CN108589559B - 一种预应力管桩施工用加压装置 - Google Patents

Abstract

一种预应力管桩施工用加压装置，包括：两根立柱，平行间隔设置，且在相对侧分别设置有供扁担梁上下滑动的竖槽，两根立柱上对应地沿竖立方向间隔设置有多个穿透竖槽两侧侧壁的固定孔，在两根立柱的上部之间还连接有横梁；扁担梁，两端分别设置有与所述固定孔大小一致的通孔，扁担梁的两端穿入在竖槽内；千斤顶，千斤顶的活塞杆的顶端与扁担梁的下端接合，千斤顶的缸体的下端与预应力管桩的顶端接合；悬吊机构，悬吊机构的一端挂在扁担梁的上部，另一端设置在横梁上，穿过固定孔以及通孔的固定销将扁担梁固定在立柱上。本发明通过千斤顶顶推安装在立柱上的扁担梁对预应力管桩产生下压力，解决空间狭小施工困难的问题。

Description

一种预应力管桩施工用加压装置

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体说，涉及一种预应力管桩施工用加压装置。

背景技术

在高速改扩建工程中涉及旧桥基础加固，选择预应力管桩施工中，由于空间狭小，通道(小桥)净高一般在4～6m之间不等，而旧桥基础加固需要预应力管桩。常规应力管桩采用锤击法和静压法，锤击法管桩机械尺寸(长宽高)12.5×4.7×24.9m，仅仅高度就不能满足施工；静压法采用机械尺寸(长宽高)11×4×18m,也无法满足施工条件。针对狭小空间预应力管桩的施工，暂时未有比较有效的施工装置和方法。

发明内容

为解决预应力管桩在狭小空间内施工难点，本发明提供一种预应力管桩施工用加压装置，包括：两根立柱，平行间隔设置，且在相对侧分别设置有供扁担梁上下滑动的竖槽，两根立柱上对应地沿竖立方向间隔设置有多个穿透竖槽两侧侧壁的固定孔，在两根立柱的上部之间还连接有横梁；扁担梁，两端分别设置有与所述固定孔大小一致的通孔，扁担梁的两端穿入在竖槽内；千斤顶，千斤顶的活塞杆的顶端与扁担梁的下端接合，千斤顶的缸体的下端与预应力管桩的顶端接合；悬吊机构，悬吊机构的一端挂在扁担梁的上部，另一端设置在横梁上，其中，穿过固定孔以及通孔的固定销将扁担梁固定在立柱上，通过操作千斤顶使得千斤顶的缸体向预应力管桩施加向下的压力。

优选地，所述加压装置还包括轴线水平的第一液压缸和轴线竖立的第二液压缸，固定销与第一液压缸的活塞杆连接为一体，通过第一液压缸控制固定销插入或拔出固定孔，而第一液压缸的缸体则支撑在第二液压缸的活塞杆上端。

优选地，还包括第三液压缸，所述第三液压缸的缸体与千斤顶的活塞杆连接为一体，使得第三液压缸可随千斤顶的活塞杆上下共同移动。

优选地，还包括控制单元，控制单元与第三液压缸以及千斤顶的液压阀连接，当一次下压完成后，控制单元控制第一液压缸的活塞杆回缩，将固定销拔出固定孔，然后，控制单元控制千斤顶的活塞杆回缩，带动扁担梁下移到下一固定孔，同时，第三液压缸也跟随下移到下一固定孔处，然后，控制单元控制第三液压缸的活塞杆伸出，将固定销插入到固定孔内，准备进行第二次下压。

优选地，所述固定孔是两列或两列以上，且轴线沿竖立方向交错布置。

优选地，所述加压装置为一对，并且，还包括位于两个加压装置之间的倒U形板，倒U形板的顶部扣压在供预应力管桩的上端面上，倒U形板的底部分别向两个加压装置的千斤顶方向延伸出底板，各加压装置的千斤顶的缸体分别设置在底板上。

优选地，倒U形板和底板为分体式，底板分别向上延伸出调整板，调整板与U形板的侧壁交叠，并且，沿高度方向还设置有多行穿透U形板的侧壁和调整板的调整孔，在调整孔内穿设有螺栓。

