CN108265708A - 桩工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种桩工设备，包括工作平台，工作平台的底部设有多组支撑腿，其中有两组支撑腿分别设于两前后间隔设置的横向大船上，且横向大船上设有横向驱动结构用以驱动工作平台随支撑腿一起相对横向大船左右滑移；其特征在于：所述工作平台上设有左右间隔设置的第一立柱和第二立柱，其中，第一立柱上设有打桩设备，打桩设备能沿第一立柱上下滑移，第二立柱上设有水泥土搅拌桩设备。其将水泥土搅拌桩设备和打桩设备整合到一台设备上，无需两台设备同时布置到施工场地，对施工场地要求降低，另外还提高打桩效率，降低打桩成本、节省打桩时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于桩基施工的桩工设备。
背景技术
水泥搅拌桩基是一种有效的软基处理形式，其通常将水泥作为固化剂的主剂，利用水泥土搅拌桩机将水泥喷人土体并就地将软土和固化剂强制拌合，使水泥与土发生一系列物理、化学反应，使其凝结成为具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成具有一定承载力的优质复合地基，然后再用打桩机将桩打入处理过的软基地层。
上述工法具有成桩速度快、效率高、成本低、无振动、噪音、无污染等优点。按其使用加固材料的状态，分为浆液搅拌法湿法和粉体搅拌法干法两种施工类型。湿法以水泥浆为主，相对于干法搅拌更均匀、易于复捣，因而应用广泛。
施法搅拌的主要设备涉及水泥土搅拌桩机和打桩机，它们在结构上均存在一定的不足，简单分述如下。
水泥土搅拌桩机即使不包括深入地下的钻杆，竖立的高度也会在三五十米以上，随着钻土的深入，需要延长钻杆的长度，因此钻杆需要一节一节的从钻杆组件内伸出并连接起来，当打桩机完成钻孔工作后，各节钻杆需要缩回钻杆组件内。显然，相邻节钻杆在伸缩到位后应当进行锁定，典型方式是在每节钻杆外壁上设置两道或三道锁槽，向下钻进时转动钻杆使每节钻杆底部内侧的驱动键进入锁槽进行锁定。这种方式锁定操作需要转动钻杆，需要较大的动力才能实现，不够方便。
典型打桩机为振动桩锤式打桩机，其利用高频振动，以高加速度振动桩身，将机械产生的垂直振动传给桩体，导致桩周围的土体结构因振动发生变化，强度降低，桩身周围土体液化，然后以挖机下压力、振动沉拔锤与桩身自重将桩沉入土中。如专利号为ZL201020573879.6(公告号为CN201817812U)的中国实用新型专利“振动打桩机的桩锤操纵机构”就披露了这样一种设备，其在使用时，通常需要先利用吊车将待打入的桩体提升至桩锤的夹桩器位置，然后利用夹桩器将桩体抱紧，进而实现打桩目的。在上述过程中，为了使桩体能够被夹持端可靠抱紧，通常需要不断对吊车进行操控，将桩在地面拖行较长距离后到预定位置，才能将夹桩器扣住桩的头部，以使桩体能够与夹持端准确对位。这样对桩身损害较大，如划痕，甚至桩尾端破损，另外由于桩体的自重较大，使得吊车在对位过程中难以对其进行多方位拖动，操作难度较大，工作强度较高；而且，桩体被吊车吊起后，吊车上的桩体顶端与打桩机桩体夹持端之间存在位置偏差，且桩体通常与地面呈一定角度，这也为竖直向下设置的夹持端与桩体之间的准确对位带来了一定难度，由此影响夹桩便捷性。
现有水泥土搅拌桩机、振动桩锤式打桩机除自身的不足外，两者配合起来使用也存在一定的问题。要完成打桩至少需要打桩机和水泥土搅拌桩机(或类似设备如旋挖桩机或链刀式搅拌桩机)两种大型设备，施工时先用水泥土搅拌桩机对软地基进行处理，之后再用打桩机进行打桩，工序转换需要一定长时间，由此影响了打桩效率，增加打桩成本。另外，施工场地先后需要开进两种设备，而这两种设备都比较大型，如要两种工序在大致相同的时间段内进行，将导致设备难以展开，这对施工场地的要求比较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可同时完成水泥搅拌桩基和打桩两道工序的桩工设备，该桩工设备能降低打桩成本、节省打桩时间。在此基础上，本发明进一步对于复合桩工设备的的水泥搅拌桩基搅拌装置部分及打桩装置部分进行一定优化，以提高整体性能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种桩工设备，包括工作平台，工作平台的底部设有多组支撑腿，其中有两组支撑腿分别设于两前后间隔设置的横向大船上，且横向大船上设有横向驱动结构用以驱动工作平台随支撑腿一起相对横向大船左右滑移；其特征在于：所述工作平台上设有左右间隔设置的第一立柱和第二立柱，其中，第一立柱上设有打桩设备，打桩设备能沿第一立柱上下滑移，第二立柱上设有水泥土搅拌桩设备。
