CN113669020B - 钢套管快速上下对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢套管的技术领域，公开了钢套管快速上下对接方法，包括以下对接步骤；(1)钢套管包括上节管和下节管，上节管具有上插环，上插环凸设有凸嵌板，形成凸嵌段，凸嵌板之间形成上窄段；下节管具有下插环，下插环设有下环槽，下环槽凸设有限位板，形成限位段，限位板之间形成下宽段；(2)上插环插入在下环槽中，上窄段穿过限位段，凸嵌段穿过下宽段(3)将上节管相对于下节管错位转动，直至凸嵌段置于限位段中，限位板与凸嵌板之间呈上下对齐布置；限位板限制凸嵌板朝上脱离，抵抗来自上下节钢套管的扭矩和剪力，该结构在保持上下节钢套管稳固连接的同时，省去了大量的螺栓连接，在连接上下节钢套管时，实现上下节钢套管的快速连接。

Description

钢套管快速上下对接方法

技术领域

本发明专利涉及钢套管的技术领域，具体而言，涉及钢套管快速上下对接方法。

背景技术

全套管配合施工在桩基础领域里是一种无噪音振动、绿色环保、稳定高效的钻进工艺，近年来，在城市深基坑围护结构的咬合桩施工、工程废桩等地下障碍的清理以及构建筑物基础桩的施工等项目中均有广泛的应用。

钢套管是全套管施工工艺的重要组成部分，钢套管采用内外双层筒壁设计，能有效提高钢套管的刚度，在结构上具有内外顺直的特点，减少下钢套管时的外部孔壁对钢套管施加的摩阻力，同时内层筒壁可对钻具起到较好的导向作用，防止钻具刮蹭钢套管内壁。

现有技术中，多节钢套管的接头常采用内外嵌环配以全螺栓进行稳固连接，其中螺栓数目视钢套管直径的增大而增加，这导致钢套管直径较大时螺栓数目众多。在实际操作过程中，上下节钢套管稳固连接所需的时间较长，连接区段内数目众多的螺栓的逐个安装与后续拆卸工序单一重复且费时费力，较难满足桩基施工现场作业紧凑性的需求，不利于降低桩基础作业的施工间隔时间成本，不利于达到精细化施工管理的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供钢套管快速上下对接方法，旨在解决现有技术中，上下节钢套管连接所需时间长的问题。

本发明是这样实现的，钢套管快速上下对接方法，包括以下对接步骤；

(1)、钢套管包括进行上下对接的上节管和下节管，所述上节管的下端具有上插环，所述上插环的侧壁的下部凸设有多个凸嵌板，形成所述凸嵌段，所述凸嵌板沿着所述上插环的周向延伸布置，多个所述凸嵌板之间间隔布置；所述上插环具有形成在相邻的所述凸嵌板之间的上窄段；

所述下节管的上端具有下插环，所述下插环中设有下环槽，所述下环槽贯穿所述下插环的顶部，形成顶部开口，所述下环槽沿着所述下插环的周向延伸布置；

所述下环槽的侧壁的上部凸设多个限位板，形成限位段，所述限位板沿着所述下插环的周向延伸布置，多个所述限位板之间间隔布置，所述下环槽具有形成在相邻的所述限位板之间的下宽段；

(2)、将所述上节管与所述下节管呈上下相对布置，所述上插环与所述下插环上下正对布置，且所述上插环自上而下插入在所述下环槽中，所述上窄段自上而下穿过所述限位段，所述凸嵌段自上而下穿过所述下宽段，直至所述上插环的自上而下抵接在所述下环槽的底部；

(3)、将所述上节管相对于所述下节管错位转动，直至所述凸嵌段置于所述限位段中，所述限位板与所述凸嵌板之间呈上下对齐布置。

进一步地，所述对接步骤(1)中，所述上窄段与所述下宽段中分别设有通孔；所述对接步骤(2)中，所述上节管相对于所述下节管错位转动的过程中，直至所述上窄段的所述通孔与所述下宽段的所述通孔对齐连通时，停止所述上节管与所述下节管之间的错位转动，利用螺栓同时穿过所述上窄段及所述下宽段中的所述通孔，将所述上节管与所述下节管之间相对固定。

进一步地，所述对接步骤(2)中，将所述下节管呈竖立状固定布置，通过吊机将所述上节管吊至所述下节管的上方，且与所述下节管呈上下相对布置；所述上插环自上而下插入在所述下环槽的过程中，所述下节管保持固定布置。

