CN104452760A - 无噪音钢板桩压桩设备及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种无噪音钢板桩压桩设备及其施工方法，其设备的夹持机构（3）的框架（28）四角外侧设有四支与底座（8）固定的立柱导轨（27），框架的顶面与底面固定设有紧贴立柱导轨的导向滑块（16），框架内的下部固定一对拔桩缸（7），中部竖直方向固定设有两组夹持油缸，每一组夹持油缸包括一个直板夹持缸（1）和一个帽型夹持缸（14），用于分别夹持H+帽型钢板桩的H连接板（29）上、下各一点和帽型斜板（30）上、下各两点形成六点稳定夹持结构。利用该设备以静压方式配合拔桩缸无噪音压入钢板桩，且无需卷扬机拔桩。

Description

无噪音钢板桩压桩设备及其施工方法

技术领域

本发明涉及压桩机及压桩施工技术领域，具体说是一种无噪音钢板桩压桩设备及其施工方法。

背景技术

钢板桩以其成本低、质量稳定、可反复使用、综合性能好的优势而在各类基坑工程中获得了广泛的应用，钢板桩是指在工厂进行轧制处理后加工成两端有锁口形状的构件，常用的钢板桩截面形式有帽型和U型，其他还有组合型和直线型板式等。作为支护结构的一种类型，它具有高强、轻质、隔水性好、使用寿命长、安全性高、对空间要求低、环保效果显著等优点，还具有救灾抢险的功能，再加上施工简单、工期短、可重复使用、建设费用低，因此钢板桩的用途相当广泛。在永久性构筑物方面，它可用于码头、挡土墙、防洪堤等；在临时性构筑物方面，它可用于防洪断流、建桥围堰以及市政基础设施工程中的挡水、挡土墙等；在抗洪抢险方面，它可用于防洪和防止塌方、塌陷、流砂等用途。

由于U型等型材钢板桩在工程实践中有刚度不足、基坑变形量较大的问题，组合型钢板桩以其具备较大的刚度，且不失施工速度快、可重复利用的特点，而具有更大的优势。目前的组合型钢板桩有双排钢板桩、HZ组合型钢板桩、钢管与钢板桩组合，以及CAZ钢板桩，是钢板桩与型钢或钢板桩之间的组合，钢板桩与型钢分开布置，分别施工，施工工艺复杂，施工过程难以控制。H+帽型钢板桩采用大尺寸的热轧宽幅帽型钢板桩和具有丰富规格的H型钢焊接组合的钢板桩。具有更大的刚度，能够更好地控制基坑边形，且施工方便快速，因而在围堰工程等施工中具有明显优势。

现有的打桩工程有使用锤击打桩法、振动打桩法、螺旋钻复合式工法和静压工法，锤击打桩法是在三点式打桩机上安装液压锤或柴油锤，用其锤击钢板桩使之打入地下。当打击力过大时，钢板桩部可能被打碎，因此必须选择合适的锤子；振动打桩法是电动机在铅直方向发生振动，从而使钢板桩贯入地下。因为不用打击力，对钢板桩的损伤小，钢板桩的拔出亦可采用该方法。由振动锤、电动机、起重机构成，是一种紧凑的施工方法。以上两种工法施工噪音大，对钢桩易造成损坏变形，不适合于在城镇地区使用。带有液压压桩装置的静压工法是由液压式压桩机、钢板桩工作装置组成的，随着压桩的钻进，以液压油缸方式推动钢板桩的压入。与锤击和震动工法相比较，该方法具有噪音小、振动小，适用采用螺旋钻进，亦适用于坚硬地层条件。但是静压工法目前仅针对管桩或方桩进行基础施工，未见有钢板桩的静压桩机和施工的应用。而管桩和方桩与围堰用钢板桩的桩机要求从结构要求、功率装备、夹持装置以致用料都是完全不同的。钢板桩打桩机不仅振动大、噪音大，且其拔桩配套设施需要专门的一套动力源和起重机，整体设备重心较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种围堰用无噪音钢板桩压桩设备及其施工方法。

