CN109024595A - 一种快速板桩沉桩装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工技术领域，涉及一种快速板桩沉桩装置及方法，采用固定架和激光位移计进行检测纠偏，使用吊车将板桩吊起来放入固定架槽内，激光位移计实时监测垂直度，调整垂直度达标后，吊车再将下一根板桩按照顺序放上，一般只需要调整好第一根桩的垂直度，后面的桩垂直度上一般就不会出现问题，这就加快了施工速度，将六七根板桩一次放置好后，然后将两根辅助钢棍放在辅助加的铁墩上，限制板桩的活动，然后使用液压力器进行沉桩，可以将放入固定板中的孔隙中的拉森板桩进行批量沉桩，在避免板桩倾斜的基础上，提高施工速度，节约劳动力，加快施工节奏，造价低，沉桩机工作完成即可开走，符合绿色环保施工。

Description

一种快速板桩沉桩装置及方法

技术领域:

本发明属于建筑施工技术领域，涉及一种新型结构的板桩沉桩装置及施工方法，特别是一种快速板桩沉桩装置及方法。

背景技术：

近年来，在建筑施工中板桩支护作为一种必不可少的支护方式，其三大钢板桩打桩方法：单独打入法、屏风式打入法、围檩打入法，其中单独打入法是从板墙的一角开始，逐块(或两块为一组)打设，直至工程结束，其优点是施工简便、迅速、不需要其他辅助支架，缺点是易使板桩向一侧倾斜，且误差积累后不易纠正，因此，单独打入法只适用于板桩墙要求不高且板桩长度较小(如小于10m)的情况；屏风式打入法，是将10-20根钢板桩成排插入导架内，呈屏风状，然后再分批施打，施打时先将屏风墙两端的钢板桩打至设计标高或一定深度，成为定位板桩，然后在中间按顺序分l/3、1/2板桩高度呈阶梯状打入，屏风式打入法可以减少倾斜误差积累，防止过大的倾斜，而且易于实现封闭合拢，能保证板桩墙的施工质量，但是施工速度慢，击搭设较高的施工桩架，插桩的自立高度较大，要注意插桩的稳定和施工安全；围檩打桩法是在地面上一定高度处离轴线一定距离，先筑起单层或双层围檩架，而后将钢板桩依次在围檩中全部插好，待四角封闭合拢后，再逐渐按阶梯状将钢板桩逐块打至设计标高，能保证钢板桩墙的平面尺寸、垂直度和平整度，适用于精度要求高、数量不大的场合；但是施工复杂，施工速度慢，封闭合拢时需要异形桩。

