CN104131562A - 一种用于复合地基桩的成桩施工设备 - Google Patents

Abstract

一种用于复合地基桩的成桩施工设备，其包括底盘、在底盘中部沿与其垂直方向设置有桩架，在桩架中心点悬吊有柱锤，连接吊锤的钢缆经桩架顶梁上的滑轮和安装在底盘上的滑轮与卷扬机相连，柱锤和护筒位于底盘型心，柱锤悬吊于护筒内，反复作提升或自由落体的上下运动，所述护筒设置在两个主液压装置之间，两个主液压装置的底端和顶端分别与底盘钢梁和侧夹式夹箍铰接，采用抱箍反复抱紧或放松动作完成护筒下压和提升操作，所述底盘由设置于其下部的行走支盘或四个液压支脚支撑在地面上。两个主液压装置分别竖直对称地设置在护筒的两侧，所述侧夹式夹箍为环状构件，套装于护筒外壁。本发明桩机具有较好的可控性和可操作性，设备较轻，对场地要求不高。

Description

一种用于复合地基桩的成桩施工设备

技术领域

本发明涉及岩土工程中的地基处理领域，特别涉及一种用于在不同软土地层上、由散体桩作为增强体的复合地基桩的成桩施工设备。

背景技术

一般而言，在不同的软土地基上建筑固定设施或构筑物等，必须提供相应的地基处理方案，以防止因地基发生变形、塌陷等引发质量事故。为了提高地基承载能力，人们经常采用复合地基桩的施工方法。目前，针对上述施工方案，在常用的复合地基桩的成桩施工设备中，有的采用预应力管桩静力压桩机，该设备施工速度较快，由于设备自重和体积较大，对场地要求非常高，施工过程中，经常发生断桩或者桩端偏位等现象；有的采用锤击式柴油打桩机，噪音大，因预应力管桩桩头应力集中，经常发生桩头被击坏、桩身开裂等现象，大幅降低单桩承载能力；有的采用沉管灌注桩桩机或者旋挖桩桩机，由于设备自重大，对场地要求高，尤其在地下水位较高的地区，施工工艺受限制，施工周期长，耗水电资源，排出泥浆污染环境等；有的采用振动沉管碎石桩机，桩架挂一振动锤，采用电机启动，利用振动力将钢管震入土中，到达设计标高后开始投料，由于沉管上只有一个上料口，只能通过卷扬机将上料斗提升，再边灌料边振动拔管，将碎石震密实，灌至设计标高移出护筒，其缺点是噪音大，通过振动填料密实度不足、材料单一、置换率不高、置换深度小、桩径不大。

因此，当需要处理不同软弱地层的情况下，上述常用的施工设备都存在着许多难以克服的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的旨在提供一种高效、设备稳定性好、用于由散体桩作为增强体的复合地基桩的成桩施工设备，适用于需要深层置换处理软弱地层的一项施工技术。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种用于复合地基桩的成桩施工设备，其包括底盘、在所述底盘中部沿与其垂直方向设置有桩架，在桩架中心点悬吊有柱锤，连接所述吊柱锤的钢缆，经桩架顶梁上的滑轮和安装在底盘上的滑轮与卷扬机相连，柱锤和护筒位于底盘的型心，柱锤悬吊于护筒内，反复作提升或者自由落体的上下运动，所述护筒设置在两个主液压装置之间，两个主液压装置的底端和顶端分别与底盘钢梁和侧夹式夹箍铰接，所述侧夹式夹箍反复做抱紧或者放松动作，完成护筒的下压或提升操作，所述底盘由设置于其下部的行走支盘或四个液压支脚支撑于地面上。