进一步地，所述对接步骤(3)中，所述上节管相对于所述下节管错位转动的过程中，所述下节管呈竖立状固定布置。

进一步地，所述上节管与所述下节管在对接平台进行对接，所述对接平台包括纵向架以及水平连接在所述纵向架上且沿着所述纵向架上下移动的下平台，所述下平台中穿设有下穿设孔；

所述对接步骤(2)中，所述上节管与下节管对接之前，所述下平台相对下节管朝下移动，直至所述下节管的所述下插环穿过所述下穿设孔，且位于所述下平台的上方。

进一步地，所述纵向架上水平连接有相对于所述纵向架上下移动的上平台，所述上平台中穿设有上穿设孔，所述上平台位于所述下平台的上方；

所述对接步骤(2)中，当所述下节管的所述下插环穿过所述下穿设孔，且位于所述下平台的上方后，吊机朝下下放所述上节管，直至所述上节管的所述上插环自上而下穿过所述上穿设孔，且所述上插环自上而下插入在所述下环槽中。

进一步地，所述上平台设有转动器，所述对接步骤(3)，所述上插环自上而下插入在所述下环槽中后，所述转动器驱动所述上节管相对所述下节管错位转动，直至所述凸嵌段置于所述限位段中，所述限位板与所述凸嵌板之间呈上下对齐布置。

进一步地，所述上平台上设有圆周轨槽，所述圆周轨槽环绕在所述上穿设孔的外周，所述转动器具有多个沿着圆周轨槽移动的移动头，所述移动头上设有相对或背离所述上穿设孔移动的抵接头，其中一个所述移动头连接有电机；

所述施工步骤(3)中，所述上插环自上而下插入在所述下环槽中后，多个所述移动头的所述抵接头朝向所述上节管移动，且抵接在所述上节管的外周，所述电机驱动其中一个所述移动头沿着所述圆周轨槽移动，直至所述凸嵌段置于所述限位段中，所述限位板与所述凸嵌板之间呈上下对齐布置。

进一步地，所述抵接头具有抵接在所述上节管外周的抵接面，所述抵接面呈弧面状布置，所述抵接面上覆盖有弹性层。

进一步地，所述圆周轨槽中设有弧形条，所述弧形条的两端分别对接在相邻的所述移动头上，当所述电机驱动其中一个所述移动头移动时，通过所述弧形条的联动，多个所述移动头同步移动。

与现有技术相比，本发明提供的钢套管快速上下对接方法将上节管与下节管对接，上窄段穿过限位段，凸嵌段穿过下宽段，上节管与下节管之间相对转动，直至凸嵌段置于限位段中，限位板与凸嵌板之间呈上下对齐布置，限位板限制凸嵌板朝上脱离，抵抗来自上下节钢套管的扭矩和剪力，该结构在保持上下节钢套管稳固连接的同时，省去了大量的螺栓连接，在连接上下节钢套管时，实现上下节钢套管的快速连接，解决了上下节钢套管连接所需时间长的问题。

附图说明

图1是本发明提供的钢套管快速上下对接方法的对接流程图；

图2是本发明提供的钢套管快速上下对接方法的对接前的立体图；

图3是本发明提供的钢套管快速上下对接方法的对接后的立体图；

图4是本发明提供的钢套管快速上下对接方法的对接前的局部放大图；

图5是本发明提供的钢套管快速上下对接方法的对接平台的立体图；

图6是本发明提供的钢套管快速上下对接方法的转动器的立体图；

图中：上节管100、下节管101、上插环102、凸嵌板103、上窄段104、下插环105、下环槽106、限位板107、下宽段109、通孔110、螺栓111、纵向架112、下平台113、下穿设孔114、上平台115、上穿设孔116、圆周轨槽117、移动头118、电机119、抵接头120、抵接面121、弹性层122、弧形条123。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1～6所示，为本发明提供的较佳实施例。

钢套管快速上下对接方法，包括以下对接步骤；

(1)、钢套管包括进行上下对接的上节管100和下节管101，上节管100的下端具有上插环102，上插环102的壁厚小于上节管100的壁厚，上插环102的内径大于上节管100的内径，上插环102的外径小于上节管100的外径，上插环102的侧壁的下部凸设有多个凸嵌板103，形成凸嵌段，凸嵌板103沿着上插环102的周向延伸布置，沿着上插环102的周向，多个凸嵌板103之间间隔布置；上插环102具有形成在相邻的凸嵌板103之间的上窄段104；

下节管101的上端具有下插环105，下插环105供上插环102的插入，下插环105的内径和外径与下节管101的内径和外径相等，下插环105中设有下环槽106，下环槽106贯穿下插环105的顶部，形成顶部开口，下环槽106沿着下插环105的周向延伸布置；

