座块2222上。通过转动轴223可将连接架221和扶手臂222可转动地组装在一齐，先将扶手臂222臂座的轴孔对齐连接板2216的通孔2219，再将转动轴223的轴身2232从连接板2216内侧穿过通孔2219和轴孔，之后利用定位板2233将转动轴223进行固定。

对应连接架221的支撑块2211，液压打桩锤6上焊接有4个连接块224。连接块224是概呈三角形的铸钢件，连接块连接在液压打桩锤6的一面呈弧形，另外两个面相互垂直，对应支撑块2211的连接面上开设有多个螺孔2241。安装时，以连接架221支撑块2211上的通孔2217对齐螺孔2241，之后利用螺栓2218将连接架221固定在连接块上。从而完成与液压打桩锤6的固定。

如图4、图5所示，抱锤扶手22的扶手臂222通过转动轴223连接于连接架221，扶手臂222另一端以滑槽2226从外侧套在滑移导轨21的滑板213两边缘上，滑块2225的滑槽2226活动地套在滑板213两边缘上，组成滑移导轨副。两个连接架221分别从两侧对应地固定在液压打桩锤6上；两个扶手臂222对应地安装于连接架221上。两个扶手臂222的滑块2225从两侧活动地套在滑移导轨21的滑板213两边缘上。连接架221与扶手臂222之间的转动轴223垂直于滑移导轨21长度方向，能在液压打桩锤6与滑移导轨21之间提供一定活动量，便于液压打桩锤6活动地对齐管桩7。

滑移装置2能确保液压打桩锤6的作业实况，在可转动式桩架1上设抱锤扶手22和滑移导轨21，使液压打桩锤6能自由随管桩7下打行进。

如图1所示，升降装置3包括绞车31、起升滑轮32和吊钩33。绞车31安装于桩架1内。起升滑轮32安装于桩架1顶部。吊钩33可用于拉动液压打桩锤6，吊钩33内具有吊钩滑轮，以便于吊钩33通过牵引绳34和起升滑轮32、绞车31连接。升降装置3能带动液压打桩锤6在滑移装置2上滑移。升降装置3能节省租用汽车吊或履带吊的麻烦。

如图1、图2所示，本发明以多角度抱桩装置4在打桩作业中固定管桩7的角度，其中在管桩7上开设有顺轴向延伸的径向长孔71，长孔71的长度最好是略大于管桩7的打桩深度。作业中，管桩7上部套在液压打桩锤6锤筒中。

如图2所示，抱桩装置4包括承载架41、抱桩架42、抱桩器43及插拔销44。承载架41包括两间隔的竖板411，两个竖板411之间供管桩7通过，竖板411上间隔地开有围绕同一圆心位置O的多个径向固定孔4111，如图2所示，围绕圆心位置O，多个径向固定孔4111分别位于0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°处。竖板411在圆心位置O形成有缺口4112。缺口4112最好是以O为圆心的圆弧形缺口4112，以便能观察量测管桩7在承载架41内的角度。

如图2所示，抱桩架42分别固定于承载架41外侧，抱桩架42顶部对齐圆心位置O。每侧的抱桩架42分别包括两个斜架421及一个枢接座422。斜架421可为角钢件，两个斜架421顶部都焊接连接于枢接座422上，底部焊接在一个底板45上组成一个竖立的三角形。当然，承载架41的各竖板411也可以相应焊接在底板45上，只要保证两竖板411之间为落空区即可。枢接座422可为一个轴承座，枢接座422轴心位于圆心位置O。抱桩器43分别为两个圆弧形板件，背面都固定有垂直于板件的螺杆。抱桩器43分别通过螺杆穿套于枢接座422中，并且抱桩器43的弧形板件均位于抱桩架42的内侧。如此，抱桩器43从两侧抱住管桩7时，还可围绕螺杆在枢接座422旋转。

