CN106522205B - 一种桩帽 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桩帽，包括：桩帽本体及与桩帽本体连接的内撑装置；内撑装置用于将桩帽本体与钢护筒连接；桩帽本体的一端用于接受激振力，桩帽本体的另一端用于与钢护筒对接；桩帽本体两端之间截面的最大尺寸小于或等于所述钢护筒的外径。本发明提供的桩帽利用内撑装置与钢护筒内壁的连接，将振动锤的激振力有效传递至钢护筒，且由于桩桩帽本体两端之间截面的最大尺寸小于或等于所述钢护筒的外径，所以振动锤能够将钢护筒激振至地下，从而避免了现有的振动锤只能将部分钢护筒激振到地下，并需要对每根钢护筒地表多余的部分进行再次切割的缺点，并且此桩帽能够在同规格的钢护筒上反复使用，这样既节省了材料成本，又提高施工效率。

Description

一种桩帽

技术领域

本发明属于桩基础工程施工技术领域，主要涉及一种能将液压振动锤激振力有效传递至地下钢护筒的桩帽。

背景技术

振动桩锤是基础施工中的重要设备之一，广泛应用于工业与民用建筑、港口、桥梁等的基础施工之中，具有打桩效率高、费用低、桩头不易损坏、桩的变形小等优点。振动锤桩基础施工的基本原理是借助于偏心块的高速转动而产生高频振动，通过夹持的护筒使桩基周围的砂石液化，土质松软，从而减小周围砂石或泥土对桩的摩擦力，这时桩在其自重即振动锤作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用下把桩拔出。

振动锤插打钢护筒的基础桩施工方法，是将钢护筒插打到强风化乃至中风化岩层，利用钢护筒本身的强度将水、淤泥、砂层隔开，在复杂地层中，钢护筒形成一个安全可靠的挡土防渗施工环境。

其中，桩帽是为了防止打入桩桩头被打坏而使用的一种施工设施，是振动锤插打钢护筒的一个必要装置。现有技术中振动锤直接夹持在钢护筒顶部，由于振动锤的外径大于钢护筒，所以无法将钢护筒完全打入地下，对漏出地面的钢护筒还要切除，费时费料费工，且振动锤传递给钢护筒的有效激振力较少，为了将钢护筒完全打入地下，有必要提供一能将振动锤的激振力有效传递给钢护筒，且能将钢护筒完全打入地下的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桩帽，以解决现有技术基础施工中中无法将钢护筒完全打入地下的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种桩帽，用于将激振力传递给钢护筒，包括：桩帽本体及与所述桩帽本体连接的内撑装置；所述内撑装置用于将所述桩帽本体与所述钢护筒连接；

所述桩帽本体的一端用于接受所述激振力，所述桩帽本体的另一端用于与所述钢护筒对接；所述桩帽本体两端之间截面的最大尺寸小于或等于所述钢护筒的外径。

可选的，所述内撑装置包括：

施力部件，用于提供压力；

压力传递机构，用于将所述压力传递到所述钢护筒上；以及，

箱形反力架，用于承载所述压力传递机构；

所述施力部件与所述压力传递机构连接，所述压力传递机构设置在所述箱形反力架上。

可选的，所述施力部件为液压油缸。

可选的，所述桩帽本体具有一空腔，所述施力部件和所述箱形反力架均固定在所述空腔中。

可选的，所述箱形反力架包括：箱形反力架本体以及设置于所述箱形反力架本体外部的若干导轨；

其中，所述箱形反力架本体具有一箱形反力架中心轴孔，所述箱形反力架中心轴孔贯穿所述箱形反力架本体，并被所述若干导轨环绕。

可选的，所述压力传递机构包括：一个主杠杆、两个分杠杆、一个连杆、四个第一斜铁、四个第二斜铁、四个压块、一个十字推板；

所述若干导轨的数量为四个；

所述主杠杆与所述施力部件连接，所述主杠杆的两端分别位于两个分杠杆的中部；

所述两个分杠杆连接在所述箱形反力架本体的第一端，每个分杠杆的两端分别位于任意两个第一斜铁的第一端，每个第一斜铁的第二端均位于所述十字推板上，所述四个第一斜铁分别设置于四个导轨内；

