CN109972621B - 一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置及其施工方法，包括桁架支撑系统，钢管桩提升系统和钢管桩液压拔桩系统，桁架支撑系统由纵向型钢、顶桁架横梁、钢吊带、底桁架横梁、钢轨垫梁和横向钢轨组成，钢管桩提升系统由横向行走小车、钢滚轮、行走卷扬机、钢管桩提升卷扬机、钢丝绳和四角吊钩组成，钢管桩液压拔桩系统由钢吊索A、钢吊索B、抱箍、双拼工字钢承台和液压千斤顶组成，所述液压千斤顶用来驱动双拼工字钢承台和抱箍中的钢管桩相分离，实现钢管桩的拉拔。本发明钢管桩液压拔桩系统的震锤和液压千斤顶配合施工，可以对粘土土层中的钢管桩进行拔桩施工，克服了粘土层拔桩困难的难题，节约了施工时间，降低了施工难度。
Description
技术领域
本发明属于钢管桩施工技术领域，具体涉及一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置及其施工方法。
背景技术
钢管桩在基础设施建设中被广泛运用，特别是基承载力不足浅水区黏土层地质环境下的桥梁施工，钢管桩作为较优的施工方案经常得到设计工程师的青睐。同时，钢管桩作为一种可回收、重复利用的资源，在工程成本及绿色施工方面具备较大的优势。但是，钢管桩在回收工艺中的拔桩施工却比较困难，尤其是在大型机械起重设备无法站位的粘土层小净空浅水区区域，给钢管桩的拔桩带来极大的难题。如果钢管桩不全部拔出，既造成了资源的极大浪费，同时也在水中埋下了极大的隐患。基于此，发明了一种新型拔桩装置及施工方法，包含桁架支承系统、钢管桩提升系统及钢管桩液压拔桩系统，可解决在大型机械起重设备无法站位的粘土层小净空浅水区域钢管桩拔桩困难的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术中粘土层小净空浅水区域钢管桩拔桩困难的技术缺陷，本发明提供了一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置及其施工方法，包含桁架支承系统、钢管桩提升系统及钢管桩液压拔桩系统三大部分，可解决在大型机械起重设备无法站位的粘土层小净空浅水区区域钢管桩拔桩困难的技术问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置，包括桁架支撑系统，钢管桩提升系统和钢管桩液压拔桩系统。
桁架支撑系统由纵向型钢、顶桁架横梁、底桁架横梁调节系统、钢吊带、底桁架横梁、钢轨垫梁、横向钢轨和边护栏组成，纵向型钢布置在箱梁的桥面上，顶桁架横梁放置在纵向型钢上，底桁架横梁与顶桁架横梁通过钢吊带进行连接，顶桁架横梁两侧设置有底桁架横梁调节系统，用来调节底桁架横梁的竖向位置，底桁架横梁顶部依次设置有钢轨垫梁和横向钢轨，两侧设置有边护栏，对作业人员形成防护。
钢管桩提升系统由横向行走小车、钢滚轮、行走卷扬机、钢管桩提升卷扬机、钢丝绳和四角吊钩组成，所述横向行走小车放置在横向钢轨上，底部安装有钢滚轮与横向钢轨形成接触，所述行走卷扬机可驱动横向行走小车沿横向钢轨做直线运动，所述钢管桩提升卷扬机放置在横向行走小车内部，可牵引钢丝绳移动，所述钢丝绳下端悬吊有四角吊钩，所述四角吊钩为中部空心结构。
钢管桩液压拔桩系统由钢吊索A、钢吊索B、震锤、抱箍、双拼工字钢承台、槽钢竖杆、槽钢横杆和液压千斤顶组成，钢吊索A一端与四角吊钩相连接，另一端与槽钢竖杆相连接，钢吊索B一端与钢管桩提升卷扬机，另一端穿过四角吊钩的空心位置悬吊有震锤，所述抱箍安装在待拔的钢管桩顶部，将钢管桩抱合牢固，所述双拼工字钢承台与抱箍之间安装有液压千斤顶，所述液压千斤顶用来驱动双拼工字钢承台和抱箍中的钢管桩相分离，实现钢管桩的拉拔。
