CN114657988A - 一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备及施工方法，属于地下空间拔桩技术领域。解决了桩基与土体之间摩阻力过大而导致拔桩难的问题。其技术方案为：拔桩设备包括施工部和控制部；施工方法包括以下步骤：1)拼装设备；2)设备定位；3)竖向开挖；4)合并设备；5)环向切割；6)桩侧土体剥离；7)拔除桩基与设备。本发明的有益效果为：本发明消除了桩基与土体之间的摩阻力将桩拔出，并且只拔除了会影响工程施工的部分桩基，降低了对拔桩机的功率要求和对桩头的抗拉强度要求。

Description

一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备及施工方法

技术领域

本发明涉及地下空间拔桩技术领域，尤其涉及一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备及施工方法。

背景技术

伴随着地下空间的不断开发利用，在地基中，大量原有的桩基需要被拔除以满足新的工程需要。现有的传统拔桩工艺主要有振动拔桩法、静力拔桩法等,使用的拔桩机有振动沉拔桩机、静力压拔桩机、双动气锤拔桩机等。由于桩基与土体之间的摩阻力很大，传统的拔桩方法大多通过振动、锤击等措施来解决巨大的摩阻力带来的拔桩困难的问题。

目前，许多新兴的拔桩工艺中，有的采用冲水的方法以减小摩阻力，但对周围大范围内的土体影响较大。有的采用液压拔桩机拔桩，从根本上提高拔桩的动力，但液压拔桩对桩头的抗拉强度要求极高且其对设备的功率要求也极高。同时，上述拔桩工艺通常将整根桩基拔除，会遇到桩基过长而拔桩机功率不足的问题。

如何解决上述技术问题，为本发明面临的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备及施工方法，该设备利用两组可磁吸并且可拆卸的半圆环柱体挤压土体，使两组半圆环柱体、桩基与两者之间的土体形成一个与外界土体分离的整体，再利用环形高压水射流将桩基切断，从而将一部分桩基连同设备共同拔出；本发明利用了桩基与土体之间的摩阻力将桩拔出，并且只拔除了会影响工程施工的部分桩基，降低了对拔桩机的功率要求和对桩头的抗拉强度要求。

本发明是通过如下措施实现的：一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其中，该设备包括施工部和控制部；所述控制部与所述施工部分别通过高压水管、泥浆管连接；所述控制部由微机、电流测量装置、高压水泵和泥浆泵组成；所述施工部由竖向对称分布的两组切割块、两组下挖块和若干组基块组成；所述切割块、所述下挖块和所述基块都为相同尺寸的半圆环柱体，柱身被钢制保护外壳包裹，且两两柱体可由四个布置在侧面的侧向电磁铁水平拼接为一整个圆环柱体，两两圆环柱体可由八个布置在上下底面拼接处的竖向电磁铁竖直拼接为一个更高的圆环柱体。

进一步地，所述电流测量装置可维持一定的电压值，并测量所述电压下流经所有主筋的各个电流值，并将所述电流值实时传输给所述微机。

进一步地，所述基块内壁固定有一条上下连通的泥浆管和一条上下连通高压水管，所述基块上下面内部分别固定了两个竖向电磁铁，侧面端部固定了四个侧向电磁铁。

进一步地，所述切割块内部固定有一条上下连通的的泥浆管和一条上下连通、中部与环切区连通的高压水管，所述切割块上下面内部分别固定了两个竖向电磁铁，侧面端部固定了四个侧向电磁铁。

进一步地，所述环切区上部连接的所述高压水管设置有一个一号阀门，所述环切区由一个内嵌于所述切割块的半圆环形的切割轨道和固定在所述切割轨道上的一个水平喷嘴组成；所述水平喷嘴可由所述微机控制所述切割轨道转动而转动；所述水平喷嘴通过一段软管与所述一号阀门下部的所述高压水管密封连接；所述水平喷嘴的嘴口始终朝向其所在圆环截面的圆心。

进一步地，所述下挖块内部固定有一条向上连通的的泥浆管和一条向上连通的高压水管，所述向上连通的泥浆管向下连接有若干个泥浆吸入口，所述向上连通的高压水管中部设有一个二号阀门，向下连接有若干个嘴口朝下的竖向喷嘴，所述竖向喷嘴和所述泥浆吸入口均匀固定于所述下挖块底端的内部，所述竖向喷嘴和所述泥浆吸入口之间设置有若干搅拌机。