抱桩架42上最好均具有一个调节装置，调节装置可为位于枢接座422内外的两个螺母，与抱桩器43的螺杆配合可调整抱桩器43在枢接座422中的径向位置。当作大直径管桩试验时可将螺母向里旋转，抱桩器43的螺杆随之向外移动，使抱桩器43内径变大，即可对大直径管桩进行打桩试验。反之，可对小直径管桩进行打桩试验。依此，本发明的液压打桩锤多作用试车台也可对不同直径的管桩7进行垂直桩、多角度斜桩、水平桩试验。当然，在缺口4112尽量小的情形下，也可将抱桩器43通过轴承座直接安装于竖板411的缺口4112上，省去抱桩架42，同样可以有效定位管桩7。

插拔销44为长度大于两个竖板411间隔的轴件，其可以插入径向固定孔4111及管桩7的长孔，对管桩7进行角度定位。插拔销44两端可以设置活动挡件，以将插拔销44与竖板411定位。抱桩装置4可使管桩7多角度稳定站立。

如图1及图5所示，变幅驱动5能带动桩架1绕铰轴调节液压打桩锤6的角度。变幅驱动5包括液压变幅油缸51和枢座52，液压变幅油缸51一端通过枢座52固定在作业平台上，底部枢座52的安装位置较佳是低于桩架1底部的安装位置，以便于变幅油缸51有合适的推拉角度。液压变幅油缸51另一端通过枢座52固定于桩架1上两个弦杆12的结合处。变幅驱动5可实现桩架1在0-90°范围枢转调节。图5中示出了管桩7固定在45°角的情形下的示意图。

变幅驱动5与多角度抱桩装置4配合，可确保液压打桩锤6、管桩7与地面调角的灵活性，节省时间，节约成本。

本发明的工作原理和操作过程描述如下：

参照图1、图2及图3(a)，液压打桩锤6需要进行垂直打桩试车试验时：先将液压打桩锤6通过抱锤扶手22连接在滑移导轨21上，同时把液压打桩锤6下部锤筒套在管桩7上。再调节变幅驱动5，使桩架1垂直于地面。启动升降装置3，提升液压打桩锤6，管桩7会随液压打桩锤6一起处在与地面垂直状态。之后升降装置3垂直下放液压打桩锤6及管桩7，使管桩7进入抱桩装置4的两竖板411之间。如图1、图2所示，抱桩器43从两侧抱住管桩7，插拔销44插入竖板411最底部的径向固定孔4111及管桩7的长孔。此时液压打桩锤多作用试车台处于打直桩模式，液压打桩锤6可冲击管桩7向下作业，管桩7受长孔71及插拔销44的导引，同时管桩7还被抱桩器43在轴向固定，从而形成两点定位，保持在垂直角度向下打桩作业。

如图3及图5所示，在液压打桩锤需要进行斜角试车试验时：先将液压打桩锤6通过抱锤扶手22连接在滑移导轨21上，同时把液压打桩锤6下部锤筒套在管桩7上。再调节变幅驱动5，使桩架1与地面形成一夹角，如：15°、30°、45°、60°、75°，图3中(b)是30°的情形。启动升降装置3，提升液压打桩锤6，管桩7会随液压打桩锤6一起处在与地面成30°夹角的状态。之后升降装置3放下液压打桩锤6及管桩7，使管桩7进入抱桩装置4的两竖板411之间。将管桩7的长孔71对齐多对固定孔4111中的一对，将插拔销44插入竖板411固定孔4111及管桩7的长孔71，此时液压打桩锤多作用试车台可处于30°打斜桩模式，即可进行打斜桩试车试验。液压打桩锤6冲击管桩7向下，管桩7下部受长孔71及插拔销44的定向导引，同时管桩7还被抱桩器43在轴向固定，从而形成两点定位。保持在30°的角度向下打桩作业。需要进行其它角度打桩作业试车试验时，调节过程也相同。

见图3(c)，调节变幅驱动5使桩架1与地面成0°角，液压打桩锤多作用试车台可处于打水平桩模式。

利用本发明的液压打桩锤多作用试车台，可对各种液压打桩锤进行多角度的试车试验，从而根据试验获得的数据，来确定液压打桩锤6的打击功曲线。

本发明的优点和有益效果是：本发明可节省液压打桩锤试验所需的起吊设备、多角度栽桩、固桩设备及大量人力、物力造成的费用。使多角度、多种桩径的打桩作业更灵活、省时、简便，具有良好的经济效益。且有助于解决研发液压打桩锤面临的试车难题，促进重点海工装备国产化。液压打桩锤多作用试车台具有设计合理，制造方便，操作灵活，经济成本低的特点，对于打破国外技术垄断、摆脱对进口的依赖、推动我国海工装备走向高端市场具有重要意义。

