CN108517865A - 套管平衡式清桩装置及其清桩方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种套管平衡式清桩装置及其清桩方法，该装置包括回旋钻机，回旋钻机的传动轴上固定连接有动力接头，动力接头的下端固定连接有转换接头，转换接头的下端固定连接有接长段，接长段的下端固定连接有工作端；该方法包括以下步骤：步骤a、采用回旋钻机将工作端送至钻孔桩截断位置；步骤b、驱动油缸的活塞杆伸展，在斜板的作用下，紧固头夹紧钻孔桩；步骤c、通过回旋钻机提供的扭矩将钻孔桩扭断；步骤d、通过起重机械将破坏面以上的钻孔桩移出；步骤e、向接长段内注入填料；步骤f、通过回旋钻机将工作端移出至地面；本发明能够提高清桩的效率，且能够减低对动力设备的要求，同时能够扩大设备的适用范围。

Description

套管平衡式清桩装置及其清桩方法
技术领域
本发明属于废桩清除设备技术领域，涉及一种套管平衡式清桩装置及其清桩方法。
背景技术
随着国家经济建设的发展及轨道交通的兴起，经常需要将残留在地下的废桩基清除。目前市面上常用的清桩设备有三种，第一种是全套管旋切式设备，该设备在工作时，是采用把钻孔桩完全切断的方式进行的；第二种设备是通过套管将钻孔桩围护后，用小型设备将钻孔桩一点点凿除的；第三种设备是在钻孔桩外部设置套管后，通过套管与钻孔桩之间的杠杆效应将其折断的；上述三种设备在清桩时，均存在清桩效率低的缺点，且适用范围都有较大的限制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了一种套管平衡式清桩装置及其清桩方法，其与传统的清桩设备相比，能够提高清桩的效率，且能够减低对动力设备的要求，同时能够扩大设备的适用范围。
本发明的目的是这样实现的：
一种套管平衡式清桩装置，包括回旋钻机，回旋钻机的传动轴上固定连接有动力接头，动力接头的下端固定连接有转换接头，转换接头的下端固定连接有接长段，接长段的下端固定连接有工作端，工作端包括第一套管，第一套管的上端固定有第一法兰，第一套管的下端固定有钻头法兰，钻头法兰的下端面上固定有若干个合金钻头，第一套管的内部安装有四个呈周向均匀分布的用于夹紧钻孔桩的夹紧机构，每个夹紧机构均包括连杆、固定在第一套管内部的支撑架、用于夹紧钻孔桩的紧固头和固定在支撑架的底部的油缸，连杆的两端分别与油缸的活塞杆和紧固头铰接，位于紧固头所在位置处的第一套管的内壁上设置有用于对紧固头进行导向以使紧固头夹紧钻孔桩的斜板，斜板、第一套管和钻头法兰所围成的区域中设置有加强板，紧固头夹紧钻孔桩后与钻孔桩的外壁紧贴。
一种套管平衡式清桩装置，其中，每个紧固头两侧的第一套管中均固定有限位块，每个紧固头所在位置处的两个限位块之间形成可供紧固头滑动的滑道；通过限位块的设置，能够避免紧固头出现侧向移动的现象，从而能够提高紧固头夹紧钻孔桩时的可靠性。
一种套管平衡式清桩装置，其中，每个限位块的外端面上均固定有若干个呈竖向分布的导向块，导向块朝向紧固头一侧的端面上设置有可与紧固头配合导向以方便紧固头进入到两个限位块之间的滑道中的导向面；通过导向块和导向面的设置，能够对紧固头进行导向以方便紧固头进入到两个限位块之间的滑道中。
一种套管平衡式清桩装置，其中，第一法兰与第一套管的外侧壁之间固定有若干块呈周向均匀分布的第一加强块；通过第一加强块的设置，能够提高第一法兰与第一套管之间的结构强度。
一种套管平衡式清桩装置，其中，动力接头包括锥形状的第二套管，第二套管的两端分别固定有用于与回旋钻机的传动轴固定连接的第一上法兰和用于与转换接头的上端固定的第一下法兰。
一种套管平衡式清桩装置，其中，第一上法兰、第一下法兰和第二套管之间固定有若干块呈周向均匀分布的第二加强块；第二加强块用于增加第一上法兰、第一下法兰和第二套管之间的结构强度。
一种套管平衡式清桩装置，其中，转换接头包括第三套管和第四套管，第三套管和第四套管通过过渡盘连接，第三套管的上端固定有用于与动力接头的下端固定连接的第二上法兰，第四套管的下端固定有用于与接长段的上端固定连接的第二下法兰。
