CN115613576A - 一种水上临时钢管桩拔除装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水上临时钢管桩拔除装置及其施工方法，涉及土木工程施工技术领域，该装置包括支撑立柱、顶升机构、扁担梁、支撑件以及连接器，其中，支撑立柱设置于钢管桩内，扁担梁设置于支撑立柱的上方；顶升机构设置于支撑立柱与扁担梁之间；支撑件的一端通过连接器固定连接于钢管桩的壁体上，支撑件的另一端穿过扁担梁并通过固定件固定，支撑件设置为至少包括两组，沿钢管桩的周向均匀分布。本发明的有益效果是通用性强、操作简便，无需大型机械设备，可提供足够的反力，作业净空条件受限时，仍可使用。

Description

一种水上临时钢管桩拔除装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程施工技术领域，尤其是涉及一种水上临时钢管桩拔除装置及其施工方法。

背景技术

在水上桥梁工程、房屋、码头工程等工程建设中，通常采用大量的临时工作钢管桩作为支撑结构或者维护结构。当工程施工完成后，需将水上临时钢管桩予以拔除，避免对水下环境影响，同时可实现材料的回收利用。

目前，对于传统的水上临时钢管桩拔除方法是利用起重机械和振动锤联合作业，使得钢管桩振动拔出。

该方法至少存在以下技术问题：

1.对施工条件要求较高，首先，需大型起重机械，当待拔除钢管桩区域无作业平台或平台承载力不足时拔除作业无法实施；其次，当钢管桩拔除的反力较大时，需同时提高起重机械和振动锤的型号，否则无法实施；而且起重机械吊装振动锤拔桩是需足够的作业净空，当作业净空条件受限时，无法实施；

2.钢管桩采用振动拔除时，易造成管壁撕裂和钢管桩接缝处的焊缝断裂，导致拔桩失败；

3.需大型机械和临时作业平台，造价高。

目前有限净空状态下，常规的钢管桩清除作业方法，是由潜水员在河床底部，采用水中切割装置，将河床底部钢管割断移除，并将河床以下钢管桩留在原地层，操作危险性高，且会浪费大量钢材。

授权公告号为CN108867644B的中国发明专利，公开了一种水下钢管桩高效拔除装置。该装置包含平甲板驳船平台、动力系统、拔除组件等，可在水面灵活移动，对水下钢管桩进行静力拔除，无需振动拔桩，但需提供甲板驳船平台、动力系统等装备，造价较高，且水深较浅或潮差较大时存在搁浅的问题，通用性差。

授权公告号为CN202023032169.5的中国实用新型专利，公开了一种适用于大吨位水中钢管桩清除装置的握裹机构。该装置包含包括握裹外壳、升降环、升降机构、握裹块，能够围合抱住水中待拔除钢管桩，实现待拔除钢管桩的清桩作业，解决了作业净空条件受限工作拔除的难题，但该方法仍需提供浮箱、作业平台等设备，机构复杂，造价高，通用性差。

针对现有技术存在的上述不足，提出本发明。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，提供一种水上临时钢管桩拔除装置及其施工方法。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种水上临时钢管桩拔除装置，包括支撑立柱、顶升机构、扁担梁、支撑件以及连接器，其中：

