CN113250193A - 一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备及其施工方法,该设备包括开有钻孔植桩孔的设备主平台，设备主平台上设有起吊装置和主桅杆；主桅杆上设有六块轨道板，其中：一号轨道板上和二号轨道板上各设有一个钻机，三号轨道板上和四号轨道板上各设有两个夹桩装置。三号轨道板上的两个夹桩装置为一号夹桩装置和二号夹桩装置，四号轨道板上的两个夹桩装置为三号夹桩装置和四号夹桩装置。第三节预制桩和第四节预制桩在二号轨道板上的钻机带动钻杆钻孔的同时在四号轨道板上完成两桩拼接；第一节预制桩和第二节预制桩在一号轨道板上的钻机带动钻杆钻孔的同时在三号轨道板上完成两桩的拼接。该设备施工方法简单高效、并能保证植桩的质量。

Description

一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备及其施工方法

技术领域

本发明涉及桩基施工技术领域，特别是一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备及其施工方法。

背景技术

现有的预制桩植桩工艺都有两套大型的施工设备，一个桩架悬挂钻机组成桩机系统，进行钻孔扩底注浆，一个设备进行植桩。市场上针对该种设备目前流行两中施工工艺，其施工流程如下：

工艺一：桩架悬挂钻机的主桅杆相对较低，主桅杆悬挂1个钻机设备，采用钻机进行钻孔，当钻孔深度大于钻杆长度时，需要进行拼接和拆卸钻杆。由于主桅杆低，每次钻孔的深度有所限制，当钻孔深度较深时，需要拼接和拆除钻杆次数多，每次拼接和拆除过程繁琐，施工效率低。当钻孔、扩底、注浆完成后，需要移开桩机系统，吊桩设备移动到桩孔附近，起吊拼接成2节或数节的预制桩进行植桩。当桩植入完成后，需要将桩进行临时固定，移开吊装设备，再次将植桩系统移动到桩孔附近，采用钻孔设备进行送桩操作，把桩送到地面下桩顶标高的位置，植桩完成。

这种操作方式，钻杆拼接拆除复杂，在吊装设备植桩过程中，桩机系统处于停滞状态，没有充分发挥桩机系统的施工效率，设备使用率低，施工效率较低。

工艺二：桩架悬挂钻机的主桅杆较高，主桅杆悬挂2个钻机设备，每个钻机设备可以预先安装好钻杆，由于主桅杆较高，预拼接的钻杆较长，2个钻机悬挂的钻杆总长度可以满足钻孔深度的需求。钻孔期间拼接和拆除钻杆的时间大幅度降低。桩机系统完成钻孔后也需要移开桩机系统，并将植桩设备移动到桩孔附近进行单节桩的植桩。

以上两种工艺都是钻孔和植桩分开，采用两套大型的设备分别进行钻孔和植桩操作，需要设备多，占地面积大，施工效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供施工设备少，占地面积小，施工效率高，并且施工质量可靠的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备及其施工方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备,包括呈长方形结构的设备主平台，设备主平台的中心开有正方形的钻孔植桩孔，该设备主平台上位于钻孔植桩孔的右侧安装有能360度旋转的起吊装置，设备主平台上位于钻孔植桩孔的左侧安装有能360度旋转的主桅杆；所述的主桅杆上周向等弧度地焊装有六块轴向延伸的轨道板，六块轨道板中的一号轨道板上和二号轨道板上均上下滑动地设有用于带动钻杆旋转钻孔的钻机，六块轨道板中的三号轨道板上和四号轨道板上均上下滑动地安装有两个受液压驱动用于夹持预制桩的夹桩装置；位于三号轨道板上的两个夹桩装置包括一个用于夹持第一节预制桩的一号夹桩装置和一个用于夹持第二节预制桩的二号夹桩装置，位于四号轨道板上的两个夹桩装置包括一个用于夹持第三节预制桩的三号夹桩装置和一个用于夹持第四节预制桩的四号夹桩装置，第三节预制桩和第四节预制桩在二号轨道板上的钻机带动钻杆钻孔的同时在四号轨道板上完成两桩拼接；第一节预制桩和第二节预制桩在一号轨道板上的钻机带动钻杆钻孔的同时在三号轨道板上完成两桩的拼接。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的设备主平台的下方安装有用于带动设备主平台行走的行走装置，行走装置包括安装在设备主平台两条短边处的两个行走长船和安装在设备主平台两条长边中心处的两个行走短船。

上述的设备主平台上位于钻孔植桩孔的左侧固定安装有用于带动主桅杆作360度旋转的桅杆旋转盘，主桅杆固定安装在桅杆旋转盘的旋转盘上；在钻机、夹桩装置随主桅杆旋转经过钻孔植桩孔时，钻机的旋转轴心以及夹桩装置的夹持中心均与钻孔植桩孔的中心相重合。

上述的起吊装置包括底部带有转动盘的起吊操作台和安装在该起吊操作台上的可伸缩吊臂，可伸缩吊臂上安装有用于吊起预制桩的吊钩。

上述的轨道板由弧形结构的弧形钢板和连接在该弧形钢板两侧的两条圆柱形滑轨组成；钻机上固定安装有与轨道板的滑轨滑动卡装配合的滑块。

上述的夹桩装置由两个相配合的液压结构件组合构成，液压结构件成型有用于防滑抱紧预制桩的弧形夹片和用于与圆柱形滑轨滑动卡配的滑套；弧形夹片的弧度与预制桩的弧度相一致。