现有的打桩机由桩锤、桩架及附属设备等组成。桩锤依附在桩架前部两根平行的竖直导杆(俗称龙门)之间，用提升吊钩吊升。桩架为一钢结构塔架，在其后部设有卷扬机，用以起吊桩和桩锤，桩架前面有两根导杆组成的导向架，用以控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层。打桩机的基本技术参数是冲击部分重量、冲击动能和冲击频率，桩锤按运动的动力来源可分为落锤、汽锤、柴油锤、液压锤等，落锤打桩机的桩锤是一钢质重块，由卷扬机用吊钩提升，脱钩后沿导向架自由下落而打桩；汽锤打桩机的桩锤由锤头和锤座组成，以蒸汽或压缩空气为动力，有单动汽锤和双动汽锤两种。单动汽锤以柱塞或汽缸作为锤头，蒸汽驱动锤头上升，而后任其沿锤座的导杆下落而打桩，双动汽锤一般是由加重的柱塞作为锤头，以汽缸作为锤座，蒸汽驱动锤头上升，再驱动锤头向下冲击打桩。上下往复的速度快,频率高,使桩贯入地层时发生振动，可以减少摩擦阻力，打桩效果好，双向不等作用力的差动汽锤，其锤座重量轻，有效冲击重量可相对增大，性能更好，汽锤的进排汽旋阀的换向可由人工控制，也可由装在锤头一侧并随锤头升降的凸缘操纵杆自动控制，两种方式都可以调节汽锤的冲击行程；柴油锤打桩机的主体也是由汽缸和柱塞组成，其工作原理和单缸二冲程柴油机相似，利用喷入汽缸燃烧室内的雾化柴油受高压高温后燃爆所产生的强大压力驱动锤头工作，柴油锤按其构造形式分导杆式和筒式，导杆式柴油锤以柱塞为锤座压在桩帽上，以汽缸为锤头沿两根导杆升降，打桩时，先将桩吊到桩架龙门中就位，再将柴油锤搁在桩顶，降下吊钩将汽缸吊起，又脱开吊钩让汽缸下落套入柱塞，将封闭在汽缸内的空气进行压缩，汽缸继续下落，直到缸体外的压销推压锤座上燃油泵的摇杆时，燃油泵就将油雾喷入缸内，油雾遇到燃点以上的高温气体，当即发生燃爆，爆发力向下冲击使桩下沉，向上顶推，使汽缸回升，待汽缸重新沿导杆坠落时，又开始第二次冲击循环；筒式柴油锤以汽缸作为锤座，并直接用加长了的缸筒内壁导向，省去了两根导杆，柱塞是锤头，可在汽缸中上下运动。打桩时，将锤座下部的桩帽压在桩顶上，用吊钩提升柱塞，然后脱钩往下冲击，压缩封闭在汽缸中的空气，并进行喷油、爆发、冲击、换气等工作过程，柴油锤的工作是靠压燃柴油来启动的，因此必须保证汽缸内的封闭气体达到一定的压缩比，有时在软土地层上打桩时,往往由于反作用力过小,压缩量不够而无法引燃起爆，就需要用吊钩多次吊起锤头脱钩冲击，才能起动，柴油锤的锤座上附有燃油喷射泵、油箱、冷却水箱及桩帽，柱塞和缸筒之间的活动间隙用弹性柱塞环密封；液压锤打桩机是柴油带启动，以油液压力为动力，可按地层土质不同调整液压，以达到适当的冲击力进行打桩，是一种新型打桩机，但是现有的液压打桩机大多为中小型液压打桩机,常用于公路护栏的打桩,高速公路护栏建设，同类打桩设备有:液压打桩机、公路打桩机、护栏打桩机、公路钻孔机，与柴油打桩机相比，液压锤打桩机的能量传递效率能够达到70％～95％，而柴油锤打桩机的能量传递效率仅为20％～30％，液压锤打桩机打桩控量精确，能实现不同地层的打桩作业；液压锤打桩机在减少噪声，震动和噪音方面有出色表现，特别适合城市施工需要，液压锤打桩机节能减排效果明显，是未来打桩机发展的主流。201721631988.7公开了一种建筑工程打桩设备，包括两根桩架，两根桩架之间设有一根横杆，横杆上设有一个气缸，气缸连接有一根桩锤；每根桩架的一侧均设有一个稳固部件，稳固部件包括基板，基板与桩架铰接，基板的下端面设有若干钻杆，每个钻杆上连接有一个旋钮，旋钮位于基板的上端面；其中一个桩架上设有一个操控面板，操控面板的内部设有电源模块，所述电源模块包括电源电路，所述电源电路包括变压器，该建筑工程打桩设备中，通过稳固部件能够使得打桩设备在打桩的过程中，保持稳定；同时通过电源电路，可以在电网电压发生波动的时候，保持打桩的稳定性；201721569026.3公开了一种多功能自动打桩机，包括打桩机设备以及控制系统，所述多功能自动打桩机包括打桩单元，吊装单元及自动装夹单元；该打桩机的动力头可分别连接用于执行压桩、打桩、振动压桩或深层搅拌水泥复合土的操作的工具，很好的满足了桩基础的发展和成桩工艺的不断改进对于桩机的要求，降低了施工费用和人员、施工机具的使用费用；201721569022.5公开了一种履带式全自动打桩机,其特征在于包括打桩机设备以及控制系统，所述控制系统包括，中央控制器，打桩控制单元，吊装控制单元、自动装夹单元及人机操作单元；该打桩机将可移动式起重机能带载行走、回转等优势与打桩机构有效结合起来，实现了方便地定位打桩工位并可以转移打桩场地，灵活方便、适应性强、使用范围广泛；但是上述设备都无法实现批量沉桩，在一定程度上减慢了施工速度，因此，设计一种快速板桩沉桩装置及方法，针对拉森板桩进行快速沉桩，并能进行斜向打桩，其施工速度更快，精准度更高，灵活方便，转移迅速，可进一步增加工作效率。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种快速板桩沉桩装置及方法，在确定板桩位置之后，通过快速板桩沉桩装置能方便、快速的将板桩沉到指定位置，并且保证垂直度，湿陷简便、快速沉桩工作，节约劳动力，缩短工期，提高施工效率，进而降低工程造价。