上述的一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置，所述双拼工字钢承台由双拼工字钢承台A和双拼工字钢承台B组成，所述双拼工字钢承台B穿过待拔的钢管桩，所述双拼工字钢承台A通过销轴与双拼工字钢承台B连接牢固。
上述的一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置，所述抱箍两侧增设有抱箍顶托，其设置位置与液压千斤顶的安装位置相对应，所述液压千斤顶可对抱箍顶托形成有效顶升。
本发明在使用时，主要通过以下使用步骤来完成粘土层小净空浅水区域钢管桩的拔桩：
S1：在箱梁桥面位置布置纵向型钢，并将其固定，将拼装完成的顶桁架横梁放置于纵向型钢上；
S2：拼装底桁架横梁，并在底桁架横梁顶部依次放置钢轨垫梁和横向钢轨，同时在底桁架横梁两侧设置边护栏；
S3：将顶桁架横梁和底桁架横梁采用钢吊带进行连接，并在顶桁架横梁两侧设置底桁架横梁调节系统，用于调节底桁架横梁的竖向位置；
S4：在横向钢轨上安放拔桩的动力装置横向行走小车，利用行走卷扬机可使得横向行走小车在横向钢轨上横向运动，同时在横向行走小车内部设置钢管桩提升卷扬机；
S5：在横向行走小车下端通过钢丝绳悬吊四角吊钩，将钢吊索B从四角吊钩中部穿过，操作钢管桩提升卷扬机实现钢吊索B自由升降，在钢吊索B底部悬吊安装震锤；
S6：在待拔的钢管桩顶部安装抱箍，抱箍两侧增设抱箍顶托，用以承受液压千斤顶的顶升力，在双拼工字钢承台与抱箍装置的抱箍顶托之间安装并固定液压千斤顶，对液压千斤顶进行卸荷；
S7：启动钢管桩提升卷扬机带动钢管桩液压拔桩系统上升，至液压千斤顶与抱箍顶托紧密接触，关闭钢管桩提升卷扬机并将其制动，利用液压控制器启动液压千斤顶，使液压千斤顶顶升抱箍顶托，从而将钢管桩从小净空浅水区中的粘土层拔出；
S8：当液压千斤顶完成一个顶升行程后，对液压千斤顶进行卸油，同时启动钢管桩提升卷扬机，带动钢管桩液压拔桩系统上升，重复步骤S7，将钢管桩全部拔出后进行切割装运。
在进行步骤S7施工过程中，如果钢管桩间的土压力太大，液压千斤顶无法拔动钢管桩，可启动震锤产生高频震动，破坏钢管桩间的黏土，减少钢管桩间土摩檫力后再安装好液压千斤顶，再按照步骤S7进行施工。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果：
1、本发明所述的一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置，包含桁架支承系统、钢管桩提升系统及钢管桩液压拔桩系统三大部分，可解决在大型机械起重设备无法站位的粘土层小净空浅水区区域钢管桩拔桩困难的难题；
2、钢管桩液压拔桩系统的震锤和液压千斤顶配合施工，可以对粘土土层中的钢管桩进行拔桩施工，克服了粘土层拔桩困难的难题；
3、钢管桩提升系统中的走行小车和卷扬机，可以实现横桥向一排钢管桩的连续拔桩，节约了施工时间，减低了施工难度；
4、桁架支承系统中底桁架横梁调节系统可以根据桥梁的净空进行调节，可适应类似小净空浅水区等不利条件下的拔桩施工。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置整体结构的主视图；
图2为本发明一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置整体结构的左侧视图；
