CN110735433A - 一种基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法，包括以下步骤：(1)设置中置式斜桩压桩机；(2)吊机总成将支护桩A1吊起放置、固定于夹桩器总成；(3)设置A1支护桩压桩倾斜角度；变幅油缸将龙门架总成变幅至所需角度；(4)压桩油缸将A1支护桩静力压入地基；(5)压桩油缸完成单次行程，松开夹桩器总成，重复夹紧、压桩过程；(6)打入至预设深度后，长船总成前后移动到下一工位；(7)吊机总成将支护桩A2吊起放置固定于夹桩器总成；(8)设置A2支护桩压桩角度；压桩油缸将A2支护桩静力压入地基、形成双排桩；(9)短船总成左右移动到下一工位；(10)重复步骤(2)到(9)。本发明还公开实施该方法的中置式斜桩压桩机。

Description

一种基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备

技术领域

本发明涉及液压静力压桩机技术领域，特别涉及一种基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备。

背景技术

为保证地面向下开挖形成的地下空间在地下结构施工期间的安全稳定所需的挡土结构及地下水控制、环境保护等措施称为基坑工程。中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012对基坑支护的定义如下：为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。

基坑工程是集地质工程、岩土工程、结构工程和岩土测试技术于一身的系统工程。其主要内容：工程勘察、支护结构设计与施工、土方开挖与回填、地下水控制、信息化施工及周边环境保护等。基坑施工最简单、最经济的办法是放大坡开挖，但经常会受到场地条件、周边环境的限制，所以需要设计支护系统以保证施工的顺利进行，并能较好地保护周边环境。

基坑开挖是否采用支护结构，采用何种支护结构，应根据基坑周边环境、地下结构的条件、基坑开挖深度、工程地质和水文地质条件、施工条件、施工季节、地区工程经验等通过经济、技术、环境综合分析比较确定。

基坑支护结构体系一般包括两个部分，即挡土结构和降水止水体系。桩、墙式支护结构常采用钢板桩、钢筋混凝土板桩、柱列式灌注桩、地下连续墙等。根据土质条件及基坑规模，可以设计成悬臂式、内支撑式或锚拉式。重力式支护结构多采用水泥土搅拌桩挡墙、土钉墙等。当支护结构不能起到止水作用时，可同时设置止水帷幕或采用坑外降水，以达到控制地下水的目的，使基坑土方工程可在干作业条件下开挖。

现有技术中，专利申请号为201811411534.8的中国发明申请公开了一种主动式双向倾斜排桩基坑支护方法，采用以下步骤：1)沿基坑边沿内侧将向坑内倾斜的内倾支护桩和向坑外倾斜的外倾支护桩交错打入至桩底设计标高，同时在外倾支护桩的后方设置隔水帷幕；2)在每根内倾支护桩的桩顶设置一台千斤顶；3)在由所有内倾支护桩和所有外倾支护桩构成的双向倾斜排桩上设置将所有内倾支护桩和所有外倾支护桩连成一体的冠梁；4)开挖内倾支护桩所围土体至坑底设计标高，在开挖的过程中或开挖之前，采用步骤2)中设置的千斤顶对内倾支护桩施加控制膨胀力，以减小土体及桩顶位移。本发明可以在很大程度上减小桩顶位移，减小桩身弯矩，减少工程造价，增加开挖深度，减小基坑发生倾覆破坏的可能性。

专利申请号为201811411542.2的中国发明申请公开了一种主动式X形双排桩基坑支护方法，采用以下步骤：1)沿基坑边沿内侧将前排竖直支护桩打入至桩底设计标高，将向坑内倾斜的后排支护桩打入至桩底设计标高，同时在后排支护桩的后方设置隔水帷幕；2)在每根后排支护桩的桩顶设置一台千斤顶；3)在前排竖直支护桩和后排支护桩上分别设置冠梁，采用连梁将前排竖直支护桩和后排支护桩上的冠梁连成整体；4)开挖前排竖直支护桩和后排支护桩所围土体至坑底设计标高，在开挖的过程中或开挖之前，采用千斤顶对后排支护桩施加控制膨胀力，以减小土体及桩顶位移。本发明可以在很大程度上减小桩顶位移，减小桩身弯矩，减少工程造价，增加开挖深度，减小基坑发生倾覆破坏的可能性。

专利申请号为201811411547.5的中国发明申请公开了一种主动式倾斜双排桩基坑支护方法，采用以下步骤：1)沿基坑边沿内侧将向坑内倾斜的前排支护桩打入至桩底设计标高，将向坑外倾斜的后排支护桩打入至桩底设计标高，同时在后排支护桩的后方设置隔水帷幕；2)在每根前排支护桩的桩顶设置一台千斤顶；3)在前排支护桩和后排支护桩上分别设置冠梁，采用连梁将前排支护桩和后排支护桩上的冠梁连成整体；4)开挖前排支护桩所围土体至坑底设计标高，在开挖的过程中或开挖之前，采用步骤2)中设置的千斤顶对前排支护桩施加控制膨胀力，以减小土体及桩顶位移。本发明可以在很大程度上减小桩顶位移，减小桩身弯矩，减少工程造价，增加开挖深度，减小基坑发生倾覆破坏的可能性。