下环槽106的侧壁的上部凸设多个限位板107，限位板107设于下环槽106的槽内，形成限位段，限位板107沿着下插环105的周向延伸布置，多个限位板107之间间隔布置，下环槽106具有形成在相邻的限位板107之间的下宽段109；

(2)、将上节管100与下节管101呈上下相对布置，上节管100的轴线与下节管101的轴线重合，上插环102与下插环105上下正对布置，且上插环102自上而下插入在下环槽106中，上窄段104自上而下穿过限位段，凸嵌段自上而下穿过下宽段109，直至上插环102的自上而下抵接在下环槽106的底部；

(3)、将上节管100相对于下节管101错位转动，直至凸嵌段置于限位段中，限位板107与凸嵌板103之间呈上下对齐布置。

限位板107限制凸嵌板103朝上脱离，上窄段104置于下宽段109中，抵抗来自上下节钢套管的扭矩和剪力，该结构在保持上下节钢套管的快速连接的同时，省去了大量的螺栓111连接，在连接上下节钢套管时，实现上下节钢套管的快速连接，解决了上下节钢套管连接所需时间长的问题。

对接步骤(1)中，上窄段104与下宽段109中分别设有通孔110；对接步骤(2)中，上节管100相对于下节管101错位转动的过程中，直至上窄段104的通孔110与下宽段109的通孔110对齐连通时，停止上节管100与下节管101之间的错位转动，利用螺栓111同时穿过上窄段104及下宽段109中的通孔110，限制了上节管100相对于下节管101绕z直角坐标轴方向的转动自由度，使上节管100与下节管101无法相对转动，将上节管100与下节管101之间相对固定，提高了钢套管连接后的稳固性。

对接步骤(2)中，将下节管101呈竖立状固定布置，下节管101插在预挖的基坑中，通过吊机将上节管100吊至下节管101的上方，且上节管100与下节管101呈上下相对布置，上节管100的轴线与下节管101的轴线重合，吊机将上节管100缓慢下放，保持上节管100和下节管101的轴线重合，直至上插环102自上而下插入在下环槽106中；在上插环102自上而下插入在下环槽106的过程中，下节管101保持固定布置，保证上插环102能顺利插入下环槽106中。

在上插环102自上而下插入在下环槽106的过程中，若下节管101没有保持固定布置，则上插环102容易磕碰到下插环105，对上节管100和下节管101造成损坏，对后续钢套管用于施工产生影响。

当上插环102磕碰到下插环105时，需重新对上节管100和下节管101的位置进行调整，使上节管100和下节管101的位置对齐，上节管100和下节管101的轴线重新对齐，调整好上节管100和下节管101的位置后再将上插环102插入下环槽106中，增加了上节钢套管和下节钢套管的对接时间，降低对接效率。

对接步骤(3)中，上节管100相对于下节管101错位转动的过程中，下节管101呈竖立状固定布置，以保证上节管100在相对于下节管101错位转动的过程中不会受到阻力。

若下节管101没有竖立状固定布置，则在上节管100相对于下节管101错位转动的过程中，上插环102的侧壁会与下环槽106的侧壁发生挤压，一方面降低上节管100的转动速度，增加了上节管100和下节管101的对接时间，降低了钢套管的对接效率。

另一方面，上插环102的侧壁与下环槽106的侧壁发生挤压后，上插环102的侧壁和下环槽106的侧壁都会有一定的磨损，不利于上节管100和下节管101的配合连接，经过磨损的上插环102和下环槽106连接后，钢套管在承受横向的力时，难以保证上节管100和下节管101的稳固连接，容易出现上节管100与下节管101的脱节，影响钢套管的使用，甚至造成施工事故。

上节管100与下节管101在对接平台进行对接，对接平台包括纵向架112以及下平台113，纵向架112竖直布置，下平台113与纵向架112垂直，下平台113水平的一端连接在纵向架112上，且下平台113沿着纵向架112上下移动，下平台113中穿设有下穿设孔114，下穿设孔114供下插环105的插入，用于固定下节管101的位置。

对接步骤(2)中，上节管100与下节管101对接之前，下节管101竖直布置在预挖的基坑内，下平台113位于下节管101的正上方，此时下穿设孔114正对下插环105，下穿设孔114的轴线与下插环105的轴线重合，下平台113沿着纵向架112竖直向下移动，即下平台113相对下节管101朝下移动，直至下节管101的下插环105穿过下穿设孔114，且位于下平台113的上方，下平台113停止移动。

通过下穿设孔114固定下节管101的位置，在上插环102自上而下插入在下环槽106的过程中，下节管101呈竖立状固定布置，上插环102能顺利插入下环槽106中，以及上节管100在相对于下节管101错位转动的过程中不会受到阻力。