进一步地，所述泥浆管和所述高压水管端部设有密封接头，可连接所述泥浆管和所述高压水管。

进一步地，所述一号阀门和所述二号阀门可由所述微机控制其开关。

进一步地，所述搅拌机可搅拌土体，帮助泥浆吸入口吸入均匀的泥浆。

本发明还公开了一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备的施工方法，包括如下步骤：

1)拼装设备：根据影响施工的桩基深度，选取一定数量的所述基块，使全部所述基块的高度大于或者等于要拔除的桩基深度，自上而下拼装所述基块、所述切割块和所述开挖块，并开启所述竖向电磁铁使之形成一个整体，采用相同方法拼装另一个整体；

2)设备定位：将两组设备上端对称吊装在吊机上，使两组设备下端的形心对准被切割桩基的形心；

3)竖向开挖：操作所述微机开启所述高压水泵、所述泥浆泵、所述搅拌机和所述二号阀门，关闭所述一号阀门，控制吊机均速竖直向下降设备，直到下降到预定深度，关闭所述高压水泵、所述泥浆泵、所述搅拌机和所述二号阀门，此时，设备与桩基之间存在未被挤压的土体；

4)合并设备：开启所述侧向电磁铁，慢慢增加所述侧向电磁铁中的电流，使两组设备缓慢地水平向吸合在一起，使设备、桩基与两者之间的土体形成一个脱离外界土体的整体；

5)环向切割：操作所述微机开启所述高压水泵、所述泥浆泵和所述一号阀门，关闭所述二号阀门，操作所述微机使所述水平喷嘴沿着所述切割轨道以一定速率周期滑动；所述电流测量装置实时监测流经各个主筋的电流，若电流值突然增大，则表明主筋已经切割完毕；此使减小所述高压水泵的压力以切割主筋内部的混凝土，待所述水平喷嘴继续滑动一个周期后，关闭所述高压水泵、所述泥浆泵和所述一号阀门；

6)桩侧土体剥离：采用高压水枪将设备与桩基之间的土体稀释泥浆化；

7)拔除桩基与设备：操作吊机，将截断的桩基与设备分别取出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明解决了桩基与土体之间摩阻力过大而导致拔桩难的问题，降低了对拔桩机的功率要求和对桩头的抗拉强度要求；此外，本发明的设备利用高压水流切割桩基，具有施工污染较小、安全性高、效率高的优点。

2、本发明的拔桩设备利用两组可磁吸并且可拆卸的半圆环柱体挤压土体，使两组半圆环柱体、桩基与两者之间的土体形成一个与外界土体分离的整体，再利用环形高压水射流将桩基切断，从而将一部分桩基连同设备共同拔出；本发明提供的基于高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备的施工方法利用了桩基与土体之间的摩阻力将桩拔出，并且只拔除了会影响工程施工的部分桩基，降低了对拔桩机的功率要求和对桩头的抗拉强度要求。

3、本发明提供的高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备可代替传统的大型振动拔桩机，解决了桩基与土体之间摩阻力过大而导致拔桩难的难题，并且，只拔除了会影响工程施工的部分桩基，降低了对拔桩机的功率要求和对桩头的抗拉强度要求。此外，该设备利用高压水流切割桩基，具有施工污染较小、安全性高、效率高的优点。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提供的一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备的整体示意图。

图2为本发明提供的一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备的施工区的俯视图。

图3为本发明提供的一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备施工区中的基块示意图。

图4为本发明提供的一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备施工区中的切割块示意图。

图5为本发明提供的一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备施工区中的下挖块示意图。

其中，附图标记为：100、施工部；200、控制部；1、基块；2、切割块；3、下挖块；4、高压水管；5、泥浆管；6、桩基；7、主筋；8、微机；9、高压水泵；10、泥浆泵；11、影响施工的桩基深度；12、钢制保护外壳；13、侧向电磁铁；14、竖向电磁铁；15、未被挤压的土体；16、被挤压后设备与桩基间的土体；17、一号阀门；18、环切区；19、切割轨道；20、水平喷嘴；21、二号阀门；22、竖向喷嘴；23、泥浆吸入口；24、搅拌机。

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。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参见图1至图5，本发明提供其技术方案为，本发明提供了一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其中，该设备包括施工部100和控制部200，控制部200与施工部100分别通过高压水管4、泥浆管5连接；

控制部100由微机8、电流测量装置、高压水泵9和泥浆泵10组成；施工部100由竖向对称分布的两组切割块2、两组下挖块3和若干组基块1组成，切割块2、下挖块3和基块1都为相同尺寸的半圆环柱体，柱身被钢制保护外壳12包裹，且两两柱体由四个布置在侧面的侧向电磁铁13水平拼接为一整个圆环柱体，两两圆环柱体由八个布置在上下底面拼接处的竖向电磁铁14竖直拼接为一个更高的圆环柱体。

