CN113944162A - 一种沉桩装置及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了沉桩装置技术领域的一种沉桩装置及其施工方法，包括基座，所述基座中心位置开设有第一通孔，所述基座顶部连接有用于对桩柱进行竖直定位的定位机构，所述基座顶部连接有用于侧壁夹持桩柱进行的夹持机构；本发明通过在每次需要将桩柱沉入底面时，先利用定位机构将桩柱夹持竖直状态，然后，在配合夹持机构、转动机构和锤击机构，夹持机构将长度较长的桩柱进行侧面夹持，转动机构通过夹持机构带动桩柱不停转动，锤击机构跟随转动机构一同进行转动，并不断锤击夹持机构，使桩柱不断旋转被从侧面进行锤击，竖直沉入底面，避免桩柱的偏移，使得桩柱的沉入更加地顺利。

Description

一种沉桩装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及沉桩装置技术领域，具体为一种沉桩装置及其施工方法。
背景技术
随着国内经济的飞速发展，各大城市建设如火如荼，高楼大厦林立而起，深基坑的应用亦呈现出井喷态势。然而传统基坑支护施工工艺在成墙深度、均匀度、连续性，表面平整度、厚度以及墙体刚度、止水性等方面都已不能满足工程超大面积一级深基坑设计要求。为顺应建设工程大潮，冲破深基坑施工瓶颈，引入并不断完善TRD工法已迫在眉睫，其中采用高强支护管桩代替型钢便是深基坑施工的一大革新。
现有技术中在利用锤击法沉桩时，由于桩柱较长，在锤击其顶部时，容易出现偏斜沉降的问题，当锤击点不能正好锤击桩柱的中心位置时，由于桩柱的长度较长，使得桩柱受到的倾斜力度也就越剧烈，容易对辅助定位机构造成损坏，导致桩柱出现偏斜，并且仅仅利用锤击作业，容易导致桩柱受力过大而崩裂，不利于沉桩作业。
基于此，本发明设计了一种沉桩装置及其施工方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沉桩装置，以解决上述背景技术中提出了现有技术中在利用锤击法沉桩时，由于桩柱较长，在锤击其顶部时，容易出现偏斜沉降的问题，当锤击点不能正好锤击桩柱的中心位置时，由于桩柱的长度较长，使得桩柱受到的倾斜力度也就越剧烈，容易对辅助定位机构造成损坏，导致桩柱的出现偏斜，不利于沉桩作业的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种沉桩装置，包括基座，所述基座中心位置开设有第一通孔，所述基座顶部连接有用于对桩柱进行竖直定位的定位机构，所述基座顶部连接有用于侧壁夹持桩柱进行的夹持机构，所述夹持机构外侧设有用于带动其转动的转动机构，所述夹持机构顶部设有用于在夹持机构夹持，转动机构带动夹持机构转动的过程中向下不断锤击夹持机构的锤击机构；
所述夹持机构包括两个第一支撑板，两个所述第一支撑板均固定连接在基座的顶部，两个所述第一支撑板内侧连接有第一转环，所述第一转环内侧壁上固定连接有两个夹紧电缸，两个所述夹紧电缸的伸出端均固定连接有弧形夹紧板，两个所述弧形夹紧板用于将桩柱夹紧；
所述驱动机构包括第一电机，所述第一电机固定连接在基座的顶部，所述第一电机的输出端固定连接有柱型齿轮，所述基座顶部固定连接有U型支撑架，所述柱型齿轮转动连接在U型支撑架和第一支撑板的外侧壁上，所述第一转环外表面为齿轮面，所述第一转环与柱型齿轮相啮合；
所述锤击机构包括两组第一连接板，每组两个所述第一连接板分别固定连接在两个所述第一支撑板的内侧壁上，同水平两个所述第一连接板内端共同转动连接有转盘，底部两个所述第一连接板顶部均固定连接有弧形引导板，两个所述弧形引导板之间存在间隔，顶部所述转盘底部固定连接有两个第一滑杆，所述第一转环内侧壁上固定连接有第二固定块，所述第一滑杆底端贯穿下方的转盘和第二固定块并与第二固定块滑动连接，两个所述第一滑杆外表面上共同滑动连接有升降板，所述升降板中部开设有供桩柱通过的第二通孔，所述升降板底部两端均固定连接有两个重力锤，所述重力锤位于第一转环的正上方用于锤击第一转环，所述弧形引导板用于引导升降板进行上下移动；