图3为本发明所述钢管桩液压拔桩系统的主视图；
图4为本发明所述钢管桩液压拔桩系统的左侧视图；
图5为本发明所述钢管桩液压拔桩系统的俯视图；
图6为本发明所述双拼工字钢承台的结构示意图；
图7为本发明所述抱箍的主视图；
图8为本发明所述抱箍的左侧视图；
图9为本发明所述抱箍的俯视图；
图中：1-纵向型钢，2-顶桁架横梁，3-底桁架横梁调节系统，4-钢吊带，5-底桁架横梁，6-钢轨垫梁，7-横向钢轨，8-边护栏，9-横向行走小车，10-钢滚轮，11-行走卷扬机，12-钢管桩提升卷扬机，13-钢丝绳，14-四角吊钩，15-钢管桩，16-钢吊索A，17-钢吊索B，18-震锤，19-抱箍，20-双拼工字钢承台，21-槽钢竖杆，22-槽钢横杆，23-液压千斤顶，24-双拼工字钢承台A，25-双拼工字钢承台B，26-销轴，27-抱箍顶托，28-箱梁。
具体实施方式
如图1和图2所示，为本发明一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置整体结构的主视图和左侧视图，包括桁架支撑系统，钢管桩提升系统和钢管桩液压拔桩系统。
桁架支撑系统由纵向型钢1、顶桁架横梁2、底桁架横梁调节系统3、钢吊带4、底桁架横梁5、钢轨垫梁6、横向钢轨7和边护栏8组成，纵向型钢1布置在箱梁28的桥面上，所述顶桁架横梁2放置在纵向型钢1上，所述底桁架横梁5与顶桁架横梁2通过钢吊带4进行连接，所述顶桁架横梁2两侧设置有底桁架横梁调节系统3，用来调节底桁架横梁5的竖向位置，所述底桁架横梁5顶部依次设置有钢轨垫梁6和横向钢轨7，两侧设置有边护栏8，对作业人员形成防护。
钢管桩提升系统由横向行走小车9、钢滚轮10、行走卷扬机11、钢管桩提升卷扬机12、钢丝绳13和四角吊钩14组成，所述横向行走小车9放置在横向钢轨7上，底部安装有钢滚轮10与横向钢轨7形成接触，所述行走卷扬机11可驱动横向行走小车9沿横向钢轨7做直线运动，所述钢管桩提升卷扬机12放置在横向行走小车9内部，可牵引钢丝绳13移动，所述钢丝绳13下端悬吊有四角吊钩14，所述四角吊钩14为中部空心结构。
如图3至图5所示，为本发明所述钢管桩液压拔桩系统的主视图、左侧视图和俯视图，钢管桩液压拔桩系统由钢吊索A16、钢吊索B17、震锤18、抱箍19、双拼工字钢承台20、槽钢竖杆21、槽钢横杆22和液压千斤顶23组成，所述钢吊索A16一端与四角吊钩14相连接，另一端与槽钢竖杆21相连接，所述钢吊索B17一端与钢管桩提升卷扬机12，另一端穿过四角吊钩14的空心位置悬吊有震锤18，所述抱箍19安装在待拔的钢管桩15顶部，将钢管桩15抱合牢固，所述双拼工字钢承台20与抱箍19之间安装有液压千斤顶23，所述液压千斤顶23用来驱动双拼工字钢承台20和抱箍19中的钢管桩15相分离，实现钢管桩15的拉拔。
双拼工字钢承台20由双拼工字钢承台A24和双拼工字钢承台B25组成，所述双拼工字钢承台B25穿过待拔的钢管桩15，所述双拼工字钢承台A24通过销轴26与双拼工字钢承台B25连接牢固，双拼工字钢承台20的结构示意图如图6所示。
如图7至图9所示，为本发明所述抱箍19的主视图、侧视图和俯视图，抱箍19两侧增设有抱箍顶托27，其设置位置与液压千斤顶23的安装位置相对应，所述液压千斤顶23可对抱箍顶托27形成有效顶升。
本发明在使用时，主要通过以下步骤来完成粘土层小净空浅水区域钢管桩的拔桩施工：
步骤一：在箱梁28桥面位置布置纵向型钢1，并将其固定，将拼装完成的顶桁架横梁2放置于纵向型钢1上；