优选地，电流测量装置可维持一定的电压值，并测量电压下流经所有主筋7的各个电流值，并将电流值实时传输给微机8。

优选地，所述基块1内壁固定有一条上下连通的泥浆管5和一条上下连通高压水管4，所述基块1上下面内部分别固定了两个竖向电磁铁14，侧面端部固定了四个侧向电磁铁13。

优选地，切割块2内部固定有一条上下连通的泥浆管5和一条上下连通、中部与环切区连通的高压水管4，切割块2上下面内部分别固定了两个竖向电磁铁14，侧面端部固定了四个侧向电磁铁13。

优选地，环切区18上部连接的高压水管4设置有一个一号阀门17。环切区18由一个内嵌于切割块2的半圆环形的切割轨道19和固定在切割轨道19上的一个水平喷嘴20组成。水平喷嘴20可由微机8控制切割轨道19转动而转动。水平喷嘴20通过一段软管与一号阀门17下部的高压水管4密封连接。水平喷嘴20的嘴口始终朝向其所在圆环截面的圆心。

优选地，下挖块3内部固定有一条向上连通的的泥浆管5和一条向上连通的高压水管4，向上连通的泥浆管5向下连接有若干个泥浆吸入口23，向上连通的高压水管4中部设有一个二号阀门21，向下连接有若干个嘴口朝下的竖向喷嘴22。竖向喷嘴22和泥浆吸入口23均匀固定于下挖块3底端的内部。竖向喷嘴22和泥浆吸入口23之间设置有若干搅拌机24。

优选地，泥浆管5和高压水管4端部设有密封接头，可连接泥浆管5和高压水管4。

优选地，一号阀门17和二号阀门21可由微机8控制其开关。

优选地，搅拌机24可搅拌土体，帮助泥浆吸入口23吸入均匀的泥浆。

本发明还公开了一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备的施工方法，包括如下步骤：

1)拼装设备：根据影响施工的桩基深度11，选取一定数量的基块1，使全部基块1的高度大于或者等于要拔除的桩基深度，自上而下拼装基块1、切割块2和开挖块3，并开启竖向电磁铁14使之形成一个整体，采用相同方法拼装另一个整体；

2)设备定位：将两组设备上端对称吊装在吊机上，使两组设备下端的形心对准被切割桩基6的形心；

3)竖向开挖：操作微机8开启高压水泵9、泥浆泵10、搅拌机24和二号阀门21，关闭一号阀门17；控制吊机均速竖直向下降设备，直到下降到预定深度，关闭高压水泵9、泥浆泵10、搅拌机24和二号阀门21，此时，设备与桩基之间存在未被挤压的土体15；

4)合并设备：开启侧向电磁铁13，慢慢增加侧向电磁铁13中的电流，使两组设备缓慢地水平向吸合在一起，使设备、桩基6与两者之间的土体形成一个脱离外界土体的整体；

5)环向切割：操作微机8开启高压水泵9、泥浆泵10和一号阀门17，关闭二号阀门21，操作微机8使水平喷嘴20沿着切割轨道19以一定速率周期滑动；电流测量装置实时监测流经各个主筋7的电流，若电流值突然增大，则表明主筋已经切割完毕，此使减小高压水泵9的压力以切割主筋7内部的混凝土，待水平喷嘴20继续滑动一个周期后，关闭高压水泵9、泥浆泵10和一号阀门17；

6)桩侧土体剥离：采用高压水枪将被挤压后设备与桩基间的土体16稀释泥浆化；

7)拔除桩基与设备：操作吊机，将截断的桩基6与设备分别取出；

综上所述，本发明提供的一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备及施工方法可代替传统的大型振动拔桩机，解决了桩基与土体之间摩阻力过大而导致拔桩难的难题，并且，只拔除了会影响工程施工的部分桩基，降低了对拔桩机的功率要求和对桩头的抗拉强度要求。此外，本发明的设备利用高压水流切割桩基，具有施工污染较小、安全性高、效率高的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其特征在于，包括施工部(100)和控制部(200)；

所述控制部(200)与所述施工部(100)之间分别布置有与其连通的高压水管(4)、泥浆管(5)，所述控制部(200)由微机(8)、电流测量装置、高压水泵(9)和泥浆泵(10)组成；

