CN114319358A - 一种h型护岸桩施工设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种H型护岸桩施工设备，包括履带底盘，履带底盘上至少安装有一组升降调节机构，升降调节机构包括在履带底盘上铰接的安装板，安装板通过第一伸缩机构带动转动；所述安装板上安装有升降机构，升降机构的输出端安装有横梁，横梁另一端铰接有连接杆，连接杆通过第二伸缩机构带动转动；所述升降调节机构上位于连接杆下端安装有引孔装置，引孔装置在逐渐插入土中时，引入高压水体并带出泥浆。本发明提供的一种H型护岸桩施工设备及方法，可提高效率和保护桩体完整性。

Description

一种H型护岸桩施工设备及方法

技术领域

本发明涉及护岸桩施工领域，尤其是一种H型护岸桩施工设备及方法。

背景技术

人工生态湿地工程可以提高水厂供水水质、缓解由于原水瞬间变化导致水厂取水水质的不稳定的难题。日常可以用来净化原水，在外河发生污染突发事件时，可启用湿地内存储水量，作为水厂的应急备用水源，保障安全供水、提高人民群众生活质量。

人工生态湿地工程往往需要设置导流堤，起到导流湿地水体的作用。而导流堤所处地质多为淤泥质黏土、流砂等易扰动薄弱场地土层，如果采用开挖支护、现场浇筑等施工方式，一个是开挖方量庞大，会对湿地自然原貌产生较大破坏，还增加造价，另一个则大大占用施工工期。有厂家根据实践开发出了预制的H型护岸桩，直接插打组成导流堤主体。

H型护岸桩采用先张法预应力混凝土H型护岸桩：

（1）H型护岸桩型号采用PH400-600-Ⅰ-13（含义：先张法预应力混凝土H型护岸桩截面宽度400mm，高度600mm，Ⅰ型桩长13m），混凝土质量应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》(GB 50164）的有关规定，并按该标准的要求进行检验。

（2）水泥应采用强度等级不应低于42.5级的水泥，水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盘水泥，其质量应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175的有关规定。

（3）H型护岸桩抗剪设计值175KN，主筋所用预应力钢绞线为抗拉强度不小于1860MPa的1×7结构钢绞线，其质量应将合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224的有关规定。箍筋采用低碳钢热轧圆盘条、混凝土制品用冷拔低碳钢丝，其质量应符合现行国家标准《低碳钢热轧圆盘条》GB/T701及现行行业标准《混凝土制品用冷拔低碳钢丝》JC/T540的有关规定。

（4）H型护岸桩端板的性能宜符合现行行业标准《先张法预应力混凝土管桩用端板》JC/T947的有关规定，端板和桩套箍材质性能应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235B的规定。

（5）H型护岸桩的配筋率不应低于0.5%，纵向钢筋保护层厚度不应小于40mm ，混凝土强度不应低于C60。

现有技术多采用直接贯入式施工工艺，即：首先将H型护岸桩对准桩位并保持垂直竖立，然后利用打桩机的柴油锤头直接锤击桩头，桩体向下挤压、排开土体，反复锤击桩头，直至将桩锤击到指定深度。

该工艺主要弊端：

（1）影响H型护岸桩桩身质量及完整性。锤头直接锤击桩头，桩身会产生振裂，降低桩的使用寿命及强度。

（2）施工效率低。先张法预应力混凝土H型护岸桩截面宽度400mm，高度600mm，截面尺寸大，向下施打时所受土体阻力较大，施工效率低下。如果加大锤击力度，则又会加重桩身破坏程度，甚至击碎桩体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种H型护岸桩施工设备及方法，克服现有施工不足，提高施工速度，保护桩体完整性，为人工湿地建设提供保障。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种H型护岸桩施工设备，包括履带底盘，履带底盘上至少安装有一组升降调节机构，升降调节机构包括在履带底盘上铰接的安装板，安装板通过第一伸缩机构带动转动；所述安装板上安装有升降机构，升降机构的输出端安装有横梁，横梁另一端铰接有连接杆，连接杆通过第二伸缩机构带动转动；所述升降调节机构上位于连接杆下端安装有引孔装置，引孔装置在逐渐插入土中时，引入高压水体并带出泥浆。