优选地，在倒U形板的顶板上设置有与预应力管桩同轴的通孔，该通孔的内径比预应力管桩的内径小，以便倒U形板的顶部能够将预应力管桩向下压，并且，旋挖钻机的钻头从所述通孔穿出预应力管桩，以便下压过程中先钻除障碍物。

优选地，承台向上延伸出与倒U形板的侧壁贴合的立板，所述立板可升降和水平移动，倒U形板的侧壁上设置有水平的条形凸起，在立板上设置有水平的条形凹槽，当预应力管桩下压正常时，该立板不参与下压工作，当预应力管桩在桩孔内发生卡阻时，所述立板升起，且其条形凹槽与倒U形板的条形凸起配合，在千斤顶将倒U形板下压的过程中，倒U形板储存一定的弹性能量，当下压力使得倒U形板的条形凸起从立板的条形凹槽内滑脱，并进入下一个条形凹槽内，弹性能量释放，从而倒U形板的顶板对预应力管桩产生振击，以帮助解除卡阻。

优选地，所述加压装置为一对，并且，还包括位于两个加压装置之间的上端封闭下端开口的筒体，所述筒体的顶部扣压在供预应力管桩的上端面上，筒体的底部分别向两个加压装置的千斤顶方向延伸出底板，各加压装置的千斤顶的缸体分别设置在底板上。本发明通过千斤顶顶推安装在立柱上的扁担梁对预应力管桩产生下压力，解决空间狭小施工困难的问题，通过千斤顶行程反压预应力管桩，节段性反向顶推施工，节约施工成本(大型机械设备租赁费高)。并且，通过液压缸驱动固定销的插拔，控制固定销的下降距离，降低人工操作的劳动强度，能够使静压桩施工进一步自动化。固定孔是两列或两列以上，且沿竖立方向其轴线相互交错布置，相当于提高了千斤顶的下压行程调节精度。可以使该装置适用于不同下压力行程的需求。通过设置一对加压装置以及倒U形板，可以适用单根更长的预应力管桩，从而减少预应力管桩之间接头的次数，提高管桩施工质量。通过条形凹槽与倒U形板的条形凸起配合，从而在下压过程中产生振击，帮助解除卡阻。通过倒U形板的顶板上的通孔，可以下入旋挖钻机的钻头，通过旋挖钻机驱动钻头钻进，可以根据需要钻除桩孔内的障碍物。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是表示本发明第一实施例的预应力管桩施工用加压装置的正视图；

图2是表示本发明第一实施例的预应力管桩施工用加压装置的俯视图；

图3是表示本发明第一实施例的具有第一、第二液压缸的预应力管桩施工用加压装置的正视图；

图4是表示本发明第一实施例的具有第三液压缸的预应力管桩施工用加压装置的正视图；

图5是表示本发明第一实施例的具有两列固定孔的预应力管桩施工用加压装置的正视图；

图6是表示本发明第二实施例的预应力管桩施工用加压装置的正视图；

图7是表示本发明第三实施例的预应力管桩施工用加压装置的正视图；

图8是表示本发明第二实施例的具有调整孔的预应力管桩施工用加压装置的正视图；

图9是表示本发明第二实施例的具有振击效果的预应力管桩施工用加压装置的正视图；

图10是图9的A处的放大图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的预应力管桩施工用加压装置的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

第一实施例

如图1所示，预应力管桩施工用加压装置包括两根立柱1、扁担梁2、千斤顶3和悬吊机构4。两根立柱1平行间隔地固定在承台100上，两根立柱1的竖立方向设置有供扁担梁2上下滑动的竖槽11，扁担梁2的两端穿入在竖槽11内，使得扁担梁2可以在竖槽11内上下滑动。两根立柱1上对应地沿竖立方向间隔设置有多个固定孔12，固定孔12穿透竖槽11两侧的侧壁。在扁担梁2的两端也对应地设置有通孔(未示出)，当扁担梁2滑动到其两端的通孔与固定孔12对应的时候，可以通过固定销13将扁担梁2固定在立柱1上。在扁担梁2的下端还设置有千斤顶3，千斤顶3为液压千斤顶。千斤顶3的活塞杆31的顶端与扁担梁2的下端接合，千斤顶3的缸体32的下端与预应力管桩200的顶端接合。在两根立柱1的上端还连接有横梁15，悬吊机构4的一端挂在扁担梁2的上部，另一端设置在横梁15上。

