CN2804178Y - 液压静力引孔及挤压桩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液压静力引孔及挤压桩装置，它解决了现有压桩机功能单一的缺点，在原有的外桩压桩装置上加装一套独立供油的内桩压桩装置，加上新设计的低摩阻力外钢管桩、内柱塞管、引孔钢桩，自锚钢桩，使液压静力压桩机实现多功能化。它能边引孔边静力压桩；它能从混凝土管桩内压下自锚钢桩，提供压桩反力，节约铸铁配重，减小静力压桩机船底触地压力，避免“陷机”及其引起的重大恶果；它能使混凝土在浇灌终端通过内外钢管构成的柱塞泵进行强力挤压成桩，既能扩底，又能扩桩，还能减小桩身混凝土水灰比，提高桩身混凝土强度。

Description

液压静力引孔及挤压桩装置

技术领域

本实用新型涉及一种建筑工程机械，特别是一种用于压桩的装置。

背景技术

静力压桩的原理性试验始于二十世纪七十年代末，当时用一个塔架支承滑轮组，以卷扬机做动力，将预制混凝土桩顶压入土。静压技术在九十年代得到了迅速发展，压桩力现已达到8000KN，已广泛应用于工业与民用建筑，特别是小高层、高层建筑的桩基础施工，在长期的施工实践中，暴露出了它一些缺陷：1.长、短船的底面尺寸与触地压力的矛盾难于合理统一，触地压力小，压桩机就不会在工作地表沉陷，但长短船平面尺寸就要加大，机体庞大，适应不了建筑场地的约束，使之变得无能为力，约要缩小机体尺寸，势必引起触地压力增大(有的厂家出产的压桩机的船底触地压力达到，远远超186kpa，过地表土的地耐力)，而导致机子下沉或不均匀沉陷，给压桩质量带来不利影响。2.机身自重、铸铁配重，施工荷载三者之和必该大于压桩力，因此要想节约钢铁这种不可再生的地球资源，就只有减小压桩力，而这又是不可能的。因此现行的压桩机要想加大压桩力，又要节约钢铁资源，就得在技术上采取新的措施才能使这对矛盾予以协调起来。此外，如此大重量的频繁转运，所支付的运费也是很高的，尤其是竞争使得压桩费大幅降低，高成本使桩机业主的利润大为下降。3.很多工地的地质结构中，往往在不同的深度中存在厚度不等的中间夹层。其下卧又为软弱层，桩尖必须穿过中间夹层以后，直插软弱层以下的坚硬持力层，才能达到设计要求。但现行的静力压桩机，其压桩力有相当一部分消耗在桩周土摩阻力上，用于克服端阻力的压桩力就不大了，使之难于穿透中间夹层。现在的普遍方法是先用钻机在桩位上先钻出直径为桩径60～80％的孔，再用压桩机把桩压下去。使成本增加，工效降低。技术上也带来两个问题，一是变挤土桩为半挤土桩，减少了桩周土对桩身的摩阻力，桩周土对桩身的固结作用也大为减小。二是湿法钻孔时粗砂粒难以被泥浆带出去而沉积在孔底，形成孔隙率大的砂柱，桩的静载试验难以合格。4.用途单一，除了压预制桩外，中西部省份广泛采用的沉管灌注桩，夯扩桩它却无能为力。

发明内容

本实用新型的目的在于为液压静力压桩机提供一种液压静力引孔及挤压桩装置，该装置能创造多种引孔压桩成桩新工艺。

本实用新型的目的是通过如下途径实现的：液压静力引孔及挤压桩装置，它包括由外管桩、外桩压桩油缸、外桩压桩箱，门架横梁组成的外桩压桩装置，在原有的外桩压桩装置上加装一套独立供油的内桩压桩装置，该内桩压桩装置包括平台横移机构、升降机构、夹桩升降平台、内桩夹桩油缸、内桩夹桩器、推动油缸及内钢管桩，所述的升降机构安装在平台横移机构上，升降机构上接夹桩升降平台，平台横移机构下为外桩压桩装置，夹桩升降平台、平台横移机构及外桩压桩箱的中心都开有圆孔，三个圆心和内钢管桩、外管桩的圆心皆在同一垂直中心线上，内钢管桩同心套装在外管桩中，外管桩插入圆孔穿过外桩压桩箱后通过外桩夹桩油缸推动外夹桩器夹紧，内钢管桩被内桩夹桩器夹紧，内桩夹桩油缸是内桩夹桩器开闭动力。所述的内桩压桩装置分为固定型及移动型两种结构，固定型中的平台横移机构直接固定安装在外桩压桩箱顶面上；移动型中，平台横移机构上的公燕尾槽套装在母燕尾槽内，母燕尾槽焊接在门架横梁或门架立柱的内侧，推动油缸推动平台横移机构沿母燕尾槽做横向移动。所述的升降机构可以是升降油缸，升降油缸的活塞杆与夹桩升降平台连接，所述的升降机构也可以是固定的钢支架。所述的内钢管桩可为以下三种结构，一种是内柱塞管，此管的首节0至2.5米范围内安装有多个密封环，其下端设有自动活门，另一端设置有内钢管速接；第二种是引孔钢桩，首节钢桩的桩头为锥形，每节的末端设置有内钢管速接；第三种为自锚钢桩，其首节侧壁上设置有三组以上呈120°分布的径向锚爪，每节的末端设置有内钢管速接。所述的外钢管桩可为混凝土管桩或钢管桩。所述的钢管桩外壁上间隔固定套装有扩径环，一端设置有钢管速接，另一端0至2.5米长度的内表面经磨光或压光处理，并镀有硬铬。