进一步改进，上述支撑腿均为可上下伸缩的伸缩腿结构，有另外两组支撑腿分别设于两左右间隔设置的纵向大船上，且纵向大船上设有纵向驱动结构用以驱动工作平台随支撑腿一起相对纵向大船前后滑移。纵向大船的设置使得工作平台不仅能相对地面左右横移，还能使得工作平台相对地面前后纵移，前后纵移时，先将与横向大船连接的支撑腿向上升起，然后纵向驱动结构驱动工作平台随支撑腿一起相对纵向大船前后滑移，滑移完成后，与横向大船连接的支撑腿下降重新支撑地面；另外通过横向大船再结合纵向大船与地面形成支撑，还增加工作平台与地面的支撑接触位置，工作平台的承重力提升。
作为选择，上述水泥土搅拌桩设备包括钻头和用于带动所述钻头深入地下钻孔的钻杆组件；所述钻杆组件包括驱动组件和由多层管柱依次套接在一起组成长度可调节的管柱，所述驱动组件用于将多层所述管柱由内及外依次伸展或缩回，以调节所述钻杆组件的长度，所述最外一层的管柱固定在所述第二立柱上。其为一种水泥土搅拌桩设备的具体结构，当然还可选择其它结构的水泥土搅拌桩设备。
作为改进，相互套接的两层管柱中，位于外层的管柱左右侧壁上均固定有滑座，滑座上设有能在滑座上滑移的主动锁件，位于内层的管柱左右侧壁上固定有被动锁件，所述主动锁件由驱动装置驱动而能在滑座上滑移，主动锁件在滑移过程中逐渐靠近或远离所述被动锁件，以完成所述主动锁件与所述被动锁件之间的锁定与解锁动作。其主动锁件可以在滑座上滑动，主动锁件与被动锁件能够顺利完成卡接，从而阻止内层的管柱从外层的管柱内挣脱出来，主动锁件在滑座上反方向移动时，能够使主动锁件与被动锁件分离，允许内层的管柱从外层的管柱内伸出；通过主动锁件与被动锁件的卡接连接方式，即使打桩机产生剧烈振动，也不会使内层的管柱从外层的管柱内脱离出来。
作为优选，上述主动锁件上开有锁槽，所述被动锁件为定位销，在定位销卡入锁槽内的状态下完成锁定，在定位销脱离锁槽的状态下解除锁定。该主动锁件和被动锁件的结构简单，且锁定方式简单可靠。
更进一步改进，上述打桩设备包括用以夹持预制桩的夹桩器、沉桩装置、用于带动所述夹桩器套入或退出待夹持预制桩桩头的伸缩组件、用于调整所述夹桩器俯仰角度从而对准该预制桩桩头的俯仰角度调整装置、及用于带动所述夹桩器在水平面内移动的水平位置调整装置；所述水平位置调整装置与所述第一立柱滑动连接；所述沉桩装置为用于施加激振力的振动装置，采用振动方式进行沉桩，具有噪音小的优点，另外也更利于合理布置各组成部分，所述伸缩组件设于沉桩装置和夹持器的顶部之间，伸缩组件直接带动夹桩器朝靠近或远离沉桩装置的方向移动，所述俯仰角度调整装置作用于所述沉桩装置，以带动夹持器、伸缩组件随沉桩装置一起实现俯仰角度的调节，所述水平位置调整装置设置于所述俯仰角度调整装置的上方。
该桩锤组件在工作时，首先，使夹持器移动至与待抱紧预制桩基本相同的高度位置处，利用俯仰角度调整装置驱动夹持器上下摆动一定角度，以使夹持器与水平面形成的夹角与待抱紧桩体在地面上的倾斜角度一致(即夹持器的中轴线方向与预制桩的中轴线方向基本一致)；然后，利用伸缩组件的伸长或缩回运动使夹持器能前伸靠近预制桩的端部。当夹持器运动至预制桩端部伸入夹持器后，夹持器底座将预制桩端部抱紧。然后整个桩锤组件上移，预制桩悬空后，俯仰角度调整装置继续动作驱动夹持器向下摆动，以使预制桩的轴线与地面垂直，当将上述预制桩放置于预定位置后，驱动夹持器，将预制桩释放，然后，重复上述流程，以对下一待抱紧桩体进行抱紧。该桩锤组件中的夹桩器不仅俯仰角度可以进行调节，而且还能沿待夹持预制桩轴线方向伸缩，使得夹持器同时具备了较强的移动自由度，在减少吊机拖行预制桩的前提下，方便对位夹桩，对位可靠，对于建筑行业的桩基施工具有重要意义。通过水平位置调整装置的移动调节，可对夹桩器在水平面内的位置进行微调，确保打桩位置精准。
作为优选方案，上述伸缩组件包括第一驱动装置及相互滑动套接在一起的外套筒和内套筒，所述外套筒固定在沉桩装置的底部，所述内套筒固定在夹桩器的顶部，所述第一驱动装置用以驱动内套筒相对外套筒轴向滑移。外套筒和内套筒可分别对应增加与沉桩装置和夹桩器的接触面积，确保夹桩器相对沉桩装置的位移平稳。
为确保内外套筒仅沿轴向相对滑移，防止两者相对旋转，上述内套筒外周壁与外套筒内周壁之间设有沿轴向设置的筋槽导向结构，所述筋槽导向结构中的导向槽设于内套筒外周壁和外套筒内周壁两者中之一上，所述筋槽导向结构中的导向筋则设于内套筒外周壁和外套筒的内周壁两者中另一上。