所述施工部(100)由竖向对称分布的两组切割块(2)、两组下挖块(3)和若干组基块(1)组成；所述切割块(2)、下挖块(3)和基块(1)为相同尺寸的半圆环柱体，柱身被钢制保护外壳(12)包裹，且两两柱体由四个布置在侧面的侧向电磁铁(13)水平拼接为一整个圆环柱体，两两圆环柱体由八个布置在上下底面拼接处的竖向电磁铁(14)竖直拼接为一个高的圆环柱体。

2.根据权利要求1所述的利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其特征在于，所述电流测量装置测量所述电压下流经所有主筋(7)的各个电流值，并将所述电流值实时传输给所述微机(8)。

3.根据权利要求1或2所述的利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其特征在于，所述基块(1)内壁固定有一条上下连通的泥浆管(5)和一条上下连通高压水管(4)，所述基块(1)上下面内部分别固定两个竖向电磁铁(14)，侧面端部固定四个侧向电磁铁(13)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其特征在于，所述切割块(2)内部固定一条上下连通的泥浆管(5)和一条上下连通、中部与环切区(18)连通的高压水管(4)，所述切割块(2)上下面内部分别固定两个竖向电磁铁(14)，侧面端部固定四个侧向电磁铁(13)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其特征在于，与所述环切区(18)上部连接的所述高压水管(4)设置一个一号阀门(17)；所述环切区(18)由一个内嵌于所述切割块(2)的半圆环形的切割轨道(19)和固定在所述切割轨道(19)上的一个水平喷嘴(20)组成；所述水平喷嘴(20)由所述微机(8)控制所述切割轨道(19)转动；所述水平喷嘴(20)通过一段软管与所述一号阀门(17)下部的所述高压水管(4)密封连接，所述水平喷嘴(20)的嘴口朝向其所在圆环截面的圆心。

6.根据权利要求1-5任一项所述的利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其特征在于，所述下挖块(3)内部固定一条向上连通的的泥浆管(5)和一条向上连通的高压水管(4)，所述向上连通的泥浆管(5)向下连接若干个泥浆吸入口(23)，所述向上连通的高压水管(4)中部设有一个二号阀门(21)，向下连接若干个嘴口朝下的竖向喷嘴(22)，所述竖向喷嘴(22)和所述泥浆吸入口(23)均匀固定于所述下挖块(3)底端的内部，所述竖向喷嘴(22)和所述泥浆吸入口(23)之间设置有若干搅拌机(24)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备，其特征在于，总变压器由所述挖土器微机(8)控制，用于改变由所述进水管进入所述高压水射流挖土器的水的水压大小。

8.根据权利要求1-7任一项所述的利用高压水射流的磁吸式辅助拔桩设备的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)拼装设备：根据影响施工的桩基深度(11)，选取一定数量的所述基块(1)，使全部所述基块(1)的高度大于或者等于要拔除的桩基(6)深度，自上而下拼装所述基块(1)、所述切割块(2)和所述开挖块(3)，并开启所述竖向电磁铁(14)使之形成一个整体，采用相同方法拼装另一个整体；

2)设备定位：将两组设备上端对称吊装在吊机上，使两组设备下端的形心对准被切割桩基(6)的形心；

3)竖向开挖：操作所述微机(8)开启所述高压水泵(9)、泥浆泵(10)、搅拌机(24)和二号阀门(21)，关闭一号阀门(17)，控制吊机均速竖直下降设备，直到下降到预定深度，关闭所述高压水泵(9)、泥浆泵(10)、搅拌机(24)和所述二号阀门(21)，此时，设备与桩基之间存在未被挤压的土体(15)；

4)合并设备：开启所述侧向电磁铁(13)，慢慢增加所述侧向电磁铁(13)中的电流，使两组设备缓慢地水平方向吸合在一起，使设备、桩基(6)与两者之间的土体形成一个脱离外界土体的整体；

5)环向切割：操作所述微机(8)开启所述高压水泵(9)、泥浆泵(10)和所述一号阀门(17)，关闭所述二号阀门(21)，操作所述微机(8)使所述水平喷嘴(20)沿着所述切割轨道(19)以一定速率周期滑动，所述电流测量装置实时监测流经各个主筋(7)的电流，若电流值突然增大，则表明主筋(7)已经切割完毕，此使减小所述高压水泵(9)的压力以切割主筋(7)内部的混凝土，待所述水平喷嘴(20)继续滑动一个周期后，关闭所述高压水泵(9)、泥浆泵(10)和所述一号阀门(17)；

6)桩侧土体剥离：采用高压水枪将将被挤压后设备与桩基间的土体(16)稀释泥浆化；

7)拔除桩基与设备：操作吊机，将截断的桩基(6)与设备分别取出。

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