一种套管平衡式清桩装置，其中，第二上法兰、第三套管和过渡盘之间固定有若干块呈周向均匀分布的第三加强块，第四套管下端的外侧壁与第二下法兰的上端面之间固定有若干个呈周向均匀分布的第四加强块；第三加强块用于提高第二上法兰、第三套管和过渡盘之间的结构强度，第四加强块用于提高第四套管与第二下法兰之间的结构强度。
一种套管平衡式清桩装置，其中，接长段包括至少一根第五套管，第五套管的两端均固定有第二法兰，第五套管的外侧壁上固定有四根呈周向均匀分布的槽钢，槽钢沿第五套管的轴向方向延伸，槽钢与第五套管之间形成可供油缸的液压油管通过的通道，第二法兰与第五套管之间固定有若干个呈周向均匀分布的第五加强块；通过槽钢的设置，槽钢与第五套管之间形成的通道可供液压油管通过，能够避免液压油管因与钻孔的内壁之间产生摩擦而导致液压油管出现破损的现象；第五加强块用于提高第五套管与第二法兰之间的结构强度。
一种套管平衡式清桩装置的清桩方法，包括以下步骤：
步骤a、施工时，采用回旋钻机将工作端送至钻孔桩截断位置；
步骤b、驱动油缸的活塞杆伸展，油缸的活塞杆通过连杆带动紧固头向下移动，在斜板的作用下，紧固头夹紧钻孔桩，在紧固头夹紧钻孔桩后，紧固头的竖直边与钻孔桩的外侧壁紧贴；
步骤c、通过回旋钻机提供的扭矩将钻孔桩扭断，即在回旋钻机提供扭矩时，紧固头对钻孔桩施加侧摩阻力，且在钻孔桩下端入土部分的嵌固作用下，位于紧固头处的钻孔桩被扭断；
步骤d、解除转换接头与接长段之间的连接，并通过起重机械将破坏面以上的钻孔桩移出；
步骤e、向接长段内注入填料；
步骤f、将转换接头重新与接长段的上端连接，并通过回旋钻机将工作端移出至地面。
本发明通过采用上述结构后，其与传统的清桩设备相比，能够提高清桩的效率，且能够减低对动力设备的要求，同时能够扩大设备的适用范围。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是工作端的主视结构示意图；
图3是图2沿A-A线的剖视结构示意图；
图4是图2沿B-B线的剖视结构示意图；
图5是工作端的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
一种套管平衡式清桩装置，包括回旋钻机1，回旋钻机1的传动轴上固定连接有动力接头2，动力接头2的下端固定连接有转换接头3，转换接头3的下端固定连接有接长段4，接长段4的下端固定连接有工作端5，工作端5包括第一套管51，第一套管51的上端固定有第一法兰52，第一套管51的下端固定有钻头法兰53，钻头法兰53的下端面上固定有若干个合金钻头54，第一套管51的内部安装有四个呈周向均匀分布的用于夹紧钻孔桩的夹紧机构，每个夹紧机构均包括连杆56、固定在第一套管51内部的支撑架55、用于夹紧钻孔桩的紧固头57和固定在支撑架55的底部的油缸58，连杆56的两端分别与油缸58的活塞杆和紧固头57铰接，位于紧固头57所在位置处的第一套管51的内壁上设置有用于对紧固头57进行导向以使紧固头57夹紧钻孔桩的斜板511，所述斜板511、第一套管51和钻头法兰53所围成的区域中设置有加强板50，紧固头57夹紧钻孔桩后与钻孔桩的外壁紧贴；在上述结构中，相邻两个紧固头与第一套管的轴心的连线所形成的夹角相同，当钻孔桩的直径小于1.5米时，夹紧机构设置4个为宜，对于1.5米以上的钻孔桩来说，可设置6个夹紧机构；本装置中的钻头法兰的外径大于转换接头、接长段和第一套管的外径。
每个紧固头57两侧的第一套管51中均固定有限位块59，每个紧固头57所在位置处的两个限位块59之间形成可供紧固头57滑动的滑道；通过限位块的设置，能够避免紧固头出现侧向移动的现象，从而能够提高紧固头夹紧钻孔桩时的可靠性。
每个限位块59的外端面上均固定有若干个呈竖向分布的导向块591，导向块591朝向紧固头57一侧的端面上设置有可与紧固头57配合导向以方便紧固头57进入到两个限位块59之间的滑道中的导向面592；通过导向块和导向面的设置，能够对紧固头进行导向以方便紧固头进入到两个限位块之间的滑道中。