为防止内套筒向下脱离外套筒，上述内套筒和外套筒之间设有防止内套筒向下脱离外套筒的轴向限位结构。
上述轴向限位结构包括设置在所述内套筒外周壁上的第一挡块和设置在所述外套筒内周壁的第二挡块；所述内套筒伸出至第一挡块与第二挡块接触状态被限位。其为轴向限位结构的一种具体结构，当然也可采用其它现有限位方式。
上述第一驱动装置为伸缩油缸或气缸，所述伸缩油缸或气缸的缸筒铰接于所述外套筒内，所述伸缩油缸或气缸的活塞杆铰接于所述内套筒内。采用油缸作为驱动装置具有驱动力大，成本低，利于自动化控制的优点。
作为优选，上述俯仰角度调整装置包括连接座和第二驱动装置，所述连接座用以安装在打桩机机架上，所述沉桩装置可转动地安装在连接座上，所述第二驱动装置与所述沉桩装置传动连接，以驱动所述沉桩装置相对于所述连接座上下摆动。连接座给沉桩装置及第二驱动装置提供合理的安装位置，且本俯仰角度调整装置涉及部件少。
作为具体安装方案，上述连接座上具有两向下延伸且左右间隔设置的安装壁，所述沉桩装置枢接在两所述安装壁之间，第二驱动装置传动连接所述沉桩装置的枢轴，以用于驱动所述沉桩装置相对于所述连接座上下摆动。这样连接座具有U型的顶部支撑部，顶部支撑部的每个侧壁与对应摆动油缸或气缸的一端铰接，该顶部支撑部的U型口可使沉桩装置具有更大的摆动角度。
为平稳带动沉桩装置摆动，上述第二驱动装置有两个，沉桩装置的两侧分别通过一枢轴枢接在相应的安装壁上，各枢轴的外端贯穿连接座相应侧的安装壁，两个第二驱动装置分别与外露的枢轴连接以驱动枢轴绕自身轴线旋转。通过枢轴的旋转带动沉桩装置的旋转。上述枢轴于外露出安装壁的部分固定有径向延伸设置的连接臂，所述第二驱动装置为摆动油缸或气缸，摆动油缸或气缸的一端与所述连接座的顶部支撑部铰接，摆动油缸或气缸的另一端与所述连接臂铰接。采用油缸作为驱动装置具有驱动力大，成本低，利于自动化控制的优点。当然还可采用电机及齿轮传动结构带动沉桩装置摆动。
因吊机将预制桩离底面一个角度的状态下，预制桩的轴线与夹桩器的轴线不在同一平面内，这时就需吊机将预制桩吊至与夹桩器的轴线处于一个平面状态，那会时预制桩在地面拖行距离变长，易对预制桩造成损害，因预制桩较重，吊机吊桩操作更复杂，且耗时，为进一步减少对预制桩的拖行，进一步改进：还包括用于带动所述夹桩器绕自身轴线旋转的回转组件；所述回转组件包括回转支座、回转体和第三驱动装置，所述回转体通过轴承安装在所述回转支座上，并且，所述回转体固定连接于所述俯仰角度调整装置的上方，第三驱动装置用于驱动所述回转体绕自身轴线旋转。通过回转组件能带动夹桩器绕自身轴线旋转，转至夹桩器的轴线与预制桩的轴线处于同一平面内，不用再拖行预制桩进行对位，结合前述的伸缩组件和俯仰角度调整装置，实现了夹持器的多角度、全方位调节，进而实现了桩锤组件在空间状态下的多种位姿调整，使得夹持器能够根据待抱紧预制桩所处的位置及角度进行准确对位，并将其抱紧，很好地改善了以往因需要吊车拖动对位而出现的操作难度大且工作强度高的弊端，大大简化了桩体的抱紧流程，提高了抱紧效率。回转组件还具有方便对桩接桩的优点，预制桩需要采用特殊的结构接桩，故其对上下两桩的端面之间有一定的位置关系要求，接桩时，通过回转组件需要转动预制桩，使两者对准。
因回转的角度需要精确控制，为此，上述第三驱动装置包括安装在回转支座上的驱动电机，驱动电机的输出端上安装有驱动齿轮，所述回转体的上部设有用以与所述驱动齿轮啮合的外齿圈部。
上述水平位置调整装置包括滑动平台，在所述滑动平台上运动的第一小车和在所述第一小车上运动的第二小车，所述第一小车和所述第二小车的运动方向交错设置；所述俯仰角度调整装置连接于所述第二小车下方，并随所述第二小车同步运动。
上述滑动平台上设置有第一轨道，所述第一小车能够在所述第一轨道上移动，所述第一小车上设置有第二轨道，所述第二小车能够在所述第二轨道上移动；所述第一轨道与所述第二轨道相互垂直。
作为选择，上述夹桩器包括一外壳，外壳具有开口朝下的夹桩孔，外壳内设有两块或两块以上伸入夹桩孔内并能径向滑移的夹持块，夹持块由第四驱动装置驱动而能沿径向往复移动，夹持块的径向往复移动能夹紧或松开伸入夹桩孔内的预制桩的端部。通过夹持块的径向滑移决定夹紧预制桩与否实现预制桩在夹桩器上的固定。
作为选择，上述第四驱动装置包括由夹持油缸或气缸驱动而能上下移动的推块，夹持油缸或气缸固定在外壳的顶面，推块具有第一斜面并位于夹持块的后方，夹持块具有与第一斜面滑配的第二斜面，且第一斜面和第二斜面之间设有T形筋槽导向配合结构，T 形筋槽导向配合结构中的T形槽设置在所述第一斜面和第二斜面两者中之一上，T形筋槽导向配合结构中的T形块设置在所述第一斜面和第二斜面两者中另一上。还可以采用其他结构形式，如燕尾形或L形等，其只要通过这种结构形式的卡块和卡槽，能够实现夹持块能跟随推块运动即可。