所述引孔装置包括高压腔室，高压腔室下端开口、上端通过多个高压喷嘴管道与喷水主管连接，喷水主管另一端与高压进水管连接，通过高压进水管引入高压水流；所述高压腔室侧壁安装有多个吸浆口，吸浆口通过吸浆支管与吸浆主管连接，吸浆主管与出浆管连接，通过出浆管将泥浆引出。

所述高压腔室下端设有刀口，刀口从上往下逐渐向内收缩。

所述高压腔室外固定有外壳。

所述履带底盘上远离引孔装置的另一侧安装有另一组升降调节机构，升降调节机构上位于连接杆下端安装有夹具，夹具对H型护岸桩进行夹持。

所述夹具包括左夹板、右夹板，左夹板、右夹板通过第三伸缩机构相对靠近或远离。

所述升降机构包括壳体，壳体内可转动安装有丝杆，丝杆通过电机驱动；所述丝杆与螺母螺纹连接，螺母左右两端通过行走轮滑动设置在导轨上，螺母外侧与横梁固定连接。

一种H型护岸桩施工方法，包括以下步骤：

步骤一：将此施工设备行走至桩位附近，将引孔装置对准桩位，并通过调节第一伸缩机构和第二伸缩机构，使引孔装置垂直；

步骤二：驱动升降机构，保证引孔装置缓慢、均速下降；同时，开启与高压进水管连接的高压泵，开启与出浆管连接的泥浆泵；

步骤三：当引孔装置缓慢逐渐下降时，刀口首先切入土体，这样使得高压腔室下端封堵；然后多个高压喷嘴管道同时喷出高压水流进入到高压腔室中，高压水流群瞬间将高压腔室中的土体切碎；

步骤四：切碎的土体与高压腔室中水体混合后形成泥浆，再由高压腔室周围多个吸浆口引出，通过吸浆支管、吸浆主管引走，由此完成土体的输出；

步骤五：引孔装置不断下降，重复上述步骤三～步骤四的过程，直至切削至指定深度，再启动升降机构，将引孔装置向上提升引出，由此形成了与H型护岸桩外形轮廓一致的“H”型引孔；

步骤六：由于此施工设备另一侧的夹具将H型护岸桩夹紧，此时可移动施工设备，将H型护岸桩对准引孔，调整升降调节机构，将H型护岸桩送入引孔，下沉至底部，就此完成一根H型护岸桩的施工；

步骤七：重复上述步骤一～步骤六的过程，直到H型护岸桩的施工全部完成。

本发明一种H型护岸桩施工设备及方法，具有以下技术效果：

1）、通过高压水切碎并吸浆可快速形成H型孔，方便直接将H型护岸桩放入，无需捶打，既可提高效率，同时也可避免桩身振裂，延长桩的使用寿命及强度。

2）、①原土地基经过多年沉积，土层已趋于稳定。而高压切土形成的桩孔尺寸也相对较小，又是在高压腔室内完成的，在腔体外壳的保护，也不会切削或冲刷桩孔侧壁泥土。不会轻易塌孔。②成孔过程中，泥浆对孔壁产生静压力而在孔壁上形成泥皮，也可以有效地防止孔壁坍塌。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中引孔装置的内部结构示意图。

图3为本发明中引孔装置的外部结构示意图。

图4为本发明中引孔装置的主视图。

图5为本发明中引孔装置的仰视图。

图6为图1中A处的结构示意图。

图7为升降机构的结构示意图。

图中：履带底盘1，安装板2，第一伸缩机构3，升降机构4，横梁5，连接杆6，第二伸缩机构7，引孔装置8，高压腔室8.1，高压喷嘴管道8.2，喷水主管8.3，高压进水管8.4，吸浆口8.5，吸浆支管8.6，吸浆主管8.7，出浆管8.8，刀口8.9，外壳8.10，夹具9，左夹板9.1，右夹板9.2，第三伸缩机构9.3，高压泵10，泥浆泵11。