两个所述第一支撑板内侧壁上均开设有第一滑槽，两个所述第一滑槽内侧均滑动连接有第一滑块，两个所述第一滑块位于第一转环的底部，用于抬升第一转环，两个所述第一支撑板外侧壁上均固定连接有第二电机，两个所述第二电机的输出轴端均固定连接有升降丝杆，所述升降丝杆底端转动连接在基座顶部，所述丝杆贯穿第一滑块并与其螺纹连接；
所述定位机构包括两个液压缸，两个所述液压缸分别固定连接在两个第一支撑板的内侧壁上，两个所述液压缸内端均固定连接有定位块，两个所述定位块内端相互对接用于扶持桩柱使其竖直；
两个所述第一滑杆外表面上均套设有固定连接在底部所述转盘顶部的缓冲弹簧，两个所述缓冲弹簧顶端均固定连接有承接盘，所述承接盘套设在第一滑杆上；
所述基座顶部可层层堆叠有若干个夹持机构、转动机构和锤击机构；
一种沉桩装置的施工方法，该方法的具体步骤为：
步骤一：先将基座固定在需要进行沉桩的位置，并使第一通孔对准沉桩口；
步骤二：定位机构启动，将桩柱进行夹紧，推动桩柱竖直；
步骤三：抬起第一转环，使夹紧机构将桩柱夹紧；
步骤四：转动机构启动，带动夹紧机构和锤击机构转动，夹紧机构带动桩柱转动，锤击机构不断侧面锤击夹紧机构，使夹紧机构带动桩柱向下移动；
步骤五：夹紧机构不断复位，来回带动桩柱沉入地面；
步骤六：桩柱沉入完成后，定位机构打开，完成一次沉桩作业。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过在每次需要将桩柱沉入地面时，先利用定位机构将桩柱夹持竖直状态，然后，在配合夹持机构、转动机构和锤击机构，夹持机构将长度较长的桩柱进行侧面夹持，转动机构通过夹持机构带动桩柱不停转动，锤击机构跟随转动机构一同进行转动，并不断锤击夹持机构，使桩柱不断旋转被从侧面进行锤击，竖直沉入底面，避免桩柱的偏移，使得桩柱的沉入更加地顺利。
2.本发明通过在每次需要将第一转环抬升时，同时启动两个第二电机，第二电机带动与其固定连接的丝杆转动，驱动开两个第一滑杆沿第一滑槽向上移动，两个第一滑块内端伸入第一转环的底部，两个第一滑块在上升过程中带动第一转环一同向上移动，使第一转环复位，当第一转环复位后，两个夹紧电缸伸出再次夹紧桩柱，第一转环此时被桩柱定位，两个第二电机反转，使两个第一滑块下降复位，避免其影响第一转环的下降动作，从而实现快速使第一升降环复位，避免人员操作，方便快捷，有利于快速将桩柱沉入地面。
附图说明
图1为本发明的沉桩装置的施工方法流程图；
图2为本发明的总体结构第一立体视图；
图3为本发明的总体结构第二立体视图；
图4为本发明的总体结构第三立体视图；
图5为本发明的驱动机构和锤击机构结构示意图；
图6为本发明的夹紧机构结构示意图；
图7为本发明的重力锤和弧形引导板结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
基座1、第一通孔2、第一支撑板3、第一转环4、夹紧电缸5、弧形夹紧板6、第一电机7、柱型齿轮8、U型支撑架9、第一连接板10、转盘11、弧形引导板12、第一滑杆13、第二固定块14、升降板15、第二通孔16、重力锤17、第一滑槽18、第一滑块19、二电机20、升降丝杆21、液压缸22、定位块23、缓冲弹簧24、承接盘25。
具体实施方式