为支架夹持块与预制桩的接触面积，增加夹持力，上述夹持块的外端面具有两互成一定角度的接触表面，该接触表面用以与预制桩的周面接触。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本桩工设备将水泥土搅拌桩设备和打桩设备同时设置在位于工作平台上的两根立柱上，水泥土搅拌桩设备和打桩设备左右间隔设置，而且工作平台还能相对地面左右滑移，这样，水泥土搅拌桩设备和打桩设备两者可以同时工作，水泥土搅拌桩设备先做软基处理，完成后再将工作平台向左或向右移动一个工位，再用打桩设备将桩打入软基处理后的的地基中，同时，水泥土搅拌桩设备再对相邻地基做软基处理，如此循环不断进行打桩处理，其将水泥土搅拌桩设备和打桩设备整合到一台设备上，无需两台设备同时布置到施工场地，对施工场地要求降低，另外还提高打桩效率，降低打桩成本、节省打桩时间。特别地，本发明还优化了上述复合桩工设备的水泥搅拌桩基搅拌装置部分的结构，由此进一步提高了其整机性能。|
附图说明
图1为桩工设备实施例的立体结构示意图；
图2为桩工设备实施例中工作平台部分的立体结构示意图；
图3为桩工设备实施例中水泥土搅拌桩设备的结构示意图；
图4为桩工设备实施例中水泥土搅拌桩设备的局部立体结构示意图；
图5为桩工设备实施例中打桩设备的立体结构示意图一，其中，箭头方向表示在此状态下，相应组件的可能运动方向；
图6为图5的A处局部放大图；
图7为桩工设备实施例中打桩设备的第二小车安装在第一小车上的立体结构示意图；
图8为桩工设备实施例中打桩设备的立体结构示意图二(夹桩器上摆状态)；
图9为图8的B处局部放大图；
图10为桩工设备实施例中打桩设备的部分立体结构示意图(包括沉桩装置和伸缩组件)；
图11为桩工设备实施例中打桩设备的伸缩组件处于内缩状态时的剖视示意图；
图12为桩工设备实施例中打桩设备的伸缩组件处于伸长状态时的剖视示意图；
图13为桩工设备实施例中打桩设备的夹持器的立体结构示意图；
图14为桩工设备实施例中打桩设备的夹持器的局部剖视图；
图15为图14的C－C向剖视图；
图16为桩工设备实施例中打桩设备的推块与接触块之间的连接立体示意图。
附图标记如下：X－打桩设备；Y－水泥土搅拌桩设备；1－夹桩器；11－外壳；111－夹桩孔；12－夹持块；121－第二斜面；122－接触表面；13－第四驱动装置；131－夹持油缸；132－推块；133－第一斜面；14a－T形槽；14b－T形块；2－沉桩装置；21 －枢轴；22－连接臂；3－伸缩组件；31－外套筒；311－第二挡块；32－内套筒；33—第一驱动装置；321－第一挡块；4－俯仰角度调整装置；41－连接座；411－安装壁；42 －第二驱动装置；5－回转组件；51－回转支座；52－回转体；53－第三驱动装置；531 －驱动电机；532－驱动齿轮；533－外齿圈部；6－水平位置调整装置；61－滑动平台； 611－第一轨道；62－第一小车；621-第二轨道；63－第二小车；64－滑轮组；7a－第一立柱；7b－第二立柱；8－工作平台；81－支撑腿；9－管柱；9a－横向大船；9b－纵向大船；91－滑座；15－主动锁件；151－锁槽；152－驱动装置；16－被动锁件。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，为本发明的一个优选实施例。
一种桩工设备，包括工作平台8，工作平台8的底部设有多组支撑腿81，支撑腿81均为可上下伸缩的伸缩腿结构，如支撑腿81直接采用支撑油缸，其中有两组支撑腿81 分别设于两前后间隔设置的横向大船9a上，且横向大船9a上设有横向驱动结构用以驱动工作平台8随支撑腿81一起相对横向大船9a左右滑移，如将支撑腿81下端通过滑板导轨结构安装在横向大船9a上，驱动结构可参考现有技术，如直接采用油缸带动方式，或者其他传动方式如链条带动方式。
有另外两组支撑腿81分别设于两左右间隔设置的纵向小船9b上，每组支撑腿81有两根左右间隔设置的支撑腿81，且纵向小船9b上设有纵向驱动结构用以驱动工作平台8 随支撑腿81一起相对纵向小船9b前后滑移。如将支撑腿81下端通过滑板导轨结构安装在纵向小船9b上，驱动结构可参考现有技术，如直接采用油缸带动方式，或者其他传动方式如链条带动方式。