所述支撑立柱设置于钢管桩内，所述扁担梁设置于所述支撑立柱的上方；

所述顶升机构设置于所述支撑立柱与所述扁担梁之间；

所述支撑件的一端通过连接器固定连接于钢管桩的壁体上，所述支撑件的另一端穿过所述扁担梁并通过固定件固定，所述支撑件设置为至少包括两组，沿所述钢管桩的周向均匀分布。

优选地，所述支撑立柱包括顶节段、底节段以及设置于所述顶节段与所述底节段之间的多个中间节段，其中：

所述顶节段的上端设置有顶托，所述顶升机构置于所述顶托上；

所述底节段的下端设置底托，所述底托设置于所述钢管桩的底部。

优选地，还包括多个限位结构，其中：

所述限位结构分别设置于所述顶节段、所述底节段、多个所述中间节段与所述钢管桩的内壁之间。

优选地，所述限位结构包括限位孔，所述限位结构通过所述限位孔套设于所述顶节段、所述底节段、多个所述中间节段上。

优选地，所述连接器包括“U”型架，所述“U”型架包括平行设置的第一架体和第二架体、以及连接所述第一架体和所述第二架体的第三架体，其中：

所述第一架体与所述第二架体上分别设置第一孔结构和第二孔结构，所述第三架体上设置第三孔结构；

所述支撑件穿过所述第三孔结构，通过紧固件固定；

所述钢管桩的壁体上设置壁孔，连接件依次穿过第一孔结构、壁孔和第二孔结构，用于固定连接所述钢管桩和所述连接器。

优选地，还包括第一补强结构和第二补强结构，其中：

所述第一补强结构与所述第二补强结构分别设置于所述钢管桩的壁体两侧，所述第一补强结构和所述第二补强结构上分别设置孔结构，用于所述连接件穿过。

优选地，所述支撑件采用螺纹钢筋，所述紧固件采用螺母。

优选地，多个所述中间节段之间，所述中间节段与所述顶节段、所述中间节段与所述底节段之间均采用法兰连接。

优选地，还包括垫层，其中：

所述垫层设置于所述钢管桩的底部，所述底托设置于所述垫层上。

一种上述的水上临时钢管桩拔除装置的施工方法，包括如下步骤：

S1:选择顶升机构；

S2:基础设置，在钢管桩的内侧抛填垫层，为支撑立柱提供基础；

S3:支撑立柱的安装，逐节段通过法兰安装并下放支撑立柱，直至所述支撑立柱到达所述钢管桩的底部后，安装顶节段，安装支撑立柱的各节段的同时安装限位结构；

S4:安装顶升机构、扁担梁和支撑件，通过连接器和固定件固定；

S5:顶升拔除，启动顶升机构，顶升一个行程后，扁担梁随顶升机构回落至原位，通过固定件紧固所述支撑件，继续顶升下一行程；多次重复顶升拔除步骤；

S6:当钢管桩顶升至接近所述支撑立柱的顶端时，安装一个新的支撑立柱节段，继续顶升。

与现有水上钢管桩拔除施工方法相比，本发明的有益效果是：

1.通用性强，不限桩径、不限地质条件，任何情况的钢管桩均可使用，可直接应用，也可作为其他方法的辅助措施；

2.操作简便，无需大型机械设备，造价低；

3.作业净空条件受限时，仍可使用；

4.可提供足够的反力。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明水上临时钢管桩拔除装置使用时的结构示意图；

图2是本发明水上临时钢管桩拔除装置中支撑立柱的结构示意图；

图3是本发明水上临时钢管桩拔除装置中连接器的结构示意图。

图中：1、钢管桩；2、支撑立柱；21、顶节段；22、中间节段；23、底节段；24、顶托；25、底托；26、法兰；3、顶升机构；4、扁担梁；5、支撑件；6、连接器；61、“U”型架；611、第一架体；612、第二架体；613、第三架体；621、第一补强结构；622、第二补强结构；63、连接件；64、紧固件；7、固定件；8、限位结构；9、垫层；10、闭塞土体；11、河床；12、水位。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于发明所保护的范围。

本发明提供了一种水上临时钢管桩拔除装置，图1是本实施例使用时的结构示意图，如图1所示，包括支撑立柱2、顶升机构3、扁担梁4、支撑件5以及连接器6。

其中，支撑立柱2设置于钢管桩1内，扁担梁4设置于支撑立柱2的上方，本实施例中，在扁担梁4上预留开口，供支撑件5穿过，并且支撑件5通过固定件7固定。

顶升机构3设置于支撑立柱2与扁担梁4之间，具体地，顶升机构3采用千斤顶，千斤顶布置于支撑立柱2的顶部，用于顶升位于支撑立柱2上方的扁担梁4。

支撑件5的一端通过连接器6固定连接于钢管桩1的壁体上，支撑件5的另一端穿过扁担梁4并通过固定件7固定，支撑件5设置为至少包括两组，沿钢管桩1的周向均匀分布。本实施例中，支撑件5采用螺纹钢筋，固定件7采用紧固螺母。

此水上临时钢管桩拔除装置，通过将支撑立柱2设置于钢管桩1内，顶升机构3设置于支撑立柱2与扁担梁4之间，支撑件5的一端通过连接器6固定连接于钢管桩1的壁体上，支撑件5的另一端穿过扁担梁4并通过固定件7固定。使用时，通过顶升机构3顶升多个行程，即可实现钢管桩1的顶升，当钢管桩1顶升至接近支撑立柱2顶端时，安装一个新的支撑立柱2节段，继续顶升，直至拔出钢管桩1。