其中，每个第一斜铁对应一个第二斜铁和一个压块，每个第二斜铁均位于所对应的压块和第一斜铁之间，并与所对应的压块连接，每个压块均与所述箱形反力架连接；

每个第一斜铁和第二斜铁均具有一斜面，第一斜铁的斜面位于所对应的第二斜铁的斜面上；

所述连杆穿插在所述箱形反力架中心轴孔中，所述连杆的一端与所述主杠杆连接，所述连杆的另一端与所述十字推板连接，所述十字推板位于所述箱形反力架本体的第二端。

可选的，所述压力传递机构还包括：圆弧螺母，所述圆弧螺母位于所述十字推板的下侧，并与所述连杆连接。

可选的，所述压块与所述箱形反力架通过弹簧连接。

可选的，所述箱形反力架的第二端具有四个槽口，所述十字推板具有四个推板凸起，所述四个推板凸起分别位于所述四个槽口中。

可选的，所述箱形反力架还包括第二斜铁连接部，所述第二斜铁连接部固定设置在所述箱形反力架本体的第一端，所述第二斜铁连接部上设置有腰孔，所述第二斜铁通过所述腰孔连接在所述箱形反力架本体的第一端。

可选的，所述主杠杆的中间固定设置有球面连接部，所述球面连接部上具有球面凹槽，所述施力部件具有一球面凸起，所述球面凸起设置于所述球面凹槽中。

可选的，所述箱形反力架上还包括阻挡部件，用于阻挡所述第二斜铁向下运动；所述第二斜铁的下端位于所述阻挡部件的上端。

可选的，还包括若干连接板，所述内撑装置通过所述若干连接板与所述桩帽本体连接。

可选的，还包括桩帽加长部，所述桩帽加长部设置于所述桩帽本体的上端，并与所述桩帽本体连接，所述激振力通过所述桩帽加长部传递到所述桩帽本体。

在本发明提供的桩帽中，利用桩帽与钢护筒内壁的紧密连接，将液压振动锤的激振力有效传递至钢护筒，且由于桩帽本体两端之间的部分的最大外径小于或等于钢护筒的外径，所以能使振动锤能够直接将钢护筒激振至地下，从而改进了现有施工方法中振动锤只能将钢护筒激振到地表，并需要对每根钢护筒地表多余的部分进行再次切割的缺点，并且此桩帽能够在同规格的钢护筒上反复使用，这样既节省了材料成本，又提高施工效率。

附图说明

图1是本申请一实施例中的桩帽的主视图；

图2是图1的剖面视图A-A；

图3是本申请一实施例中的振动锤夹持在桩帽施工的示意图；

图4是本申请一实施例中的桩帽的爆炸视图；

图5a和5b分别是本申请一实施例中的桩帽的内撑装置(隐去了箱形反力架)的主视图和俯视图；

图6a和6b分别是本申请一实施例中的箱形反力架的主视图和俯视图。

图7是本申请一实施例中的振动锤夹持在桩帽加长部施工的示意图；

图中：1-振动锤；11-桩帽加长部；12-钢护筒；2-桩帽本体；21-液压油缸；31-主杠杆；32-分杠杆；33-连杆；4-箱形反力架；41-箱形反力架本体；42-导轨板；43-第二斜铁连接部；44-槽口；45-箱形反力架中心轴孔；46-筋板；47-阻挡部件；5-第一斜铁；6-第二斜铁；61-挂耳；7-压块；81-压块销；82-弹簧；9-十字推板；91-推板中心轴孔；92-推板凸起；10-圆弧螺母。