所述无噪音钢板桩压桩设备，包括操作室、长船、短船、短船回转、平台、吊机、电气控制系统、液压系统和压桩装置，其特征是：所述压桩装置包括龙门、压桩缸、夹持机构、底座、边桩支腿、边桩支撑缸，所述底座通过销轴与所述平台侧面的边桩铰座连接，底座通过螺栓固定连接一对龙门，一对所述压桩缸分别固定安装于一对龙门内，所述夹持机构的顶部两侧设有一对连接铰座，压桩缸的活塞杆与所述连接铰座固定；所述夹持机构设有框架，所述框架的四角外侧设有四支与底座固定的立柱导轨，框架的顶面与底面固定设有紧贴立柱导轨的导向滑块，用于使所述夹持机构限制在垂直线上移动；框架内的下部固定一对拔桩缸，中部竖直方向固定设有两组夹持油缸，每一组夹持油缸包括一个直板夹持缸和一个帽型夹持缸，用于分别夹持H+帽型钢板桩的H连接板上、下各一点和帽型斜板上、下各两点形成六点稳定夹持结构。

作为实施例，所述直板夹持缸位于H+帽型钢板桩的所述H连接板的一侧，直板夹持缸的活塞杆端通过直板夹持块与H连接板另一侧固定设置的固定夹块配合夹持；所述帽型夹持缸位于H+帽型钢板桩的帽型外侧，帽型夹持缸的活塞杆端通过帽型夹持块与在所述帽型斜板的H连接板一侧对称设置的一对固定夹块配合夹持，用于对所述H+帽型钢板桩进行同步稳定夹持。

一种优化方案是，所述帽型夹持块的结构是前端两侧为与所述H+帽型钢板桩的帽型斜板贴合的斜面、前端中部设有凹槽的柱形结构。

作为实施例，所述导向滑块在所述框架的顶面与底面对称设置，共16个，针对每根立柱导轨在框架的顶面和底面各设有接触面相互垂直的两块导向滑块，使得所述框架整体被锁定在四根立柱导轨内滑动。

作为实施例，所述底座的外侧装有边桩支腿，所述边桩支腿通过边桩支撑缸与底座连接，用于通过边桩支撑缸调整所述底座的水平度，以保证钢板桩的垂直度。

一种利用并组合上述的无噪音钢板桩压桩设备的施工方法，其特征是：以包括如下的步骤依次执行：

步骤一、将压桩机移至桩位处，调节边桩支撑缸使底座达到水平度要求；

步骤二、找准桩位，驱动压桩缸到设定高度，吊桩并调节钢板桩的方向位置；

步骤三、收缩所有直板夹持缸和帽型夹持缸，以打开直板夹持缸和帽型夹持缸分别所连接的直板夹持块和帽型夹持块，将钢板桩的一端插入到两个直板夹持缸与各自的直板夹持块之间，同时也插入到四个帽型夹持缸与各自的帽型夹持块之间；

步骤四、伸长所有直板夹持缸和帽型夹持缸，夹紧钢板桩到设定压力，调节桩位，通过调节边桩支撑缸检查并调整钢板桩的垂直度到设定值；

步骤五、设定压桩阻力阈值，驱动压桩缸施压，将所述钢板桩压入设定桩位，当所反馈的阻力大于阈值时，停止压桩缸的施压，启动拔桩缸做拔桩操作到设定相对高度后，再将压桩缸做压桩动作；所反馈的阻力没有超出阈值时，继续压桩到本次行程结束；