虽然已参照典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种多角度抱桩装置，其特征在于，所述抱桩装置在打桩作业中固定管桩的角度，所述管桩上具有顺轴向延伸的径向长孔；所述抱桩装置包括：承载架、抱桩器及插拔销；

所述承载架包括两间隔的竖板，所述两个竖板之间供所述管桩通过，所述竖板上间隔地开有围绕同一圆心的多个径向固定孔，所述竖板在所述圆心位置形成有缺口；

所述抱桩器为两个，分别可转动地安装于所述缺口中的圆心位置；

所述插拔销为长度大于所述两个竖板间隔的轴件；所述抱桩器从两侧抱住所述管桩，所述管桩的长孔选择对齐所述径向固定孔的其中一对，所述插拔销插入所述固定孔及所述管桩的长孔，对所述管桩进行角度定位。

2.如权利要求1所述的多角度抱桩装置，其特征在于，所述抱桩装置还具有抱桩架，所述抱桩架固定于所述承载架两侧，所述抱桩架顶部对齐所述圆心位置；所述抱桩器分别安装于所述抱桩架顶部内侧。

3.如权利要求2所述的多角度抱桩装置，其特征在于，所述抱桩架上均具有一个调节装置，所述调节装置安装于所述抱桩架顶部，通过所述调节装置所述抱桩器可沿所述抱桩器的径向方向调整移动。

4.如权利要求3所述的多角度抱桩装置，其特征在于，所述缺口为圆弧形缺口。

5.如权利要求4所述的多角度抱桩装置，其特征在于，所述抱桩架分别包括两个斜架及一个枢接座，所述枢接座焊接在所述两个斜架顶部交汇处，所述枢接座轴心位于所述圆心位置。

6.一种具有如权利要求1至5任一项所述多角度抱桩装置的液压打桩锤多作用试车台，其特征在于，所述试车台还包括桩架、滑移装置、升降装置和变幅驱动；

所述桩架具有铰轴，所述铰轴固定于所述抱桩装置一侧；

所述滑移装置安装于所述桩架上，一液压打桩锤通过所述滑移装置可滑动地固定于所述桩架上；

所述升降装置带动所述液压打桩锤在所述滑移装置上滑移；

所述变幅驱动带动所述桩架绕所述铰轴旋转，调节所述桩架及液压打桩锤的角度。

7.如权利要求6所述的多作用试车台，其特征在于，所述滑移装置包括滑移导轨和抱锤扶手；所述滑移导轨顺所述桩架长度方向安装于所述桩架；所述抱锤扶手包括连接架和扶手臂，所述连接架与所述液压打桩锤固定连接；所述扶手臂一端连接于所述连接架，另一端与所述滑移导轨组成导轨副。

8.如权利要求7所述的多作用试车台，其特征在于，所述液压打桩锤上对称安装有两个所述抱锤扶手，所述抱锤扶手的连接架分别从两侧对应地固定在所述液压打桩锤上；所述抱锤扶手的扶手臂对应地安装于所述连接架上，所述扶手臂和连接架通过转动轴连接；所述滑移导轨为工字形钢架，所述扶手臂上具有从外侧套在所述滑移导轨上部滑板两边缘的滑槽。

9.如权利要求8所述的多作用试车台，其特征在于，所述升降装置包括：绞车、起升滑轮和吊钩；所述绞车安装于所述桩架内；所述起升滑轮安装于所述桩架顶部；所述吊钩可用于拉动所述液压打桩锤，所述吊钩通过牵引绳和起升滑轮与所述绞车连接。

10.如权利要求9所述的多作用试车台，其特征在于，所述变幅驱动包括液压变幅油缸和枢座，所述液压变幅油缸一端通过所述枢座固定在作业台面上，另一端通过枢座固定于所述桩架。