若因反力过大，起重机无法拔除时，可先采用上述方法拔出一定高度，待钢管桩周围的土壤松动，反力满足要求后，再利用传统的起重机械和振动锤联合法拔桩；若因作业净空条件受限无法拔桩时，可直接采用上述方法，顶升一节，割除一节，直到把钢管桩拔除。

通过采用此水上临时钢管桩拔除装置对钢管桩进行拔除施工，通用性强，不限桩径、不限地质条件，任何情况的钢管桩均可使用，可直接应用，也可作为其他方法的辅助措施，并且操作简便，无需大型机械设备，造价低、即使作业净空条件受限时，仍可使用，且可提供足够的反力。

作为可选的实施方式，图2是本实施例中支撑立柱的结构示意图，如图2所示，支撑立柱2包括顶节段21、底节段23以及设置于顶节段21与底节段23之间的多个中间节段22。

其中，顶节段21的上端设置有顶托24，顶升机构3置于顶托24上；底节段23的下端设置底托25，底托25设置于钢管桩1的底部。

本实施例中，支撑立柱2的顶节段21、底节段23以及中间节段22均采用钢管。支撑立柱2通过多节钢管组成，便于分节段安装，顶托24与底托25均为钢板，焊接于顶节段21、和底节段23的端部。

具体地，本实施例中，多个中间节段22之间，中间节段22与顶节段21、中间节段22与底节段23之间均采用法兰26连接，便于支撑立柱分节段安装，分节段下放。施工时，在钢管桩1顶升的过程中，支撑立柱2应逐节段加高，直到顶升结束。

作为可选的实施方式，还包括多个限位结构8，限位结构8分别设置于顶节段21、底节段23、多个中间节段22与钢管桩1的内壁之间。

具体地，限位结构8包括限位孔，限位结构8通过限位孔套设于顶节段21、底节段23、多个中间节段22上，限位结构8起到水平支撑的作用，当支撑立柱2倾斜时可贴近钢管桩1内壁，保证支撑立柱2的垂直度，防止倾斜、偏位、曲屈。

作为可选的实施方式，图3是本实施例中连接器的结构示意图，如图3所示，连接器6包括“U”型架61，“U”型架61包括平行设置的第一架体611和第二架体612、以及连接第一架体611和第二架体612的第三架体613，第一架体611、第二架体612形成夹板结构。

其中，第一架体611与第二架体612上分别设置第一孔结构和第二孔结构，第三架体613上设置第三孔结构；钢管桩1的壁体上设置壁孔，连接件63依次穿过第一孔结构、壁孔和第二孔结构，用于固定连接钢管桩1和连接器6，本实施例中，连接件63采用销轴。

支撑件5穿过第三孔结构，通过紧固件64固定。具体地，本实施例中，支撑件5采用螺纹钢筋，紧固件64采用螺母，优选地，采用双层螺母，用于提高连接的稳定性。

作为可选的实施方式，还包括第一补强结构621和第二补强结构622，通过在钢管桩1壁体的两侧焊接第一补强结构621和第二补强结构622，第一补强结构621和第二补强结构622均采用钢板，保证钢管桩1在顶升的过程中不被破坏。