具体实施方式

本申请的核心思想在于将桩帽本体上设置内撑装置，并利用内撑装置将桩帽和钢护筒连接，从而有效的将激振力传递给钢护筒，并将钢护筒打入地下。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的桩帽作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本实施例提供了一种桩帽，用于将钢护筒12完全打入地下，请参阅图1-4，其分别示出了本实施中关于桩帽不同视角的示意图以及爆炸图。桩帽包括：桩帽本体2和内撑装置。桩帽本体2主要用于将振动锤1的激振力传递给钢护筒12，桩帽本体2下端面与钢护筒12的上端面接触，从而将振动锤1向下的激振力通过端面传递到钢护筒12上。内撑装置主要用于将桩帽本体2与钢护筒12连接，根据需求，在打桩时内撑装置卡紧在钢护筒12内的圆周面上，在打桩完成后，内撑装置释放掉施加在钢护筒12上的作用力，并带动桩帽与钢护筒12分离。桩帽本体2的一端用于接受振动锤1的激振力，桩帽本体2的另一端用于与钢护筒12对接；所述桩帽本体2两端之间截面的最大尺寸小于或等于所述钢护筒12的外径，从而使桩帽的一部分可以进入地表以下，从而将钢护筒12完全打入地下。本实施例中桩帽本体2可为一圆筒形状的钢筒，其外径与钢护筒大小一致；桩帽本体2也可为多边形的的钢筒，只要能保证桩帽本体2与钢护筒12对接的一端能够压在钢护筒12上，并且其上部分的最大尺寸小于或等于钢护筒12的外径即可。该尺寸的要求是为了保证桩帽不阻挡钢护筒的下沉。

具体的，桩帽本体2的一端设置有空腔，内撑装置连接在空腔中，从而充分利用桩帽本体2的内部空间。其中，振动锤1为免共振锤。

进一步，内撑装置包括：施力部件、压力传递机构以及箱形反力架4，施力部件用于提供压力，可以是液压油缸21；液压油缸21固定在空腔的顶部，高压油管穿过桩帽本体2连接在液压油缸21上，为液压油缸21提供高压油。压力传递机构，用于将液压油缸21的压力传递到钢护筒12上，将桩帽本体2和钢护筒12连接在一起；箱形反力架4用于承载压力传递机构。由于内撑装置将桩帽本体2和钢护筒12紧紧固定在一起，所以桩帽本体2的钢护筒对接位置不易偏移，从而使振动锤1的激振力更好的传递。

箱形反力架4均通过若干连接板(图中未示出)固定在桩帽本体2的空腔中。具体的，在箱形反力架4的外侧焊接若干连接板，连接板的另一端均焊接在桩帽本体2的空腔内壁上。

箱形反力架4的外侧设置有若干导轨(图中为四个)，每个导轨由焊接在箱形反力架本体41外侧的两块导轨板42形成。参阅图6a和6b，其分别示出了箱形反力架4的主视图和俯视图，由图中可见，箱形反力架4包括:箱形反力架本体41、若干导轨板42、第二斜铁连接部43以及若干筋板46。在箱形反力架本体41的中心位置还设置有箱形反力架中心轴孔45，箱形反力架中心轴孔45贯穿箱形反力架本体41，并被若干导轨环绕。

第二斜铁连接部43位于箱形反力架本体41的第一端，第二斜铁连接部43上设置有腰孔；腰孔可使分杠杆32上的销轴在腰孔内有一定范围内上下移动的空间。箱形反力架本体41的第二端有四个槽口44。箱形反力架中心轴孔45与箱形反力架本体41之间通过四个筋板46连接，从而提高了箱形反力架4的强度。

进一步，压力传递机构包括：一个主杠杆31、两个分杠杆32、一个连杆33、四个第一斜铁5、四个第二斜铁6、四个压块7、一个十字推板。具体请参阅图5a和图5b。

其中，主杠杆31与施力部件连接，主杠杆31的两端分别压在两个分杠杆32的中部；两个分杠杆32连接在箱形反力架4的第一端，每个分杠杆32的两端压在第一斜铁5的第一端，第一斜铁5的第二端压在十字推板上，第一斜铁5设置于导轨内；第二斜铁6位于第一斜铁5一侧，并与压块7连接；压块7与箱形反力架4连接，并位于桩帽本体2空腔的外部，以使压块7能压在钢护筒12的内壁上。