工作平台8上设有左右间隔设置的第一立柱7a和第二立柱7b，第一立柱7a和第二立柱7b垂直于工作平台，其中，第一立柱7a上设有打桩设备X，打桩设备X能沿第一立柱7a上下滑移，第二立柱7b上设有水泥土搅拌桩设备Y。
本桩工设备将水泥土搅拌桩设备Y和打桩设备X同时设置在位于工作平台8上的第一立柱7a和第二立柱7b上，水泥土搅拌桩设备Y和打桩设备X左右间隔设置，而且工作平台8还能相对地面左右滑移，这样，水泥土搅拌桩设备Y和打桩设备X两者可以同时工作，水泥土搅拌桩设备Y先做软基处理，完成后再将工作平台8向左或向右移动一个工位，再用打桩设备X将桩打入软基处理后的的地基中，同时，水泥土搅拌桩设备Y 再对相邻地基做软基处理，如此循环不断进行打桩处理，其将水泥土搅拌桩设备Y和打桩设备X整合到一台设备上，无需两台设备同时布置到施工场地，对施工场地要求降低，另外还提高打桩效率，降低打桩成本、节省打桩时间。
具体的，水泥土搅拌桩设备Y包括钻头10和用于带动所述钻头10深入地下钻孔的钻杆组件；钻杆组件包括驱动组件和由多层管柱9依次套接在一起组成长度可调节的管柱9，驱动组件用于将多层所述管柱9由内及外依次伸展或缩回，以调节所述钻杆组件的长度，所述最外一层的管柱9固定在所述第二立柱7b上。驱动组件可参考现有技术，
相互套接的两层管柱9中，位于外层的管柱9左右侧壁上均固定有滑座91，滑座91上设有能在滑座91上滑移的主动锁件15，位于内层的管柱9左右侧壁上固定有被动锁件16，主动锁件15由驱动装置152驱动而能在滑座91上滑移，驱动装置151本领域技术人员可以根据需要布局做相应设计，驱动结构可以是油缸或其它机械传动结构，并不局限每一种驱动结构，主动锁件15在滑移过程中逐渐靠近或远离所述被动锁件16，以完成主动锁件15与被动锁件16之间的锁定与解锁动作。主动锁件15上开有锁槽151，所述被动锁件16为定位销，在定位销卡入锁槽151内的状态下完成锁定，在定位销脱离锁槽 151的状态下解除锁定。主动锁件15还可以摆动设置，驱动装置152驱动主动锁件15 摆动以决定是否锁定。
主动锁件15可以在滑座91上滑动，主动锁件15与被动锁件16能够顺利完成卡接，从而阻止内层的管柱9从外层的管柱9内挣脱出来，主动锁件15在滑座91上反方向移动时，能够使主动锁件15与被动锁件16分离，允许内层的管柱9从外层的管柱9内伸出；通过主动锁件15与被动锁件16的卡接连接方式，即使打桩机产生剧烈振动，也不会使内层的管柱9从外层的管柱9内脱离出来。
本实施例中的打桩设备包括用以夹持预制桩的夹桩器1，及直接或间接作用于夹桩器 1的沉桩装置2。
如图9～12所示，夹桩器1包括具有开口朝下的夹桩孔111的外壳11，外壳11内设有多块伸入夹桩孔111内并能径向滑移的夹持块12，本实施例中的夹持块12为三个，三个夹持块12沿夹桩孔111内周面均匀间隔布置。各夹持块12由第四驱动装置13驱动而能沿径向往复移动，夹持块12的径向往复移动能夹紧或松开伸入夹桩孔111内的预制桩的端部。第四驱动装置13包括由夹持油缸131或气缸驱动而能上下移动的推块132，夹持油缸131或气缸固定在外壳11的顶面，推块132具有第一斜面133并位于夹持块12 的后方，夹持块12具有与第一斜面133滑配的第二斜面121，且第一斜面133和第二斜面121之间设有T形筋槽导向配合结构，T形筋槽导向配合结构中的T形槽14a设置在第一斜面133和第二斜面121两者中之一上，T形筋槽导向配合结构中的T形块14b设置在所述第一斜面133和第二斜面121两者中另一上。夹持块12的外端面具有两互成一定角度的接触表面122，该接触表面122用以与预制桩的周面接触。采用T形筋槽导向配合结构能对推块132和夹持块12有左右约束作用，保证推块132和夹持块12两者相对运动的准确性，另外T形筋槽导向配合结构还能使推块132的向上滑移能主动带动夹持块12的径向移动，联动性好，当推块132上移的过程中，T型筋槽导向配合结构能够使得推块132沿径向拉紧夹持块12，便于夹持块复位。
本打桩设备的主要改进点在于：桩锤组件还包括用于带动所述夹桩器1沿待夹持预制桩轴线方向靠近或远离该预制桩的伸缩组件3、用于调整所述夹桩器1俯仰角度的俯仰角度调整装置4、用于带动所述夹桩器1绕自身轴线旋转的回转组件5、及用于带动夹桩器1在水平面内移动的水平位置调整装置6，伸缩组件3、俯仰角度调整装置4、回转组件5及水平位置调整装置6自下而上依次设于夹桩器1的上方。
用于施加激振力的振动装置用于施加激振力的振动装置，伸缩组件3设于沉桩装置2 和夹持器1的顶部之间，伸缩组件3直接带动夹桩器1朝靠近或远离沉桩装置2的方向移动，俯仰角度调整装置作用于所述沉桩装置2，以带动夹持器1、伸缩组件3随沉桩装置2一起实现俯仰角度的调节。