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种沉桩装置，包括基座1，基座1中心位置开设有第一通孔2，基座1顶部连接有用于对桩柱进行竖直定位的定位机构，基座1顶部连接有用于侧壁夹持桩柱进行的夹持机构，夹持机构外侧设有用于带动其转动的转动机构，夹持机构顶部设有用于在夹持机构夹持，转动机构带动夹持机构转动的过程中向下不断锤击夹持机构的锤击机构；
夹持机构包括两个第一支撑板3，两个第一支撑板3均固定连接在基座1的顶部，两个第一支撑板3内侧连接有第一转环4，第一转环4内侧壁上固定连接有两个夹紧电缸5，两个夹紧电缸5的伸出端均固定连接有弧形夹紧板6，两个弧形夹紧板6用于将桩柱夹紧；
驱动机构包括第一电机7，第一电机7固定连接在基座1的顶部，第一电机7的输出端固定连接有柱型齿轮8，基座1顶部固定连接有U型支撑架9，柱型齿轮8转动连接在U型支撑架9和第一支撑板3的外侧壁上，第一转环4外表面为齿轮面，第一转环4与柱型齿轮8相啮合；
锤击机构包括两组第一连接板10，每组两个第一连接板10分别固定连接在两个第一支撑板3的内侧壁上，同水平两个第一连接板10内端共同转动连接有转盘11，底部两个第一连接板10顶部均固定连接有弧形引导板12，两个弧形引导板12之间存在间隔，顶部转盘11底部固定连接有两个第一滑杆13，第一转环4内侧壁上固定连接有第二固定块14，第一滑杆13底端贯穿下方的转盘11和第二固定块14并与第二固定块14滑动连接，两个第一滑杆13外表面上共同滑动连接有升降板15，升降板15中部开设有供桩柱通过的第二通孔16，升降板15底部两端均固定连接有两个重力锤17，重力锤17位于第一转环4的正上方用于锤击第一转环4，弧形引导板12用于引导升降板15进行上下移动；
本发明在工作时，先将基座1固定在需要进行沉桩的位置，并使第一通孔2对准沉桩口，然后，将需要桩柱从第一转盘11内部转入，使桩柱底端穿过基座1落在沉桩口，然后，定位机构启动，将桩柱进行夹紧，推动桩柱竖直，保证桩柱处于竖直状态，使得桩柱能竖直插入，将第一转环4抬起，第一转环4处于远离基座1的位置，启动两个夹紧电缸5，两个夹紧电缸5带动弧形夹紧板6将桩柱夹紧，然后，启动第一电机7，第一电机7带动柱型齿轮8转动，柱型齿轮8带动第一转环4转动，第一转环4通过弧形夹件板带动桩柱进行转动，使得桩柱底端能向下进行旋转，拨开底部的土壤等，有利于桩柱顺利的插入，避免采用过于强硬的锤击力而造成桩柱的崩裂，第一转环4转动的同时，通过第一固定块带动第一滑杆13同步转动，两个第一滑杆13同步带动两个转盘11跟随一同转动，同时，带动升降板15转动，升降板15在转动过程中与弧形引导板12作用，使得升降板15先被抬升，然后，在越过弧形引导板12后快速降落，使得两个重力锤17快速向下冲击第一转环4，此时重力锤17与第一转环4同步转动，相对静止，避免在重力锤17冲击过程中，第一转环4与重力锤17的摩擦作用，使得重力锤17进存在竖直方向上的冲击作用，重力锤17同步冲击第一转环4，使得第一转环4、电缸和弧形夹紧板6同步带动桩柱向下移动，使桩柱向下竖直插入底面，进行沉桩，相对布置的两个重力锤17同步冲击第一转环4，使得第一转环4仅存在竖直方向上的作用，避免偏斜锤击桩柱的现象，有利于桩柱竖直沉入底面，第一转环4向下移动过程中，第一转环4外表面上的齿轮始终与柱型齿轮8啮合，使得后续柱型齿轮8能带动第一转环4继续进行转动，随着第一转环4带动转柱沉入底面，第一转环4与定位机构的位置越来越近，当第一转环4降到最低部时，夹紧电缸5打开，第一转环4再次被抬升至初始位置，进行持续不断的沉降作业，直至将桩柱完全沉入地面内，完成一次沉桩作业，从而实现在每次需要将桩柱沉入底面时，先利用定位机构将桩柱夹持竖直状态，然后，在配合夹持机构、转动机构和锤击机构，夹持机构将长度较长的桩柱进行侧面夹持，转动机构通过夹持机构带动桩柱不停转动，锤击机构跟随转动机构一同进行转动，并不断锤击夹持机构，使桩柱不断旋转被从侧面进行锤击，竖直沉入底面，避免桩柱的偏移，使得桩柱的沉入更加地顺利。