由于钢护筒12壁的轻微变形或失圆，造成压块7在水平方向上的移动距离不同，从而造成四块第一斜铁5的位置可能高低不同，为了保证四块第一斜铁5能够同步向下运动，每两块第一斜铁5由一个分杠杆32控制，两个分杠杆32又由上方的一个主杠杆31控制。第一斜铁5的高低不同会造成分杠杆32的倾斜，而分杠杆32的倾斜又会进一步造成压在其上方的主杠杆31的倾斜。为了让液压油缸21的压力能更有效地传递到倾斜的主杠杆31上，液压油缸21与主杠杆31之间使用球型接头连接。具体的，主杠杆31的中间固定设置有球面连接部，球面连接部上具有球面凹槽，施力部件具有一球面凸起，球面凸起设置于球面凹槽中，并利用销子连接。

连杆33穿插在箱形反力架中心轴孔45中，连杆33的一端与主杠杆31连接，连杆33的另一端与十字推板9连接，十字推板9位于箱形反力架4的第二端。具体的，箱形反力架4的第二端具有四个槽口44，十字推板9具有四个推板凸起92，四个推板凸起92分别位于四个槽口44中，从而使十字推板9可以沿垂直方向运动，并带动第一斜铁5上下运动。十字推板9与主杠杆31通过装有十字连接块的连杆33相连，十字推板9与连杆33通过圆弧螺母10连接。液压油缸21控制主杠杆31上下移动时，通过连杆33连接的十字推板9也做相应的上下移动。十字推板9末端的四个推板凸起92分别置于四块第一斜铁5下方，当十字推板9由液压油缸21带动向上提升时，推板的四个推板凸起92分别带动四块第一斜铁5提升，使第一斜铁5与第二斜铁6分离，解除施加在压块7上的水平力，这样桩帽就能与钢护筒12脱离。

每个压块7中部设置有圆孔，每个第二斜铁6上均设置两个第二斜铁挂耳61，第二斜铁挂耳61上设置一个圆孔，利用压块7销分别穿过第二斜铁挂耳61上的圆孔和压块7中部的圆孔，将压块7和第二斜铁6连接在一起。压块7销的两端分别具有一个用于挂弹簧82的孔，弹簧82的一端挂在压块7销上，另一端挂在箱形反力架4上。在拉簧82的作用下第二斜铁6与压块7能够沿着导轨向内收缩。压块7可以小幅摆动，在水平分力的作用下压块7的两端能自动紧密地贴合在钢护筒12内壁上。

进一步，连杆33的另一端与十字推板9用圆弧螺母10连接，圆弧螺母10的一端具有一球面凹槽。十字推板9能够在圆弧凹槽内自由摆动，保证十字推板9的四个推板凸起92至少能与两块以上的第一斜铁5接触，从而保证十字推板9在卸除第一斜铁5的压力时，改善连杆33的受力状况，且能分别卸除第一斜铁5上的压力，从而撤除与第二斜铁6相连的压块7上的水平压力，使压块7能够与钢护筒12内壁脱离。

进一步，主杠杆31与液压油缸21通过球铰接头连接。具体的，主杠杆31的中间设置有球面连接部，球面连接部上具有球面凹槽，施力部件具有一球面凸起，球面凸起设置于球面凹槽中。

进一步，第一斜铁5和第二斜铁6均具有一斜面，第一斜铁5的斜面压在所述第二斜铁6的斜面上，四个第二斜铁6受到由液压油缸21控制的另四块第一斜铁5的挤压，将液压油缸21产生的垂直向下的力通过两个第一斜铁5与第二斜铁6的斜面将垂直力转换成水平力，此水平力将与第二斜铁6相连的压块7紧压在钢护筒12的内壁上，从而使桩帽与钢护筒12之间形成无间隙的紧密连接，这样就能将液压振动锤1的水平激振力有效传递至地下钢护筒12。