在上述施工设备中，最好，上述两个主液压装置分别竖直对称地设置在护筒的两侧，所述侧夹式夹箍为环状构件，套装于护筒外壁上。

在上述施工设备中，最好，上述侧夹式夹箍实施抱紧或者放松操作，可以借助安装在抱箍豁口处的侧夹式液压装置完成，该装置沿环状框型构件的切线方向设置。

在上述施工设备中，最好，上述侧夹式夹箍由上、下环形板和位于中间的抱箍构成，所述抱箍设一个豁口的环状框型构件，中间设有加劲肋，抱箍环状框的内环壁上安装有若干橡胶垫。

在上述施工设备中，最好，在上述桩架上设置有护筒导向管环，所述导向管环套在护筒外侧，与护筒外壁留间隙环箍，导向管环通过若干拉杆与桩架连接，使护筒保持垂直运行，以防护筒产生歪斜。

在上述施工设备中，最好，沿上述护筒的周壁设置有若干投料口，所述护筒投料口按左右呈上下交替布置。

在上述施工设备中，最好，上述桩架的底端与底盘通过圆柱销铰接，桩架顶梁的四角通过四条主钢缆分别与底盘的四角拉结，在桩架下部加设附加支撑件，使桩架更加稳定。

本发明技术方案有益效果是：本发明护筒的下压或提升通过液压完成，相比使用钢缆完成，具有较好的可控性和可操作性，尤其是，由分别对称地竖直设置于护筒两侧的两个主液压装置，通过侧夹式夹箍的协同操作，在施工中，能够高效、稳定地完成对护筒下压或提升的操作，由于通过液压完成护筒下压的限制较小，其处理深度可达35m以上。本发明桩架被设置在底盘的中部，柱锤和套于其外的护筒均位于底盘的型心，增加桩架整体的稳定性，施工中有利于护筒下压或提升操作，从而使该设备不仅可用于复合地基桩中的散体桩施工，它还可以应用于其它桩型。在护筒壁上开有若干投料口，便于在自然地面就近投料，而所投物料与地下水和原土经过自然搅拌，组成混合料，增加地基土体置换密实度。本发明桩机设备较轻，对场地要求不是很高。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明对复合地基桩的成桩施工设备的一个实施例的立面示意图，图中柱锤部分的下部以上为局部剖视；

图2为图1中所示成桩施工设备的侧视示意图，图中柱锤部分的下部以上为局部剖视；

图3为图1中所示施工设备中的主液压装置与侧夹式夹箍以及护筒位置的局部放大的立面示意图；

图4为图3中所示侧夹式夹箍的俯视局部放大示意图，图中未出现上环形板；

图5为图1中所示施工设备中的主液压装置与侧夹式夹箍以及护筒位置的局部放大立体示意图。

附图中所示零件序号名称：1、柱锤，2、护筒，3、护筒投料口，4、主液压装置，5、下铰接点，6、上铰接点，7、抱箍，8、侧夹式夹箍，9、下环形板，10、上环形板，11、侧夹式液压装置，12、豁口，13、加劲肋，14、橡胶垫，15、导向管环，16、拉杆，17、桩架，18、桩架柱脚铰接点，19、顶梁，20、底盘，21、行走支盘，22、主钢缆，23、下固定点，24、上固定点，25、液压支脚，26、操作台，27、卷扬机，28、下滑轮，29、上滑轮，30、吊锤钢缆，31、附加支撑、32、下节点板，33、上节点板，34、配重。

具体实施方式

图1和图2示出本发明施工设备一个实施例的部件组成示意图，在底盘20的四角端点各安装一个液压支脚25，该液压支脚25在施工期间伸出用于支撑底盘20和桩架17，运输和储藏期间收起。底盘20的下部设置有行走支盘21，底盘20与行走支盘21在中间点通过球绞成一点连接，二者连成一体，形成一个可前后移动、可转动的底盘组件，该行走支盘21在收起液压支脚25后，可以在自然地面上行走，完成上下坡和旋转等动作。工作状态时，行走支盘21起辅助支撑作用，本发明的行走支盘21为液压步履式行走支盘。