为了实现上述目的，本发明所述快速板桩沉桩装置的主体结构包括辅助架、竖向固定架、控制室、发动机、旋转器、履带、液压力器、槽孔、辅助钢棍、高强钢板、可移动高强钢板、倾斜器、铁墩、激光位移计、轨道、伸缩器、拉森板桩；尺寸为6500mm×3500mm×200mm的竖向固定架采用高强钢板制成，四个激光位移计两两对称安装在竖向固定架上，激光位移计与控制室内的电脑相连，用于实时监控；多个液压力器安装在与竖向固定架为一体的高强钢板上，液压力器下方设有一块尺寸为320mm×100mm×3500mm的可移动高强钢板，用于传递液压力器向下的压力，液压力器的个数根据实际需要确定；辅助架与竖向固定架通过轨道连接，可上下移动，辅助架的尺寸为450mm×3500mm×100mm，轨道的尺寸为200mm×2600mm；辅助架上均匀分布有铁墩，用于挡住辅助钢棍，竖向固定架与控制室底部连成一体；伸缩器安装在辅助架上，控制室下面安装旋转器，旋转器与履带相连，发动机安装在控制室的一侧，尺寸为50mm×4000mm×80mm的辅助钢棍上均匀分布有槽孔，拉森板桩放置在槽孔内，倾斜器安装在竖向固定架和控制室之间，使用时将辅助钢棍用伸缩器伸出，再将拉森板桩放入辅助钢棍槽孔中进行批量沉桩，若需要打斜桩，可启动倾斜器将竖向固定架整体倾斜，以实现斜桩的打入。

本发明实现快速板桩沉桩的具体步骤为：

(1)首先确定需要打入拉森板桩的位置即沉桩位置，将快速沉桩机面对着沉桩位置进行工作；

(2)将拉森板桩由吊车起吊，由一个工人进行引导，根据激光位移计实时调整拉森板桩的垂直度，确保第一块拉森板桩的垂直度满足实际要求，然后在剩下的槽孔中依次放上拉森板桩，并调整垂直度，将两根辅助钢棍放在铁墩上，限制拉森板桩的活动，然后打开激光位移计进行实时监测；

(3)将可移动高强钢板压在拉森板桩的上端，打开液压力机，开始初步沉桩；

(4)激光位移计将实时监测到的垂直度传输至控制室内的电脑上，初步沉桩完成后，若垂直度满足实际要求，则正式开始沉桩；若垂直度不理想，则停下液压力机进行调整，调整至垂直度正常，再进行试沉桩，直到试沉桩后拉森板桩的垂直度正常，再开始正式沉桩；

(5)沉桩完成后，关闭液压力机和激光位移计，将两根辅助钢棍取走，沉桩装置开始移动并移动到下一个板桩沉桩位置，进行新一轮的沉桩施工，直到板桩全部施工完毕。

本发明与现有技术相比，采用固定架和激光位移计进行检测纠偏，使用吊车将板桩吊起来放入固定架槽内，激光位移计实时监测垂直度，调整垂直度达标后，吊车再将下一根板桩按照顺序放上，一般只需要调整好第一根桩的垂直度，后面的桩垂直度上一般就不会出现问题，这就加快了施工速度，将六七根板桩一次放置好后，然后将两根辅助钢棍放在辅助加的铁墩上，限制板桩的活动，然后使用液压力器进行沉桩，可以将放入固定板中的孔隙中的拉森板桩进行批量沉桩，在避免板桩倾斜的基础上，提高施工速度，节约劳动力，加快施工节奏，造价低，沉桩机工作完成即可开走，符合绿色环保施工。

附图说明：

图1为本发明所述快速板桩沉桩装置的主体结构原理示意图。

图2为本发明所述辅助架的俯视图。

图3为本发明所述压力器的结构原理示意。

图4为本发明所述竖向固定架的主视图。

具体实施方式：

下面通过是实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例所主体结构包括辅助架1、竖向固定架2、控制室3、发动机4、旋转器5、履带6、液压力器7、槽孔8、辅助钢棍9、高强钢板10、可移动高强钢板11、倾斜器12、铁墩13、激光位移计14、轨道15、伸缩器16、拉森板桩17；尺寸为6500mm×3500mm×200mm的竖向固定架2采用高强钢板制成，四个激光位移计14两两对称安装在竖向固定架2上，激光位移计14与控制室3内的电脑相连，用于实时监控；多个液压力器7安装在与竖向固定架2为一体的高强钢板10上，液压力器7下方设有一块尺寸为320mm×100mm×3500mm的可移动高强钢板11，用于传递液压力器7向下的压力，液压力器7的个数根据实际需要确定；辅助架1与竖向固定架2通过轨道15连接，可上下移动，辅助架1的尺寸为450mm×3500mm×100mm，轨道15的尺寸为200mm×2600mm；辅助架1上均匀分布有铁墩13，用于挡住辅助钢棍9，竖向固定架2与控制室3底部连成一体；伸缩器16安装在辅助架1上，控制室3下面安装旋转器5，旋转器5与履带6相连，发动机4安装在控制室3的一侧，尺寸为50mm×4000mm×80mm的辅助钢棍9上均匀分布有槽孔8，拉森板桩17放置在槽孔8内，倾斜器12安装在竖向固定架2和控制室之间，使用时将辅助钢棍9用伸缩器16伸出，再将拉森板桩17放入辅助钢棍9槽孔8中进行批量沉桩，若需要打斜桩，可启动倾斜器12将竖向固定架2整体倾斜，以实现斜桩的打入。