步骤二：拼装底桁架横梁5，并在底桁架横梁5顶部依次放置钢轨垫梁6和横向钢轨7，同时在底桁架横梁5两侧设置边护栏8；
步骤三：将顶桁架横梁2和底桁架横梁5采用钢吊带4进行连接，并在顶桁架横梁2两侧设置底桁架横梁调节系统3，用于调节底桁架横梁5的竖向位置；
步骤四：在横向钢轨7上安放拔桩的动力装置横向行走小车9，利用行走卷扬机11可使得横向行走小车9在横向钢轨7上横向运动，同时在横向行走小车9内部设置钢管桩提升卷扬机12；
步骤五：在横向行走小车9下端通过钢丝绳13悬吊四角吊钩14，将钢吊索B17从四角吊钩14中部穿过，操作钢管桩提升卷扬机12实现钢吊索B17自由升降，在钢吊索B17底部悬吊安装震锤18；
步骤六：在待拔的钢管桩15顶部安装抱箍19，抱箍19两侧增设抱箍顶托27，用以承受液压千斤顶23的顶升力，在双拼工字钢承台20与抱箍装置19的抱箍顶托27之间安装并固定液压千斤顶23，对液压千斤顶23进行卸荷；
步骤七：启动钢管桩提升卷扬机12带动钢管桩液压拔桩系统上升，至液压千斤顶23与抱箍顶托27紧密接触，关闭钢管桩提升卷扬机12并将其制动，利用液压控制器启动液压千斤顶23，使液压千斤顶23顶升抱箍顶托27，从而将钢管桩15从小净空浅水区中的粘土层拔出；
步骤八：当液压千斤顶23完成一个顶升行程后，对液压千斤顶23进行卸油，同时启动钢管桩提升卷扬机12，带动钢管桩液压拔桩系统上升，重复步骤七，将钢管桩15全部拔出后进行切割装运。
在进行步骤七的施工过程中，如果钢管桩间的土压力太大，液压千斤顶23无法拔动钢管桩15，可启动震锤18产生高频震动，破坏钢管桩间的黏土，减少钢管桩间土摩檫力后再安装好液压千斤顶23，再按照步骤七进行施工。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置，包括桁架支撑系统，钢管桩提升系统和钢管桩液压拔桩系统，其特征在于：
所述桁架支撑系统由纵向型钢(1)、顶桁架横梁(2)、底桁架横梁调节系统(3)、钢吊带(4)、底桁架横梁(5)、钢轨垫梁(6)、横向钢轨(7)和边护栏(8)组成，所述纵向型钢(1)布置在箱梁(28)的桥面上，所述顶桁架横梁(2)放置在纵向型钢(1)上，所述底桁架横梁(5)与顶桁架横梁(2)通过钢吊带(4)进行连接，所述顶桁架横梁(2)两侧设置有底桁架横梁调节系统(3)，用来调节底桁架横梁(5)的竖向位置，所述底桁架横梁(5)顶部依次设置有钢轨垫梁(6)和横向钢轨(7)，两侧设置有边护栏(8)，对作业人员形成防护；
所述钢管桩提升系统由横向行走小车(9)、钢滚轮(10)、行走卷扬机(11)、钢管桩提升卷扬机(12)、钢丝绳(13)和四角吊钩(14)组成，所述横向行走小车(9)放置在横向钢轨(7)上，底部安装有钢滚轮(10)与横向钢轨(7)形成接触，所述行走卷扬机(11)可驱动横向行走小车(9)沿横向钢轨(7)做直线运动，所述钢管桩提升卷扬机(12)放置在横向行走小车(9)内部，可牵引钢丝绳(13)移动，所述钢丝绳(13)下端悬吊有四角吊钩(14)，所述四角吊钩(14)为中部空心结构；
所述钢管桩液压拔桩系统由钢吊索A(16)、钢吊索B(17)、震锤(18)、抱箍(19)、双拼工字钢承台(20)、槽钢竖杆(21)、槽钢横杆(22)和液压千斤顶(23)组成，所述钢吊索A(16)一端与四角吊钩(14)相连接，另一端与槽钢竖杆(21)相连接，所述钢吊索B(17)一端与钢管桩提升卷扬机(12)，另一端穿过四角吊钩(14)的空心位置悬吊有震锤(18)，所述抱箍(19)安装在待拔的钢管桩(15)顶部，将钢管桩(15)抱合牢固，所述双拼工字钢承台(20)与抱箍(19)之间安装有液压千斤顶(23)，所述液压千斤顶(23)用来驱动双拼工字钢承台(20)和抱箍(19)中的钢管桩(15)相分离，实现钢管桩(15)的拉拔。