上述的现有技术通过采用千斤顶对双排桩的位移进行主动控制，可以减小桩顶位移，使桩后地面变形大大减小，避免对周围环境造成破坏，同时可以减小桩身弯矩，使桩身设计强度降低，可以使开挖深度增加；由于开挖面倾斜，基坑发生倾覆破坏的可能性大大减小；仅利用悬臂桩支护就可以满足设计要求，从而使设计施工更加简便，并且节约材料。

但现有技术中仍存在一定缺陷，上述方法均需要通过将前排桩以及后排桩打入桩底设计标高，分别在内倾支护桩、后排支护桩以及前排支护桩上设置千斤顶后通过设置冠梁使得支护桩连成一体再通过千斤顶施加控制膨胀力；基坑施工现场需要施工的支护桩数量多，容易导致基坑施工现场中采用施工设备将各支护桩打入桩底设计标高的施工过程耗费施工时间过长，增长施工期；设置千斤顶对支护桩施加控制膨胀力，由于施工的支护桩以及千斤顶设置的数量多，虽然千斤顶控制线路能够连接至现场施工控制中心，可以通过检测土体及桩顶位移，随时通过千斤顶控制桩身位移，但监测以及操作过程耗费人力物力，监测难度大且容易出现土体及桩顶位移从而导致支护桩的偏离。

本发明申请人提交的中国发明专利申请CN201711200885.X公开了一种变幅式液压压桩装置，包括压桩油缸、龙门架和夹桩器，压桩油缸的缸筒固定在龙门架上，夹桩器中设有径向伸缩式夹桩结构，夹桩器的相对两侧面各设有导向件以与龙门架内侧的导向支撑活动连接；在龙门架的底部设有旋转底座，旋转底座的上端通过销轴A或栓接方式与龙门架连接、下端通过销轴B与支撑平台活动连接，形成旋转结构；支撑平台上设有变幅油缸，变幅油缸的缸体固定连接支撑平台上、其活塞杆与龙门架的上部连接，形成驱动龙门架绕销轴B旋转的变幅式转动结构；通过龙门架绕销轴B前后转动带动压桩油缸和夹桩器前后摆动，形成斜桩液压压桩结构。具有施工方便、施工效率高、环境污染小和结构简单等特点。

在实际应用中，特别是进行双排桩的多级支护施工作业过程中，申请人发现该变幅式液压压桩装置还存在着如下不足：

1、由于其龙门架和夹桩器设置于支撑平台的前部，其变幅油缸的缸体及其活塞杆在支撑平台上设置的空间有限，仅有一级油缸其变幅范围仅在±15°、行程短，难以实现20°及以上大倾角和长行程的倾斜，限制了其适用范围，仅适合于变幅倾角小、行程较短的预制支护桩的压桩作业；2、由于压桩机整体的重心也处于支撑平台的前部，在压桩工作状态下，支撑平台的前后部位受力不均匀，前部容易在重压下导致局部下陷、影响设备的整体稳定性和打桩精度；3、由于其龙门架和夹桩器设置于支撑平台的前部(即背向吊机、朝向工作面的一侧)，导致其在非压桩工作状态下的压桩机整体的重心也处于支撑平台的前部，在移机或移位的过程中不容易控制其整体平衡(由其是动态下的整机平衡)，影响装置安全性的同时影响移机或移位的速度，移机耗时长、能耗高、施工速度慢、同时对桩体压入的倾角及位置的精度低，影响施工效率及成本。尤其是在大型工程施工中，进行多级支护桩的压桩作业施工效率就更低、成本更高。

发明内容

本发明目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，其针对无水平支撑的基坑支护桩施工特点，将支撑平台长度方向与作业面平行，通过将龙门架总成设置于支撑平台总成的几何中心位置，其在非压桩工作状态下的压桩机整体的重心处于支撑平台的中部，在移机或移位的过程中容易控制其整体平衡(由其是动态下的整机平衡)，在加快移机或移位的速度的同时提高其安全性能；

通过在支撑平台总成上设置与其长度方向轴心线呈平行设置的长船总成及短船总成，其中的短船总成移动能够实现整机的左右移动，其中的长船总成移动能够实现整机的前后移动，采用夹桩器前后摆动夹桩实现±30°的倾斜桩施工，对无水平支撑排桩的压桩效率高、桩体定位精度高、桩体后续位移及变形小，在提高施工精度的同时节省施工时间以及能源。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法，包括以下步骤：

(1)在基坑施工现场、支撑平台总成的长度方向与作业面即排桩排列的方向平行，设置一双排桩施工的中置式斜桩压桩机，该中置式斜桩压桩机包括：与其长度方向轴心线呈平行设置的支撑平台总成；与其长度方向轴心线呈平行设置的长船总成及与其长度方向轴心线呈垂直设置的短船总成，其中支撑平台总成上设置有一变幅式龙门架总成，该变幅式龙门架总成设置于支撑平台总成的几何中心位置，该龙门架总成上设置有压桩油缸，压桩油缸还与设置于龙门架总成上的夹桩器总成相连接；所述的变幅式龙门架总成连同夹桩器总成一起、在±30°的倾角范围内、垂直于施工作业面的前后方向摆动，以调整支护桩中倾斜桩及直桩的压桩角度；所述的无支撑预制倾斜桩支护双排桩每组至少包括2条支护桩，分别为外倾斜桩A1+内倾斜桩A2，或内倾斜桩A1+直桩A2；其中，各组中的A1依次排列后形成前排支护桩、A2依次排列后形成后排支护桩；