上述的一号轨道板上安装的钻机为二号钻机，二号轨道板上安装的钻机为一号钻机。

上述的钻杆为外周面焊装有搅拌叶片的空心钻杆，并且安装在一号钻机主机上的钻杆(9)的底端配装有带有扩底功能的扩大翼钻头；钻杆内和扩大翼钻头内均设置有用于注浆的注浆管路和用于使液压系统液压控制扩大翼钻头的液压管路。

本发明还公开了一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备及其施工方法,该方法包括以下步骤：

1)、利用行走装置使设备主平台行走至打桩位，并使设备主平台上的钻孔植桩孔的中心对准打桩位的中心；然后启动主桅杆二号轨道板上的一号钻机，在一号钻机带动配装有扩大翼钻头的第一节钻杆旋转的同时，利用卷扬机控制一号钻机沿二号轨道板平稳下滑，使第一节钻杆钻入土体中；钻孔时根据地质情况通过第一节钻杆和扩大翼钻头中的注浆管路向钻孔中注入水或水中掺入有外加剂的混合液；

2)、在一号钻机带动第一节钻杆钻孔的过程中，利用起吊装置先将第三节预制桩起吊并放置在三号夹桩装置的中心后，通过液压系统控制使三号夹桩装置将第三节预制桩夹紧固定；然后再起吊第四节预制桩，将第四节预制桩放置在四号夹桩装置的中心，并使得第四节预制桩的下端与第三节预制桩的上端靠紧后，再通过液压系统控制使四号夹桩装置将第四节预制桩夹紧固定；然后再通过电焊或其他方式将第三节预制桩和第四节预制桩连接在一起；

3)、当第一节钻杆钻入土体并且第一节钻杆的顶端处于方便拼接的高度时，停止钻孔，拆除一号钻机与第一节钻杆的连接，然后通过卷扬机牵引一号钻机沿二号轨道板向上滑动，使得一号钻机与第一节钻杆脱离；

4)、通过桅杆旋转盘带动主桅杆顺时针旋转，使得设置在一号轨道板上的二号钻机带动第二节钻杆转至第一节钻杆的正上方后，然后利用快速接头将第二节钻杆与第一节钻杆拼接相连，在利用二号钻机带动第二节钻杆和第一节钻旋转的同时，通过卷扬机控制二号钻机沿一号轨道板平稳下滑，使第二节钻杆继续钻入土体中；钻孔时根据地质情况通过第二节钻杆、第一节钻杆和扩大翼钻头中的注浆管路向钻孔中注入水或水中掺入有外加剂的混合液；

5)、在二号钻机带动第二节钻杆、第一节钻杆和扩大翼钻头旋转钻孔的过程中，利用起吊装置先将第一节预制桩起吊并放置在一号夹桩装置的中心后，通过液压系统控制使一号夹桩装置将第一节预制桩夹紧固定；然后再起吊第二节预制桩，将第二节预制桩放置在二号夹桩装置的中心，并使得第二节预制桩的下端与第一节预制桩的上端靠紧后，再通过液压系统控制使二号夹桩装置将第四节预制桩夹紧固定；然后再通过电焊或其他方式将第二节预制桩和第一节预制桩连接在一起；

6)、当扩大翼钻头钻孔达到设计标高后，再通过卷扬机带动二号钻机、第二节钻杆、第一节钻杆和扩大翼钻头反复提升和下降数次进行洗孔操作，洗孔完成后，扩大翼钻头的扩大翼片再在液压系统的控制下打开，同时进行旋转和上下的扫动，使钻孔的底部扩底形成桩端扩大头部；

7)、扩底完成后、通过第二节钻杆、第一节钻杆和扩大翼钻头中的注浆管路将规定的水泥浆注入桩端扩大头部，在注入的过程中，二号钻机在卷扬机的牵引下，带动第二节钻杆、第一节钻杆和扩大翼钻头进行提升和下降操作数次，直至桩端扩大头部水泥浆注入完成后，液压系统再控制扩大翼钻头的扩大翼片收扰；

8)、扩大翼片收扰后，卷扬机牵引二号钻机向上提升，二号钻机在带动第二节钻杆、第一节钻杆和扩大翼钻头边旋转边提升的同时，通过第二节钻杆、第一节钻杆和扩大翼钻头中的注浆管路向钻孔的四周注入桩周水泥浆；当第二节钻杆完全拔出钻孔后，停止旋转提升和注浆，并利用临时固定装置夹紧固定第一节钻杆，然后拆除第二节钻杆与第一节钻杆的连接，再开动桅杆旋转盘带动主桅杆逆时针旋转，将一号钻机与第一节钻杆连接；

9)、一号钻机与第一节钻杆连接完成后，拆除临时固定装置，卷扬机再牵引一号钻机向上提升，一号钻机在带动第一节钻杆和扩大翼钻头边旋转边提升的同时，通过第一节钻杆和扩大翼钻头中的注浆管路向钻孔的四周注入桩周水泥浆；直至将第一节钻杆和扩大翼钻头拔出地面，完成桩孔的钻孔操作；