桩架17设置在底盘20型心沿与其垂直的方向，桩架17底端的桩架柱脚铰接点18与底盘20之间通过圆柱销加开口销铰接，在桩架17顶梁19上四角的固定点24通过四条主钢缆22分别与底盘20四角钢缆下固定点23拉结。为了安全起见，在桩架17下部纵向两侧对称再各设一附加支撑件31，该附加支撑件31通过高强螺栓分别与桩架17上的上节点板33和底盘20上的下节点板32连接，以防止主钢缆22拉断，桩架17倾覆，使得桩架17整体更加稳定。另外，桩架17底端与底盘20之间采用铰接，既方便设备现场整体安装，也能够实现自动装卸，而不必另外配备其它吊装设备完成桩架17的装卸。

顶梁19为钢框型结构，在顶梁19上装有上滑轮29，供吊锤钢缆30使用。底盘20的一侧安装有卷扬机27，吊锤钢缆30的一端卷绕于卷扬机27上而驱动，另一端经由设在桩架下部的下滑轮28和装在顶梁19上的上滑轮29而实现向下垂吊并操作柱锤1，使柱锤1完成落锤或者提升动作，用于对复合地基桩的填充料进行夯击-挤扩，施工中，柱锤1位于护筒2同心圆内。

在桩架17靠近底盘20型心的两侧，分别竖直对称地设置两个主液压装置4，该主液压装置4底端的下铰接点5与底盘20铰接，其顶端上铰接点6与侧夹式夹箍8的下环形板9铰接，护筒2设置于两个主液压装置4的中间。护筒2依靠主液压装置4和侧夹式夹箍8来完成其下压或者提升操作。由于护筒2和柱锤1位于底盘20型心，本发明设备部件围绕型心作业，既有给底盘20的压力，也有给护筒的反作用力。在施工过程中，主液压装置4上下皆采用铰接点，可以避免弯矩和剪力等外力对主液压装置4造成损害。

参见图3、图4和图5，侧夹式夹箍8为环状构件，套装于护筒2外壁上，该侧夹式夹箍8由上环形板10、下环形板9和位于中间的抱箍7构成，抱箍7为开有一个豁口12的环状框型构件，在该抱箍7的中间框内沿径向设有若干竖直加劲肋13，该若干加劲肋13按放射状等间距设置，如图4所示。抱箍7环状框的内环壁上装有若干橡胶垫14可与护筒2直接抱紧。在抱箍7的豁口处装有侧夹式液压装置11，该侧夹式液压装置11沿抱箍7环状框型构件的切线方向设置，当侧夹式液压装置11启动时，随着抱箍7环状框型构件的豁口12口距的改变，护筒2可以借助侧夹式液压装置11来完成被侧夹式夹箍8被抱紧或者被放松的操作。

实际操作中，当需要下压护筒2时，侧夹式液压装置11使豁口12口距缩小，护筒2被橡胶垫14抱紧，同时主液压装置4活塞下移，护筒2被下压，下压一定行程后，侧夹式液压装置11使豁口12的口距放松，护筒2与橡胶垫14被脱开，主液压装置4返回原位继续实施下一抱紧和下压动作，以此类推，反复实施直至到达设计标高，开始进入投料夯击等工序；当需要提升护筒2时，侧夹式液压装置11使豁口12口距缩小，橡胶垫14抱紧护筒2，同时主液压装置4活塞上升，护筒2被上推，上推一定行程后，侧夹式液压装置11使豁口12的口距放松，护筒2与橡胶垫14被脱开，主液压装置4返回原位继续实施下一抱紧和上推动作，以此类推，反复实施直至拔出护筒成桩。由于护筒2的下压或提升通过液压机构完成，一般处理深度可达35m，由于下压和提升速度较快，下压时可达5m/分钟，提升时可以根据施工流程需要，提升某固定行程，完成反复投料和夯击工序，有较好的可控性和操作性。本发明主液压装置4每次行程可达5～8m，可大幅减少抱箍7的动作次数。