在使用时，两根立柱1的下端固定在承台100上，可以通过埋设在承台100内的地脚螺栓19将两根立柱1固定在承台100上。将扁担梁2通过固定销固定在立柱1的固定孔12上。然后通过操作千斤顶3，使其活塞杆31向上伸出对扁担梁2施加向上的压力，插入有固定销12的扁担梁2通过立柱1与承台100连接为一体，因此，扁担梁2无法移动，使得千斤顶3的缸体32向下施加向下的压力。而预应力管桩则会在该下压力的作用下压入土体内。当活塞杆31伸出到最大行程，将固定销13取出，然后将活塞杆31回位(即收缩入缸体32)，操作悬吊机构4将扁担梁2下放到下一个固定孔12处，使扁担梁2的通孔与固定孔12对应，用固定销13再次将扁担梁2固定在立柱1上，可以再次操作千斤顶3产生下压力，通过反复操作千斤顶3和扁担梁2，可以将预应力管桩200向下压入到预定位置。通常一根2m的预应力管桩需要反复操作7次。

在一个可选实施例中，所述悬吊机构4为手拉葫芦，手拉葫芦的上吊钩挂在横梁15上，手拉葫芦的下吊钩挂在扁担梁2的上部。通过操作手拉葫芦可以控制扁担梁2平稳下放。

在一个可选实施例中，立柱1可以采用两个槽钢，使得两个槽钢的凹槽相背，在两个槽钢的背面之间形成竖槽11，依次穿透两个凹槽形成固定孔12。

在一个可选实施例中，所述悬吊机构4包括设置在所述横梁15上的卷筒16以及缠绕在卷筒16上的钢丝绳，随扁担梁2下放，卷筒16自然旋转。并且，进一步地，所述悬吊机构4还包括制动器，以便控制卷筒16的转速，使得钢丝绳平稳下放扁担梁2。

在一个可选实施例中，为便于固定销13的插拔，将固定销13与第一液压缸5的活塞杆51连接为一体。通过第一液压缸5控制固定销13插入或拔出固定孔12。而第一液压缸5的缸体52则支撑在第二液压缸6的活塞杆61上端，第二液压缸6的缸体则固定在地面上。通过第一液压缸5和第二液压缸6，能够控制固定销13移动到对应的固定孔12处，并插入或拔出该固定孔12。首先，当一次下压完成后，第一液压缸的活塞杆51回缩，将固定销13拔出固定孔12。然后，千斤顶3活塞杆31回缩，带动扁担梁2下移到下一固定孔12。然后，第一液压缸5的活塞杆51伸出，将固定销13插入到固定孔12内。

在一个可选实施例中，还设置有第三液压缸7，所述第三液压缸的缸体72与千斤顶3的活塞杆31连接为一体，使得第三液压缸7可以随千斤顶3的活塞杆31上下共同移动。进一步地，还包括控制单元，控制单元与第三液压缸7以及千斤顶3的液压阀连接，控制单元控制千斤顶和第三液压缸7共同工作。具体说，当一次下压完成后，控制单元控制第三液压缸7的活塞杆71回缩，将固定销13拔出固定孔12。然后，控制千斤顶3的活塞杆31回缩，带动扁担梁2下移到下一固定孔12处，同时，第一液压缸7也跟随下移一段距离，该段距离正好等于两个固定孔12之间的距离。使得固定销13恰好位于下一固定孔12处。然后，控制单元控制第三液压缸7的活塞杆71伸出，将固定销13插入到固定孔12内，进行第二次下压。控制单元可以是PLC或单片机等。

