CN110847170A - 旋转式打桩设备及打桩方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种旋转式打桩设备，包括安装架、打桩组件、旋转组件和抱桩夹具；所述打桩组件滑动地安装在安装架上，所述打桩组件包括桩锤；所述旋转组件设置在安装架底部，所述旋转组件包括第一电机和回转筒，所述回转筒与安装架转动连接，所述回转筒两端开口，所述回转筒回转中心与桩锤同轴设置，所述第一电机与回转筒传动连接；所述抱桩夹具与回转筒固定连接，所述抱桩夹具的抱夹中心与回转筒同轴设置；所述施工桩外周面设有螺旋凸起。使旋转中的施工桩获得冲击力以达到旋转冲击联合进给的效果，通过施工桩外周设置的螺旋凸起，在施工桩旋转进给时与周围土壤稳固连接，增强了施工桩的抗拔力，省去了浇筑水泥砂浆施工工序，缩短了施工周期。

Description

旋转式打桩设备及打桩方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种旋转式打桩设备及打桩方法。

背景技术

现有打桩设备，如由本公司研发的，公开号为CN209261478U的中国实用新型专利于2019年08月16日公开的“一种车载式护栏钻孔打桩车”，打桩作业时，由于桩锤冲击作用，使得桩外周土壁震动松弛，并与桩之间形成不规则间隙，施工桩易松动，抗拔效果差。为增强抗拔力，需沿桩外周向下浇筑水泥砂浆以与周围土壤稳固连接，造成工序增加，施工周期长的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种旋转式打桩设备及打桩方法，解决了现有打桩设备完成打桩作业后，施工桩抗拔效果差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：

一种旋转式打桩设备，包括安装架、打桩组件、旋转组件和抱桩夹具；所述打桩组件滑动地安装在安装架上，所述打桩组件包括桩锤，所述桩锤朝向安装架底部延伸设置；所述旋转组件设置在安装架底部，以用于驱动所述抱桩夹具及其夹持的施工桩旋转，所述旋转组件包括第一电机和回转筒，所述回转筒与安装架转动连接，所述回转筒两端开口以便于所述施工桩穿行，所述回转筒回转中心与桩锤同轴设置，所述第一电机与回转筒传动连接；所述抱桩夹具与回转筒固定连接，所述抱桩夹具的抱夹中心与回转筒同轴设置，以使得所述抱桩夹具夹持的施工桩与回转筒同步同轴旋转；所述施工桩外周面设有螺旋凸起。

可选地，所述打桩组件还包括第二电机，所述第二电机与桩锤传动连接，以用于驱动桩锤旋转，且所述桩锤转速与所述回转筒转速一致。

可选地，所述抱桩夹具外周至少设有三个通孔，每个所述通孔内设置一个顶杆，所述顶杆沿通孔轴向移动，所述施工桩外周设有凹槽，所述凹槽沿施工桩轴向延伸，所述凹槽与顶杆数量对应，且所述凹槽设置位置与顶杆设置位置对应，当每个所述顶杆端部均分别与对应所述凹槽抵接时，所述抱桩夹具夹持所述施工桩。

可选地，所述凹槽为矩形槽，所述顶杆朝向所述抱夹中心一端设有滚轮，所述滚轮轴线与施工桩相互垂直，当抱桩夹具夹持所述施工桩时，所述滚轮嵌入矩形槽。

可选地，所述凹槽为弧形槽，所述顶杆朝向所述抱夹中心一端设有滚珠，当抱桩夹具夹持所述施工桩时，所述滚珠嵌入弧形槽。

可选地，所述旋转组件还包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆与第一电机传动连接，所述蜗轮套设在回转筒外周并与蜗杆传动连接。

可选地，还包括法兰，所述法兰设置于回转筒与抱桩夹具之间。

可选地，所述法兰有两个，两个所述法兰分别设置在回转筒顶面和底面，每个所述法兰背离回转筒一侧均设有所述抱桩夹具。

一种使用上述旋转式打桩设备的打桩方法，包括如下步骤：

S1、将所述旋转式打桩设备运输至施工位置并竖直设置，将预制的所述施工桩由所述抱桩夹具竖直夹持；

S2、启动所述第一电机以驱动所述施工桩旋转，之后驱动桩锤冲击所述施工桩进行打桩作业。

可选地，在步骤S2中还包括子步骤：S21、在启动所述第一电机的同时，启动所述第二电机以驱动桩锤旋转，并使桩锤转速与施工桩转速保持一致。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果：

