CN103924594B - 滚动摩擦式植桩机 - Google Patents

Abstract

一种通过滚轮滚动摩擦可实现桩体(预制混凝土桩、H型钢以及钢板桩等)的植入与拔除。涉及土木、水利、交通等领域中预制桩体(预制混凝土桩、H型钢、钢板桩等预制桩型)的施工技术以及机械领域，尤其基坑工程施工技术领域。该发明机械主要包括：动力部分(电动机)、调速装置(减速机组)、滚动轮组(两个滚动轮以及轮面压块)、滚动轮加压装置、行走转向装置、反力夹装置、植桩定向装置以及高压射水辅助装置等。通过滚轮滚动摩擦多角度植入、拔除桩体，应用范围广、施工便捷、操作空间小、灵活多角度、环境影响小等特点。

Description

滚动摩擦式植桩机

技术领域

本发明为一种工程类机械，涉及土木、水利、交通等领域中预制桩体(预制混凝土桩、H型钢、钢板桩等预制桩型)的施工技术以及机械领域，尤其基坑工程施工技术领域。

背景技术

滚轮摩擦式传动作为一种常见的传动方式，广泛地应用于生产制造、生活娱乐中。其工作原理是利用滚轮滚动的复返运动，通过摩擦使得接触体被摩擦传动原理。常见的滚轮传动装置，如电梯(摩擦式提升机的一种)，将钢丝绳围绕在摩擦轮上，一般以电动机(或其它动力设备)为动力源，通过变速器、导向轮装置等传动系统和工作系统，利用钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦力来提升下方重物或人员。另外，其配备盘式制动器、液压油组成的制动系统来控制提升机的减速和停车，用测速发电装置、离心限速器等来控制提升机的运行速度；用配置编码器、模拟柱状显示器、数显表示来反映提升机在井筒中的位置。通过一系列的电气、机械、液压行为来保证机器安全运行。摩擦式提升机是一种常见的重要短距离运输设备，为典型的滚动摩擦传动设备。常见的利用该原理的设备诸如：火车、汽车轮胎、传输带、跑步机等。

目前，在土木、水利、交通等领域中，预制桩的施工多以打入或者压入为主，如：预制混凝土桩(PHC管桩、预应力方桩等)一般采用自重较大的静压机或者采用功率较大的柴动(或者汽动)锤打桩机，在桩顶设置保护措施，通过桩顶传力将桩体植入土中。管桩静压机械一般占用空间较大，需要大量的堆载提供反力，施工非常不灵活，且无法实现桩体拔除。而锤击打桩机，机械相对静压机比较灵活，无需堆载提供反力，但其振动打桩对桩体影响较大，对周边环境影响产生较大的振动与噪音影响，另外，其施工质量相对不高；预制钢桩(H型钢、钢板桩等)通常采用机械手配合履带吊施工，采用履带吊将钢桩吊到指定桩位，用机械手将钢桩压入/拔除土体。当桩体难以插入时，可以采用履带吊吊起振动锤将桩体植入。该类施工方法植桩时，定位不精确，施工质量差；近些年，日本生产的专门施工钢板桩液压静力植桩机，通过固定的锁扣卡紧钢板桩，利用反力夹夹紧已完成的钢板桩提供反力，将桩体植入/拔除土中，其轻便灵活，施工质量较高，对周围环境影响小。但其施工中需要其预先施工反力桩，其设备费用非常高，是普通机械的4倍以上，在国内属罕见机型，且施工桩型单一。

相比以上几种工艺，本发明在研究其各施工工艺的基础上，吸收其特点，利用滚动摩擦方式实现桩的植入与拔除，自身振动小。滚轮上配置不同的摩擦垫块可以实现多种类型土体施工，配置反力夹具提供反力的同时，通过自身具有的平台可以适量堆载来打入预备反力桩体，无须其它设备辅助植桩。配备了自行走装置，可以灵活地移动位置。且施工中利用滚轮可以灵活地调整桩体入土角度，控制和提高施工质量，另外配置了高压射水装置辅助沉桩。其具有应用范围广、施工便捷、操作空间小、灵活多角度、环境影响小且施工经济等特点。