10)、再次开动桅杆旋转盘带动主桅杆逆时针旋转，使得第一节预制桩的中心与钻孔植桩孔的中心相重合，然后一号夹桩装置在液压系统的控制下松开第一节预制桩，二号夹桩装置夹住第二节预制桩在液压或卷扬机的外力作用下沿着三号轨道板向下移动，将连接好的第二节预制桩和第一节预制桩植入桩孔内；当二号夹桩装置的行程达到极限时，一号夹桩装置再将第二节预制桩夹住，二号夹桩装置松开第二节预制桩；一号夹桩装置夹住第二节预制桩再在液压或卷扬机的外力作用下继续沿着三号轨道板向下移动植桩；当一号夹桩装置的行程达到极限时，在通过临时固定装置夹紧固定第二节预制桩，然后使一号夹桩装置松开第二节预制桩；

11)、一号夹桩装置松开后，启动桅杆旋转盘带动主桅杆继续逆时针旋转，使得第三节预制桩的中心与第二节预制桩的中心相重合，然后三号夹桩装置在液压系统的控制下松开第三节预制桩，四号夹桩装置夹住第四节预制桩在液压或卷扬机的外力作用下沿着四号轨道板向下移动，直到第三节预制桩的底端和第二节预制桩的顶部接触，再采用焊接或是其他方式将第三节预制桩和第二节预制桩连接固定；

12)、第三节预制桩和第二节预制桩连接固定后，松开临时固定第二节预制桩的临时固定装置，然后四号夹桩装置夹住第四节预制桩，在液压或卷扬机的外力作用下沿着四号轨道板向下移动，把连接好的第四节预制桩、第三节预制桩、第二节预制桩和第一节预制桩植入桩孔内；当四号夹桩装置的行程达到极限时，三号夹桩装置再将第四节预制桩夹住，四号夹桩装置松开第四节预制桩；三号夹桩装置夹住第四节预制桩再在液压或卷扬机的外力作用下继续沿着四号轨道板(44)向下移动植桩，直至植桩完成。

上述的第一节预制桩为桩身带有环状凸起的竹节桩，其余节的预制桩为竹节桩、PHC管桩和复合配筋桩中的一种或多种。

发明创新点及优点为：

1、本发明的施工设备具有成孔功能，包括钻孔、扩底、注浆，同时具备桩材预拼接及植桩的功能。改变了其他预制桩植桩工艺采用的成孔、植桩各采用一台设备的施工理念，大幅度降低施工成本。所需施工设备少，减少了施工设备对施工场地的碾压，保护施工场地，利于施工质量和施工进度。

2）主桅杆上设有四个夹桩装置和两个钻机，主桅杆旋转使夹桩装置和钻机经过钻孔植桩孔时，能保证钻机的旋转中心与钻孔植桩孔的中心同心以及夹桩装置的夹持中心与钻孔植桩孔的中心同心。这样只需要旋转钻机部分就可以进行拆拼钻杆，不需要移动大小行走船进行调整。方便快捷，大幅度提高施工效率。

3）通过悬挂的两个钻机，可以预先把钻杆在两个钻机主机上拼接完成，大幅度减少了钻孔期间拼接和拆卸钻杆时间，提高施工效率。

4）钻孔、扩底及注浆后，马上就可进行植桩，改变了传统的植桩工艺需要移走桩机系统，再将植桩设备移过来植桩的模式，减少了水泥浆的凝固时间，保证了施工质量。

5）在钻孔期间可以对预制桩进行拼接，提高了施工效率。由于焊接期间不影响钻孔操作，有足够的时间进行焊接和冷却，保证了焊接质量。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1中轨道板与夹桩装置的装配结构示意图；

图3是本发明的施工状态图之一；

图4是本发明的施工状态图之二；

图5是本发明的施工状态图之三；

图6是本发明的施工状态图之四；

图7是本发明的施工状态图之五；

图8是本发明的施工状态图之六；

图9是本发明的施工状态图之七；

图10是本发明的施工状态图之八。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至10是本发明的结构及其施工状态示意图。

其中的附图标记为：滑块H、第一节预制桩Z1、第二节预制桩Z2、第三节预制桩Z3、第四节预制桩Z4、设备主平台1、钻孔植桩孔1a、行走装置2、行走长船21、行走短船22、主桅杆3、轨道板4、弧形钢板4a、滑轨4b、一号轨道板41、二号轨道板42、三号轨道板43、四号轨道板44、钻机5、一号钻机51、二号钻机52、夹桩装置6、弧形夹片6a、滑套6b、一号夹桩装置61、二号夹桩装置62、三号夹桩装置63、四号夹桩装置64、桅杆旋转盘7、起吊装置8、起吊操作台81、可伸缩吊臂82、吊钩83、钻杆9、叶片91、扩大翼钻头92。