(2)使压桩机到达第一机位，启动设置于支撑平台总成上的吊机总成，通过控制吊机总成将需要压入地基土体的支护桩A1吊起并放置于龙门架总成的夹桩器总成中，通过龙门架总成上的夹桩器总成将支护桩A1夹紧、固定；

(3)龙门架总成在±30°的倾角范围内设置A1支护桩的压桩角度、并固定；启动压桩油缸，通过压桩油缸带动与其相连接的夹桩器总成向下压桩，将A1支护桩通过静力压入地基土体中；

(4)当A1支护桩打入至预先设定的深度时，松开夹桩器总成，解除夹桩器总成与A1支护桩之间的固定状态，并通过长船总成上的液压机构的伸缩实现整机的前后方向移动、移位到A2支护桩的施工工位位置；

(5)启动设置于支撑平台总成上的吊机总成，通过控制吊机总成将需要压入地基土体的支护桩A2吊起并放置于龙门架总成的夹桩器总成中，通过龙门架总成上的夹桩器总成将支护桩A2夹紧、固定；

(6)龙门架总成在0°～-30°的倾角范围内设置A2支护桩的压桩角度、并固定；启动压桩油缸，通过压桩油缸带动与其相连接的夹桩器总成向下压桩，将A2支护桩静力压入地基中、并使其与A1支护桩形成前后双排桩，完成一组支护桩的施工；

(7)依次完成第一机位各组支护桩的施工后，压桩机通过支撑平台总成的短船总成上的液压机构的伸缩实现整机的左右方向移动、移位到下一机位完成该机位各组支护桩的施工位置；

(8)重复步骤(2)到(7)，将各组支护桩分别压入地基中，完成整个基坑工作面的无支撑预制支护桩双排施工的各组支护桩压桩施工，或完成多级基坑支护、主动式X形双排桩、主动式双向倾斜排桩以及主动式倾斜双排桩的施工作业。

作为本发明的进一步改进，所述的步骤(1)还包括如下步骤：

(11)中置式斜桩压桩机的支撑平台总成设置有长船总成，当需要将压桩机整体转移到下一工作位时，通过支撑平台总成的长船总成上液压机构的伸缩实现整机的前后方向移动；

(12)通过支撑平台总成的短船总成上的液压机构的伸缩实现整机的左右方向移动，以完成该工作位上一组支护桩的施工作业；

(13)重复步骤(11)、(12)，使压桩机不断整体移机到新的工作位，进行下一组支护桩的施工作业，直至完成整排的支护桩的压桩施工作业。

作为本发明的进一步改进，所述的龙门架总成上还设置有角度监控系统，该角度监控系统与中置式斜桩压桩机的控制处理器相互电连接，当中置式斜桩压桩机启动时同时启动角度监控系统，该角度监控系统对支护桩的压桩角度以及压桩路径进行不间断监测；当其监测到支护桩的压桩角度或压桩路径发生偏移时，立即发出声光等警报信号，当超过角度偏移允许范围时，立即关闭中置式斜桩压桩机停止压桩，并向控制处理器发生警报信号；所述的角度监控系统向控制处理器发生警报信号的同时通过控制处理器驱动龙门架总成上的变幅油缸调整龙门架总成返回预定的压桩施工角度以及施工路径；当角度监控系统检测到支护桩重新返回预先设定的压桩角度和压桩路径时，停止发送警报信号的同时通过控制处理器重新启动变幅式液压压桩油缸进行压桩，并返回监测状态。

一种实施上述方法的中置式斜桩压桩机，包括支撑平台总成以及设置于支撑平台总成上的吊机总成；该支撑平台总成的长度方向与作业面即排桩排列的方向平行；所述支撑平台总成包括与其长度方向轴心线呈交叉设置的长船总成及短船总成；所述支撑平台总成上设置有一变幅式龙门架总成，该龙门架总成设置于支撑平台总成的几何中心位置，该龙门架总成上设置有压桩油缸，压桩油缸还与设置于龙门架总成上的夹桩器总成相连接；所述的变幅式龙门架总成连同夹桩器总成一起，沿平行于施工作业面的方向、±30°的倾角范围内前后摆动、以调整支护桩中倾斜桩及直桩的压桩角度；该龙门架总成通过其外侧的旋转轴以及变幅油缸与支撑平台总成、长船总成及短船总成相互的配合动作，使其在一个机位上完成一组或者多组支护桩的压桩施工，依次排列后组成前排桩及后排桩，完成多级基坑支护、主动式X形双排桩、主动式双向倾斜排桩以及主动式倾斜双排桩的施工作业。

作为本发明的进一步改进，所述支撑平台总成上设置有控制处理器，所述控制处理器与角度监控系统相互电连接。

作为本发明的进一步改进，还包括第一配重牛腿，所述支撑平台总成的两侧分别设置有对称的一个或多个第一配重牛腿，所述支撑平台总成上设置有第一母接头，所述第一配重牛腿上设置有与所述第一母接头相对应匹配的第一公接头，所述第一公接头与第一母接头上均设置有用于通过第一固定轴的第一固定轴轴孔，所述第一公接头与第一母接头通过第一固定轴连接固定。