作为本发明的进一步方案，两个第一支撑板3内侧壁上均开设有第一滑槽18，两个第一滑槽18内侧均滑动连接有第一滑块19，两个第一滑块19位于第一转环4的底部，用于抬升第一转环4，两个第一支撑板3外侧壁上均固定连接有第二电机20，两个第二电机20的输出轴端均固定连接有升降丝杆21，升降丝杆21底端转动连接在基座1顶部，丝杆贯穿第一滑块19并与其螺纹连接；工作时，由于在每次第一转环4带动桩柱下降沉入一段距离后，需要再次被抬升复位，再次夹持桩柱进行下沉，通过在每次需要将第一转环4抬升时，同时启动两个第二电机20，第二电机20带动与其固定连接的丝杆转动，驱动开两个第一滑杆13沿第一滑槽18向上移动，两个第一滑块19内端伸入第一转环4的底部，两个第一滑块19在上升过程中带动第一转环4一同向上移动，使第一转环4复位，当第一转环4复位后，两个夹紧电缸5伸出再次夹紧桩柱，第一转环4此时被桩柱定位，两个第二电机20反转，使两个第一滑块19下降复位，避免其影响第一转环4的下降动作，从而实现快速使第一升降环复位，避免人员操作，方便快捷，有利于快速将桩柱沉入地面。
作为本发明的进一步方案，定位机构包括两个液压缸22，两个液压缸22分别固定连接在两个第一支撑板3的内侧壁上，两个液压缸22内端均固定连接有定位块23，两个定位块23内端相互对接用于扶持桩柱使其竖直；工作时，由于当桩柱装入基座1内后，需要使其处于竖直状态，通过启动两个液压缸22，液压缸22推动两个定位块23同步向内侧移动，进行相互对接，将位于其中间位置的桩柱进行推正，使桩柱处于竖直状态，有利于将桩柱竖直插入地面。
作为本发明的进一步方案，两个第一滑杆13外表面上均套设有固定连接在底部转盘11顶部的缓冲弹簧24，两个缓冲弹簧24顶端均固定连接有承接盘25，承接盘25套设在第一滑杆13上；工作时，由于在每次升降板15从弧形引导板12跳下使，升降板15可能会冲击底部的转盘11，长此以往，会损坏转盘11和升降板15，通过在两个第一滑杆13外表面上套设的缓冲弹簧24，当升降板15落下时，利用缓冲弹簧24作用的承接盘25对升降板15进行缓冲，减缓升降板15与转盘11的作用，避免升降板15和转盘11的损坏，有利于快速将桩柱沉入地面。
作为本发明的进一步方案，基座1顶部可层层堆叠有若干个夹持机构、转动机构和锤击机构；工作时，由于桩柱可能较长，仅利用一个锤击机构效率较低，可以在基座1顶部竖直叠加多个夹持机构、转动机构和锤击机构，加快沉桩的效率。
一种沉桩装置的施工方法，该方法的具体步骤为：
步骤一：先将基座1固定在需要进行沉桩的位置，并使第一通孔2对准沉桩口；
步骤二：定位机构启动，将桩柱进行夹紧，推动桩柱竖直；
步骤三：抬起第一转环4，使夹紧机构将桩柱夹紧；
步骤四：转动机构启动，带动夹紧机构和锤击机构转动，夹紧机构带动桩柱转动，锤击机构不断侧面锤击夹紧机构，使夹紧机构带动桩柱向下移动；
步骤五：夹紧机构不断复位，来回带动桩柱沉入地面；
步骤六：桩柱沉入完成后，定位机构打开，完成一次沉桩作业。

Claims (9)

1.一种沉桩装置，包括基座(1)，其特征在于：所述基座(1)中心位置开设有第一通孔(2)，所述基座(1)顶部连接有用于对桩柱进行竖直定位的定位机构，所述基座(1)顶部连接有用于侧壁夹持桩柱进行的夹持机构，所述夹持机构外侧设有用于带动其转动的转动机构，所述夹持机构顶部设有用于在夹持机构夹持，转动机构带动夹持机构转动的过程中向下不断锤击夹持机构的锤击机构。
2.根据权利要求1所述的一种沉桩装置，其特征在于：所述夹持机构包括两个第一支撑板(3)，两个所述第一支撑板(3)均固定连接在基座(1)的顶部，两个所述第一支撑板(3)内侧连接有第一转环(4)，所述第一转环(4)内侧壁上固定连接有两个夹紧电缸(5)，两个所述夹紧电缸(5)的伸出端均固定连接有弧形夹紧板(6)，两个所述弧形夹紧板(6)用于将桩柱夹紧。