纵向架112上连接有上平台115，上平台115与纵向架112垂直，上平台115的一端连接在纵向架112上，且上平台115沿着纵向架112上下移动，上平台115中穿设有上穿设孔116，上穿设孔116供上插环102的插入，上平台115位于下平台113的上方；

对接步骤(2)中，当下节管101的下插环105穿过下穿设孔114，且位于下平台113的上方后，吊机将上节管100吊至上平台115的正上方，此时上穿设孔116正对上插环102，上穿设孔116的轴线与上节管100的轴线重合，吊机竖直朝下下放上节管100，直至上节管100的上插环102自上而下穿过上穿设孔116，且上插环102自上而下插入在下环槽106后，上节管100脱离吊机的控制。

在上插环102自上而下插入在下环槽106的过程中，若上节管100向下移动时没有保持垂直，则上插环102容易磕碰到下插环105，对上节管100和下节管101造成损坏，对后续钢套管用于施工产生影响。

当上插环102磕碰到下插环105时，还需重新对上节管100和下节管101的位置进行调整，使上节管100和下节管101的位置对齐，使上节管100和下节管101的轴线重新对齐，调整好上节管100和下节管101的位置后再将上插环102插入下环槽106中，增加了上节钢套管和下节钢套管的对接时间，降低对接效率。

通过上穿设孔116固定上节管100的垂直度，在上插环102自上而下插入在下环槽106的过程中，上节管100竖直向下移动，上插环102的轴线与下插环105的轴线保持对齐，上插环102能顺利插入下环槽106中，减少上节管100和下节管101的对接时间，提高对接效率。

上平台115设有转动器，对接步骤(3)，上插环102自上而下插入在下环槽106中后，转动器驱动上节管100相对下节管101错位转动，直至凸嵌段置于限位段中，限位板107与凸嵌板103之间呈上下对齐布置。

一方面，转动器与上穿设孔116并非一体，两者各自运作，在转动器驱动上节管100相对于下节管101错位转动的过程中，上穿设孔116位置保持不变，上节管100呈竖立状固定布置，以保证上节管100在相对于下节管101错位转动的过程中不会受到阻力。

另一方面，转动器根据既有的程序控制能精确的控制转动器的转动角度、转动角速度以及转动时间，确保在转动器驱动上节管100相对于下节管101错位转动后，凸嵌段置于限位段中，限位板107与凸嵌板103之间呈上下对齐布置，上窄段104的通孔110与下宽段109的通孔110对齐，螺栓111能顺利穿过上窄段104和下宽段109的通孔110。

上平台115上设有圆周轨槽117，圆周轨槽117环绕在上穿设孔116的外周，转动器具有多个移动头118，多个移动头118均匀布置在圆周轨槽117中，移动头118的底部与圆周槽轨槽的槽底贴合，移动头118沿着圆周轨槽117移动，其中一个移动头118连接有电机119。

移动头118上设有抵接头120，移动头118的顶部与抵接头120的底部连接，抵接头120相对或背离上穿设孔116移动，当抵接头120相对穿设孔移动时，抵接头120向上节管100移动，多个移动头118夹紧穿设孔中的上节管100，当抵接头120背离穿设孔移动时，抵接头120向远离上节管100的方向移动，多个移动头118松开对上节管100的夹持。

施工步骤(3)中，上插环102自上而下插入在下环槽106中后，多个移动头118的抵接头120朝向上节管100移动，且抵接在上节管100的外周，通过抵接头120夹紧上节管100，电机119驱动其中一个移动头118沿着圆周轨槽117移动，以此驱动上节管100相对于下节管101错位转动，直至凸嵌段置于限位段中，限位板107与凸嵌板103之间呈上下对齐布置。

抵接头120具有抵接面121，抵接面121抵接在上节管100的外周，抵接面121呈弧面状布置，能够与上节管100的外周紧密贴合，抵接面121上覆盖有弹性层122，抵接面121抵接上节管100的外周时，弹性层122起到缓冲作用，避免抵接面121对上节管100造成损坏。

圆周轨槽117中设有弧形条123，弧形条123的两端分别对接在相邻的移动头118的侧面，弧形条123将多个移动头118连接起来，当电机119驱动其中一个移动头118移动时，通过弧形条123的联动，多个移动头118同步移动，进而保证在上节管100相对于下节管101错位转动能顺利进行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.钢套管快速上下对接方法，其特征在于，包括以下对接步骤；