作为本发明的进一步改进，还包括第二配重牛腿，所述第二配重牛腿设置于支撑平台总成与长船总成之间，所述支撑平台总成两侧的上下两端面上均设置有一个或多个第二母接头，所述第二配重牛腿上设置有与所述第二母接头相对应匹配的第二公接头，所述第一公接头与第一母接头上均设置有用于通过第二固定轴的固定轴轴孔，所述第一公接头与第一母接头通过第一固定轴连接固定；所述第二配重牛腿上还设置有液压油缸，所述长船总成的上端设置有用于固定所述液压油缸的液压液压油缸固定座，所述液压油缸的下端与所述液压油缸固定座相互连接固定。

作为本发明的进一步改进，长船总成包括分别设置于支撑平台总成下端两侧的对称匹配的第一长船总成以及第二长船总成，所述第一长船总成以及第二长船总成均通过设置第二配重牛腿与支撑平台总成连接固定。

作为本发明的进一步改进，所述短船总成的上端面的两侧均设置有对称的液压油缸固定座，其上设置有液压油缸，所述短船总成通过所述液压油缸与所述支撑平台总成相互连接固定。

作为本发明的进一步改进，还包括第一配重梁，所述第一配重梁均设置于同一侧的第一配重牛腿与第二配重牛腿上，若干个第一配重梁以支撑平台总成为中心前后左右对称；其还包括第二配重梁，所述第二配重梁设置于相邻的两个第二配重牛腿上，若干个第二配重梁沿支撑平台总成左右对称。

与现有技术相比具有的优点：

1、本发明基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，针对无水平支撑基坑排桩的施工特点，进行龙门架总成的重新设计提出了倾斜支护桩的成套设计方法，研发了可施工±30°的倾斜桩专用静力压桩设备中置式斜桩压桩机(现有技术中仅可施工±20°的倾斜桩)；其支撑平台长度方向与作业面平行，通过将龙门架总成设置于支撑平台总成的几何中心位置，其在非压桩工作状态下的压桩机整体的重心处于支撑平台的中部，在移机或移位的过程中容易控制其整体平衡(由其是动态下的整机平衡)，在加快移机或移位的速度的同时提高其安全性能；同时由于其重心易于调整，压桩施工过程中能够有效提高压桩效率，增强压桩的倾斜角度稳定性，连续压桩施工误差小，且在施工过程中能够有效的将施工的重心保持于安全的范围内，不易出现重心偏移的情况，保证施工的安全进行。

2、本发明基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，该设备的支撑平台长度方向平行与作业面，短船总成左右移动移机，长船总成前后移动移位，夹桩器前后摆动夹桩；在部署到工作面的工作位后，能够通过短船总成及长船总成配合调整施工公位即可完成该工位各组支护桩的施工，其具有移机速度快，有效缩短移机所需时间，有效缩短工期，比传统施工方式及设备的施工时间可减少30％以上；能够直接通过长船总成以及短船总成调整施工设备，能够有效保证进行连续压桩时各预制桩之间的间隙以及斜度误差在规定的范围内，打桩效率高、精度高，打桩效率、精准度均可以提高30％以上。

3、本发明基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，由于其龙门架和夹桩器设置于支撑平台的中部，其变幅油缸的缸体及其活塞杆在支撑平台上设置的空间得到较大扩展，设有二级油缸，使其变幅范围扩大到在±30°、行程也同步增加，可以实现±20°及以上大倾角和长行程的倾斜，扩展了其适用范围，适合于变幅倾角大、行程较长的预制支护桩的压桩作业，尤其适合于大型工程中的重型桩及桩套的施工。

4、本发明基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工装置，由于压桩机整体的重心也处于支撑平台的中部，在压桩工作状态下，支撑平台的前后部位受力均匀，避免了其前部在重压下导致局部下陷、不会影响设备的整体稳定性和打桩精度，也提高了施工的安全性。

5、本发明基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工装置，通过中置式斜桩压桩机，其根据对前排支护预制桩以及后排支护预制桩的静力压桩角度的调整，能够实现竖直+倾斜组合双排支护桩以及倾斜+倾斜组合双排支护桩等方式的双排支护桩施工，可在5m-10m的深度范围内实现无水平支撑施工；可应用于无水平支撑基坑内的土方开挖以及建筑物地下结构的施工，能够节省现有施工技术中所需的无水平支撑施工和拆除的工期，可显著缩短工期。

6、本发明基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工装置，采用预制支护桩进行基坑无水平支撑预制倾斜桩支护双排施工，能够实现采用预制支护桩的倾斜排桩快速施工；无水平支撑基坑内地下管廊可采用预制管廊进行拼装，实现地下管廊的快速建造。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