具体的，如图6～8所示，伸缩组件3包括第一驱动装置33及相互滑动套接在一起的外套筒31和内套筒32，外套筒31固定在沉桩装置2的底部，内套筒32固定在夹桩器 1的顶部，第一驱动装置33用以驱动内套筒32相对外套筒31轴向滑移。第一驱动装置 33为伸缩油缸或气缸，伸缩油缸或气缸的缸筒铰接于外套筒31内，伸缩油缸或气缸的活塞杆则铰接于内套筒32内。
内套筒32外周壁与外套筒31内周壁之间设有沿轴向设置的筋槽导向结构，筋槽导向结构中的导向槽设于内套筒32外周壁和外套筒31内周壁两者中之一上，筋槽导向结构中的导向筋则设于内套筒32外周壁和外套筒31的内周壁两者中另一上，筋槽导向结构在图纸中没有显示。内套筒32和外套筒31之间设有防止内套筒32向下脱离外套筒31 趋势的轴向限位结构。轴向限位结构包括设置在内套筒32外周壁上的第一挡块321和设置在所述外套筒31内周壁的第二挡块311；内套筒32伸出至第一挡块321与第二挡块 311接触状态下，内套筒32不能再进一步下移。
具体的，如图4、5所示，俯仰角度调整装置4包括连接座41和第二驱动装置42，第二驱动装置42用于驱动所述沉桩装置2相对于连接座41上下摆动。连接座41上具有两向下延伸且左右间隔设置的安装壁411，沉桩装置2的两侧通过枢轴21枢接在两安装壁411之间，枢轴21固定在沉桩装置2的两侧，第二驱动装置42有两个，各枢轴21的外端穿出连接座41相应侧的安装壁411，两个第二驱动装置42分别与外露的枢轴21连接以驱动枢轴21绕自身轴线旋转。外露出连接座41的安装壁411的枢轴21上固定有径向延伸设置的连接臂22，第二驱动装置42为摆动油缸或气缸，摆动油缸或气缸的缸筒端与连接座31铰接，摆动油缸或气缸的活塞杆端与连接臂22铰接。
具体的，如图1、2所示，回转组件5包括回转支座51、回转体52和第三驱动装置 53，回转体52通过轴承安装在回转支座51上，同时回转体52固定连接于俯仰角度调整装置4的上方，第三驱动装置53用于驱动所述回转体52绕自身轴线旋转。第三驱动装置53包括安装在回转支座51上的驱动电机531，驱动电机531的输出端上安装有驱动齿轮532，回转体52的上部设有用以与所述驱动齿轮532啮合的外齿圈部533。
具体的，如图1～3所示，水平位置调整装置6包括滑动平台61，在滑动平台61上运动的第一小车62和在第一小车62上运动的第二小车63，滑动平台61为由钢梁组成的架体结构，第一小车62和第二小车63的运动方向交错设置(如纵横交错)。回转支座51 的顶部连接于第二小车63的底部，并随第二小车63同步运动。滑动平台61上设置有第一轨道611，第一小车62通过滚轮安装在在第一轨道611上而能移动，第一小车62上设置有第二轨道621，第二小车63通过滚轮安装在第二轨道621上而能移动；第一轨道611 与所述第二轨道621相互垂直。第一小车62由第一平移油缸64驱动在第一轨道611上平移，第二小车63由第二平移油缸65驱动在第二轨道621上平移。
滑动平台61的顶部设有方便起吊设备吊起的滑轮组64，打桩机上设有将滑动平台61吊起或下放的卷扬机，卷扬机和滑轮组64之间由钢丝绳连接。
本打桩设备的工作原理及过程如下：
打桩设备在工作时，首先，使夹持器1运动至大致与待抱紧预制桩基本相同的高度位置处，利用回转组件5带动所述夹桩器1绕自身轴线旋转时，夹桩器1内夹桩孔111 的轴线与预制桩的轴线位于同一平面内；利用俯仰角度调整装置4驱动夹持器1上下摆动一定角度，以使夹持器1与水平面形成的夹角与待抱紧桩体在地面上的倾斜角度一致 (即夹持器1的中轴线方向与预制桩的中轴线方向基本一致)；接着，利用伸缩组件3的伸长或缩回运动使夹持器1能前伸靠近预制桩的端部。
当夹持器1运动至预制桩端部伸入夹持器1后，夹持器1内的夹紧结构将预制桩端部抱紧。然后整个桩锤组件上移，预制桩悬空后，俯仰角度调整装置4继续动作驱动夹持器1向下摆动，以使预制桩的轴线与地面垂直。
再利于水平位置调整装置6调整夹桩器1的位置，使预制桩位于打桩位置，沉桩装置2(振动装置)工作，将预制桩打入地层，打桩到位后，夹持器1内的夹紧结构松开，将预制桩释放，然后，重复上述流程，以对下一待抱紧桩体进行抱紧。
打桩设备中的夹桩器1不仅俯仰角度可以进行调节，还可绕自身轴线旋转，还能沿待夹持预制桩轴线方向伸缩，而且还能在平面范围内进行位置调节，使得夹持器1能多角度、全方位调节，在减少吊机拖行预制桩的前提下，方便对位夹桩，而且对位可靠，对于建筑行业的桩基施工具有重要意义。