进一步，在箱形反力架4上还设置有阻挡部件47，用于阻挡第二斜铁6沿上下运动，为第二斜铁6提供反作用力；第二斜铁6的下端位于阻挡部件47的上端，从而使第一斜铁5施压在第二斜铁6的斜面时，第二斜铁6只能沿水平方向运动。具体的，阻挡部件47为四块铁块或钢块，本领域技术人员应熟知的是阻挡部件47是相对压力传递机构固定的部件，其固定位置不限于固定在连接板的下端或者固定在箱形反力架4上。优选的，阻挡部件47焊接在连接板的下端。在说明书的各个附图中，由于隐藏了连接板，所以未示出连接板与阻挡部件47的连接关系。

若想将钢护筒12打入地下更深的地方，还可以设置桩帽加长部11，将桩帽加长部11设置于桩帽本体2的上端，并与桩帽本体2连接。从而振动锤1加持在桩帽加长部11上端，具体可参阅图7。

采用本桩帽的具体过程如下：

振动锤1将长若干米的钢护筒12送入到地表面后，液压振动锤1的夹爪将装有液压内撑装置的桩帽下端插接在钢护筒12内孔内，桩帽下端面与钢护筒12的上端面接触，液压振动锤1向下的激振力通过桩帽与钢护筒12的两个端面进行传递，而水平的激振力由桩帽压块7的压紧力传递。

桩帽本体2上部的两根与液压油缸21相连的油管，通过液压快速接头与地面上的液压泵车相连，通过液压泵车上的操作阀就将液压油缸21的活塞杆伸出。

在液压泵车上装有与液压油缸21无杆腔相连的油控单向阀与蓄能器，油控单向阀的作用是锁定液压油缸21无杆腔的压力。在振动锤1向下激振桩帽的过程中，压块7与钢护筒12内壁接触处将发生微量形变。若无蓄能器，压块7的压紧力将因此变小，使得液压振动锤1的激振力无法有效传递到钢护筒12上。安装了蓄能器以后，能够对液压油缸21无杆腔的压力进行补充，从而保证压块7能始终紧压在钢护筒12的内壁上。

所述在振动锤1将桩帽激振到地表下的施工要求位置后，通过液压泵车上的操作阀就将液压油缸21的活塞杆收回，此时桩帽底端的十字推板由液压油缸21带动向上提升，十字推板的四个推板凸起92分别带动四块第一斜铁5提升，使第一斜铁5与第二斜铁6分离，卸除施加在压铁上的水平力，压块7在拉簧的作用下向内收缩，这样压块7就能与钢护筒12壁脱离，此时液压振动锤1就能够将桩帽提出至地面。

综上，本申请提供的液压内撑式桩利用桩帽与钢护筒内壁的紧密连接，将振动锤的激振力有效传递至钢护筒，且由于桩帽本体两端之间的部分的最大外径小于或等于钢护筒的外径，所以能使振动锤能够直接将钢护筒激振至地下，从而避免了现有振动锤在激振钢护筒时，部分钢护筒无法打入地下，并需要对每根钢护筒地表多余的部分进行再次切割的缺点，并且此桩帽能够在每个钢护筒上反复使用，这样既节省了材料成本，又提高施工效率。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (14)