本实用新型提供一种“同心、双桩、双夹、双压、自锚、压桩装置”，加上新设计的低摩阻力外钢管桩、内柱塞管、引孔钢桩，自锚钢桩，使液压静力压桩机实现多功能化。使之既能用做普通静力压桩机，又能做桩心自锚静力压桩机(可以减少配重150-200tf)，引孔静力压桩机(不必采用钻机引孔，静力压桩机本身既引孔又压桩)，静压沉管柱塞挤压成桩机(取代现行的锤击或振动沉管灌注桩)，静压沉管柱塞挤压扩底桩机(取代现行的夯扩桩机)，使多功能液压静力压桩机，一机完成普通液压静力压桩机、钻孔机、锤击桩机、振动沉桩机、夯扩桩机的工作，使设备和投资得到充分的发挥，实现可持续发展。本专利还瞄准现行静力压桩机触地压力和机体大小这一对矛盾，从技术上加以协调解决，那就是当混凝土管桩压入土中达到中密层时，则从管桩孔中吊入“自锚钢桩”，从桩端口起步压入若干米后，伸出锚桩下端之“锚爪”，以增大锚固力，为压桩机提供等效于铸铁配重的压桩反力，此锚固力可望达到1500-2000KN，即相当于节约150-200tf配重，使压桩机长短船底面的触地压力大为减小，从而避免了陷机情况的发生，保证了成桩质量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本实用新型的立体结构示意图；

图4为本实用新型外钢管桩7的结构示意图；

图5为本实用新型引孔钢桩23的结构示意图；

图6为本实用新型自锚钢桩22的结构示意图；

图7为本实用新型内柱塞管19的结构示意图；

图8为本实用新型平台横移机构6的结构示意图；

图9为本实用新型平台横移机构6的侧向结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本实用新型液压静力引孔及挤压桩装置与现行液压静力压桩机及外管桩(混凝土管桩或低摩阻力外管桩)和内钢管桩(引孔钢桩或自锚钢桩、内柱管)组成的双压桩系统，并使内、外管桩之间产生五种运动组合，形成同心双桩双夹双压机制，以实现如下液压静力压桩机的多功能的成桩新工艺。

液压静力引孔及挤压桩装置的结构如下，它包括由外管桩7、外桩压桩油缸2、外桩压桩箱1，门架横梁3组成的外桩压桩装置，在原有的外桩压桩装置上加装一套独立供油的内桩压桩装置，该内桩压桩装置包括平台横移机构6、升降机构5、夹桩升降平台4、内桩夹桩油缸13、内桩夹桩器10、推动油缸15及内钢管桩8，所述的升降机构5安装在平台横移机构6上，升降机构5上接夹桩升降平台4，平台横移机构6下为外桩压桩装置，夹桩升降平台4、平台横移机构6及外桩压桩箱1的中心都开有圆孔，三个圆心和内钢管桩8、外管桩7的圆心皆在同一垂直中心线上，内钢管桩8同心套装在外管桩7中，外管桩7插入圆孔穿过外桩压桩箱1后通过外桩夹桩油缸14推动外夹桩器9夹紧，内钢管桩8被内桩夹桩器10夹紧，内桩夹桩油缸13是内桩夹桩器10开闭动力。

所述的内桩压桩装置分为固定型及移动型两种结构，固定型中的平台横移机构6直接固定安装在外桩压桩箱1顶面上；移动型中，平台横移机构6上的公燕尾槽12套装在母燕尾槽11内，母燕尾槽11焊接在门架横梁3或门架立柱26的内侧，横移推动油缸15推动平台横移机构6沿母燕尾槽11做横向移动。