现有技术中，预制桩的植桩工艺普遍都是采用两套大型的施工设备来完成，两套施工设备中包括一套桩机设备和一套植桩设备。两套大型设备分别进行钻孔和植桩操作，需要设备多，占地面积大，并且两套大型设备在施工场地中来回进出，不仅浪费时间，施工效率低，而且还会对施工场地进行重复碾压，造成周围环境的破坏。

本发明公开了一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备,该施工设备不仅具有成孔和植桩的功能，而且还能在成孔的同时进行预制桩拼接。它包括一块长方形结构的设备主平台1，设备主平台1的中心开有正方形的钻孔植桩孔1a。钻孔植桩孔1a是一个通孔，钻杆9以及预制桩能通过钻孔植桩孔1a从设备主平台1中穿过，以便钻孔或植桩。如图1所示，设备主平台1上在位于钻孔植桩孔1a的右侧安装有一个起吊装置8，起吊装置8的主要功能是对预制桩进行起吊就位、安装拆卸钻杆以及其他吊装作业。起吊装置8包括底部安装有转动盘的起吊操作台81和安装在该起吊操作台81上的可伸缩吊臂82，可伸缩吊臂82上通过钢丝绳安装有一个吊钩83。起吊操作台81可以在转动盘的作用下带动可伸缩吊臂82一起作360度的旋转。

设备主平台1上在位于钻孔植桩孔1a的左侧固定安装有一个桅杆旋转盘7，该桅杆旋转盘7由固定在设备主平台1上的旋转盘底座和转动安装有该旋转盘底座上的旋转盘组成；该旋转盘上固定安装有一个主桅杆3，主桅杆3安装后与设备主平台1相垂直，主桅杆3在旋转盘的带动下也能作360度的旋转。本发明的主要贡献在于：主桅杆3上周向等弧度地焊装有六块轨道板4，轨道板4在主桅杆3的周面上沿主桅杆3的整个长度轴向延伸。六块轨道板4按顺时针排列依次包括一号轨道板41、二号轨道板42、三号轨道板43、四号轨道板44、五号轨道板和六号轨道板。其中：六块轨道板4中的一号轨道板41上和二号轨道板42上均能上下滑动地设有一个钻机5，钻机5用于带动钻杆9旋转钻孔。六块轨道板4中的三号轨道板43上和四号轨道板44上均能上下滑动地安装有两个夹桩装置6，夹桩装置6能在液压的驱动下将预制桩夹持固牢。为了方便理解，我们将预制桩按需要植入桩孔中的顺序来分依次包括第一节预制桩Z1、第二节预制桩Z2、第三节预制桩Z3和第四节预制桩Z4。位于三号轨道板43上的两个夹桩装置6则包括一个用于夹持第一节预制桩Z1的一号夹桩装置61和一个用于夹持第二节预制桩Z2的二号夹桩装置62，位于四号轨道板44上的两个夹桩装置6包括一个用于夹持第三节预制桩Z3的三号夹桩装置63和一个用于夹持第四节预制桩Z4的四号夹桩装置64。第三节预制桩Z3和第四节预制桩Z4在二号轨道板42上的钻机5带动钻杆9钻孔的同时，在四号轨道板44上通过电焊或其它机械方法完成两桩的拼接。四号轨道板44与二号轨道板42间周向相距120度，中间还相隔有三号轨道板43，这样就使钻孔和两桩拼接能同时进行，而互不受影响。第一节预制桩Z1和第二节预制桩Z2在一号轨道板41上的钻机5带动钻杆9钻孔的同时，在三号轨道板43上通过电焊或其它机械方法完成两桩的拼接。一号轨道板41和三号轨道板43在周向上同样也是相距120度，中间还相隔有二号轨道板42，同理，这样也不会影响钻孔和两桩拼接的同时进行。

实施例中如图1所示，设备主平台1的下方安装有用于带动设备主平台1行走的行走装置2，行走装置2包括安装在设备主平台1两条短边处的两个行走长船21和安装在设备主平台1两条长边中心处的两个行走短船22。行走装置2具有行走和支撑设备主平台1以及安装在该设备主平台1上的所有构配件的功能。当本施工设备进行钻孔及植桩工作状态时，行走装置2能在液压的控制下与地面紧密接触，以能保证本设备的稳定性。

实施例中，钻机5和夹桩装置6在安装到主桅杆1上后，在桅杆旋转盘7带动主桅杆1旋转的过程中，当钻机5、夹桩装置6随主桅杆1旋转经过钻孔植桩孔1a的上方时，钻机5的旋转轴心以及夹桩装置6夹持中心均能与钻孔植桩孔1a的中心相重合。也就是说，当钻机5旋转至钻孔植桩孔1a的正上方时，钻机5的旋转轴心能正好与钻孔植桩孔1a的中心相重合，当夹桩装置6旋转至钻孔植桩孔1a的正上方时，夹桩装置6的夹持中心能正好与钻孔植桩孔1a的中心相重合。

实施例中如图2所示，本发明的轨道板4由弧形结构的弧形钢板4a和连接在该弧形钢板4a两侧的两条圆柱形滑轨4b组成。钻机5的背面上固定安装有与轨道板4的滑轨4b滑动卡装配合的滑块H。钻机5通过滑块H与滑轨4b的配合，能够沿着滑轨4b的导向平稳地上下移动。

