CN112663610B - 用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，振动冲压设备包括工作平台、角度调节机构、升降导轨、水平导轨、液压动力头、施压构件、隔振器、无共振型振动箱、夹桩器。施工方法包括调整布桩位置及角度；夹持首段工字钢；开启施压构件及无共振型振动箱，使首段工字钢及抗压桩靴向下震动冲压；当首段工字钢压入土中后，升起夹桩器，将首段工字钢与第二段工字钢连接；重复上述过程直至达到设计深度；关闭施压构件及无共振型振动箱，在孔中灌注混凝土砂浆。本发明提高在破碎岩层、碎石卵石层中的灌入能力及打桩效率。打孔、放置工字钢一次性完成，操作简单方便，极大提高了施工速度和施工质量。
Description
技术领域
本发明涉及边坡支护领域，具体涉及一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法。
背景技术
微型桩是桩径小于400mm，长细比大于30，采用钻孔或压力注浆等方法施工的灌注桩。与大截面抗滑桩等技术相比，微型群桩具有承载性能强、直径小及施工方便等优势，工程实践中常采用微型组合群桩作为应急处理与快速治理措施。
目前微型桩施工方法主要有四种：锤击式、螺旋钻入式、静压式及预钻孔埋入式。此类解决方法存在下列问题：1.锤击式和静压式需预先制作微型桩，发生滑坡破坏时难以运输；2.螺旋钻入式，施工时桩身需要承担极大扭矩易发生破坏，且该方法通常采用钢管桩，桩造价偏高；3.预钻孔埋入式在地质条件较差时容易出现塌孔影响后续注浆质量，另外预钻孔后放入钢管桩再注浆的施工方法效率低，无法达到应急处理的要求。
发明内容
针对以上问题，本发明旨在提供一种适用于破碎岩层、碎石或卵石等较差地质条件下微型群桩高效成桩的施工方法。该方法实用性强且施工效率高，可应用于破碎带边坡应急处理与快速治理。
为了实现上述目的，本发明提供如下方案：
一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，所述振动冲压设备，包括工作平台，工作平台下设有车轮，工作平台上设有角度调节机构，所述角度调节机构与升降导轨外侧连接，升降导轨内侧滑动连接有水平轨道，水平轨道滑动连接有液压动力头，液压动力头上固定连接有施压构件，施压构件下方依次设有隔振器、无共振型振动箱和夹桩器，所述夹桩器夹持工字钢，工字钢分多段，首段工字钢下端焊接有抗压桩靴，工字钢的截面尺寸小于抗压桩靴的直径(桩靴下压是在土中留下孔，工字钢小于孔径)；
施工方法包括如下步骤：
(1)调整角度调节机构、升降导轨和水平轨道，来调整微型桩的布桩位置及角度；
(2)将夹桩器夹持首段工字钢；
(3)开启施压构件及无共振型振动箱，使首段工字钢及抗压桩靴向下震动冲压；
(4)当首段工字钢压入土中后，升起夹桩器，通过螺栓和加强钢板连接上第二段工字钢；
(5)重复上述过程直至抗压桩靴及工字钢达到设计深度，使之穿过破碎带并完成破碎带成孔；
(6)最后关闭施压构件及无共振型振动箱，在孔中灌注混凝土砂浆。
所述角度调节机构包括斜支撑、液压杆和支撑油缸，斜支撑与支撑油缸铰接连接，液压杆分别与支撑油缸和斜支撑铰接连接，升降导轨外侧与支撑油缸固定连接，与斜支撑铰接。通过调节液压杆长度来调节斜支撑和工作平台之间的角度，同时配合调节支撑油缸伸出长度进而调整升降导轨的角度，进而调整微型桩的埋设角度。
工作平台上还设置有操作系统，控制液压动力头上、下、左、右移动，控制无共振型振动箱的振动频率等。
所述工作平台下前后端分别固定有前支腿和后支腿，保证施工时设备整体的稳定。
所述升降导轨下端铰接有辅助支腿，这样保证使升降导轨在振动冲击时保持稳定。
升降导轨内侧固定有齿条，水平轨道的外侧固定有齿轮，齿条和齿轮啮合连接；水平轨道的内侧固定有齿条，液压动力头外侧固定有齿轮，齿条和齿轮啮合连接；当到达目标位置时，通过限位销将齿轮卡住，进行定位。
所述施压构件包括液压千斤顶，液压千斤顶下方连接有油缸球头座。
所述液压动力头上固定连接有千斤顶和油缸球头座。
所述液压动力头为施压构件、隔振器、无共振型振动箱、夹桩器和工字钢的移动提供动力，使其可沿水平导轨移动，无需移动整台机械便可对布桩位置进行微调，方便按要求精准布桩，提高施工效率及施工精度。
所述隔振器由上盖板、下盖板及多个减隔振装置组成，有效阻隔无共振型振动箱振动传递到整个设备上。
无共振型振动箱的上端和下端分别与隔振器和夹桩器通过燕尾槽和挡块连接，所述挡块通过垂直于燕尾槽滑动方向上的预留孔穿过燕尾槽，保证在大激振下不会出现连接松弛，并防止在震动作用下，各构件之间沿燕尾槽出现横向移动。