步骤六、收缩直板夹持缸和帽型夹持缸，提升夹持机构到设定高度，重复步骤四、步骤五，直至送桩器达到设计标高，桩机移位。

作为优化方案，所述步骤二具体还包括，在吊桩前在钢板桩的前端安装高压喷嘴，将高压喷嘴连接高压水箱；在压桩阻力超过阈值进行拔桩动作后，启动高压喷嘴清除障碍。

本发明公开了一种无噪音无污染的钢板桩压桩设备，结束了钢板桩尤其是H+帽型钢板桩只能依靠锤击和振动打桩方式所带来的巨大噪音和振动污染。本发明针对最具有前景的H+帽型钢板桩，合理设置了夹持机构，省去了卷扬机拔桩装置，以直板夹持缸和帽型夹持缸利用直板夹持块和帽型夹持块对钢板桩的6点夹持、配合夹持机构的16块导向滑块保证了对钢板桩的夹持稳定性和导向稳定性，以拔桩缸在压桩过程中作压桩、拔桩动作配合解决压桩过程中所遇到的阻力过大问题并更好地贴合调整钢板桩之间的锁紧配合。使得即使在城镇地区也适合使用无噪音钢板桩进行围堰施工。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图主视图，

图2是图1的俯视图，

图3是钢板桩压桩装置结构示意图，

图4是图3中A-A向局部视图，

图5是夹持部分示意图。

图中：1—压桩缸，2—龙门，3—夹持机构，4—边桩支撑缸，5—边桩支腿，6—托梁，7—拔桩缸，8—底座，9—边桩支座，10—连接铰座，11—直板夹持缸，12—直板夹持块，13—帽形夹持块，14—帽形夹持缸，15—固定夹块，16—导向滑块，17—操作室，18—液压系统，19—长船，20—平台，21—短船回转，22—支腿配重，23—吊机，24—H+帽型钢板桩，25—压桩装置，26—边桩铰座，27—立柱导轨，28—框架，29—H连接板，30—帽型斜板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：如图1、2中所示，所述无噪音钢板桩压桩设备，包括操作室17、长船19、短船、短船回转21、平台20、吊机23、电气控制系统、液压系统和压桩装置25，如图3，所述压桩装置25包括龙门2、压桩缸1、夹持机构3、底座8、边桩支腿5、边桩支撑缸4，所述底座8通过销轴与所述平台20侧面的边桩铰座26连接，底座8通过螺栓固定连接一对龙门2，一对所述压桩缸1分别固定安装于一对龙门内，所述夹持机构3的顶部两侧设有一对连接铰座10，压桩缸1的活塞杆与所述连接铰座10固定；由此压桩缸伸长活塞杆时会将夹持机构下压。所述夹持机构3设有框架28，所述框架28的四角外侧设有四支与底座8固定的立柱导轨27，作为实施例，所述底座8的外侧装有边桩支腿5，所述边桩支腿5通过边桩支撑缸4与底座连接，用于通过边桩支撑缸4调整所述底座的水平度，以保证钢板桩的垂直度。

框架的顶面与底面固定设有紧贴立柱导轨的导向滑块16，用于使所述夹持机构限制在垂直线上移动；作为实施例，所述导向滑块16在所述框架28的顶面与底面对称设置的共16个，针对每根立柱导轨27在框架28的顶面和底面各设有接触面相互垂直的两块导向滑块16，使得所述框架整体被锁定在四根立柱导轨27内滑动。

如图3、4所示，框架内的下部固定一对拔桩缸7，中部竖直方向固定设有两组夹持油缸，每一组夹持油缸包括一个直板夹持缸1和一个帽型夹持缸14，用于分别夹持H+帽型钢板桩的H连接板29上、下各一点和帽型斜板30上、下各两点形成六点稳定夹持结构。

如图5，作为实施例，所述直板夹持缸1位于H+帽型钢板桩的所述H连接板29的一侧，直板夹持缸1的活塞杆端通过直板夹持块12与H连接板29另一侧固定设置的固定夹块15配合夹持；所述帽型夹持缸14位于H+帽型钢板桩的帽型外侧，帽型夹持缸14的活塞杆端通过帽型夹持块13与在所述帽型斜板30的H连接板29一侧对称设置的一对固定夹块15配合夹持，用于对所述H+帽型钢板桩进行同步稳定夹持。