在一个可选实施例中，所述固定孔12是两列或两列以上，且沿竖立方向其轴线相互交错布置。如果想要减小千斤顶每次的下压量，则需要减小固定孔的间距。但由于预应力管桩所需的下压力很大，所以扁担梁2与立柱1的固定销13的直径通常也很大。因此，固定销13的直径限制了预应力管桩下压行程的调节程度。而针对不同的地层，预应力管桩所需下压力并不完全相同，也就是说，千斤顶3每次的行程可以根据不同地层而不同。因此，如图所示，设置两列固定孔12，且各固定孔的轴线不在同一水平面上。相应的，扁担梁2对应各固定孔12的位置都设置有通孔。通过以上设置，相当于提高了千斤顶3的下压行程调节精度。可以使该装置适用于不同下压力行程的需求。

第二实施例

如图6所示，所述加压装置为一对，并且，还包括位于两个加压装置之间的倒U形板81，倒U形板81的顶部扣压在供预应力管桩200的上端面上，倒U形板81的底部分别向两个加压装置的千斤顶方向延伸出底板811。各加压装置的千斤顶3的缸体32分别设置在底板811上。上述结构使得当底板811下降时，倒U形板81的顶部向下运动，从而将预应力管桩200向下压。采用这种形式可以适用单根更长的预应力管桩200，从而减少预应力管桩之间接头的次数，提高管桩施工质量。进一步地，如图9所示，承台100向上延伸出与倒U形板81的侧壁贴合的立板816。如图10所示，立板816和倒U形板81的侧壁以凹凸的结构相互配合，举例说，倒U形板81的侧壁上设置有水平的条形凸起817，嵌入在立板816的条形凹槽818内。在千斤顶3将倒U形板81下压的过程中，由于立板816的条形凹槽818对倒U形板81的条形凸起817的阻挡作用，使得倒U形板81储存一定的弹性能量。当下压力达到一定程度，倒U形板81的条形凸起817从立板816的条形凹槽818内滑脱，并进入下一个条形凹槽818内，弹性能量释放，从而倒U形板81的顶板对预应力管桩200产生振击。优选地，该立板816为可升降和水平移动的，当预应力管桩200下压正常时，该立板816不参与下压工作。当预应力管桩200在桩孔内发生卡阻时，可以将立板816升起，并将其条形凹槽818与倒U形板81的条形凸起817配合，从而在下压过程中产生振击，帮助解除卡阻。以上是以倒U形板81为板状为例进行说明，实际上倒U形板81也可以替换为倒立的上部封闭的筒体。相应地，条形凹槽和条形凸起也变为弧形的形式，本文不做进一步详细描述。

在一个可选实施例中，如图8所示，到U形板81可以和底板811为分体式，底板811分别向上延伸出调整板813，调整板813与U形板81的侧壁交叠。并且，沿高度方向还设置有多行穿透U形板81的侧壁和调整板813的调整孔814，在调整孔814内穿设螺栓，即可将倒U形板81和底板811连接为一体。通过调整孔814，可以根据预应力管桩的长度调节U形板81的高度。

在一个可选实施例中，所述加压装置为两对相互对立设置包围预应力管桩的形式。倒U形板81可以是向四面延伸到千斤顶的缸体32的下端。通过四个加压装置，可以减少单个千斤顶的吨位。或者，也可以使用吨位不同的千斤顶来共同完成这一下压工作。另外，假设有一或两个千斤顶损坏，还可以利用另两个千斤顶完成下压工作。

第三实施例

如图7所示，在倒U形板81的顶板上设置有与预应力管桩200同轴的通孔86，该通孔86的内径比预应力管桩200的内径小，以便倒U形板81的顶部能够将预应力管桩200向下压。并且，该通孔86内还可以下入旋挖钻机的钻头。通过旋挖钻机驱动钻头钻进，可以根据需要钻除桩孔内的障碍物。例如，可以随钻随压，能够避免当桩孔过多时产生的挤土效应。或者，在沉桩过程中突然遇到坚硬地层，且桩已入土较深，桩无法拔出时，可将旋挖钻头从通孔86内穿入到预应力管桩200中，并从预应力管桩200向下钻进，将障碍物钻穿后继续沉桩。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，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 (8)

1.一种预应力管桩施工用加压装置，其特征在于，包括：

两根立柱，平行间隔设置，且在相对侧分别设置有供扁担梁上下滑动的竖槽，两根立柱上对应地沿竖立方向间隔设置有多个穿透竖槽两侧侧壁的固定孔，在两根立柱的上部之间还连接有横梁；