所述的升降机构5可以是升降油缸，升降油缸的活塞杆与夹桩升降平台4连接，所述的升降机构5也可以是固定的钢支架。

所述的内钢管桩8可为以下三种结构，一种是内柱塞管19，此管的首节0至2.5米范围内安装有多个密封环20，其下端设有自动活门21，另一端设置有内钢管速接25；第二种是引孔钢桩23，首节钢桩的桩头为锥形，每节的末端设置有内钢管速接25；第三种为自锚钢桩22，其首节侧壁上设置有三组以上呈120°分布的径向锚爪24，每节的末端设置有内钢管速接25。

所述的外钢管桩7可为混凝土管桩或钢管桩16。

所述的钢管桩16外壁上间隔固定套装有扩径环17，一端设置有钢管速接18，另一端0至2.5米长度的内表面经磨光或压光处理，并镀有硬铬。

本实用新型的工作过程如下：先将内钢管桩8套入外管桩7即混凝土管桩之中，外桩压桩箱1和内桩升降平台4分别同时夹住内钢管桩8及外混凝土管桩7，按常规操作方法将混凝土管桩7压至中间坚硬夹层，碰上中间夹层后，外桩压桩箱1钳口松开，内桩升降平台4横向卡住内桩，内桩升降机构5、外桩压桩油缸2同时供油(联接部是在外桩压桩箱1顶板时)，而将内钢管桩8压入1-2米，再向升降机构5反向供油，将内钢管桩8拨出1-2米，留下一个空洞；此时，内钢管桩8及混凝土管桩7都给夹住，两桩同时向下压，由于已经有一个1-2米深的内引孔，因此混凝土管桩7易于压下去，重复引孔压桩直至穿过中间夹层为止；混凝土管桩7头进入中间夹层之下的卧软弱层后，又按常规工艺将桩压至持力层，若希望加强混凝土管桩7，桩头处土体的强度，还可利用内钢管桩8压下1米左右，拨出内钢管桩8，浇入混凝土，将此1米深的空洞浇满，对桩端持力层起到加强、密封、防水作用，从而提高桩的承载力。

当平台横移机构6未移动时，两个压桩系统的中心线重合垂直，当平台横移机构6横向移动后，两个中心线是平行的，但不重合。如果联结部是主机上的外桩压桩箱1顶板或另加设的固定平台，则两中心线是重合垂直不动的。上下两层压桩系统有五种运动组合，形成了同心双桩、双夹、双压系统、实现了液压静力压桩机的多功能化。

1、用做静力压桩时：

如图1、图2、图3、图6所示，平台横移机构6将内桩升降平台横向移开，使其中心线和外压机箱中心线错开800毫米，留出混凝土管桩吊装的位置，完成初始几节管桩的压桩、接桩工作，当压桩力达到一定值时，长船微微抬起，说明桩机自身重量不足，反力不够，需补充锚桩之锚固反力，此时就需将夹桩升降平台4退回原位，使其中心线和外桩压桩箱1的中心线重合，吊入自锚钢桩22，由内桩升降机构5将其从混凝土管桩7端部开始，压入土中至中密及密实层一定深度。然后伸出“锚爪”，增大锚固力，补偿压桩反力之不足。锚桩下压过程中对桩周土进行了第一次挤压，下压混凝土管桩7时，桩周土再进行第二次挤压，二次的挤压量之和与不用锚桩时，一次性将管桩压下去的挤土量是相同的，因此采用锚桩和不采用锚桩施压，对桩周土的性状改变是相同的。但要注意如下两件事，其一是压混凝土管桩7时，管桩端部之下的土进一步压密，上拔锚桩时的上拔力会增大(升降机构可提供2500KN上拔力)。其二是锚桩拔出后，会在管桩端部之下留下一节空洞，它可以用混凝土灌填之，以起到对桩端持力层进行密封、防水、加强的作用。由于采用锚桩而减少了铸铁配重，减小了长短船底板触地压力，防止“陷机”及其带来的一系列负面影响。石灰岩上面的覆盖土层较浅的话，则无法采用锚桩。在这种地质情况下，国家规范要求应采用“小桩多桩承台”，压桩反力用不着由锚固力去补充，依靠整机基本重量就可以满足压桩反力的要求了。

2、用做引孔压桩时：

如图1、图2、图3、图5所示，当压混凝土管桩7，桩端遇到中间夹层时，因为外桩压桩油缸的压桩力被桩周土摩阻力消耗了一部分，留给桩端的压桩力就不够穿透过夹层了，此时从管桩内孔中放入引孔钢桩，并由升降油压5提供压桩力，作用在Φ250、Φ210钢桩上，它们的桩端压力分别为34MPa和48MPa，即使是碎石、卵石组成的中间夹层，其端阻力为8.2～12.7Mpa，引孔钢桩23的压力远大于桩端土的端阻力，因此能顺利穿透之。每次压下2米深后又将其拔出2米，使引孔钢桩23头与混凝土管桩7头齐平，然后将混凝土管桩7和引孔钢桩23一齐往下压，如此循环，直至完全穿透中间夹层。再将混凝土管桩7压过软弱层，直至持力层，最后可留下一段空洞灌注混凝土，加固桩端持力层并起密封防水作用。