附图说明

图1为第一种倾斜桩双排支护桩的施工排列示意图；

图2为第二种倾斜桩双排支护桩的施工排列示意图；

图3是本发明施工设备中置式斜桩压桩机的整体外形结构示意图；

图4是图3的装配结构示意图。

附图中：1、吊机总成；2、第一配重梁；3、第二配重梁；4、第一配重牛腿；5、第二配重牛腿；6、长船总成；7、短船总成；8、支撑平台总成；9、龙门架总成；10、夹桩器总成；A、支护桩；A1、前排支护桩；A2、后排支护桩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1～4，本实施例提供的一种基坑无水平支撑预制倾斜桩支护双排施工方法，以第一种主动式双向倾斜排桩即倾斜桩双排支护桩的施工为例，在地基B的右侧部设置深入到土壤层的外倾斜桩A1+内倾斜桩A2，构成前后双排斜桩，其右侧是下挖的基坑，以实现对该基坑地基的无水平支撑的施工。其中，外倾斜桩A1的倾角为+20～30°，内倾斜桩A2的倾角为-20～-30°。

该施工方法，其包括以下步骤：

(1)在基坑施工现场、支撑平台总成8的长度方向与作业面即排桩排列的方向平行，设置一双排桩施工的中置式斜桩压桩机，该中置式斜桩压桩机包括：与其长度方向轴心线呈平行设置的支撑平台总成8；与其长度方向轴心线呈平行设置的长船总成6及与其长度方向轴心线呈垂直设置的短船总成7，其中支撑平台总成8上设置有一变幅式龙门架总成9，该变幅式龙门架总成9设置于支撑平台总成8的几何中心位置，该龙门架总成9上设置有压桩油缸，压桩油缸还与设置于龙门架总成9上的夹桩器总成10相连接；所述的变幅式龙门架总成9连同夹桩器总成10一起、在以竖直方向为起点(此处倾角为0°)的±30°的倾角范围内(即向前或向后偏转30°)、垂直于施工作业面的前后方向摆动，以调整支护桩中倾斜桩及直桩的压桩角度；所述的无支撑预制倾斜桩支护双排桩每组至少包括2条支护桩，分别为外倾斜桩A1+内倾斜桩A2，其中，各组中的A1依次排列后形成前排支护桩、A2依次排列后形成后排支护桩；

(2)使压桩机到达第一机位，启动设置于支撑平台总成8上的吊机总成1，通过控制吊机总成1将需要压入地基土体的支护桩A1吊起并放置于龙门架总成9的夹桩器总成10中，通过龙门架总成9上的夹桩器总成10将支护桩A1夹紧、固定；

(3)龙门架总成9在+20～30°的倾角范围内设置A1支护桩的压桩角度、并固定；启动压桩油缸，通过压桩油缸带动与其相连接的夹桩器总成10向下压桩，将A1支护桩通过静力压入地基土体中；

(4)当A1支护桩打入至预先设定的深度时，松开夹桩器总成10，解除夹桩器总成10与A1支护桩之间的固定状态，并通过长船总成6上的液压机构的伸缩实现整机的前后方向移动、移位到A2支护桩的施工工位位置；

(5)启动设置于支撑平台总成8上的吊机总成1，通过控制吊机总成1将需要压入地基土体的支护桩A2吊起并放置于龙门架总成9的夹桩器总成10中，通过龙门架总成9上的夹桩器总成10将支护桩A2夹紧、固定；

(6)龙门架总成9在-20～-30°的倾角范围内设置A2支护桩的压桩角度、并固定；启动压桩油缸，通过压桩油缸带动与其相连接的夹桩器总成10向下压桩，将A2支护桩静力压入地基中、并使其与A1支护桩形成前后双排桩，完成一组支护桩的施工；

(7)依次完成第一机位各组支护桩的施工后，压桩机通过支撑平台总成8的短船总成7上的液压机构的伸缩实现整机的左右方向移动、移位到下一机位完成该机位各组支护桩的施工位置；

(8)重复步骤(2)到(7)，将各组支护桩分别压入地基中，完成整个基坑工作面的无支撑预制支护桩双排施工的各组支护桩压桩施工，或完成多级基坑支护主动式双向倾斜排桩的施工作业。

其他实施例中，也可以实现对主动式X形双排桩以及主动式倾斜双排桩的施工作业。

本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法，所述的步骤(1)还包括如下步骤：

(11)中置式斜桩压桩机的支撑平台总成8设置有长船总成6，当需要将压桩机整体转移到下一工作位时，通过支撑平台总成9的长船总成6上液压机构的伸缩实现整机的前后方向移动；

(12)通过支撑平台总成8的短船总成7上的液压机构的伸缩实现整机的左右方向移动，以完成该工作位上一组支护桩的施工作业；

(13)重复步骤(11)、(12)，使压桩机不断整体移机到新的工作位，进行下一组支护桩的施工作业，直至完成整排的支护桩的压桩施工作业。

本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法，所述的龙门架总成9上还设置有角度监控系统，该角度监控系统与中置式斜桩压桩机的控制处理器相互电连接，当中置式斜桩压桩机启动时同时启动角度监控系统，该角度监控系统对支护桩的压桩角度以及压桩路径进行不间断监测；当其监测到支护桩的压桩角度或压桩路径发生偏移时，立即发出声光等警报信号，当超过角度偏移允许范围时，立即关闭中置式斜桩压桩机停止压桩，并向控制处理器发生警报信号；所述的角度监控系统向控制处理器发生警报信号的同时通过控制处理器驱动龙门架总成9上的变幅油缸调整龙门架总成9返回预定的压桩施工角度以及施工路径；当角度监控系统检测到支护桩重新返回预先设定的压桩角度和压桩路径时，停止发送警报信号的同时通过控制处理器重新启动变幅式液压压桩油缸进行压桩，并返回监测状态。