具体实施方式

如图1所示，一种H型护岸桩施工设备，包括履带底盘1，履带底盘1采用现有

通用结构，通过第一电机、第二电机可以带动对应的转轴上的齿轮转动，从而使履带运动。履带底盘1的中间壳体内安装有液压系统、控制盒，控制盒通过无线通讯与遥控器无线连接；通过遥控器操作履带的运动方向、启停以及各动力机构的动作。

采用履带驱动，履带轮可以减小设备对地面的压强，便于在松软泥泞或凹凸不平的施工现场行走，还可避免沉陷。

在履带底盘1的平台上安装有两组升降调节机构，两组升降调节机构左右布置；这样可保持平衡，同时实现打孔和放H型护岸桩。升降调节机构包括在履带底盘1上铰接的安装板2，安装板2背面铰接有第一伸缩机构3，第一伸缩机构3另一端缸体与履带底盘1的平台上的耳板铰接。第一伸缩机构3为液压缸，通过第一伸缩机构3伸缩可带动安装板2在竖直平面内转动。在安装板2的正面安装有升降机构4，升降机构4的输出端安装有横梁5，升降机构4可带动横梁5上下移动。而横梁5另一端铰接有连接杆6，连接杆6上固定有耳板，第二伸缩机构7一端通过销轴与连接杆6铰接，第二伸缩机构7的另一端与横梁5铰接。第二伸缩机构7为液压缸，通过第二伸缩机构7的伸缩可带动连接杆6在竖直平面内转动。

采用第一伸缩机构3、第二伸缩机构7以此实现对连接杆6角度的调节。

在左侧的升降调节机构下端固定连接有引孔装置8，引孔装置8俯视图整体呈“H”型，引孔装置截面尺寸略小于H型护岸桩截面尺寸。孔略小时，下放桩，桩身可以对孔进行扩大、挤土，以保证桩与土体的紧密连接，提高桩的稳定性。孔如果略大，则桩安放好后，桩可能在孔内摆动，不稳定。引孔装置8用于引孔；而右侧单的升降调节机构下端固定连接有夹具9，夹具9用于夹持H型护岸桩。

具体地，所述引孔装置8包括高压腔室8.1，高压腔室8.1的下端开口且开口处设有刀口8.9，刀口8.9从上往下逐渐向内收缩。刀口8.9有利于高压腔室8.1切入到土体中，刀口8.9切入土体后，则可将高压腔室8.1进行相对封闭，便于喷水与出浆。在高压腔室8.1的上端顶板上连通有多组高压喷嘴管道8.2，高压喷嘴管道8.2直径为0.2-0.5mm，可将经过多级增压后的水，以3.7L/min的流量喷出，此时水压可达到380Mpa，高能量水流可将内层空腔体以内的土体切碎，碎土与腔体内水体混合后形成泥浆。多组高压喷嘴管道8.2上端与喷水主管8.3连接。喷水主管8.3为腔室结构，喷水主管8.3另一端与高压进水管8.4连接，高压进水管8.4通过连接管道与高压泵10连接，通过高压泵10打入高压水流。而高压腔室8.1侧壁安装有多个吸浆口8.5，每个吸浆口8.5一端与高压腔室8.1连通、另一端与吸浆支管8.6连通。吸浆口8.5可将高压腔室8.1内的泥浆吸入，并通过与之相连的吸浆支管8.6将泥浆输出。吸浆支管8.6与吸浆主管8.7连接，吸浆主管8.7为腔室结构，吸浆主管8.7上端与出浆管8.8连接，出浆管8.8为两组，两组出浆管8.8最终通过连接管道与泥浆泵11连接。泥浆输送至吸浆主管8.7，再由两组出浆管8.8将泥浆输出，并通过泥浆泵11排出泥浆。所述高压腔室8.1外固定有外壳8.10，外壳8.10保持与孔壁贴合。

吸浆口8.5布置在中间位置，主要考虑高压腔室8.1下部浆液较粘稠，上部浆液中含水量过大，中部浆液较为均匀。

具体地，所述夹具9包括左夹板9.1、右夹板9.2，左夹板9.1、右夹板9.2通过第三伸缩机构9.3相对靠近或远离。第三伸缩机构9.3为液压缸，当第三伸缩机构9.3伸出时，左夹板9.1、右夹板9.2远离，放开H型护岸桩；当第三伸缩机构9.3缩回时，左夹板9.1、右夹板9.2靠拢，对H型护岸桩夹持。