在桩架17上设置有导向管环15，是一个环形构件，套在护筒2外壁，与护筒2略有空隙。该导向管环15由其若干拉杆16与桩架17连接，拉杆16一端固定在桩架17上，另一端固定在导向管环15的环上，拉杆16将导向管环15拉平，如图1和图2所示。该导向管环15使护筒2保持垂直度，并防止护筒2产生歪斜，即在施工过程中，减小护筒2的侧向位移，减小外力对主液压装置4的影响，护筒2可以在导向管环15内上下自由移动。

在护筒2的相应高度上，沿其周壁设置若干护筒投料口3，该护筒投料口3按左右两侧呈上下交替布置，护筒投料口3按纵向长轴形成椭圆形孔，便于投料，实现可从不同高度和不同的方向同时投料，或者投不同的填充料，提高投料效率。

在本发明中，护筒2作为实施工具之一，在施工中，通过外力作用于护筒2上，在地下土体中形成一通道后，通过柱锤1，既可以在护筒2下夯击土体，形成扩大头，再放入管桩，或者放入钢筋笼施工混凝土桩身等；可以施工增强体-散体桩；还可以施工其它桩型。例如在护筒2内夯击土体形成扩大头后，放入预应力管桩或者浇筑混凝土桩身等，形成载体桩或者灌注桩等；夯填碎石形成碎石桩等等。本发明在施工成桩护筒2提升出地面后，再施工其它桩位的工程桩，护筒2可反复使用。

在本发明的底盘20的一侧上设置有操作台28，分别实施控制卷扬机19完成柱锤1和控制各液压系统完成护筒2的动作和桩架行走等。另外，底盘20上还设置有配重34，可选用储水箱等，便于长途运输。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于复合地基桩的成桩施工设备，其包括底盘、在所述底盘中部沿与其垂直方向设置有桩架，在桩架中心点悬吊有柱锤，连接所述吊柱锤的钢缆，经桩架顶梁上的滑轮和安装在底盘上的滑轮与卷扬机相连，柱锤和护筒位于底盘的型心，柱锤悬吊于护筒内，反复作提升或者自由落体的上下运动，所述护筒设置在两个主液压装置之间，两个主液压装置的底端和顶端分别与底盘钢梁和侧夹式夹箍铰接，所述侧夹式夹箍反复做抱紧或者放松动作，完成护筒的下压和提升操作，所述底盘由设置于其下部的行走支盘或四个液压支脚支撑在地面上。

2.根据权利要求1所述的复合地基施工设备，其特征在于，所述两个主液压装置分别竖直对称地设置在护筒的两侧，所述侧夹式夹箍呈环状构件，套装于护筒的外壁上。

3.根据权利要求1所述的复合地基施工设备，其特征在于，所述侧夹式夹箍实施抱紧或者放松操作，可以借助安装在抱箍豁口处的侧夹式液压装置完成，该装置沿环状框型构件的切线方向设置。

4.根据权利要求3所述的复合地基施工设备，其特征在于，所述侧夹式夹箍由上、下环形板和位于中间的抱箍构成，所述抱箍设一个豁口的环状框型构件，中间设有加劲肋，抱箍环状框的内环壁上安装有若干橡胶垫。

5.根据权利要求3所述的复合地基施工设备，其特征在于，在所述护筒的上部设置有导向管环，所述导向管环套在护筒外侧，与护筒外壁留间隙环箍，导向管环通过拉杆与桩架连接，使护筒保持垂直运行，以防护筒产生歪斜。

6.根据权利要求5所述的复合地基施工设备，其特征在于，沿所述护筒的周壁设置有若干投料口，所述护筒投料口按左右呈上下交替布置。

7.根据权利要求5所述的复合地基施工设备，其特征在于，所述桩架的底端与底盘通过圆柱销铰接，桩架顶梁的四角通过四条主钢缆分别与底盘的四角拉结，在桩架下部加设附加支撑件，使桩架更加稳定。