一种优化方案是，所述帽型夹持块13的结构是前端两侧为与所述H+帽型钢板桩的帽型斜板30贴合的斜面、前端中部设有凹槽的柱形结构。在此做为典型应用的H型+帽形组合钢板桩具有密封性能好，无渗漏的特点，结合本发明的专用设备使用具有无振动、低噪音、无污染，安全、环保、经济，易操作。

上述实施例所述的特征及作用均可交叉使用在各实施例中。

本发明的利用并组合上述的无噪音钢板桩压桩设备的施工方法，以包括如下的步骤依次执行：

步骤一、将压桩机移至桩位处，调节边桩支撑缸4使底座达到水平度要求。

步骤二、找准桩位，驱动压桩缸1到设定高度，吊桩并调节钢板桩的方向位置；作为优化方案，所述步骤二具体还可包括，在吊桩前在钢板桩的前端安装高压喷嘴，高压喷嘴连接高压水箱；在压桩阻力超过阈值进行拔桩动作后，启动高压喷嘴清除障碍。

步骤三、收缩所有直板夹持缸11和帽型夹持缸14，打开直板夹持缸11和帽型夹持缸14分别所连接的直板夹持块12和帽型夹持块13，将钢板桩的一端插入到两个直板夹持缸11与各自的直板夹持块12之间，同时也插入到四个帽型夹持缸14与各自的帽型夹持块13之间。

步骤四、伸长所有直板夹持缸11和帽型夹持缸14，夹紧钢板桩到设定压力，调节桩位，通过调节边桩支撑缸4检查并调整钢板桩的垂直度到设定值。

步骤五、设定压桩阻力阈值，驱动压桩缸1施压，将所述钢板桩压入设定桩位，当所反馈的阻力大于阈值时，停止压桩缸的施压，启动拔桩缸7做拔桩操作到设定相对高度后，再将压桩缸做压桩动作；所反馈的阻力没有超出阈值时，继续压桩到本次行程结束；有效的消除钢板桩与地下土壤在压入过程中产生的摩擦应力。在压入和拔起H+帽形组合钢板桩过程中，可以使H+帽形组合钢板桩的连接更加啮合。

步骤六、收缩直板夹持缸11和帽型夹持缸14，提升夹持机构到设定高度，重复步骤四、步骤五，直至送桩器达到设计标高，桩机移位。

本发明装置电气系统和液压系统与主机控制室的电器系统和液压系统连接。确保了易操作性和安全性。利用钢板桩压桩工法进行静压压桩，可以适应不同土质土层的压桩作业，适应范围广，施工效率高。不会发生孔壁坍塌，桩基施工可靠性高。施工中无振动、低噪音、无公害，无污染。高效、环保、经济。其H+帽形组合钢板桩压桩工法的优点是：H+帽形组合钢板桩可回收重复利用，不会破坏H型+帽形组合钢板桩，特别适合于河岸坡堤围堰、地下施工等施工要求，无渗漏、无附加残余物（如泥浆、沙砾等）产生。

Claims (7)

1.一种无噪音钢板桩压桩设备，包括操作室（17）、长船（19）、短船、短船回转（21）、平台（20）、吊机（23）、电气控制系统、液压系统和压桩装置（25），其特征是：

所述压桩装置（25）包括龙门（2）、压桩缸（1）、夹持机构（3）、底座（8）、边桩支腿（5）、边桩支撑缸（4），所述底座（8）通过销轴与所述平台（20）侧面的边桩铰座（26）连接，底座（8）通过螺栓固定连接一对龙门（2），一对所述压桩缸（1）分别固定安装于一对龙门内，所述夹持机构（3）的顶部两侧设有一对连接铰座（10），压桩缸（1）的活塞杆与所述连接铰座（10）固定；