具体地，所述升降机构4包括壳体4.1，壳体4.1内上下通过轴承竖直安装有丝杆4.2，丝杆4.2通过电机4.3驱动转动。所述丝杆4.2与螺母4.4螺纹连接，螺母4.4左右安装有连接轴，连接轴自由穿过壳体4.1左右两端的腰孔后与行走轮4.5可转动连接，行走轮4.5滑动设置在导轨4.6上且上下受导轨4.6限位。当电机4.3启动后，丝杆4.2转动进而使得螺母4.4上下移动，进而带动横梁5上下移动。

一种H型护岸桩施工方法，包括以下步骤：

步骤一、H型护岸桩进场：

①将H型护岸桩堆放在露天坏境3—7天后，经检验合格后即可出厂；

②H型护岸桩吊装宜采用两支点法或两头钗吊法，两吊点（两支点法）距离桩端宜为0.2L（L为桩段长度），绳索与桩身水平夹角不得小于45°。装卸时应轻起轻放，严禁抛掷，碰撞、滚落；

③H型护岸桩运输过程中支点应满足两支点法的位置（支点距离桩端0.2L处），并垫以锲形掩木防止滚动，严禁层与层之间垫木与桩端的距离不等而造成错位。汽车运输时，堆放层数不宜超过二层，如确有保证，可适当增加；

④H型护岸桩堆放场地应压实平整，并有排水措施。H型护岸桩堆放应按两支点法进行，最下层支点宜放在垫木上，且各支点应在同一水平面。桩强度规定。地面承载力、垫木及堆垛稳定性等等综合分析确定H型护岸桩堆放层数不超过8层。

步骤二、测量放样：施工前放好导流堤轴线和每一个桩位，在桩位中心涂上油漆使标志明显。如在较软的场地施工，由于设备的行走会影响标志位置，故当设备大体就位之后要重新复核桩位。

步骤三、设备就位：将此施工设备行走至桩位附近，将引孔装置8对准桩位，并通过调节第一伸缩机构3和第二伸缩机构7，使引孔装置8垂直；垂直度可以通过铅垂线进行校对。

步骤四、引孔装置下落：驱动升降机构4，保证引孔装置8缓慢、均速下降；同时，开启与高压进水管8.4连接的高压泵10，开启与出浆管8.8连接的泥浆泵11。

步骤五、切碎土体：当引孔装置8缓慢逐渐下降时，刀口8.9首先切入土体，这样使得高压腔室8.1下端封堵；然后多个高压喷嘴管道8.2同时喷出高压水流进入到高压腔室8.1中，高压水流群瞬间将高压腔室8.1中的土体切碎。

步骤六、泥浆排出：切碎的土体与高压腔室8.1中水体混合后形成泥浆，再由高压腔室8.1周围多个吸浆口8.5引出，通过吸浆支管8.6、吸浆主管8.7引走，由此完成土体的输出。

步骤七、成孔：引孔装置8不断下降，重复上述步骤三～步骤四的过程，直至切削至指定深度，再启动升降机构4，将引孔装置8向上提升引出，由此形成了与H型护岸桩外形轮廓一致的“H”型引孔。

步骤八、沉桩：由于此施工设备另一侧的夹具9将H型护岸桩夹紧，此时可移动施工设备，将H型护岸桩对准引孔，调整升降调节机构，将H型护岸桩送入引孔，下沉至底部，就此完成一根H型护岸桩的施工。

步骤九：重复上述步骤一～步骤六的过程，直到H型护岸桩的施工全部完成。

Claims (8)