所述无共振型振动箱主要由液压马达、传动机构和振动体三部分组成。其振动体的频率为8～15HZ、18～25HZ、25～40HZ可调，振幅为5～15mm可调。振动体采用的是液压无极调幅，充分避开了与其他物体的共振区，振动波衰减快，振动感小。该振动体可产生很大的激振，避免了通过不断增加机身自重或增加配重来满足桩的承载能力，可有效减少机身自重或配重，使机械小型化轻量化，适用于边坡滑坡的应急处理。
所述夹桩器装有液压夹头。保证振动有效传导到桩体上。
抗压桩靴桩的下端栓接有合金抗冲击头，合金抗冲击头采用厚度为15mm的锥形钢板。
本发明的有益效果：
(1)穿透能力强，适用于破碎带施工。可适应不同的地层条件，特别适用于破碎岩石、土层碎石、卵石等较差地质条件下的微型桩成孔。该设备采用振动冲压的方式，将能量直接作用于抗压桩靴，同时，工字钢与孔侧壁没有侧向摩擦，能量都作用在抗压桩靴上，压桩过程中损失小，施工效率高，具有极强的穿透能力，对碎石、卵石等穿透能力尤为显著。
(2)可快速施工，适用于边坡应急抢险。该设备穿透能力强，破碎带成孔容易施工速度快，且不易出现塌孔导致注浆困难等问题。工字钢间通过加强钢板和螺栓连接，安装方便。成孔后直接注浆，无拔出桩靴等步骤。极大提高了施工效率，且保证施工质量，达到边坡应急处理的要求。
(3)布桩方式灵活。无需移动整体设备，仅在角度调节机构和升降导轨、水平导轨共同协同控制下，便可精准控制布桩位置及布桩角度。
(4)运输方便，可迅速到达施工现场。设备体积小，方便向滑坡处运输。施工所需工字钢分段连接，每段长度较短。可直接进行抢险施工，无需对微型桩进行预制和运输，解决灾害现场运输困难的问题。
(5)桩靴坚固，抗冲击能力强。在成桩过程中桩靴直接与破碎岩层、土层碎石等接触，是薄弱部位。本发明在桩靴端部安装合金头，并在桩靴头采用15cm厚的锥形钢板，不易发生破坏。
附图说明
图1为本发明的左视图；
图2为本发明的右视图；
图3为本发明中振动冲击液压锤的主视图；
图4为本发明中振动冲击液压锤的侧视图；
图5为本发明中抗压桩靴；
其中，1车轮、2工作平台、201前支腿、202后支腿、3操作系统、4角度调节机构、401斜支撑、402液压杆、403支撑油缸、5升降导轨、6水平导轨；7液压动力头、8液压千斤顶、9油缸球头座、10隔振器、1001减震装置、11无共振型振动箱、1101液压马达、1102转动机构、1103振动体、12夹桩器、1201液压夹头、13工字钢、14抗压桩靴、1401合金抗冲击头、15挡块。
具体实施方式
下面结合附图具体对本发明做进一步的详细说明。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“横向”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1－5所示，一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，所述振动冲压设备包括用于行走的车轮1、安装在车轮1上的工作平台2，设置于工作平台后部的操作系统3；设置于工作平台前端的角度调节机构4，所述角度调节机构4包括斜支撑401、液压杆402、支撑油缸403，斜支撑403与支撑油缸403铰接连接，液压杆402分别与支撑油缸403和斜支撑403铰接连接，升降导轨5外侧与支撑油缸403固定连接，与斜支撑401铰接，通过调整三者(斜支撑401、液压杆402、支撑油缸403)之间的角度和长度来调节微型桩的打入角度，升降导轨5内侧固定有齿条，水平轨道6的外侧固定有齿轮，齿条和齿轮啮合连接；水平轨道6的内侧固定有齿条，液压动力头7外侧固定有齿轮，齿条和齿轮啮合连接；当到达目标位置时，通过限位销将齿轮卡住，进行定位。液压动力头7上固定连接有液压千斤顶8和油缸球头座9，油缸球头座9下依次设有隔振器10、无共振型振动箱11和夹桩器12，夹桩器12夹持工字钢13，工字钢13分多段连接组成，首截工字钢13下端焊接有抗压桩靴14，工字钢的截面尺寸小于抗压桩靴14的直径。
所述工作平台2下侧前后端分别固定有前支腿201和后支腿202，保证施工时设备整体的稳定。所述升降导轨5下端还铰接有辅助支腿，这样保证使升降导轨在振动冲击时保持稳定。
所述隔振器10由上盖板、下盖板及多个减隔振装置1001组成。
无共振型振动箱11的上端和下端分别与隔振器10和夹桩器12通过燕尾槽和挡块连接，所述挡块15通过垂直于燕尾槽滑动方向上的预留孔穿过燕尾槽；具体的，隔振器10下端焊接有上燕尾槽，无共振型振动箱11的上端焊接有下燕尾槽，上下两部分皆在垂直于燕尾槽滑动方向上设有预留孔，上燕尾槽和下燕尾槽相互配合后，挡块15穿过预留孔；无共振型振动箱11的下端焊接有上燕尾槽，夹桩器12上端焊接有下燕尾槽，上下两部分皆在垂直于燕尾槽滑动方向上设有预留孔，上燕尾槽和下燕尾槽相互配合后，挡块15穿过预留孔。