3、用做沉管灌注桩时

如图1、图2、图3、图4所示，低摩阻力外钢管桩为钢管，内管桩为内柱塞管19，二者套装在一起后，形成柱塞泵。先将内、外桩同步压入土中直至持力层，接着将内柱塞管19上拔2米左右，将混凝土灌入内柱塞管19中，其下端的活门21自动打开时，混凝土注入外钢管桩内腔，边由内管桩升降机构5下压内柱塞管19，边由外桩压桩油缸2上拔外钢管桩，混凝土在柱塞挤压下(压力为8-15MPa)填充外钢管桩因上拔留下的土孔洞中。由于挤压压力大，完全可以扩底——混凝土挤出“大蒜头”型，增大承载力。也可以扩桩——混凝土与土孔洞四壁土体交融渗透，即增大了桩径，又加密了桩周土，提高了摩阻力，同时还可以将混凝土中未被水化的水分挤入桩周土的孔隙之中，混凝土的“水灰比”减小，强度增加。在扩桩，挤密作用下，灌注桩的诸多质量通病全部被克服了，而且能顺利的在淤泥层成桩，打破了“现浇灌注桩单桩承载力不大”的历史局面，同时通过柱塞挤压，混凝土强度增加的多因素作用下，单桩承载力会大大提高。内外钢管通过“速接”可以快捷、方便的接长和拆除。因此桩的入土深度不受设备限制，使之适应于众多的地质情况。

Claims (6)

1、一种液压静力引孔及挤压桩装置，它包括由外管桩(7)、外桩压桩油缸(2)、外桩压桩箱(1)及门架横梁(3)组成的外桩压桩装置，其特征在于：在原有的外桩压桩装置上加装一套独立供油的内桩压桩装置，该内桩压桩装置包括平台横移机构(6)、升降机构(5)、夹桩升降平台(4)、内桩夹桩油缸(13)、内桩夹桩器(10)、推动油缸(15)及内钢管桩(8)，所述的升降机构(5)安装在平台横移机构(6)上，升降机构(5)上接夹桩升降平台(4)，平台横移机构(6)下为外桩压桩装置；夹桩升降平台(4)、平台横移机构(6)及外桩压桩箱(1)的中心都开有圆孔，三个圆心和内钢管桩(8)、外管桩(7)的圆心皆在同一垂直中心线上；内钢管桩(8)同心套装在外管桩(7)中，外管桩(7)插入圆孔穿过外桩压桩箱(1)后通过外桩夹桩油缸(14)推动外夹桩器(9)夹紧，内钢管桩(8)被内桩夹桩器(10)夹紧，内桩夹桩油缸(13)是内桩夹桩器(10)开闭动力。

2、如权利要求1所述的液压静力引孔及挤压桩装置，其特征在于：所述的内桩压桩装置分为固定型及移动型两种结构：固定型中的平台横移机构(6)直接固定安装在外桩压桩箱(1)顶面上；移动型中，平台横移机构(6)上的公燕尾槽(12)套装在母燕尾槽(11)内，母燕尾槽(11)焊接在门架横梁(3)或门架立柱(26)的内侧，横移推动油缸(15)推动平台横移机构(6)沿母燕尾槽(11)做横向移动。

3、如权利要求1所述的液压静力引孔及挤压桩装置，其特征在于：所述的升降机构(5)可以是升降油缸构成，升降油缸的活塞杆与夹桩升降平台(4)连接，所述的升降机构(5)也可以是固定的钢支架。

4、如权利要求1所述的液压静力引孔及挤压桩装置，其特征在于：所述的内钢管桩(8)可为以下三种结构：一种是内柱塞管(19)，此管的首节0至2.5米范围内安装有多个密封环(20)，其下端设有自动活门(21)，另一端设置有内钢管速接(25)；第二种是引孔钢桩(23)，首节钢桩的桩头为锥形，每节的末端设置有内钢管速接(25)；第三种为自锚钢桩(22)，其首节侧壁上设置有三组以上呈120°分布的径向锚爪(24)，每节的末端设置有内钢管速接(25)。

5、如权利要求1所述的液压静力引孔及挤压桩装置，其特征在于：所述的外钢管桩(7)可为混凝土管桩或钢管桩(16)。

6、如权利要求5所述的液压静力引孔及挤压桩装置，其特征在于：所述的钢管桩(16)外壁上间隔固定套装有扩径环(17)，一端设置有钢管速接(18)，另一端0至2.5米长度的内表面经磨光或压光处理，并镀有硬铬。

Images