本实施例实现快速板桩沉桩的具体步骤为：

(1)首先确定需要打入拉森板桩17的位置即沉桩位置，将快速沉桩机面对着沉桩位置进行工作；

(2)将拉森板桩17由吊车起吊，由一个工人进行引导，根据激光位移计4实时调整拉森板桩17的垂直度，确保第一块拉森板桩17的垂直度满足实际要求，然后在剩下的槽孔8中依次放上拉森板桩17，并调整垂直度，将两根辅助钢棍12放在铁墩13上，限制拉森板桩17的活动，然后打开激光位移计14进行实时监测；

(3)将可移动高强钢板11压在拉森板桩17的上端，打开液压力机12，开始初步沉桩；

(4)激光位移计14将实时监测到的垂直度传输至控制室3内的电脑上，初步沉桩完成后，若垂直度满足实际要求，则正式开始沉桩；若垂直度不理想，则停下液压力机12进行调整，调整至垂直度正常，再进行试沉桩，直到试沉桩后拉森板桩17的垂直度正常，再开始正式沉桩；

(5)沉桩完成后，关闭液压力机12和激光位移计4，将两根辅助钢棍9取走，沉桩装置开始移动并移动到下一个板桩沉桩位置，进行新一轮的沉桩施工，直到板桩全部施工完毕。

Claims (2)

1.一种快速板桩沉桩装置，其特征在于主体结构包括辅助架、竖向固定架、控制室、发动机、旋转器、履带、液压力器、槽孔、辅助钢棍、高强钢板、可移动高强钢板、倾斜器、铁墩、激光位移计、轨道、伸缩器、拉森板桩；尺寸为6500mm×3500mm×200mm的竖向固定架采用高强钢板制成，四个激光位移计两两对称安装在竖向固定架上，激光位移计与控制室内的电脑相连，用于实时监控；多个液压力器安装在与竖向固定架为一体的高强钢板上，液压力器下方设有一块尺寸为320mm×100mm×3500mm的可移动高强钢板，用于传递液压力器向下的压力，液压力器的个数根据实际需要确定；辅助架与竖向固定架通过轨道连接，可上下移动，辅助架的尺寸为450mm×3500mm×100mm，轨道的尺寸为200mm×2600mm；辅助架上均匀分布有铁墩，用于挡住辅助钢棍，竖向固定架与控制室底部连成一体；伸缩器安装在辅助架上，控制室下面安装旋转器，旋转器与履带相连，发动机安装在控制室的一侧，尺寸为50mm×4000mm×80mm的辅助钢棍上均匀分布有槽孔，拉森板桩放置在槽孔内，倾斜器安装在竖向固定架和控制室之间，使用时将辅助钢棍用伸缩器伸出，再将拉森板桩放入辅助钢棍槽孔中进行批量沉桩，若需要打斜桩，可启动倾斜器将竖向固定架整体倾斜，以实现斜桩的打入。

2.一种采用如权利要求1所述装置进行快速板桩沉桩的方法，其特征在于具体步骤为：

(1)首先确定需要打入拉森板桩的位置即沉桩位置，将快速沉桩机面对着沉桩位置进行工作；

(2)将拉森板桩由吊车起吊，由一个工人进行引导，根据激光位移计实时调整拉森板桩的垂直度，确保第一块拉森板桩的垂直度满足实际要求，然后在剩下的槽孔中依次放上拉森板桩，并调整垂直度，将两根辅助钢棍放在铁墩上，限制拉森板桩的活动，然后打开激光位移计进行实时监测；

(3)将可移动高强钢板压在拉森板桩的上端，打开液压力机，开始初步沉桩；

(4)激光位移计将实时监测到的垂直度传输至控制室内的电脑上，初步沉桩完成后，若垂直度满足实际要求，则正式开始沉桩；若垂直度不理想，则停下液压力机进行调整，调整至垂直度正常，再进行试沉桩，直到试沉桩后拉森板桩的垂直度正常，再开始正式沉桩；

(5)沉桩完成后，关闭液压力机和激光位移计，将两根辅助钢棍取走，沉桩装置开始移动并移动到下一个板桩沉桩位置，进行新一轮的沉桩施工，直到板桩全部施工完毕。