1.一种桩帽，用于将激振力传递给钢护筒，其特征在于，包括：桩帽本体及与所述桩帽本体连接的内撑装置；所述内撑装置用于将所述桩帽本体与所述钢护筒连接；

所述桩帽本体的一端用于接受所述激振力，所述桩帽本体的另一端用于与所述钢护筒对接；所述桩帽本体两端之间截面的最大尺寸小于或等于所述钢护筒的外径；

打桩时，所述内撑装置卡紧在所述钢护筒内的圆周面上；打桩完成后，所述内撑装置释放掉施加在所述钢护筒上的作用力，并带动所述桩帽与所述钢护筒分离。

2.如权利要求1所述的桩帽，其特征在于，所述内撑装置包括：

施力部件，用于提供压力；

压力传递机构，用于将所述压力传递到所述钢护筒上；以及，

箱形反力架，用于承载所述压力传递机构；

所述施力部件与所述压力传递机构连接，所述压力传递机构设置在所述箱形反力架上。

3.如权利要求2所述的桩帽，其特征在于，所述施力部件为液压油缸。

4.如权利要求2所述的桩帽，其特征在于，所述桩帽本体具有一空腔，所述施力部件和所述箱形反力架均固定在所述空腔中。

5.如权利要求2或4所述的桩帽，其特征在于，所述箱形反力架包括：箱形反力架本体以及设置于所述箱形反力架本体外部的若干导轨；

其中，所述箱形反力架本体具有一箱形反力架中心轴孔，所述箱形反力架中心轴孔贯穿所述箱形反力架本体，并被所述若干导轨环绕。

6.如权利要求5所述的桩帽，其特征在于，所述压力传递机构包括：一个主杠杆、两个分杠杆、一个连杆、四个第一斜铁、四个第二斜铁、四个压块、一个十字推板；

所述若干导轨的数量为四个；

所述主杠杆与所述施力部件连接，所述主杠杆的两端分别位于两个分杠杆的中部；

所述两个分杠杆连接在所述箱形反力架本体的第一端，每个分杠杆的两端分别位于任意两个第一斜铁的第一端，每个第一斜铁的第二端均位于所述十字推板上，所述四个第一斜铁分别设置于四个导轨内；

其中，每个第一斜铁对应一个第二斜铁和一个压块，每个第二斜铁均位于所对应的压块和第一斜铁之间，并与所对应的压块连接，每个压块均与所述箱形反力架连接；

每个第一斜铁和第二斜铁均具有一斜面，第一斜铁的斜面位于所对应的第二斜铁的斜面上；

所述连杆穿插在所述箱形反力架中心轴孔中，所述连杆的一端与所述主杠杆连接，所述连杆的另一端与所述十字推板连接，所述十字推板位于所述箱形反力架本体的第二端。

7.如权利要求6所述的桩帽，其特征在于，所述压力传递机构还包括：圆弧螺母，所述圆弧螺母位于所述十字推板的下侧，并与所述连杆连接。

8.如权利要求6所述的桩帽，其特征在于，所述压块与所述箱形反力架通过弹簧连接。

9.如权利要求6所述的桩帽，其特征在于，所述箱形反力架的第二端具有四个槽口，所述十字推板具有四个推板凸起，所述四个推板凸起分别位于所述四个槽口中。

10.如权利要求6所述的桩帽，其特征在于，所述箱形反力架还包括第二斜铁连接部，所述第二斜铁连接部固定设置在所述箱形反力架本体的第一端，所述第二斜铁连接部上设置有腰孔，所述第二斜铁通过所述腰孔连接在所述箱形反力架本体的第一端。

11.如权利要求6所述的桩帽，其特征在于，所述主杠杆的中间固定设置有球面连接部，所述球面连接部上具有球面凹槽，所述施力部件具有一球面凸起，所述球面凸起设置于所述球面凹槽中。

12.如权利要求6所述的桩帽，其特征在于，所述箱形反力架上还包括阻挡部件，用于阻挡所述第二斜铁向下运动；所述第二斜铁的下端位于所述阻挡部件的上端。

13.如权利要求1所述的桩帽，其特征在于，还包括若干连接板，所述内撑装置通过所述若干连接板与所述桩帽本体连接。

14.如权利要求1所述的桩帽，其特征在于，还包括桩帽加长部，所述桩帽加长部设置于所述桩帽本体的上端，并与所述桩帽本体连接，所述激振力通过所述桩帽加长部传递到所述桩帽本体。