本发明提供的一种旋转式打桩设备，包括安装架、打桩组件、旋转组件和抱桩夹具；所述打桩组件滑动地安装在安装架上，所述打桩组件包括桩锤，所述桩锤朝向安装架底部延伸设置；所述旋转组件设置在安装架底部，以用于驱动所述抱桩夹具及其夹持的施工桩旋转，所述旋转组件包括第一电机和回转筒，所述回转筒与安装架转动连接，所述回转筒两端开口以便于所述施工桩穿行，所述回转筒回转中心与桩锤同轴设置，所述第一电机与回转筒传动连接；所述抱桩夹具与回转筒固定连接，所述抱桩夹具的抱夹中心与回转筒同轴设置，以使得所述抱桩夹具夹持的施工桩与回转筒同步旋转；所述施工桩外周面设有螺旋凸起。使旋转中的施工桩获得冲击力以达到旋转冲击联合进给的效果，通过施工桩外周设置的螺旋凸起，在施工桩旋转进给时与周围土壤稳固连接，增强了施工桩的抗拔力，省去了浇筑水泥砂浆施工工序，缩短了施工周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为旋转式打桩设备的立体结构示意图；

图2为旋转式打桩设备的主视图；

图3为回转筒、法兰和抱桩夹具的爆炸示意图；

图4为法抱桩夹具的夹持示意图；

图5为法抱桩夹具另一实施例的夹持示意图；

图6为图5中A-A的剖视图；

图7为抱桩夹具的爆炸示意图；

图8为抱桩夹具另一实施例的爆炸示意图；

图9为旋转式打桩设备另一实施例的主视图；

图10为施工桩的部分结构示意图；

附图标记：

1-安装架、2-打桩组件、3-旋转组件、4-抱桩夹具、5-法兰、6-施工桩；

21-工字板、22-桩锤、23-第二电机、31-第一电机、32-蜗杆、33-涡轮、34-回转筒、41-通孔、42-顶杆、43-滚珠、61-螺旋凸起、62-凹槽；

341-轴承、342-缺口、411-第一孔、412-第二孔、421-第一杆体、422-第二杆体、423-滚轮、424-固持板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参阅图1-2，一种旋转式打桩设备，包括安装架1、打桩组件2、旋转组件3和抱桩夹具4。所述安装架1优选安装在行走机构上，以便于运输。所述打桩组件2滑动地安装在安装架1上，所述打桩组件2包括桩锤22，所述桩锤22朝向安装架1底部延伸设置。所述旋转组件3设置在安装架1底部，以用于驱动所述抱桩夹具4及其夹持的施工桩6旋转。所述旋转组件3包括第一电机31和回转筒34，所述回转筒34与安装架1转动连接，所述回转筒34两端开口以便于所述施工桩6穿行，所述回转筒34回转中心与桩锤22同轴设置，所述第一电机31与回转筒34传动连接；所述抱桩夹具4与回转筒34固定连接，所述抱桩夹具4的抱夹中心与回转筒34同轴设置，以使得所述抱桩夹具4夹持的施工桩6与回转筒34同步同轴旋转，则桩锤22冲击施工桩6时，施工桩6获得旋转冲击进给效果。具体地，所述抱桩夹具4完全不限制施工桩6的轴向自由度，其作用仅为保持施工桩6的竖直度。所述施工桩6外周面设有螺旋凸起61。具体地，所述施工桩6为预制钢管桩，在钢管表面焊接有螺旋凸起61。本设计，使旋转中的施工桩获得冲击力以达到旋转冲击联合进给的效果，尤其针对土层作业、砂石混层作业，打桩效率高，通过施工桩外周设置的螺旋凸起，在施工桩旋转进给时与周围土壤稳固连接，增强了施工桩的抗拔力，省去了浇筑水泥砂浆的施工工序，缩短了施工周期。

作为对上述方案的进一步改进，所述打桩组件2还包括第二电机23，所述第二电机23与桩锤22传动连接，以用于驱动桩锤22旋转，且所述桩锤22转速与所述回转筒34转速一致。桩锤22同速旋转，以使得在桩锤22与施工桩6冲击接触的过程中，防止施工桩6与桩锤22发生相对旋转而产生较大的摩擦阻力，减少旋转组件的损耗。如接触瞬间桩锤22不旋转，会造成旋转组件3阻力突然加大，损耗加快且寿命缩短。若抱桩夹具4夹持不稳固，冲击瞬间的摩擦阻力即会使施工桩6与抱桩夹具4之间发生打滑（即相对转动），从而导致旋转冲击进给失效。桩锤22与施工桩6同速旋转有效保证了旋转冲击进给。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图3和图4，所述抱桩夹具4外周至少设有三个通孔41，每个所述通孔41内设置一个顶杆42，所述顶杆42沿通孔41轴向移动，所述施工桩6外周设有凹槽62，所述凹槽62与顶杆42数量对应，且所述凹槽62设置位置与顶杆42设置位置对应，当每个所述顶杆42端部均分别与对应所述凹槽62抵接时，所述抱桩夹具4夹持所述施工桩6。凹槽62的设计有效防止了抱桩夹具4与施工桩6之间发生相对转动的不利情况。所述顶杆42既可以是油缸驱动的，也可以是螺纹进给的。当采用油缸驱动时，夹持好施工桩6后，即需拔除油缸的油管，以不妨碍抱桩夹具4的旋转。