一种实施上述方法的中置式斜桩压桩机，包括支撑平台总成8以及设置于支撑平台总成8上的吊机总成1；该支撑平台总成8的长度方向与作业面即排桩排列的方向平行；所述支撑平台总成8包括与其长度方向轴心线呈交叉设置的长船总成6及短船总成7；所述支撑平台总成8上设置有一变幅式龙门架总成9，该龙门架总成9设置于支撑平台总成8的几何中心位置，该龙门架总成9上设置有压桩油缸，压桩油缸还与设置于龙门架总成9上的夹桩器总成10相连接；所述的变幅式龙门架总成9连同夹桩器总成10一起，沿平行于施工作业面的方向、0±30°的倾角范围内前后摆动、以调整支护桩中倾斜桩及直桩的压桩角度；该龙门架总成9通过其外侧的旋转轴以及变幅油缸与支撑平台总成8、长船总成6及短船总成7相互的配合动作，使其在一个机位上完成一组或者多组支护桩的压桩施工，依次排列后组成前排桩及后排桩，以完成多级基坑支护、主动式X形双排桩、主动式双向倾斜排桩以及主动式倾斜双排桩的施工作业。

本实施例中的中置式斜桩压桩机，所述支撑平台总成8上设置有控制处理器，所述控制处理器与角度监控系统相互电连接。

本实施例中的中置式斜桩压桩机，还包括第一配重牛腿4，所述支撑平台总成8的两侧分别设置有对称的一个或多个第一配重牛腿4，所述支撑平台总成8上设置有第一母接头，所述第一配重牛腿4上设置有与所述第一母接头相对应匹配的第一公接头，所述第一公接头与第一母接头上均设置有用于通过第一固定轴的第一固定轴轴孔，所述第一公接头与第一母接头通过第一固定轴连接固定。

本实施例中的中置式斜桩压桩机，还包括第二配重牛腿5，所述第二配重牛腿5设置于支撑平台总成8与长船总成6之间，所述支撑平台总成8两侧的上下两端面上均设置有一个或多个第二母接头，所述第二配重牛腿5上设置有与所述第二母接头相对应匹配的第二公接头，所述第一公接头与第一母接头上均设置有用于通过第二固定轴的固定轴轴孔，所述第一公接头与第一母接头通过第一固定轴连接固定；所述第二配重牛腿5上还设置有液压油缸，所述长船总成6的上端设置有用于固定所述液压油缸的液压液压油缸固定座，所述液压油缸的下端与所述液压油缸固定座相互连接固定。

本实施例中的中置式斜桩压桩机，长船总成6包括分别设置于支撑平台总成8下端两侧的对称匹配的第一长船总成以及第二长船总成，所述第一长船总成以及第二长船总成均通过设置第二配重牛腿5与支撑平台总成8连接固定。

本实施例中的中置式斜桩压桩机，所述短船总成7的上端面的两侧均设置有对称的液压油缸固定座，其上设置有液压油缸，所述短船总成7通过所述液压油缸与所述支撑平台总成8相互连接固定。

本实施例中的中置式斜桩压桩机，还包括第一配重梁2，所述第一配重梁2均设置于同一侧的第一配重牛腿4与第二配重牛腿5上，若干个第一配重梁2以支撑平台总成8为中心前后左右对称；其还包括第二配重梁3，所述第二配重梁3设置于相邻的两个第二配重牛腿5上，若干个第二配重梁5沿支撑平台总成8左右对称。

实施例2：

参见附图2，所述的第二种双排桩的排列为：内倾斜桩A1+直桩A2，内倾斜桩A1的倾角为-20～-30°；直桩A2的倾角为0°。其施工方法及施工设备基本上与实施例1相同，其不同之处在于，各步骤中，龙门架总成9在-20～-30°的倾角范围内设置A2支护桩的压桩角度、并固定；0°的倾角范围内(即竖直状态)设置A2支护桩的压桩角度、并固定。

在其他实施例中，还可以适用于外倾斜桩A1+直桩A2；或者X交叉型外倾斜桩A1+内倾斜桩A2等情况所形成的双排支护桩。

本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，其设计重点在于：

1、本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，针对无水平支撑基坑排桩的施工特点，进行龙门架总成的重新设计提出了倾斜支护桩的成套设计方法，研发了可施工±30°的倾斜桩专用静力压桩设备中置式斜桩压桩机(现有技术中可施工±20°的倾斜桩)；其支撑平台长度方向与作业面平行，通过将龙门架总成设置于支撑平台总成的几何中心位置，其在非压桩工作状态下的压桩机整体的重心处于支撑平台的中部，在移机或移位的过程中容易控制其整体平衡(由其是动态下的整机平衡)，在加快移机或移位的速度的同时提高其安全性能；同时由于其重心易于调整，压桩施工过程中能够有效提高压桩效率，增强压桩的倾斜角度稳定性，连续压桩施工误差小，且在施工过程中能够有效的将施工的重心保持于安全的范围内，不易出现重心偏移的情况，保证施工的安全进行。