发明内容

为了进一步解决目前预制桩的施工中遇到的问题，本发明提供了一种滚动摩擦式植桩机。其吸收了传统预制桩施工机械的优点，并作出了创新与改进，一种滚动摩擦式植桩机，其特征在于包括操作工作台，动力装置台，自驱预加力动轮，固定转动轮，动力设备，调速装置，所述操作工作台与所述动力装置台之间通过4根竖直油缸连接，所述动力装置台上固定有滑轨，所述滑轨的一端安装水平油缸，所述水平油缸的活塞杆与自驱预加力动轮固定连接，所述自驱预加力动轮与滑轨移动副连接。所述固定转动轮安装在操作工作台上，且与所述自驱预加力动轮处于同一竖直平面。

上述方案中，所述自驱预加力动轮和所述固定转动轮上通过螺栓固定有高强度耐压抗磨损压块。

上述方案中，所述自驱预加力动轮与所述固定转动轮上方通过钢制门架安装一对从动钢制滚轮，所述自驱预加力动轮一边的钢制门架安装在动力装置台上，所述固定转动轮一边的钢制门架安装在操作工作台上。

上述方案中，所述操作工作台底部设置一组反力夹装置，所述反力夹装置包括上下两部分，所述上部分和下部分通过转动轴连接。

上述方案中，所述反力夹装置的下部分夹口通过螺栓连接高强度耐磨压块。

上述方案中，所述操作工作台下方设计成C型结构与行走装置构成移动副连接。

滚动摩擦式植桩机的操作方法：

第一步：根据施工图放设沉桩轴线，挖设沉桩导向槽，将工程桩有序地堆放在沉桩轴线一侧，根据土层的承载力，将沉设初始桩的配重运至沉桩现场，通过自驱预加力动轮和固定转动轮的夹紧摩擦，植入初始反力桩；

第二步：利用吊车将植桩机吊起，利用反力夹装置，夹住初始反力桩；

第三步：利用吊车将桩体喂给植桩机，植桩机通过反力将桩体植入土层中；

第四步：完成一个桩后，通过行走装置移动位置，进行下一根桩体植入；

第五步：其两摩擦轮反转可实现桩体的拔除。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：采用滚动摩擦预制桩(预制混凝土桩、H型钢、钢板桩等预制桩型)植入土中，机械占用空间小，施工便捷迅速、灵活；改善了常规打桩振动对桩体以及周边环境的影响，采用缓慢植入，施工质量可靠且定位准确；可以灵活调整桩体入土角度，且施工桩型多样。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1为滚动摩擦式植桩机正视图；

图2为滚动摩擦式植桩机左视图；

图3为滚动摩擦式植桩机自驱预加力动轮部分局部视图；

附图中所标序号的零件名称：

1，自驱预加力动轮 2，固定转动轮 3，轮面高强摩擦压块 4，动力设备 5,从动钢制滚轮 6,调速装置 7,反力夹装置 8,高压射水辅助装置 9,预加力以及动轮调向装置10,操作工作台 11,保护围栏 12,行走装置 13，动力装置台 14，水平油缸 15，竖直油缸16，滑轨

具体实施方式

本发明是滚动摩擦式植桩机，采用机械传动的形式，主要通过两只均具有独立动力源的钢制滚轮，分别为自驱预加力动轮1和固定转动轮2，其通过滚轮夹紧桩体后转动产生的摩擦力，将桩体植入土中。该滚动摩擦式植桩机主要包括：操作工作台10，动力装置台13，自驱预加力动轮1，固定转动轮2，动力设备4，调速装置6。