所述夹持机构（3）设有框架（28），所述框架（28）的四角外侧设有四支与底座（8）固定的立柱导轨（27），框架的顶面与底面固定设有紧贴立柱导轨的导向滑块（16），用于使所述夹持机构限制在垂直线上移动；框架内的下部固定一对拔桩缸（7），中部竖直方向固定设有两组夹持油缸，每一组夹持油缸包括一个直板夹持缸（1）和一个帽型夹持缸（14），用于分别夹持H+帽型钢板桩的H连接板（29）上、下各一点和帽型斜板（30）上、下各两点形成六点稳定夹持结构。

2.根据权利要求1所述的无噪音钢板桩压桩设备，其特征是：所述直板夹持缸（1）位于H+帽型钢板桩的所述H连接板（29）的一侧，直板夹持缸（1）的活塞杆端通过直板夹持块（12）与H连接板（29）另一侧固定设置的固定夹块（15）配合夹持；所述帽型夹持缸（14）位于H+帽型钢板桩的帽型外侧，帽型夹持缸（14）的活塞杆端通过帽型夹持块（13）与在所述帽型斜板（30）的H连接板（29）一侧对称设置的一对固定夹块（15）配合夹持，用于对所述H+帽型钢板桩进行同步稳定夹持。

3.根据权利要求2所述的无噪音钢板桩压桩设备，其特征是：所述帽型夹持块（13）的结构是前端两侧为与所述H+帽型钢板桩的帽型斜板（30）贴合的斜面、前端中部设有凹槽的柱形结构。

4.根据权利要求1所述的无噪音钢板桩压桩设备，其特征是：所述导向滑块（16）在所述框架（28）的顶面与底面对称设置，共16个，针对每根立柱导轨（27）在框架（28）的顶面和底面各设有接触面相互垂直的两块导向滑块（16），使得所述框架整体被锁定在四根立柱导轨（27）内滑动。

5.根据权利要求1所述的无噪音钢板桩压桩设备，其特征是：所述底座（8）的外侧装有边桩支腿（5），所述边桩支腿（5）通过边桩支撑缸（4）与底座连接，用于通过边桩支撑缸（4）调整所述底座的水平度，以保证钢板桩的垂直度。

6.一种利用权利要求1～5所述的无噪音钢板桩压桩设备的施工方法，其特征是包括如下的步骤依次执行：

步骤一、将压桩机移至桩位处，调节边桩支撑缸（4）使底座达到水平度要求；

步骤二、找准桩位，驱动压桩缸（1）到设定高度，吊桩并调节钢板桩的方向位置；

步骤三、收缩所有直板夹持缸（11）和帽型夹持缸（14），以打开直板夹持缸（11）和帽型夹持缸（14）分别所连接的直板夹持块（12）和帽型夹持块（13），将钢板桩的一端插入到两个直板夹持缸（11）与各自的直板夹持块（12）之间，同时也插入到四个帽型夹持缸（14）与各自的帽型夹持块（13）之间；

步骤四、伸长所有直板夹持缸（11）和帽型夹持缸（14），夹紧钢板桩到设定压力，调节桩位，通过调节边桩支撑缸（4）检查并调整钢板桩的垂直度到设定值；

步骤五、设定压桩阻力阈值，驱动压桩缸（1）施压，将所述钢板桩压入设定桩位，当所反馈的阻力大于阈值时，停止压桩缸的施压，启动拔桩缸（7）做拔桩操作到设定相对高度后，再将压桩缸做压桩动作；所反馈的阻力没有超出阈值时，继续压桩到本次行程结束；

步骤六、收缩直板夹持缸（11）和帽型夹持缸（14），提升夹持机构到设定高度，重复步骤四、步骤五，直至送桩器达到设计标高，桩机移位。

7.根据权利要求6所述的无噪音钢板桩压桩设备的施工方法，其特征是：所述步骤二具体还包括，在吊桩前在钢板桩的前端安装高压喷嘴，将高压喷嘴连接高压水箱；在压桩阻力超过阈值进行拔桩动作后，启动高压喷嘴清除障碍。