所述无共振型振动箱11包括：液压马达1101、传动机构1102和振动体1103三部分。振动体1103采用液压无极调幅，避开其他物体的共振区，振动波衰减快振动感小。
所述夹桩器装有液压夹头1201。保证振动有效传导到桩体上。
抗压桩靴桩14的下端栓接有合金抗冲击头1401，合金抗冲击头1401采用厚度为15mm的锥形钢板。
施工方法，包括如下步骤：
(1)调整角度调节机构、升降导轨和水平轨道，来调整微型桩的布桩位置及角度；
(2)将夹桩器12夹持首段工字钢，首段工字钢下端焊接有抗压桩靴14；
(3)开启液压千斤顶8及无共振型振动箱11，使首段工字钢及抗压桩靴14向下震动冲压；
(4)当首段工字钢压入土中后，升起夹桩器12，通过螺栓和加强钢板连接上第二段工字钢；
(5)重复上述过程直至抗压桩靴14及工字钢13达到设计深度，使之穿过破碎带并完成破碎带成孔；
(6)最后关闭液压千斤顶8及无共振型振动箱11，在孔中灌注混凝土砂浆。
Claims (8)
1.一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，其特征在于：所述振动冲压设备包括工作平台（2），工作平台（2）下设有车轮（1），工作平台（2）上设有角度调节机构（4），所述角度调节机构（4）与升降导轨（5）外侧连接，升降导轨（5）内侧滑动连接有水平轨道（6），水平轨道（6）滑动连接有液压动力头（7），液压动力头（7）上固定连接有施压构件，施压构件下方依次设有隔振器（10）、无共振型振动箱（11）和夹桩器（12），所述夹桩器（12）夹持工字钢（13），工字钢（13）分多段，首段工字钢下端焊接有抗压桩靴（14），工字钢（13）的截面尺寸小于抗压桩靴的直径；抗压桩靴（14）的下端栓接有合金抗冲击头（1401），合金抗冲击头（1401）采用厚度为15mm的锥形钢板；
所述施工方法包括如下步骤：
S1 调整微型桩的布桩位置及角度；
S2 将夹桩器（12）夹持首段工字钢的顶部；
S3 开启施压构件及无共振型振动箱（11），使首段工字钢及抗压桩靴（14）向下震动冲压；
S4 当首段工字钢压入土中后，升起夹桩器（12），通过螺栓和加强钢板将首段工字钢与第二段工字钢连接；
S5 重复上述过程直至抗压桩靴（14）及工字钢（13）达到设计深度，使之穿过破碎带并完成破碎带成孔；
S6 关闭施压构件及无共振型振动箱，在孔中灌注混凝土砂浆。
2.如权利要求1所述的一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，其特征在于：所述角度调节机构（4）包括斜支撑（401）、液压杆（402）和支撑油缸（403），斜支撑（401）与支撑油缸（403）铰接连接，液压杆（402）分别与支撑油缸（403）和斜支撑（401）铰接连接，升降导轨（5）外侧与支撑油缸（403）固定连接，与斜支撑（401）铰接。
3.如权利要求1所述的一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，其特征在于：工作平台（2）上还设置有操作系统，控制液压动力头上、下、左、右移动，及无共振型振动箱的振动频率。
4.如权利要求1所述的一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，其特征在于：所述工作平台（2）下前后端分别固定有前支腿和后支腿；所述升降导轨（5）下端铰接有辅助支腿。
5.如权利要求1所述的一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，其特征在于：升降导轨（5）内侧固定有齿条，水平轨道（6）的外侧固定有齿轮，齿条和齿轮啮合连接；水平轨道（6）的内侧固定有齿条，液压动力头（7）外侧固定有齿轮，齿条和齿轮啮合连接。
6.如权利要求1所述的一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，其特征在于：所述施压构件包括液压千斤顶（8），液压千斤顶（8）下方连接有油缸球头座（9）。
7.如权利要求1所述的一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，其特征在于：无共振型振动箱（11）的上端和下端分别与隔振器（10）和夹桩器（12）通过燕尾槽和挡块连接，所述挡块（15）通过垂直于燕尾槽滑动方向上的预留孔穿过燕尾槽。
8.如权利要求1所述的一种用于破碎带微型桩高效施工的振动冲压设备的施工方法，其特征在于：所述夹桩器（12）装有液压夹头。
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