本发明具有一个满足施工操作、安放装置与适当堆载的钢制操作工作台10。操作工作台10上设置保护围栏11。该滚动摩擦式植桩机的主要设备为两个各自均带有动力装置的滚动轮，两轮分别为自驱预加力动轮1与固定转动轮2，自驱预加力动轮1与位于动力装置台13上的滑轨16移动副连接，并设置一个水平油缸14调节水平位移，动力装置台13与操作工作台10之间通过四个竖直油缸15连接，可以调节竖向位移，通过水平油缸14和竖直油缸15来调整自驱预加力动轮1与固定转动轮2之间竖向以及水平位置关系来夹紧桩体和调整两轮公切线方向，可以调整桩体的植入角度。通过螺栓将带有纹路的高强度耐压抗摩损压块固定于自驱预加力动轮1和固定转动轮2的轮面上，根据摩擦力不同配置不同型号的压块，其为实心块体时，可与轮面贴紧加大与桩体之间的摩擦力，损耗比较严重时可以更换；在自驱预加力动轮1和固定转动轮2的上方通过钢制门架安装一对从动钢制滚轮5，其中一个轮的钢架安装在自驱预加力动轮1的动力装置台上，与该台同步移动调整植桩方向；机械平台底部通过螺栓固定一组反力夹装置7，总共三个夹具，每个夹具分为上下两部分，下部分通过液压实现夹紧与松开，夹口同样通过螺栓固定高强耐磨压块来夹紧桩体，上部分与下部分之间通过转动轴连接，可以灵活调整夹口方向，夹具可以夹紧已打入桩体的竖向力来抵消压桩过程中产生的反力；在桩体施工过程中，通过调节电动机的电流或齿轮传动的转速来改变滚动轮的转速，从而可以调节植桩滚轮的速度来适应不同情况的地层；可以配置高压水泵一台，与滚动轮的动力设备连接一体，若施工中遇到比较坚硬的土层，用导管与桩体同步下沉，沿桩体顶端喷出高压水来破坏土体，从而辅助桩体植入；在植入初始桩时，因没有预先桩体来提供反力来抵消机械压桩的上抬力，可以利用机械平台上的堆配重抵消初始压桩的反力来进行植桩；桩体植入后移动位置后开始下一桩体的作业。

在植桩施工中，需采用辅助吊车喂送桩体，以及通过吊车将植桩机吊放到指定位置附近，进行初始型钢(预制桩)的压设。

该装置的操作方法：

第一步：根据施工图放设沉桩轴线，挖设沉桩导向槽，将工程桩有序地堆放在沉桩轴线一侧，根据土层的承载力，将沉设初始桩的配重运至沉桩现场，通过自驱预加力动轮1和固定转动轮2的夹紧摩擦，植入初始反力桩；

第二步：利用吊车将植桩机吊起，利用反力夹装置7，夹住初始反力桩；

第三步：利用吊车将桩体喂给植桩机，植桩机通过反力将桩体植入土层中；

第四步：完成一个桩后，通过行走装置12移动位置，进行下一根桩体植入；

第五步：其两摩擦轮反转可实现桩体的拔除。

Claims (5)

1.一种滚动摩擦式植桩机，其特征在于包括操作工作台(10)，动力装置台(13)，自驱预加力动轮(1)，固定转动轮(2)，动力设备(4)，调速装置(6)，所述操作工作台(10)与所述动力装置台(13)之间通过4根竖直油缸(15)连接，所述动力装置台(13)上固定有滑轨(16)，所述滑轨(16)的一端安装水平油缸(14)，所述水平油缸(14)的活塞杆与自驱预加力动轮(1)固定连接，所述自驱预加力动轮(1)与滑轨(16)移动副连接，所述固定转动轮(2)安装在操作工作台(10)上，且与所述自驱预加力动轮(1)处于同一竖直平面，所述操作工作台(10)下方设计成C型结构与行走装置构成移动副连接。

2.根据权利要求1所述的一种滚动摩擦式植桩机，其特征在于，所述自驱预加力动轮(1)和所述固定转动轮(2)上通过螺栓固定有高强度耐压抗磨损压块。

3.根据权利要求1所述的一种滚动摩擦式植桩机，其特征在于，所述自驱预加力动轮(1)与所述固定转动轮(2)上方通过钢制门架安装一对从动钢制滚轮(5)，所述自驱预加力动轮一边的钢制门架安装在动力装置台(13)上，所述固定转动轮一边的钢制门架安装在操作工作台(10)上。

4.根据权利要求1所述的一种滚动摩擦式植桩机，其特征在于，所述操作工作台(10)底部通过螺栓固定一组反力夹装置(7)，所述反力夹装置(7)包括上下两部分，所述上部分和下部分通过转动轴连接。

5.根据权利要求4所述的一种滚动摩擦式植桩机，其特征在于，所述反力夹装置(7)的下部分夹口通过螺栓连接高强度耐磨压块。