其中，第一补强结构621与第二补强结构622分别设置于钢管桩1的壁体两侧，第一补强结构621和第二补强结构622上分别设置孔结构，用于连接件63穿过。

作为可选的实施方式，还包括垫层9，垫层9设置于钢管桩1的底部，底托25设置于垫层9上。本实施例中，垫层9采用50cm高的碎石，为支撑立柱2提供基础。

一种上述的水上临时钢管桩拔除装置的施工方法，包括如下步骤：

S1:选择顶升机构3。根据钢管桩1的直径、地质参数、深度条件，计算拔桩所需的反力，选用满足使用需求的顶升机构的型号；

S2:基础设置。在钢管桩的内侧抛填50cm高的碎石垫层9，为支撑立柱2提供基础；

S3:支撑立柱2的安装，逐节段通过法兰26安装并下放支撑立柱2，直至支撑立柱2到达钢管桩1的底部后，安装顶节段21，安装支撑立柱2的各节段的同时安装限位结构8；

S4:安装顶升机构3、扁担梁4和支撑件5，通过连接器6和固定件7固定；

S5:顶升拔除，启动顶升机构3，顶升一个行程后，扁担梁4随顶升机构3回落至原位，通过固定件7紧固支撑件5，继续顶升下一行程；多次重复顶升拔除步骤；

S6:当钢管桩1顶升至接近支撑立柱2的顶端时，安装一个新的支撑立柱节段，继续顶升。

若因反力过大，起重机无法拔除时，可采用上述方法拔出一定高度，待钢管桩1周围的土壤松动，反力满足要求后，再利用传统的起重机械和振动锤联合法拔桩；

若因作业净空条件受限无法拔桩时，可直接采用上述方法，顶升一节，割除一节，直到把钢管桩1拔除。

以上所述，仅为发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在发明的保护范围之内。因此，发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：包括支撑立柱、顶升机构、扁担梁、支撑件以及连接器，其中：

所述支撑立柱设置于钢管桩内，所述扁担梁设置于所述支撑立柱的上方；

所述顶升机构设置于所述支撑立柱与所述扁担梁之间；

所述支撑件的一端通过连接器固定连接于钢管桩的壁体上，所述支撑件的另一端穿过所述扁担梁并通过固定件固定，所述支撑件设置为至少包括两组，沿所述钢管桩的周向均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：所述支撑立柱包括顶节段、底节段以及设置于所述顶节段与所述底节段之间的多个中间节段，其中：

所述顶节段的上端设置有顶托，所述顶升机构置于所述顶托上；

所述底节段的下端设置底托，所述底托设置于所述钢管桩的底部。

3.根据权利要求2所述的一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：还包括多个限位结构，其中：

所述限位结构分别设置于所述顶节段、所述底节段、多个所述中间节段与所述钢管桩的内壁之间。

4.根据权利要求3所述的一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：所述限位结构包括限位孔，所述限位结构通过所述限位孔套设于所述顶节段、所述底节段、多个所述中间节段上。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：所述连接器包括“U”型架，所述“U”型架包括平行设置的第一架体和第二架体、以及连接所述第一架体和所述第二架体的第三架体，其中：

所述第一架体与所述第二架体上分别设置第一孔结构和第二孔结构，所述第三架体上设置第三孔结构；

所述支撑件穿过所述第三孔结构，通过紧固件固定；

所述钢管桩的壁体上设置壁孔，连接件依次穿过第一孔结构、壁孔和第二孔结构，用于固定连接所述钢管桩和所述连接器。

6.根据权利要求5所述的一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：还包括第一补强结构和第二补强结构，其中：

所述第一补强结构与所述第二补强结构分别设置于所述钢管桩的壁体两侧，所述第一补强结构和所述第二补强结构上分别设置孔结构，用于所述连接件穿过。

7.根据权利要求5所述的一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：所述支撑件采用螺纹钢筋，所述紧固件采用螺母。

8.根据权利要求2-4任一所述的一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：多个所述中间节段之间，所述中间节段与所述顶节段、所述中间节段与所述底节段之间均采用法兰连接。

9.根据权利要求2-4任一所述的一种水上临时钢管桩拔除装置，其特征在于：还包括垫层，其中：

所述垫层设置于所述钢管桩的底部，所述底托设置于所述垫层上。

10.一种权利要求1-9任一所述的水上临时钢管桩拔除装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:选择顶升机构；

S2:基础设置，在钢管桩的内侧抛填垫层，为支撑立柱提供基础；

S3:支撑立柱的安装，逐节段通过法兰安装并下放支撑立柱，直至所述支撑立柱到达所述钢管桩的底部后，安装顶节段，安装支撑立柱的各节段的同时安装限位结构；

S4:安装顶升机构、扁担梁和支撑件，通过连接器和固定件固定；

S5:顶升拔除，启动顶升机构，顶升一个行程后，扁担梁随顶升机构回落至原位，通过固定件紧固所述支撑件，继续顶升下一行程；多次重复顶升拔除步骤；

S6:当钢管桩顶升至接近所述支撑立柱的顶端时，安装一个新的支撑立柱节段，继续顶升。

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