一、钢套管包括进行上下对接的上节管和下节管，所述上节管的下端具有上插环，所述上插环的侧壁的下部凸设有多个凸嵌板，形成凸嵌段，所述凸嵌板沿着所述上插环的周向延伸布置，多个所述凸嵌板之间间隔布置；所述上插环具有形成在相邻的所述凸嵌板之间的上窄段；

所述下节管的上端具有下插环，所述下插环中设有下环槽，所述下环槽贯穿所述下插环的顶部，形成顶部开口，所述下环槽沿着所述下插环的周向延伸布置；

所述下环槽的侧壁的上部凸设多个限位板，形成限位段，所述限位板沿着所述下插环的周向延伸布置，多个所述限位板之间间隔布置，所述下环槽具有形成在相邻的所述限位板之间的下宽段；

二、将所述上节管与所述下节管呈上下相对布置，所述上插环与所述下插环上下正对布置，且所述上插环自上而下插入在所述下环槽中，所述上窄段自上而下穿过所述限位段，所述凸嵌段自上而下穿过所述下宽段，直至所述上插环的自上而下抵接在所述下环槽的底部；

三、将所述上节管相对于所述下节管错位转动，直至所述凸嵌段置于所述限位段中，所述限位板与所述凸嵌板之间呈上下对齐布置；

所述上节管与所述下节管在对接平台进行对接，所述对接平台包括纵向架以及水平连接在所述纵向架上且沿着所述纵向架上下移动的下平台，所述下平台中穿设有下穿设孔；

所述对接步骤二中，所述上节管与所述下节管对接之前，所述下平台相对所述下节管朝下移动，直至所述下节管的所述下插环穿过所述下穿设孔，且位于所述下平台的上方；

所述纵向架上水平连接有相对于所述纵向架上下移动的上平台，所述上平台中穿设有上穿设孔，所述上平台位于所述下平台的上方；

所述对接步骤二中，当所述下节管的所述下插环穿过所述下穿设孔，且位于所述下平台的上方后，吊机朝下下放所述上节管，直至所述上节管的所述上插环自上而下穿过所述上穿设孔，且所述上插环自上而下插入在所述下环槽中；

所述上平台设有转动器，所述对接步骤三，所述上插环自上而下插入在所述下环槽中后，所述转动器驱动所述上节管相对所述下节管错位转动，直至所述凸嵌段置于所述限位段中，所述限位板与所述凸嵌板之间呈上下对齐布置；

所述上平台上设有圆周轨槽，所述圆周轨槽环绕在所述上穿设孔的外周，所述转动器具有多个沿着圆周轨槽移动的移动头，所述移动头上设有相对或背离所述上穿设孔移动的抵接头，其中一个所述移动头连接有电机；

所述对接步骤三中，所述上插环自上而下插入在所述下环槽中后，多个所述移动头的所述抵接头朝向所述上节管移动，且抵接在所述上节管的外周，所述电机驱动其中一个所述移动头沿着所述圆周轨槽移动，直至所述凸嵌段置于所述限位段中，所述限位板与所述凸嵌板之间呈上下对齐布置。

2.如权利要求1所述的钢套管快速上下对接方法，其特征在于，所述对接步骤一中，所述上窄段与所述下宽段中分别设有通孔；所述对接步骤二中，所述上节管相对于所述下节管错位转动的过程中，直至所述上窄段的所述通孔与所述下宽段的所述通孔对齐连通时，停止所述上节管与所述下节管之间的错位转动，利用螺栓同时穿过所述上窄段及所述下宽段中的所述通孔，将所述上节管与所述下节管之间相对固定。

3.如权利要求1所述的钢套管快速上下对接方法，其特征在于，所述对接步骤二中，将所述下节管呈竖立状固定布置，通过吊机将所述上节管吊至所述下节管的上方，且与所述下节管呈上下相对布置；所述上插环自上而下插入在所述下环槽的过程中，所述下节管保持固定布置。

4.如权利要求1所述的钢套管快速上下对接方法，其特征在于，所述对接步骤三中，所述上节管相对于所述下节管错位转动的过程中，所述下节管呈竖立状固定布置。

5.如权利要求1-4任一项所述的钢套管快速上下对接方法，其特征在于，所述抵接头具有抵接在所述上节管外周的抵接面，所述抵接面呈弧面状布置，所述抵接面上覆盖有弹性层。

6.如权利要求1-4任一项所述的钢套管快速上下对接方法，其特征在于，所述圆周轨槽中设有弧形条，所述弧形条的两端分别对接在相邻的所述移动头上，当所述电机驱动其中一个所述移动头移动时，通过所述弧形条的联动，多个所述移动头同步移动。