第一法兰52与第一套管51的外侧壁之间固定有若干块呈周向均匀分布的第一加强块512；通过第一加强块的设置，能够提高第一法兰与第一套管之间的结构强度。
动力接头2包括锥形状的第二套管21，第二套管21的两端分别固定有用于与回旋钻机1的传动轴固定连接的第一上法兰22和用于与转换接头3的上端固定的第一下法兰23。
第一上法兰22、第一下法兰23和第二套管21之间固定有若干块呈周向均匀分布的第二加强块24；第二加强块用于增加第一上法兰、第一下法兰和第二套管之间的结构强度。
转换接头3包括第三套管31和第四套管32，第三套管31和第四套管32通过过渡盘33连接，第三套管31的上端固定有用于与动力接头2的下端固定连接的第二上法兰34，第四套管32的下端固定有用于与接长段4的上端固定连接的第二下法兰35。
第二上法兰34、第三套管31和过渡盘33之间固定有若干块呈周向均匀分布的第三加强块36，第四套管32下端的外侧壁与第二下法兰35的上端面之间固定有若干个呈周向均匀分布的第四加强块37；第三加强块用于提高第二上法兰、第三套管和过渡盘之间的结构强度，第四加强块用于提高第四套管与第二下法兰之间的结构强度。
接长段4包括至少一根第五套管41，第五套管41的两端均固定有第二法兰42，第五套管41的外侧壁上固定有四根呈周向均匀分布的槽钢43，槽钢43沿第五套管41的轴向方向延伸，槽钢43与第五套管41之间形成可供油缸58的液压油管通过的通道，第二法兰42与第五套管41之间固定有若干个呈周向均匀分布的第五加强块44；通过槽钢的设置，槽钢与第五套管之间形成的通道可供液压油管通过，能够避免液压油管因与钻孔的内壁之间产生摩擦而导致液压油管出现破损的现象；第五加强块用于提高第五套管与第二法兰之间的结构强度。
一种套管平衡式清桩装置的清桩方法，包括以下步骤：
步骤a、施工时，采用回旋钻机将工作端送至钻孔桩截断位置；
步骤b、驱动油缸的活塞杆伸展，油缸的活塞杆通过连杆带动紧固头向下移动，在斜板的作用下，紧固头夹紧钻孔桩，在紧固头夹紧钻孔桩后，紧固头的竖直边与钻孔桩的外侧壁紧贴；
步骤c、通过回旋钻机提供的扭矩将钻孔桩扭断，即在回旋钻机提供扭矩时，紧固头对钻孔桩施加侧摩阻力，且在钻孔桩下端入土部分的嵌固作用下，位于紧固头处的钻孔桩被扭断；
步骤d、解除转换接头与接长段之间的连接，并通过起重机械将破坏面以上的钻孔桩移出；
步骤e、向接长段内注入填料；
步骤f、将转换接头重新与接长段的上端连接，并通过回旋钻机将工作端移出至地面。
本发明通过采用上述结构后，其与传统的清桩设备相比，能够提高清桩的效率，且能够减低对动力设备的要求，同时能够扩大设备的适用范围；清桩效率高是因为采用扭断法直接破除桩头；能够减低对动力设备的要求主要体现在：在使用本装置后，采用40吨·米的扭矩即可完成直径1.2米及以下钻孔桩的清除；钻进效率高主要体现在：本装置中的钻头法兰的外径大于转换接头、接长段和第一套管的外径，这样一来，能够减少转换接头、接长段和第一套管与土体的摩擦，减少了扭矩的损失；适用范围广体现在：在破除废桩时，仅要求破坏面以下的废桩存在5米的嵌固区域即可，断桩位置则可依据工程需要确定。
需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此，本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。
总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种套管平衡式清桩装置，包括回旋钻机(1)，其特征在于：所述回旋钻机(1)的传动轴上固定连接有动力接头(2)，所述动力接头(2)的下端固定连接有转换接头(3)，所述转换接头(3)的下端固定连接有接长段(4)，所述接长段(4)的下端固定连接有工作端(5)，所述工作端(5)包括第一套管(51)，所述第一套管(51)的上端固定有第一法兰(52)，所述第一套管(51)的下端固定有钻头法兰(53)，所述钻头法兰(53)的下端面上固定有若干个合金钻头(54)，所述第一