一个实施例，请参阅图5-8，所述凹槽62为矩形槽，所述顶杆42朝向所述抱夹中心一端设有滚轮423，所述滚轮423轴线与施工桩6相互垂直以使得抱桩夹具4不限制施工桩6轴向自由度，滚轮423的设计避免抱桩夹具4发生抱死以至造成施工桩6表面划伤，尤其针对施工桩6底部存在碎石的工况，桩锤22冲击施工桩6后，施工桩6可回弹卸力以免于刚性冲击受损，同时还提高了抱桩夹具4的使用寿命。当抱桩夹具4夹持所述施工桩6时，所述滚轮423嵌入矩形槽，通过滚轮423与矩形槽的配合限制施工桩6周向转动。所述滚轮423优选采用轴承。具体地，请参阅图8，所述顶杆42包括同轴设置的第一杆体421和第二杆体422，所述第一杆体421远离所述抱夹中心并与所述通孔41螺纹连接，所述第一杆体421与第二杆体422转动连接，所述滚轮423设置于所述第二杆体422靠近所述抱夹中心一端。所述第一杆体421呈圆柱体，所述第二杆体422呈长方体，所述通孔41包括第一孔411和第二孔412，第一孔411为螺纹孔，第二孔412为与第二杆体422相应的长方形孔，所述第一杆体421与第一孔411螺纹连接，所述第二杆体422与第二孔412滑动连接。通过第一杆体421的螺纹进给以使得第二杆体422上的滚轮423与施工桩6抵接，通过第二孔412与第二杆体422的配合使用，保证滚轮423进给时其轴线始终与施工桩6垂直。或者，请参阅图6-7，所述第二杆体422朝向施工桩6一端还设有固持板424，所述滚轮423设置于固持板424上，且固持板424与第二孔412形状相适应，并使第二杆体422不能通过所述第二孔412，则第一杆体421与第二杆体422抵接即可实现滚轮423进给，第二孔412有效防止了第二杆体422脱出的情况。

另一个实施例，请参阅图4，所述凹槽62为弧形槽，所述顶杆42朝向所述抱夹中心一端设有滚珠43，当抱桩夹具4夹持所述施工桩6时，所述滚珠43嵌入弧形槽，即滚珠43与施工桩6滚动接触。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图1，所述旋转组件3还包括蜗杆32和蜗轮33，所述蜗杆32与第一电机31传动连接，所述蜗轮33套设在回转筒34外周并与蜗杆32传动连接。通过蜗轮33蜗杆32配合使用驱动施工桩6旋转。特别地，请参阅图9，所述旋转组件3也可以是空心轴输出减速箱，空心轴与本设计的回转筒34等效。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图3，所述回转筒34与安装架1通过上下两个轴承341连接，具体是UB系列外球面轴承，通过锁紧螺钉经外球面轴承上的螺纹锁止孔将回转筒34固持。优选地，所述回转筒34与螺纹锁止孔对应的位置设有缺口342，所述锁紧螺钉嵌入缺口342以进一步限制回转筒34轴向自由度。由于抱桩夹具4完全不限制施工桩6轴向自由度，故施工桩6重力主要由土壤承受，锁紧螺钉与缺口342的配合使用足以稳定固持回转筒34。

作为对上述方案的进一步改进，所述旋转式打桩设备还包括法兰5，所述法兰5设置于回转筒34与抱桩夹具4之间，法兰5用于装配抱桩夹具4，为便于装配回转筒34，必须使得回转筒34能通过轴承341内孔，回转筒34与法兰5只能分体设置。优选地，所述法兰5有两个，两个所述法兰5分别设置在回转筒34顶面和底面，每个所述法兰5背离回转筒34一侧均设有所述抱桩夹具4。上下设置两套抱桩夹具4，对施工桩6竖直定位效果更好，以避免施工桩6与抱桩夹具4不同轴而导致抱桩夹具4收到部分冲击力而受损。

基于上述实施例中提供的旋转式打桩设备，本发明还提供了一种打桩方法，该打桩方法使用上述实施例中任意一种旋转式打桩设备。由于该打桩方法采用了上述实施例中的旋转式打桩设备，所以该打桩方法的有益效果请参考上述实施例。