实施例中，本发明的夹桩装置6由两个相配合的液压结构件组合构成，液压结构件成型有用于防滑抱紧预制桩的弧形夹片6a和用于与圆柱形滑轨4b滑动卡配的滑套6b；弧形夹片6a的弧度与预制桩的弧度相一致。

实施例中为了进一步方便叙述，我们将安装在一号轨道板41上的钻机5命名为二号钻机52，将安装在二号轨道板42上的钻机5命名为一号钻机51。一号钻机51的上下滑动升降和二号钻机52的上下滑动升降都是由各自配设的卷扬机来带动的。

实施例中，本发明的钻杆9为外周面焊装有搅拌叶片91的空心钻杆，并且安装在一号钻机主机51上的钻杆9的底端配装有扩大翼钻头92，扩大翼钻头92具有扩底功能。钻杆9内和扩大翼钻头92内均设置有用于注浆的注浆管路和用于使液压系统液压控制扩大翼钻头92的液压管路。扩大翼钻头92上开有用于喷浆的喷孔，并且扩大翼钻头92上安装有两个受液压控制能够打开或收拢的扩大翼片，通过控制扩大翼片的打开，可以对钻孔的孔底部进行扩孔操作，形成桩端扩大头。

本发明还提供了一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备及其施工方法,该方法包括以下步骤：

1)、利用行走装置2使设备主平台1行走至打桩位，并使设备主平台1上的钻孔植桩孔1a的中心对准打桩位的中心；然后启动主桅杆3二号轨道板42上的一号钻机51，在一号钻机51带动配装有扩大翼钻头92的第一节钻杆9旋转的同时，利用卷扬机控制一号钻机51沿二号轨道板42平稳下滑，使第一节钻杆9钻入土体中(如图3所示)；钻孔时根据地质情况通过第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的注浆管路向钻孔中注入水或水中掺入有外加剂的混合液；

2)、在一号钻机51带动第一节钻杆9钻孔的过程中，利用起吊装置8先将第三节预制桩Z3起吊并放置在三号夹桩装置63的中心后，通过液压系统控制使三号夹桩装置63将第三节预制桩Z3夹紧固定；然后再起吊第四节预制桩Z4，将第四节预制桩Z4放置在四号夹桩装置64的中心，并使得第四节预制桩Z4的下端与第三节预制桩Z3的上端靠紧后，再通过液压系统控制使四号夹桩装置64将第四节预制桩Z4夹紧固定；然后再通过电焊或其他方式将第三节预制桩Z3和第四节预制桩Z4连接在一起 (如图4中所示)。

3)、当第一节钻杆9钻入土体并且第一节钻杆9的顶端处于方便拼接的高度时，停止钻孔，拆除一号钻机51与第一节钻杆9的连接，然后通过卷扬机牵引一号钻机51沿二号轨道板42向上滑动，使得一号钻机51与第一节钻杆9脱离(如图4中所示)；

4)、通过桅杆旋转盘7带动主桅杆3顺时针旋转，使得设置在一号轨道板41上的二号钻机52带动第二节钻杆9转至第一节钻杆9的正上方后(如图5中所示)，然后利用快速接头将第二节钻杆9与第一节钻杆9拼接相连，在利用二号钻机52带动第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92旋转的同时，通过卷扬机控制二号钻机52沿一号轨道板41平稳下滑，使第二节钻杆9继续钻入土体中；钻孔时根据地质情况通过第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的注浆管路向钻孔中注入水或水中掺入有外加剂的混合液；

5)、在二号钻机52带动第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92旋转钻孔的过程中，利用起吊装置8先将第一节预制桩Z1起吊并放置在一号夹桩装置61的中心后，通过液压系统控制使一号夹桩装置61将第一节预制桩Z1夹紧固定；然后再起吊第二节预制桩Z2，将第二节预制桩Z2放置在二号夹桩装置62的中心，并使得第二节预制桩Z2的下端与第一节预制桩Z1的上端靠紧后，再通过液压系统控制使二号夹桩装置62将第二节预制桩Z2夹紧固定；然后再通过电焊或其他方式将第二节预制桩Z2和第一节预制桩Z1连接在一起(如图6中所示)；

6)、当扩大翼钻头92钻孔达到设计标高后，再通过卷扬机带动二号钻机52、第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92反复提升和下降数次进行洗孔操作，洗孔完成后，扩大翼钻头92的扩大翼片再在液压系统的控制下打开，同时进行旋转和上下的扫动，使钻孔的底部扩底形成桩端扩大头部；

7)、扩底完成后、通过第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的注浆管路将规定的水泥浆注入桩端扩大头部，在注入的过程中，二号钻机52在卷扬机的牵引下，带动第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92进行提升和下降操作数次，直至桩端扩大头部水泥浆注入完成后，液压系统再控制扩大翼钻头92的扩大翼片收扰；

8)、扩大翼片收扰后，卷扬机牵引二号钻机52向上提升，二号钻机52在带动第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92边旋转边提升的同时，通过第二节钻杆9、第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的注浆管路向钻孔的四周注入桩周水泥浆；当第二节钻杆9完全拔出钻孔后，停止旋转提升和注浆，并利用临时固定装置夹紧固定第一节钻杆9，然后拆除第二节钻杆9与第一节钻杆9的连接(如图7中所示)，再开动桅杆旋转盘7带动主桅杆3逆时针旋转，将一号钻机51与第一节钻杆9连接；