2、本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，该设备的支撑平台长度方向平行与作业面，短船总成左右移动移机，长船总成前后移动移位，夹桩器前后摆动夹桩；在部署到工作面的工作位后，能够通过短船总成及长船总成配合调整施工公位即可完成该工位各组支护桩的施工，其具有移机速度快，有效缩短移机所需时间，有效缩短工期；能够直接通过长船总成以及短船总成调整施工设备，能够有效保证进行连续压桩时各预制桩之间的间隙以及斜度误差在规定的范围内，打桩效率高、精度高。

3、本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，由于其龙门架和夹桩器设置于支撑平台的中部，其变幅油缸的缸体及其活塞杆在支撑平台上设置的空间得到较大扩展，设有二级油缸，使其变幅范围扩大到在0±30°、行程也同步增加，可以实现±20°及以上大倾角和长行程的倾斜，扩展了其适用范围，适合于变幅倾角大、行程较长的预制支护桩的压桩作业。

4、本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，由于压桩机整体的重心也处于支撑平台的中部，在压桩工作状态下，支撑平台的前后部位受力均匀，避免了其前部在重压下导致局部下陷、不会影响设备的整体稳定性和打桩精度，也提高了施工的安全性。

5、本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，通过中置式斜桩压桩机，其根据对前排支护预制桩以及后排支护预制桩的静力压桩角度的调整，能够实现竖直+倾斜组合双排支护桩以及倾斜+倾斜组合双排支护桩等方式的双排支护桩施工，可在5m-10m的深度范围内实现无水平支撑施工；可应用于无水平支撑基坑内的土方开挖以及建筑物地下结构的施工，能够节省现有施工技术中所需的无水平支撑施工和拆除的工期，可显著缩短工期。

6、本实施例中的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法及施工设备，采用预制支护桩进行基坑无水平支撑预制倾斜桩支护双排施工，能够实现采用预制支护桩的倾斜排桩的快速施工；无水平支撑基坑内的地下管廊可采用预制管廊进行拼装，实现地下管廊的快速建造。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在基坑施工现场、支撑平台总成的长度方向与作业面即排桩排列的方向平行，设置一双排桩施工的中置式斜桩压桩机，该中置式斜桩压桩机包括：与其长度方向轴心线呈平行设置的支撑平台总成；与其长度方向轴心线呈平行设置的长船总成及与其长度方向轴心线呈垂直设置的短船总成，其中支撑平台总成上设置有一变幅式龙门架总成，该变幅式龙门架总成设置于支撑平台总成的几何中心位置，该龙门架总成上设置有压桩油缸，压桩油缸还与设置于龙门架总成上的夹桩器总成相连接；所述的变幅式龙门架总成连同夹桩器总成一起、在±30°的倾角范围内、垂直于施工作业面的前后方向摆动，以调整支护桩中倾斜桩及直桩的压桩角度；所述的无支撑预制倾斜桩支护双排桩每组至少包括2条支护桩，分别为外倾斜桩A1+内倾斜桩A2，或内倾斜桩A1+直桩A2；其中，各组中的A1依次排列后形成前排支护桩、A2依次排列后形成后排支护桩；

(2)使压桩机到达第一机位，启动设置于支撑平台总成上的吊机总成，通过控制吊机总成将需要压入地基土体的支护桩A1吊起并放置于龙门架总成的夹桩器总成中，通过龙门架总成上的夹桩器总成将支护桩A1夹紧、固定；

(3)龙门架总成在±30°的倾角范围内设置A1支护桩的压桩角度、并固定；启动压桩油缸，通过压桩油缸带动与其相连接的夹桩器总成向下压桩，将A1支护桩通过静力压入地基土体中；

(4)当A1支护桩打入至预先设定的深度时，松开夹桩器总成，解除夹桩器总成与A1支护桩之间的固定状态，并通过长船总成上的液压机构的伸缩实现整机的前后方向移动、移位到A2支护桩的施工工位位置；

(5)启动设置于支撑平台总成上的吊机总成，通过控制吊机总成将需要压入地基土体的支护桩A2吊起并放置于龙门架总成的夹桩器总成中，通过龙门架总成上的夹桩器总成将支护桩A2夹紧、固定；

(6)龙门架总成在0°～-30°的倾角范围内设置A2支护桩的压桩角度、并固定；启动压桩油缸，通过压桩油缸带动与其相连接的夹桩器总成向下压桩，将A2支护桩静力压入地基中、并使其与A1支护桩形成前后双排桩，完成一组支护桩的施工；

(7)依次完成第一机位各组支护桩的施工后，压桩机通过支撑平台总成的短船总成上的液压机构的伸缩实现整机的左右方向移动、移位到下一机位完成该机位各组支护桩的施工位置；

(8)重复步骤(2)到(7)，将各组支护桩分别压入地基中，完成整个基坑工作面的无支撑预制支护桩双排施工的各组支护桩压桩施工，或完成多级基坑支护、主动式X形双排桩、主动式双向倾斜排桩以及主动式倾斜双排桩的施工作业。