一种使用上述旋转式打桩设备的打桩方法，包括如下步骤：

S1、将所述旋转式打桩设备运输至施工位置并竖直设置，将预制的所述施工桩由所述抱桩夹具竖直夹持；

S2、启动所述第一电机以驱动所述施工桩旋转，之后驱动桩锤冲击所述施工桩进行打桩作业。

可选地，在步骤S2中还包括子步骤：S21、在启动所述第一电机的同时，启动所述第二电机以驱动桩锤旋转，并使桩锤转速与施工桩转速保持一致。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种旋转式打桩设备，其特征在于：包括安装架（1）、打桩组件（2）、旋转组件（3）和抱桩夹具（4）；所述打桩组件（2）滑动地安装在安装架（1）上，所述打桩组件（2）包括桩锤（22），所述桩锤（22）朝向安装架（1）底部延伸设置；所述旋转组件（3）设置在安装架（1）底部，以用于驱动所述抱桩夹具（4）及其夹持的施工桩（6）旋转，所述旋转组件（3）包括第一电机（31）和回转筒（34），所述回转筒（34）与安装架（1）转动连接，所述回转筒（34）两端开口以便于所述施工桩（6）穿行，所述回转筒（34）回转中心与桩锤（22）同轴设置，所述第一电机（31）与回转筒（34）传动连接；所述抱桩夹具（4）与回转筒（34）固定连接，所述抱桩夹具（4）的抱夹中心与回转筒（34）同轴设置，以使得所述抱桩夹具（4）夹持的施工桩（6）与回转筒（34）同步同轴旋转；所述施工桩（6）外周面设有螺旋凸起（61）。

2.根据权利要求1所述的旋转式打桩设备，其特征在于：所述打桩组件（2）还包括第二电机（23），所述第二电机（23）与桩锤（22）传动连接，以用于驱动桩锤（22）旋转，且所述桩锤（22）转速与所述回转筒（34）转速一致。

3.根据权利要求1所述的旋转式打桩设备，其特征在于：所述抱桩夹具（4）外周至少设有三个通孔（41），每个所述通孔（41）内设置一个顶杆（42），所述顶杆（42）沿通孔（41）轴向移动，所述施工桩（6）外周设有凹槽（62），所述凹槽（62）沿施工桩（6）轴向延伸，所述凹槽（62）与顶杆（42）数量对应，且所述凹槽（62）设置位置与顶杆（42）设置位置对应，当每个所述顶杆（42）端部均分别与对应所述凹槽（62）抵接时，所述抱桩夹具（4）夹持所述施工桩（6）。

4.根据权利要求3所述的旋转式打桩设备，其特征在于：所述凹槽（62）为矩形槽，所述顶杆（42）朝向所述抱夹中心一端设有滚轮（423），所述滚轮（423）轴线与施工桩（6）相互垂直，当抱桩夹具（4）夹持所述施工桩（6）时，所述滚轮（423）嵌入矩形槽。

5.根据权利要求3所述的旋转式打桩设备，其特征在于：所述凹槽（62）为弧形槽，所述顶杆（42）朝向所述抱夹中心一端设有滚珠（43），当抱桩夹具（4）夹持所述施工桩（6）时，所述滚珠（43）嵌入弧形槽。

6.根据权利要求1所述的旋转式打桩设备，其特征在于：所述旋转组件（3）还包括蜗杆（32）和蜗轮（33），所述蜗杆（32）与第一电机（31）传动连接，所述蜗轮（33）套设在回转筒（34）外周并与蜗杆（32）传动连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的旋转式打桩设备，其特征在于：还包括法兰（5），所述法兰（5）设置于回转筒（34）与抱桩夹具（4）之间。

8.根据权利要求7所述的旋转式打桩设备，其特征在于：所述法兰（5）有两个，两个所述法兰（5）分别设置在回转筒（34）顶面和底面，每个所述法兰（5）背离回转筒（34）一侧均设有所述抱桩夹具（4）。

9.一种使用权利要求1-8任一项所述旋转式打桩设备的打桩方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将所述旋转式打桩设备运输至施工位置并竖直设置，将预制的所述施工桩（6）由所述抱桩夹具（4）竖直夹持；

S2、启动所述第一电机（31）以驱动所述施工桩（6）旋转，之后驱动桩锤（22）冲击所述施工桩（6）进行打桩作业。

10.根据权利要求9所述的打桩方法，其特征在于，在步骤S2中还包括子步骤：

S21、在启动所述第一电机（31）的同时，启动所述第二电机（23）以驱动桩锤（22）旋转，并使桩锤（22）转速与施工桩（6）转速保持一致。

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