9)、一号钻机51与第一节钻杆9连接完成后，拆除临时固定装置，卷扬机再牵引一号钻机51向上提升，一号钻机51在带动第一节钻杆9和扩大翼钻头92边旋转边提升的同时，通过第一节钻杆9和扩大翼钻头92中的注浆管路向钻孔的四周注入桩周水泥浆；直至将第一节钻杆9和扩大翼钻头92拔出地面，完成桩孔的钻孔操作(如图8中所示)；

10)、再次开动桅杆旋转盘7带动主桅杆3逆时针旋转，使得第一节预制桩Z1的中心与钻孔植桩孔1a的中心相重合，然后一号夹桩装置61在液压系统的控制下松开第一节预制桩Z1，二号夹桩装置62夹住第二节预制桩Z2在液压或卷扬机的外力作用下沿着三号轨道板43向下移动，将连接好的第二节预制桩Z2和第一节预制桩Z1植入桩孔内；当二号夹桩装置62的行程达到极限时，一号夹桩装置61再将第二节预制桩Z2夹住，二号夹桩装置62松开第二节预制桩Z2；一号夹桩装置61夹住第二节预制桩Z2再在液压或卷扬机的外力作用下继续沿着三号轨道板43向下移动植桩；当一号夹桩装置61的行程达到极限时，在通过临时固定装置夹紧固定第二节预制桩Z2，然后使一号夹桩装置61松开第二节预制桩Z2(如图9中所示)；

11)、一号夹桩装置61松开后，启动桅杆旋转盘7带动主桅杆3继续逆时针旋转，使得第三节预制桩Z3的中心与第二节预制桩Z2的中心相重合，然后三号夹桩装置63在液压系统的控制下松开第三节预制桩Z3，四号夹桩装置64夹住第四节预制桩Z4在液压或卷扬机的外力作用下沿着四号轨道板44向下移动，直到第三节预制桩Z3的底端和第二节预制桩Z2的顶部接触，再采用焊接或是其他方式将第三节预制桩Z3和第二节预制桩Z2连接固定；

12)、第三节预制桩Z3和第二节预制桩Z2连接固定后，松开临时固定第二节预制桩Z2的临时固定装置，然后四号夹桩装置64夹住第四节预制桩Z4，在液压或卷扬机的外力作用下沿着四号轨道板44向下移动，把连接好的第四节预制桩Z4、第三节预制桩Z3、第二节预制桩Z2和第一节预制桩Z1植入桩孔内；当四号夹桩装置64的行程达到极限时，三号夹桩装置63再将第四节预制桩Z4夹住，四号夹桩装置64松开第四节预制桩Z4；三号夹桩装置63夹住第四节预制桩Z4再在液压或卷扬机的外力作用下继续沿着四号轨道板44向下移动植桩，直至植桩完成(如图10中所示)。

上述的第一节预制桩Z1为桩身带有环状凸起的竹节桩，其余节的预制桩为竹节桩、PHC管桩和复合配筋桩中的一种或多种。

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备，包括呈长方形结构的设备主平台(1)，所述设备主平台(1)的中心开有正方形的钻孔植桩孔(1a)，该设备主平台(1)上位于钻孔植桩孔(1a)的右侧安装有能360度旋转的起吊装置(8)，设备主平台(1)上位于钻孔植桩孔(1a)的左侧安装有能360度旋转的主桅杆(3)；其特征是：所述的主桅杆(3)上周向等弧度地焊装有六块轴向延伸的轨道板(4)，六块所述的轨道板(4)中的一号轨道板(41)上和二号轨道板(42)上均上下滑动地设有用于带动钻杆(9)旋转钻孔的钻机(5)，六块所述轨道板(4)中的三号轨道板(43)上和四号轨道板(44)上均上下滑动地安装有两个受液压驱动用于夹持预制桩的夹桩装置(6)；位于所述三号轨道板(43)上的两个夹桩装置(6)包括一个用于夹持第一节预制桩(Z1)的一号夹桩装置(61)和一个用于夹持第二节预制桩(Z2)的二号夹桩装置(62)，位于所述四号轨道板(44)上的两个夹桩装置(6)包括一个用于夹持第三节预制桩(Z3)的三号夹桩装置(63)和一个用于夹持第四节预制桩(Z4)的四号夹桩装置(64)，所述的第三节预制桩(Z3)和第四节预制桩(Z4)在二号轨道板(42)上的钻机(5)带动钻杆(9)钻孔的同时在四号轨道板(44)上完成两桩拼接；所述的第一节预制桩(Z1)和第二节预制桩(Z2)在一号轨道板(41)上的钻机(5)带动钻杆(9)钻孔的同时在三号轨道板(43)上完成两桩的拼接。

2.根据权利要求1所述的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备，其特征是：所述的设备主平台(1)的下方安装有用于带动设备主平台(1)行走的行走装置(2)，所述的行走装置(2)包括安装在设备主平台(1)两条短边处的两个行走长船(21)和安装在设备主平台(1)两条长边中心处的两个行走短船(22)。