1.一种H型护岸桩施工设备，其特征在于：包括履带底盘（1），履带底盘（1）上至少安装有一组升降调节机构，升降调节机构包括在履带底盘（1）上铰接的安装板（2），安装板（2）通过第一伸缩机构（3）带动转动；所述安装板（2）上安装有升降机构（4），升降机构（4）的输出端安装有横梁（5），横梁（5）另一端铰接有连接杆（6），连接杆（6）通过第二伸缩机构（7）带动转动；所述升降调节机构上位于连接杆（6）下端安装有引孔装置（8），引孔装置（8）在逐渐插入土中时，引入高压水体并带出泥浆。

2.根据权利要求1所述的一种H型护岸桩施工设备，其特征在于：所述引孔装置（8）包括高压腔室（8.1），高压腔室（8.1）下端开口、上端通过多个高压喷嘴管道（8.2）与喷水主管（8.3）连接，喷水主管（8.3）另一端与高压进水管（8.4）连接，通过高压进水管（8.4）引入高压水流；所述高压腔室（8.1）侧壁安装有多个吸浆口（8.5），吸浆口（8.5）通过吸浆支管（8.6）与吸浆主管（8.7）连接，吸浆主管（8.7）与出浆管（8.8）连接，通过出浆管（8.8）将泥浆引出。

3.根据权利要求2所述的一种H型护岸桩施工设备，其特征在于：所述高压腔室（8.1）下端设有刀口（8.9），刀口（8.9）从上往下逐渐向内收缩。

4.根据权利要求2所述的一种H型护岸桩施工设备，其特征在于：所述高压腔室（8.1）外固定有外壳（8.10）。

5.根据权利要求1所述的一种H型护岸桩施工设备，其特征在于：所述履带底盘（1）上远离引孔装置（8）的另一侧安装有另一组升降调节机构，升降调节机构上位于连接杆（6）下端安装有夹具（9），夹具（9）对H型护岸桩进行夹持。

6.根据权利要求5所述的一种H型护岸桩施工设备，其特征在于：所述夹具（9）包括左夹板（9.1）、右夹板（9.2），左夹板（9.1）、右夹板（9.2）通过第三伸缩机构（9.3）相对靠近或远离。

7.根据权利要求1所述的一种H型护岸桩施工设备，其特征在于：所述升降机构（4）包括壳体（4.1），壳体（4.1）内可转动安装有丝杆（4.2），丝杆（4.2）通过电机（4.3）驱动；所述丝杆（4.2）与螺母（4.4）螺纹连接，螺母（4.4）左右两端通过行走轮（4.5）滑动设置在导轨（4.6）上，螺母（4.4）外侧与横梁（5）固定连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种H型护岸桩施工设备进行H型护岸桩施工的方法，包括以下步骤：

步骤一：将此施工设备行走至桩位附近，将引孔装置（8）对准桩位，并通过调节第一伸缩机构（3）和第二伸缩机构（7），使引孔装置（8）垂直；

步骤二：驱动升降机构（4），保证引孔装置（8）缓慢、均速下降；同时，开启与高压进水管（8.4）连接的高压泵（10），开启与出浆管（8.8）连接的泥浆泵（11）；

步骤三：当引孔装置（8）缓慢逐渐下降时，刀口（8.9）首先切入土体，这样使得高压腔室（8.1）下端封堵；然后多个高压喷嘴管道（8.2）同时喷出高压水流进入到高压腔室（8.1）中，高压水流群瞬间将高压腔室（8.1）中的土体切碎；

步骤四：切碎的土体与高压腔室（8.1）中水体混合后形成泥浆，再由高压腔室（8.1）周围多个吸浆口（8.5）引出，通过吸浆支管（8.6）、吸浆主管（8.7）引走，由此完成土体的输出；

步骤五：引孔装置（8）不断下降，重复上述步骤三～步骤四的过程，直至切削至指定深度，再启动升降机构（4），将引孔装置（8）向上提升引出，由此形成了与H型护岸桩外形轮廓一致的“H”型引孔；

步骤六：由于此施工设备另一侧的夹具（9）将H型护岸桩夹紧，此时可移动施工设备，将H型护岸桩对准引孔，调整升降调节机构，将H型护岸桩送入引孔，下沉至底部，就此完成一根H型护岸桩的施工；

步骤七：重复上述步骤一～步骤六的过程，直到H型护岸桩的施工全部完成。

Images