3.根据权利要求2所述的一种沉桩装置，其特征在于：所述驱动机构包括第一电机(7)，所述第一电机(7)固定连接在基座(1)的顶部，所述第一电机(7)的输出端固定连接有柱型齿轮(8)，所述基座(1)顶部固定连接有U型支撑架(9)，所述柱型齿轮(8)转动连接在U型支撑架(9)和第一支撑板(3)的外侧壁上，所述第一转环(4)外表面为齿轮面，所述第一转环(4)与柱型齿轮(8)相啮合。
4.根据权利要求3所述的一种沉桩装置，其特征在于：所述锤击机构包括两组第一连接板(10)，每组两个所述第一连接板(10)分别固定连接在两个所述第一支撑板(3)的内侧壁上，同水平两个所述第一连接板(10)内端共同转动连接有转盘(11)，底部两个所述第一连接板(10)顶部均固定连接有弧形引导板(12)，两个所述弧形引导板(12)之间存在间隔，顶部所述转盘(11)底部固定连接有两个第一滑杆(13)，所述第一转环(4)内侧壁上固定连接有第二固定块(14)，所述第一滑杆(13)底端贯穿下方的转盘(11)和第二固定块(14)并与第二固定块(14)滑动连接，两个所述第一滑杆(13)外表面上共同滑动连接有升降板(15)，所述升降板(15)中部开设有供桩柱通过的第二通孔(16)，所述升降板(15)底部两端均固定连接有两个重力锤(17)，所述重力锤(17)位于第一转环(4)的正上方用于锤击第一转环(4)，所述弧形引导板(12)用于引导升降板(15)进行上下移动。
5.根据权利要求2所述的一种沉桩装置，其特征在于：两个所述第一支撑板(3)内侧壁上均开设有第一滑槽(18)，两个所述第一滑槽(18)内侧均滑动连接有第一滑块(19)，两个所述第一滑块(19)位于第一转环(4)的底部，用于抬升第一转环(4)，两个所述第一支撑板(3)外侧壁上均固定连接有第二电机(20)，两个所述第二电机(20)的输出轴端均固定连接有升降丝杆(21)，所述升降丝杆(21)底端转动连接在基座(1)顶部，所述丝杆贯穿第一滑块(19)并与其螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种沉桩装置，其特征在于：所述定位机构包括两个液压缸(22)，两个所述液压缸(22)分别固定连接在两个第一支撑板(3)的内侧壁上，两个所述液压缸(22)内端均固定连接有定位块(23)，两个所述定位块(23)内端相互对接用于扶持桩柱使其竖直。
7.根据权利要求4所述的一种沉桩装置，其特征在于：两个所述第一滑杆(13)外表面上均套设有固定连接在底部所述转盘(11)顶部的缓冲弹簧(24)，两个所述缓冲弹簧(24)顶端均固定连接有承接盘(25)，所述承接盘(25)套设在第一滑杆(13)上。
8.根据权利要求1所述的一种沉桩装置，其特征在于：所述基座(1)顶部可层层堆叠有若干个夹持机构、转动机构和锤击机构。
9.一种沉桩装置的施工方法，适用于权利要求1-8任意一种沉桩装置，其特征在于：该方法的具体步骤为：
步骤一：先将基座(1)固定在需要进行沉桩的位置，并使第一通孔(2)对准沉桩口；
步骤二：定位机构启动，将桩柱进行夹紧，推动桩柱竖直；
步骤三：抬起第一转环(4)，使夹紧机构将桩柱夹紧；
步骤四：转动机构启动，带动夹紧机构和锤击机构转动，夹紧机构带动桩柱转动，锤击机构不断侧面锤击夹紧机构，使夹紧机构带动桩柱向下移动；
步骤五：夹紧机构不断复位，来回带动桩柱沉入地面；
步骤六：桩柱沉入完成后，定位机构打开，完成一次沉桩作业。
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