3.根据权利要求2所述的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备，其特征是：所述的设备主平台(1)上位于钻孔植桩孔(1a)的左侧固定安装有用于带动主桅杆(3)作360度旋转的桅杆旋转盘(7)，所述的主桅杆(3)固定安装在桅杆旋转盘(7)的旋转盘上；在所述的钻机(5)、夹桩装置(6)随主桅杆(1)旋转经过钻孔植桩孔(1a)时，钻机(5)的旋转轴心以及夹桩装置(6)的夹持中心均与钻孔植桩孔(1a)的中心相重合。

4.根据权利要求3所述的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备，其特征是：所述的起吊装置(8)包括底部带有转动盘的起吊操作台(81)和安装在该起吊操作台(81)上的可伸缩吊臂(82)，所述的可伸缩吊臂(82)上安装有用于吊起预制桩的吊钩(83)。

5.根据权利要求4所述的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备，其特征是：所述的轨道板(4)由弧形结构的弧形钢板(4a)和连接在该弧形钢板(4a)两侧的两条圆柱形滑轨(4b)组成；所述的钻机(5)上固定安装有与轨道板(4)的滑轨(4b)滑动卡装配合的滑块(H)。

6.根据权利要求5所述的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备，其特征是：所述的夹桩装置(6)由两个相配合的液压结构件组合构成，所述的液压结构件成型有用于防滑抱紧预制桩的弧形夹片(6a)和用于与圆柱形滑轨(4b)滑动卡配的滑套(6b)；所述弧形夹片(6a)的弧度与预制桩的弧度相一致。

7.根据权利要求6所述的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备，其特征是：所述的一号轨道板(41)上安装的钻机(5)为二号钻机(52)，所述的二号轨道板(42)上安装的钻机(5)为一号钻机(51)。

8.根据权利要求7所述的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备，其特征是：所述的钻杆(9)为外周面焊装有搅拌叶片(91)的空心钻杆，并且安装在一号钻机主机(51)上的钻杆(9)的底端配装有带有扩底功能的扩大翼钻头(92)；所述的钻杆(9)内和扩大翼钻头(92)内均设置有用于注浆的注浆管路和用于使液压系统液压控制扩大翼钻头(92)的液压管路。

9.一种根据权利要求8所述的基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备的施工方法,该方法包括以下步骤：

1)、利用行走装置(2)使设备主平台(1)行走至打桩位，并使设备主平台(1)上的钻孔植桩孔(1a)的中心对准打桩位的中心；然后启动主桅杆(3)二号轨道板(42)上的一号钻机(51)，在一号钻机(51)带动配装有扩大翼钻头(92)的第一节钻杆(9)旋转的同时，利用卷扬机控制一号钻机(51)沿二号轨道板(42)平稳下滑，使第一节钻杆(9)钻入土体中；钻孔时根据地质情况通过第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)中的注浆管路向钻孔中注入水或水中掺入有外加剂的混合液；

2)、在一号钻机(51)带动第一节钻杆(9)钻孔的过程中，利用起吊装置(8)先将第三节预制桩(Z3)起吊并放置在三号夹桩装置(63)的中心后，通过液压系统控制使三号夹桩装置(63)将第三节预制桩(Z3)夹紧固定；然后再起吊第四节预制桩(Z4)，将第四节预制桩(Z4)放置在四号夹桩装置(64)的中心，并使得第四节预制桩(Z4)的下端与第三节预制桩(Z3)的上端靠紧后，再通过液压系统控制使四号夹桩装置(64)将第四节预制桩(Z4)夹紧固定；然后再通过电焊或其他方式将第三节预制桩(Z3)和第四节预制桩(Z4)连接在一起；

3)、当第一节钻杆(9)钻入土体并且第一节钻杆(9)的顶端处于方便拼接的高度时，停止钻孔，拆除一号钻机(51)与第一节钻杆(9)的连接，然后通过卷扬机牵引一号钻机(51)沿二号轨道板(42)向上滑动，使得一号钻机(51)与第一节钻杆(9)脱离；

4)、通过桅杆旋转盘(7)带动主桅杆(3)顺时针旋转，使得设置在一号轨道板(41)上的二号钻机(52)带动第二节钻杆(9)转至第一节钻杆(9)的正上方后，然后利用快速接头将第二节钻杆(9)与第一节钻杆(9)拼接相连，在利用二号钻机(52)带动第二节钻杆(9)和第一节钻杆(9)旋转的同时，通过卷扬机控制二号钻机(52)沿一号轨道板(41)平稳下滑，使第二节钻杆(9)继续钻入土体中；钻孔时根据地质情况通过第二节钻杆(9)、第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)中的注浆管路向钻孔中注入水或水中掺入有外加剂的混合液；