套管(51)的内部安装有四个呈周向均匀分布的用于夹紧钻孔桩的夹紧机构，每个夹紧机构均包括连杆(56)、固定在第一套管(51)内部的支撑架(55)、用于夹紧钻孔桩的紧固头(57)和固定在支撑架(55)的底部的油缸(58)，所述连杆(56)的两端分别与油缸(58)的活塞杆和紧固头(57)铰接，位于紧固头(57)所在位置处的第一套管(51)的内壁上设置有用于对紧固头(57)进行导向以使紧固头(57)夹紧钻孔桩的斜板(511)，所述斜板(511)、第一套管(51)和钻头法兰(53)所围成的区域中设置有加强板(50)，所述紧固头(57)夹紧钻孔桩后与钻孔桩的外壁紧贴。
2.根据权利要求1所述的套管平衡式清桩装置，其特征在于，每个紧固头(57)两侧的第一套管(51)中均固定有限位块(59)，每个紧固头(57)所在位置处的两个限位块(59)之间形成可供紧固头(57)滑动的滑道。
3.根据权利要求2所述的套管平衡式清桩装置，其特征在于，每个限位块(59)的外端面上均固定有若干个呈竖向分布的导向块(591)，所述导向块(591)朝向紧固头(57)一侧的端面上设置有可与紧固头(57)配合导向以方便紧固头(57)进入到两个限位块(59)之间的滑道中的导向面(592)。
4.根据权利要求1或2或3所述的套管平衡式清桩装置，其特征在于，所述第一法兰(52)与第一套管(51)的外侧壁之间固定有若干块呈周向均匀分布的第一加强块(512)。
5.根据权利要求1所述的套管平衡式清桩装置，其特征在于，所述动力接头(2)包括锥形状的第二套管(21)，所述第二套管(21)的两端分别固定有用于与回旋钻机(1)的传动轴固定连接的第一上法兰(22)和用于与转换接头(3)的上端固定的第一下法兰(23)。
6.根据权利要求5所述的套管平衡式清桩装置，其特征在于，所述第一上法兰(22)、第一下法兰(23)和第二套管(21)之间固定有若干块呈周向均匀分布的第二加强块(24)。
7.根据权利要求1所述的套管平衡式清桩装置，其特征在于，所述转换接头(3)包括第三套管(31)和第四套管(32)，所述第三套管(31)和第四套管(32)通过过渡盘(33)连接，所述第三套管(31)的上端固定有用于与动力接头(2)的下端固定连接的第二上法兰(34)，所述第四套管(32)的下端固定有用于与接长段(4)的上端固定连接的第二下法兰(35)。
8.根据权利要求7所述的套管平衡式清桩装置，其特征在于，所述第二上法兰(34)、第三套管(31)和过渡盘(33)之间固定有若干块呈周向均匀分布的第三加强块(36)，所述第四套管(32)下端的外侧壁与第二下法兰(35)的上端面之间固定有若干个呈周向均匀分布的第四加强块(37)。
9.根据权利要求1所述的套管平衡式清桩装置，其特征在于，所述接长段(4)包括至少一根第五套管(41)，所述第五套管(41)的两端均固定有第二法兰(42)，所述第五套管(41)的外侧壁上固定有四根呈周向均匀分布的槽钢(43)，所述槽钢(43)沿第五套管(41)的轴向方向延伸，所述槽钢(43)与第五套管(41)之间形成可供油缸(58)的液压油管通过的通道，所述第二法兰(42)与第五套管(41)之间固定有若干个呈周向均匀分布的第五加强块(44)。
10.一种根据权利要求1的套管平衡式清桩装置的清桩方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、施工时，采用回旋钻机将工作端送至钻孔桩截断位置；
步骤b、驱动油缸的活塞杆伸展，油缸的活塞杆通过连杆带动紧固头向下移动，在斜板的作用下，紧固头夹紧钻孔桩，在紧固头夹紧钻孔桩后，紧固头的竖直边与钻孔桩的外侧壁紧贴；
步骤c、通过回旋钻机提供的扭矩将钻孔桩扭断，即在回旋钻机提供扭矩时，紧固头对钻孔桩施加侧摩阻力，且在钻孔桩下端入土部分的嵌固作用下，位于紧固头处的钻孔桩被扭断；
步骤d、解除转换接头与接长段之间的连接，并通过起重机械将破坏面以上的钻孔桩移出；
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