2.根据权利要求1所述的一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置，其特征在于：所述双拼工字钢承台(20)由双拼工字钢承台A(24)和双拼工字钢承台B(25)组成，所述双拼工字钢承台B(25)穿过待拔的钢管桩(15)，所述双拼工字钢承台A(24)通过销轴(26)与双拼工字钢承台B(25)连接牢固。
3.根据权利要求1所述的一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置，其特征在于：所述抱箍(19)两侧增设有抱箍顶托(27)，其设置位置与液压千斤顶(23)的安装位置相对应，所述液压千斤顶(23)可对抱箍顶托(27)形成有效顶升。
4.一种如权利要求书1所述的用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置的使用方法，其特征在于：该使用方法包括以下步骤：
S1：在箱梁(28)桥面位置布置纵向型钢(1)，并将其固定，将拼装完成的顶桁架横梁(2)放置于纵向型钢(1)上；
S2：拼装底桁架横梁(5)，并在底桁架横梁(5)顶部依次放置钢轨垫梁(6)和横向钢轨(7)，同时在底桁架横梁(5)两侧设置边护栏(8)；
S3：将顶桁架横梁(2)和底桁架横梁(5)采用钢吊带(4)进行连接，并在顶桁架横梁(2)两侧设置底桁架横梁调节系统(3)，用于调节底桁架横梁(5)的竖向位置；
S4：在横向钢轨(7)上安放拔桩的动力装置横向行走小车(9)，利用行走卷扬机(11)可使得横向行走小车(9)在横向钢轨(7)上横向运动，同时在横向行走小车(9)内部设置钢管桩提升卷扬机(12)；
S5：在横向行走小车(9)下端通过钢丝绳(13)悬吊四角吊钩(14)，将钢吊索B(17)从四角吊钩(14)中部穿过，操作钢管桩提升卷扬机(12)实现钢吊索B(17)自由升降，在钢吊索B(17)底部悬吊安装震锤(18)；
S6：在待拔的钢管桩(15)顶部安装抱箍(19)，抱箍(19)两侧增设抱箍顶托(27)，用以承受液压千斤顶(23)的顶升力，在双拼工字钢承台(20)与抱箍(19)的抱箍顶托(27)之间安装并固定液压千斤顶(23)，对液压千斤顶(23)进行卸荷；
S7：启动钢管桩提升卷扬机(12)带动钢管桩液压拔桩系统上升，至液压千斤顶(23)与抱箍顶托(27)紧密接触，关闭钢管桩提升卷扬机(12)并将其制动，利用液压控制器启动液压千斤顶(23)，使液压千斤顶(23)顶升抱箍顶托(27)，从而将钢管桩(15)从小净空浅水区中的粘土层拔出；
S8：当液压千斤顶(23)完成一个顶升行程后，对液压千斤顶(23)进行卸油，同时启动钢管桩提升卷扬机(12)，带动钢管桩液压拔桩系统上升，重复步骤S7，将钢管桩(15)全部拔出后进行切割装运。
5.根据权利要求4所述的一种用于小净空浅水区钢管桩的拔桩装置的使用方法，其特征在于：在进行步骤S7施工过程中，如果钢管桩(15)间的土压力太大，液压千斤顶(23)无法拔动钢管桩(15)，可启动震锤(18)产生高频震动，破坏钢管桩(15)间的黏土，减少钢管桩(15)间土摩檫力后再安装好液压千斤顶(23)，再按照步骤S7进行施工。
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