5)、在二号钻机(52)带动第二节钻杆(9)、第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)旋转钻孔的过程中，利用起吊装置(8)先将第一节预制桩(Z1)起吊并放置在一号夹桩装置(61)的中心后，通过液压系统控制使一号夹桩装置(61)将第一节预制桩(Z1)夹紧固定；然后再起吊第二节预制桩(Z2)，将第二节预制桩(Z2)放置在二号夹桩装置(62)的中心，并使得第二节预制桩(Z2)的下端与第一节预制桩(Z1)的上端靠紧后，再通过液压系统控制使二号夹桩装置(62)将第二节预制桩(Z2)夹紧固定；然后再通过电焊或其他方式将第二节预制桩(Z2)和第一节预制桩(Z1)连接在一起；

6)、当扩大翼钻头(92)钻孔达到设计标高后，再通过卷扬机带动二号钻机(52)、第二节钻杆(9)、第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)反复提升和下降数次进行洗孔操作，洗孔完成后，扩大翼钻头(92)的扩大翼片再在液压系统的控制下打开，同时进行旋转和上下的扫动，使钻孔的底部扩底形成桩端扩大头部；

7)、扩底完成后、通过第二节钻杆(9)、第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)中的注浆管路将规定的水泥浆注入桩端扩大头部，在注入的过程中，二号钻机(52)在卷扬机的牵引下，带动第二节钻杆(9)、第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)进行提升和下降操作数次，直至桩端扩大头部水泥浆注入完成后，液压系统再控制扩大翼钻头(92)的扩大翼片收扰；

8)、扩大翼片收扰后，卷扬机牵引二号钻机(52)向上提升，二号钻机(52)在带动第二节钻杆(9)、第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)边旋转边提升的同时，通过第二节钻杆(9)、第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)中的注浆管路向钻孔的四周注入桩周水泥浆；当第二节钻杆(9)完全拔出钻孔后，停止旋转提升和注浆，并利用临时固定装置夹紧固定第一节钻杆(9)，然后拆除第二节钻杆(9)与第一节钻杆(9)的连接，再开动桅杆旋转盘(7)带动主桅杆(3)逆时针旋转，将一号钻机(51)与第一节钻杆(9)连接；

9)、一号钻机(51)与第一节钻杆(9)连接完成后，拆除临时固定装置，卷扬机再牵引一号钻机(51)向上提升，一号钻机(51)在带动第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)边旋转边提升的同时，通过第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)中的注浆管路向钻孔的四周注入桩周水泥浆；直至将第一节钻杆(9)和扩大翼钻头(92)拔出地面，完成桩孔的钻孔操作；

10)、再次开动桅杆旋转盘(7)带动主桅杆(3)逆时针旋转，使得第一节预制桩(Z1)的中心与钻孔植桩孔(1a)的中心相重合，然后一号夹桩装置(61)在液压系统的控制下松开第一节预制桩(Z1)，二号夹桩装置(62)夹住第二节预制桩(Z2)在液压或卷扬机的外力作用下沿着三号轨道板(43)向下移动，将连接好的第二节预制桩(Z2)和第一节预制桩(Z1)植入桩孔内；当二号夹桩装置(62)的行程达到极限时，一号夹桩装置(61)再将第二节预制桩(Z2)夹住，二号夹桩装置(62)松开第二节预制桩(Z2)；一号夹桩装置(61)夹住第二节预制桩(Z2)再在液压或卷扬机的外力作用下继续沿着三号轨道板(43)向下移动植桩；当一号夹桩装置(61)的行程达到极限时，在通过临时固定装置夹紧固定第二节预制桩(Z2)，然后使一号夹桩装置(61)松开第二节预制桩(Z2)；

11)、一号夹桩装置(61)松开后，启动桅杆旋转盘(7)带动主桅杆(3)继续逆时针旋转，使得第三节预制桩(Z3)的中心与第二节预制桩(Z2)的中心相重合，然后三号夹桩装置(63)在液压系统的控制下松开第三节预制桩(Z3)，四号夹桩装置(64)夹住第四节预制桩(Z4)在液压或卷扬机的外力作用下沿着四号轨道板(44)向下移动，直到第三节预制桩(Z3)的底端和第二节预制桩(Z2)的顶部接触，再采用焊接或是其他方式将第三节预制桩(Z3)和第二节预制桩(Z2)连接固定；

12)、第三节预制桩(Z3)和第二节预制桩(Z2)连接固定后，松开临时固定第二节预制桩(Z2)的临时固定装置，然后四号夹桩装置(64)夹住第四节预制桩(Z4)，在液压或卷扬机的外力作用下沿着四号轨道板(44)向下移动，把连接好的第四节预制桩(Z4)、第三节预制桩(Z3)、第二节预制桩(Z2)和第一节预制桩(Z1)植入桩孔内；当四号夹桩装置(64)的行程达到极限时，三号夹桩装置(63)再将第四节预制桩(Z4)夹住，四号夹桩装置(64)松开第四节预制桩(Z4)；三号夹桩装置(63)夹住第四节预制桩(Z4)再在液压或卷扬机的外力作用下继续沿着四号轨道板(44)向下移动植桩，直至植桩完成。

10.根据权利要求9所述的一种基于同步钻孔和预制桩拼接的施工设备的施工方法，其特征是：所述的第一节预制桩(Z1)为桩身带有环状凸起的竹节桩，其余节的预制桩为竹节桩、PHC管桩和复合配筋桩中的一种或多种。

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