扁担梁，两端分别设置有与所述固定孔大小一致的通孔，扁担梁的两端穿入在竖槽内；

千斤顶，千斤顶的活塞杆的顶端与扁担梁的下端接合，千斤顶的缸体的下端与预应力管桩的顶端接合；

悬吊机构，悬吊机构的一端挂在扁担梁的上部，另一端设置在横梁上，

其中，穿过固定孔以及通孔的固定销将扁担梁固定在立柱上，通过操作千斤顶使得千斤顶的缸体向预应力管桩施加向下的压力，

还包括第三液压缸，所述第三液压缸的缸体与千斤顶的活塞杆连接为一体，使得第三液压缸可随千斤顶的活塞杆上下共同移动，第三液压缸的活塞杆与所述固定销连接为一体，

还包括控制单元，控制单元与第三液压缸以及千斤顶的液压阀连接，当一次下压完成后，控制单元控制第三液压缸的活塞杆回缩，将固定销拔出固定孔，然后，控制单元控制千斤顶的活塞杆回缩，带动扁担梁下移到下一固定孔，同时，第三液压缸也跟随下移到下一固定孔处，然后，控制单元控制第三液压缸的活塞杆伸出，将固定销插入到固定孔内，准备进行第二次下压。

2.根据权利要求1所述的预应力管桩施工用加压装置，其特征在于，所述加压装置还包括轴线水平的第一液压缸和轴线竖立的第二液压缸，固定销与第一液压缸的活塞杆连接为一体，通过第一液压缸控制固定销插入或拔出固定孔，而第一液压缸的缸体则支撑在第二液压缸的活塞杆上端。

3.根据权利要求1所述的预应力管桩施工用加压装置，其特征在于，所述固定孔是两列或两列以上，且轴线沿竖立方向交错布置。

4.根据权利要求1所述的预应力管桩施工用加压装置，其特征在于，所述加压装置为一对，并且，还包括位于两个加压装置之间的倒U形板，倒U形板的顶部扣压在供预应力管桩的上端面上，倒U形板的底部分别向两个加压装置的千斤顶方向延伸出底板，各加压装置的千斤顶的缸体分别设置在底板上。

5.根据权利要求4所述的预应力管桩施工用加压装置，其特征在于，倒U形板和底板为分体式，底板分别向上延伸出调整板，调整板与U形板的侧壁交叠，并且，沿高度方向还设置有多行穿透U形板的侧壁和调整板的调整孔，在调整孔内穿设有螺栓。

6.根据权利要求5所述的预应力管桩施工用加压装置，其特征在于，在倒U形板的顶板上设置有与预应力管桩同轴的通孔，该通孔的内径比预应力管桩的内径小，以便倒U形板的顶部能够将预应力管桩向下压，并且，旋挖钻机的钻头从所述通孔穿出预应力管桩，以便下压过程中先钻除障碍物。

7.根据权利要求4所述的预应力管桩施工用加压装置，其特征在于，

承台向上延伸出与倒U形板的侧壁贴合的立板，所述立板可升降和水平移动，倒U形板的侧壁上设置有水平的条形凸起，在立板上设置有水平的条形凹槽，

当预应力管桩下压正常时，该立板不参与下压工作，当预应力管桩在桩孔内发生卡阻时，所述立板升起，且其条形凹槽与倒U形板的条形凸起配合，在千斤顶将倒U形板下压的过程中，倒U形板储存一定的弹性能量，当下压力使得倒U形板的条形凸起从立板的条形凹槽内滑脱，并进入下一个条形凹槽内，弹性能量释放，从而倒U形板的顶板对预应力管桩产生振击，以帮助解除卡阻。

8.根据权利要求1所述的预应力管桩施工用加压装置，其特征在于，

所述加压装置为一对，并且，还包括位于两个加压装置之间的上端封闭下端开口的筒体，所述筒体的顶部扣压在供预应力管桩的上端面上，筒体的底部分别向两个加压装置的千斤顶方向延伸出底板，各加压装置的千斤顶的缸体分别设置在底板上。