需要说明的是，在打桩设备实施例的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (21)
1.一种桩工设备，包括工作平台(8)，工作平台(8)的底部设有多组支撑腿(81)，其中有两组支撑腿(81)分别设于两前后间隔设置的横向大船(9a)上，且横向大船(9a)上设有横向驱动结构用以驱动工作平台(8)随支撑腿(81)一起相对横向大船(9a)左右滑移；其特征在于：所述工作平台(8)上设有左右间隔设置的第一立柱(7a)和第二立柱(7b)，其中，第一立柱(7a)上设有打桩设备(X)，打桩设备(X)能沿第一立柱(7a)上下滑移，第二立柱(7b)上设有水泥土搅拌桩设备(Y)。
2.根据权利要求1所述的桩工设备，其特征在于：所述支撑腿(81)均为可上下伸缩的伸缩腿结构，有另外两组支撑腿(81)分别设于两左右间隔设置的纵向小船(9b)上，且纵向小船(9b)上设有纵向驱动结构用以驱动工作平台(8)随支撑腿(81)一起相对纵向小船(9b)前后滑移。
3.根据权利要求1所述的桩工设备，其特征在于：所述水泥土搅拌桩设备(Y)包括钻头(10)和用于带动所述钻头(10)深入地下钻孔的钻杆组件；所述钻杆组件包括驱动组件和由多层管柱(9)依次套接在一起组成长度可调节的管柱(9)，所述驱动组件用于将多层所述管柱(9)由内及外依次伸展或缩回，以调节所述钻杆组件的长度，所述最外一层的管柱(9)固定在所述第二立柱(7b)上。
4.根据权利要求3所述的桩工设备，其特征在于：相互套接的两层管柱(9)中，位于外层的管柱(9)左右侧壁上均固定有滑座(91)，滑座(91)上设有能在滑座(91)上滑移的主动锁件(15)，位于内层的管柱(9)左右侧壁上固定有被动锁件(16)，所述主动锁件(15)由驱动装置(152)驱动而能在滑座(91)上滑移，主动锁件(15)在滑移过程中逐渐靠近或远离所述被动锁件(16)，以完成所述主动锁件(15)与所述被动锁件(16)之间的锁定与解锁动作。
5.根据权利要求4所述的桩工设备，其特征在于：所述主动锁件(15)上开有锁槽(151)，所述被动锁件(16)为定位销，在定位销卡入锁槽(151)内的状态下完成锁定，在定位销脱离锁槽(151)的状态下解除锁定。
6.根据权利要求1所述的桩工设备，其特征在于：所述打桩设备包括用以夹持预制桩的夹桩器(1)、沉桩装置(2)、用于带动所述夹桩器(1)套入或退出待夹持预制桩桩头的伸缩组件(3)、用于调整所述夹桩器(1)俯仰角度从而对准该预制桩桩头的俯仰角度调整装置(4)、及用于带动所述夹桩器(1)在水平面内移动的水平位置调整装置(6)；所述水平位置调整装置(6)与所述第一立柱(7a)滑动连接；所述沉桩装置(2)为用于施加激振力的振动装置，所述伸缩组件(3)设于沉桩装置(2)和夹持器(1)的顶部之间，伸缩组件(3)直接带动夹桩器(1)朝靠近或远离沉桩装置(2)的方向移动，所述俯仰角度调整装置(4)作用于所述沉桩装置(2)，以带动夹持器(1)、伸缩组件(3)随沉桩装置(2)一起实现俯仰角度的调节，所述水平位置调整装置(6)设置于所述俯仰角度调整装置(4)的上方。
7.根据权利要求6所述的桩工设备，其特征在于：所述伸缩组件(3)包括第一驱动装置(33)及相互滑动套接在一起的外套筒(31)和内套筒(32)，所述外套筒(31)固定在沉桩装置(2)的底部，所述内套筒(32)固定在夹桩器(1)的顶部，所述第一驱动装置(33)用以驱动内套筒(32)相对外套筒(31)轴向滑移。
8.根据权利要求7所述的桩工设备，其特征在于：所述内套筒(32)外周壁与外套筒(31)内周壁之间设有沿轴向设置的筋槽导向结构，所述筋槽导向结构中的导向槽设于内套筒(32)外周壁和外套筒(31)内周壁两者中之一上，所述筋槽导向结构中的导向筋则设于内套筒(32)外周壁和外套筒(31)的内周壁两者中另一上。
9.根据权利要求7所述的桩工设备，其特征在于：所述内套筒(32)和外套筒(31)之间设有防止内套筒(32)向下脱离外套筒(31)的轴向限位结构。
10.根据权利要求9所述的桩工设备，其特征在于：所述轴向限位结构包括设置在所述内套筒(32)外周壁上的第一挡块(321)和设置在所述外套筒(31)内周壁的第二挡块(311)；所述内套筒(32)伸出至第一挡块(321)与第二挡块(311)接触状态被限位。
11.根据权利要求7所述的桩工设备，其特征在于：所述第一驱动装置(33)为伸缩油缸或气缸，所述伸缩油缸或气缸的缸筒铰接于所述外套筒(31)内，所述伸缩油缸或气缸的活塞杆铰接于所述内套筒(32)内。