2.根据权利要求1所述的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法，其特征在于：

所述的步骤(1)还包括如下步骤：

(11)中置式斜桩压桩机的支撑平台总成设置有长船总成，当需要将压桩机整体转移到下一工作位时，通过支撑平台总成的长船总成上液压机构的伸缩实现整机的前后方向移动；

(12)通过支撑平台总成的短船总成上的液压机构的伸缩实现整机的左右方向移动，以完成该工作位上一组支护桩的施工作业；

(13)重复步骤(11)、(12)，使压桩机不断整体移机到新的工作位，进行下一组支护桩的施工作业，直至完成整排的支护桩的压桩施工作业。

3.根据权利要求1所述的基坑无支撑预制倾斜桩支护双排施工方法，其特征在于，所述的龙门架总成上还设置有角度监控系统，该角度监控系统与中置式斜桩压桩机的控制处理器相互电连接，当中置式斜桩压桩机启动时同时启动角度监控系统，该角度监控系统对支护桩的压桩角度以及压桩路径进行不间断监测；当其监测到支护桩的压桩角度或压桩路径发生偏移时，立即发出声光等警报信号，当超过角度偏移允许范围时，立即关闭中置式斜桩压桩机停止压桩，并向控制处理器发生警报信号；所述的角度监控系统向控制处理器发生警报信号的同时通过控制处理器驱动龙门架总成上的变幅油缸调整龙门架总成返回预定的压桩施工角度以及施工路径；当角度监控系统检测到支护桩重新返回预先设定的压桩角度和压桩路径时，停止发送警报信号的同时通过控制处理器重新启动变幅式液压压桩油缸进行压桩，并返回监测状态。

4.一种实施上述权利要求1～3任一所述方法的中置式斜桩压桩机，其特征在于，包括支撑平台总成以及设置于支撑平台总成上的吊机总成；该支撑平台总成的长度方向与作业面即排桩排列的方向平行；所述支撑平台总成包括与其长度方向轴心线呈交叉设置的长船总成及短船总成；所述支撑平台总成上设置有一变幅式龙门架总成，该龙门架总成设置于支撑平台总成的几何中心位置，该龙门架总成上设置有压桩油缸，压桩油缸还与设置于龙门架总成上的夹桩器总成相连接；所述的变幅式龙门架总成连同夹桩器总成一起，沿平行于施工作业面的方向、±30°的倾角范围内前后摆动、以调整支护桩中倾斜桩及直桩的压桩角度；该龙门架总成通过其外侧的旋转轴以及变幅油缸与支撑平台总成、长船总成及短船总成相互的配合动作，使其在一个机位上完成一组或者多组支护桩的压桩施工，依次排列后组成前排桩及后排桩，完成多级基坑支护、主动式X形双排桩、主动式双向倾斜排桩以及主动式倾斜双排桩的施工作业。

5.根据权利要求4所述的中置式斜桩压桩机，其特征在于，所述支撑平台总成上设置有控制处理器，所述控制处理器与角度监控系统相互电连接。

6.根据权利要求4所述的中置式斜桩压桩机，其特征在于，还包括第一配重牛腿，所述支撑平台总成的两侧分别设置有对称的一个或多个第一配重牛腿，所述支撑平台总成上设置有第一母接头，所述第一配重牛腿上设置有与所述第一母接头相对应匹配的第一公接头，所述第一公接头与第一母接头上均设置有用于通过第一固定轴的第一固定轴轴孔，所述第一公接头与第一母接头通过第一固定轴连接固定。

7.根据权利要求4所述的中置式斜桩压桩机，其特征在于，还包括第二配重牛腿，所述第二配重牛腿设置于支撑平台总成与长船总成之间，所述支撑平台总成两侧的上下两端面上均设置有一个或多个第二母接头，所述第二配重牛腿上设置有与所述第二母接头相对应匹配的第二公接头，所述第一公接头与第一母接头上均设置有用于通过第二固定轴的固定轴轴孔，所述第一公接头与第一母接头通过第一固定轴连接固定；所述第二配重牛腿上还设置有液压油缸，所述长船总成的上端设置有用于固定所述液压油缸的液压液压油缸固定座，所述液压油缸的下端与所述液压油缸固定座相互连接固定。

8.根据权利要求4所述的中置式斜桩压桩机，其特征在于，长船总成包括分别设置于支撑平台总成下端两侧的对称匹配的第一长船总成以及第二长船总成，所述第一长船总成以及第二长船总成均通过设置第二配重牛腿与支撑平台总成连接固定。

9.根据权利要求4所述的中置式斜桩压桩机，其特征在于，所述短船总成的上端面的两侧均设置有对称的液压油缸固定座，其上设置有液压油缸，所述短船总成通过所述液压油缸与所述支撑平台总成相互连接固定。

10.根据权利要求4所述中置式斜桩压桩机，其特征在于，还包括第一配重梁，所述第一配重梁均设置于同一侧的第一配重牛腿与第二配重牛腿上，若干个第一配重梁以支撑平台总成为中心前后左右对称；其还包括第二配重梁，所述第二配重梁设置于相邻的两个第二配重牛腿上，若干个第二配重梁沿支撑平台总成左右对称。

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