12.根据权利要求6所述的桩工设备，其特征在于：所述俯仰角度调整装置(4)包括连接座(41)和第二驱动装置(42)，所述连接座(41)用以安装在打桩机机架上，所述沉桩装置(2)可转动地安装在连接座(41)上，所述第二驱动装置(42)与所述沉桩装置(2)传动连接，以驱动所述沉桩装置(2)相对于所述连接座(41)上下摆动。
13.根据权利要求12所述的桩工设备，其特征在于：所述连接座(41)上具有两向下延伸且左右间隔设置的安装壁(411)，所述沉桩装置(2)枢接在两所述安装壁(411)之间，所述第二驱动装置(42)传动连接所述沉桩装置(2)的枢轴，以用于驱动所述沉桩装置(2)相对于所述连接座(41)上下摆动。
14.根据权利要求13所述的桩工设备，其特征在于：所述第二驱动装置(42)有两个，所述沉桩装置(2)的两侧分别通过一枢轴(21)枢接在对应的安装壁(411)上，各枢轴(21)的外端贯穿连接座(41)相应侧的安装壁(411)，两个所述第二驱动装置(42)分别与外露的枢轴(21)连接以驱动枢轴(21)绕自身轴线旋转；所述枢轴(21)于外露出安装壁(411)的部分固定有径向延伸设置的连接臂(22)，所述第二驱动装置(42)为摆动油缸或气缸，摆动油缸或气缸的一端与所述连接座(41)的顶部支撑部铰接，摆动油缸或气缸的另一端与所述连接臂(22)铰接。
15.根据权利要求6所述的桩工设备，其特征在于：还包括用于带动所述夹桩器(1)绕自身轴线旋转的回转组件(5)；所述回转组件(5)包括回转支座(51)、回转体(52)和第三驱动装置(53)，所述回转体(52)通过轴承安装在所述回转支座(51)上，并且，所述回转支座(51)固定在水平位置调整装置(6)的下方而能在水平面内移动，所述回转体(52)固定连接于所述俯仰角度调整装置(4)的上方，所述第三驱动装置(53)用于驱动所述回转体(52)绕自身轴线旋转。
16.根据权利要求15所述的桩工设备，其特征在于：所述第三驱动装置(53)包括安装在回转支座(51)上的驱动电机(531)，驱动电机(531)的输出端上安装有驱动齿轮(532)，所述回转体(52)的上部设有用以与所述驱动齿轮(532)啮合的外齿圈部(533)。
17.根据权利要求15所述的桩工设备，其特征在于，所述水平位置调整装置(6)包括设于第一立柱上并能相对第一立柱上下滑移的滑动平台(61)，在所述滑动平台(61)上运动的第一小车(62)和在所述第一小车(62)上运动的第二小车(63)，所述第一小车(62)和所述第二小车(63)的运动方向交错设置；所述回转支座(51)连接于所述第二小车(63)下方，并随所述第二小车(63)同步运动。
18.根据权利要求17所述的桩工设备，其特征在于，所述滑动平台(61))上设置有第一轨道(611)，所述第一小车(62)能够在所述第一轨道(611)上移动，所述第一小车(62)上设置有第二轨道(621)，所述第二小车(63)能够在所述第二轨道(621)上移动；所述第一轨道(611)与所述第二轨道(621)相互垂直。
19.根据权利要求6所述的桩工设备，其特征在于：所述夹桩器(1)包括一外壳(11)，外壳(11)具有开口朝下的夹桩孔(111)，外壳(11)内设有两块或两块以上伸入夹桩孔(111)内并能径向滑移的夹持块(12)，夹持块(12)由第四驱动装置(13)驱动而能沿径向往复移动，夹持块(12)的径向往复移动能夹紧或松开伸入夹桩孔(111)内的预制桩的端部。
20.根据权利要求19所述的桩工设备，其特征在于：所述第四驱动装置(13)包括由夹持油缸(131)或气缸驱动而能上下移动的推块(132)，夹持油缸(131)或气缸固定在外壳(11)的顶面，推块(132)具有第一斜面(133)并位于夹持块(12)的后方，夹持块(12)具有与第一斜面(133)滑配的第二斜面(121)；所述第一斜面(133)和第二斜面(121)之间设有T形筋槽导向配合结构，T形筋槽导向配合结构中的T形槽(14a)设置在所述第一斜面(133)和第二斜面(121)两者中之一上，T形筋槽导向配合结构中的T形块(14b)设置在所述第一斜面(133)和第二斜面(121)两者中另一上。
21.根据权利要求19所述的桩工设备，其特征在于：所述夹持块(12)的外端面具有两互成一定角度的接触表面(122)，该接触表面(122)用以与预制桩的周面接触。
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