阅读说明：本技术 一种挤密桩施工装置及其方法 (Compaction pile construction device and method ) 是由 刘燕华 于 2020-04-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种挤密桩施工装置及其方法,包括主机平台、塔架和桩管,塔架设于主机平台上,主机平台和塔架用于控制调节桩管的位置和工作,桩管通过扶持装置与塔架可拆卸连接,所述桩管内设有锤体、脱钩器和导轨,导轨竖直安装在桩管内壁,锤体通过脱钩器的控制沿导轨在桩管内自由落体运动击打桩管底部一同下沉。本发明为轨道式触发脱钩机构使锤体稳定精确锤击,锤体落差可调可控,大大的增强了锤击能级,保证了桩点的精确度,提高了击打频率,消音装置的设置降低了桩管的震动,降低共振的发生,有效的降低了声噪,提高了环保；缩短了锤体的释放时间,提高了锤体击打频率,提高本发明的使用寿命。(The invention provides a compaction pile construction device and a compaction pile construction method. The rail-type trigger unhooking mechanism ensures that the hammer body can stably and accurately hammer, the drop height of the hammer body can be adjusted and controlled, the hammering energy level is greatly enhanced, the accuracy of pile points is ensured, the hitting frequency is improved, the vibration of a pile pipe is reduced due to the arrangement of the silencing device, the occurrence of resonance is reduced, the sound noise is effectively reduced, and the environmental protection is improved; the release time of the hammer body is shortened, the beating frequency of the hammer body is improved, and the service life of the hammer is prolonged.)

一种挤密桩施工装置及其方法

技术领域

本发明涉及挤密桩技术，特别是一种挤密桩施工装置及其方法。

背景技术

大型建筑物都需要牢靠的桩基础，其基础桩有很多种，如混凝土灌注桩、混凝土预制桩、钢管桩、钢板桩等。灌注桩连续性好，摩擦阻力大，单桩承载能力强，但必须先成孔施工，后放钢筋笼现浇混凝土。预制桩可以先在工厂成批生产，在现场用打、压的方法施工，但它连续性差，断桩多，接桩处不可靠、隐患多，经不起盐碱、海水的腐蚀，摩擦阻力较小，单桩承载能力较差。所以在比较重要的地方还是大量采用混凝土灌注桩。灌注桩必须预先成孔。成孔施工有很多方式，如人工挖孔，钻机钻孔，冲孔成孔，钢管打入或压入再拔管成孔。人工挖孔虽然简单，但易塌方，护壁成本很高，安全性差，效率低。钻机钻孔和冲孔成孔都需要泥浆护壁，现场环境污染厉害，施工现场组织工作较困难，施工成本较高。利用静力压桩机静压钢管再拔管成孔有很多优点，但穿砂层卵石层能力很差，容易使桩达不到设计要求。锤击钢管再拔管成孔也有很多优点，穿砂层卵石层能力强，但需要桩锤的吨位很大很大，施工成本较高。将钢管打、压、拔结合起来成孔施工应该是一种施工简单，施工效率高，无环境污染的施工方法。但现行的静力压桩机结构庞大，现行的打桩锤施工都需要很高的机架，所以很难将打、压、拔三种工艺有效地结合起来，完成钢管打、压、拔成孔施工。特别是成孔直径较大时更显困难。

专利号为CN102966104A公开了本发明公开了一种复合锤振动沉管挤密桩工方法，包括以下步骤：按照普通沉管桩机的施工方法进行成孔；在桩机自身反作用力达到预设的阈值而桩管仍无法再继续钻进时，停止桩机钻进，通过桩机卷扬系统将柴油锤提升；当柴油锤提升至预设高度后，柴油锤在卷扬系统辅助下爆发；随后柴油锤在自身重力及锤头自由落体产生的加速度下，通过底盘传递，推动桩管继续钻进至设计高度；在成孔完成后，提升柴油锤并锁定，沉管桩机按照填料、反插、振动密实步骤反复进行，直至成桩完毕。本发明具有成本低、效率高特点。传统的方式均采用液压或者柴油机等进行击打，但是传统的方式在使用过程中，在锤击沉管的中容易造成设备的损坏、漏油等状况出现，噪音巨大影响环境，加工效率低，费时费力。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种便于降低环境污染，提高锤体释放击打效率和沉桩效率、降低噪音的挤密桩施工装置及其方法。

本发明的技术方案是：一种挤密桩施工装置，包括主机平台、塔架和桩管，塔架设于主机平台上，主机平台和塔架用于控制调节桩管的位置和工作，桩管通过扶持装置与塔架可拆卸连接，所述桩管内设有锤体、脱钩器和导轨，导轨竖直安装在桩管内壁，锤体通过脱钩器的控制沿导轨在桩管内自由落体运动击打桩管底部一同下沉。

优选地，锤体上端设有吊头，吊头上端呈锥形。便于脱钩器抓取和释放锤体，提高锤体的击打效率。

本方案的优点在于，通过轨道式触发脱钩机构使锤体稳定精确锤击，有效的提高了击打的效率和频率，降低了传统方式的繁琐，降低了设备的检修成本，同时降低了油污对环境的影响，同时极大的降低了击打的噪音污染，有效的提高了环保，锤体的落差可以根据加工的需要设置的更大，至少在10m以上，能够更好的提高成桩的深度，有效的提高本发明的应用范围。

进一步，所述桩管内还设有具有降噪功能的消音装置，优选地，消音装置为加强筋，加强筋竖直设置在桩管内壁，并沿桩管内壁圆周分布，加强筋之间通过加强箍连接，降低桩管的震动，进一步提高降噪的效果；更优地，加强筋可以多根错位设置，便于降低加强筋的共振效果，进一步提高降噪效果。

或者加强筋呈圆圈形与桩管同圆心设置，等间距固定焊接在桩管内壁，加强筋之间通过连接杆连接固定，便于降低加强筋之间的结构强度，防止强震后发生脱落。

优选地，消音装置还包括消音棉等减震、隔音材料，消音材料可以安装设置在桩管的内壁，位于加强筋之间或者全部覆盖加强筋，便于提升消音装置的消音效果。

进一步，所述脱钩器包括挂钩、壳体和触发机构，壳体通过牵引机构的牵引沿轨道移动，壳体上设有用于控制挂钩对锤体抓取锁紧和释放下落的触发机构。使用时通过牵引装置控制挂钩对位于挂钩下方的锤体进行抓取，抓取后上提牵引装置上提挂钩，使挂钩锁紧，防止锤体掉落，当将锤体上升到最高位置时，通过触发机构的作用，使挂钩释放锤体，锤体沿导轨自由下落，对钻头实现精准的打击，使桩管与锤体一同下沉至地底下。

进一步，所述触发机构包括设于壳体内的夹块和拨杆，夹块与拨杆的一端轴接，拨杆的另一端通过脱钩顶杆的控制来驱动夹块的上下移动。拨杆的中间通过轴与壳体连接，使用过程中，脱钩顶杆下落时触压拨杆，拨杆以该轴为轴心转动，从而使拨杆的另一端带动夹块向上移动，从而实现释放锤体。

优选地，脱钩顶杆通过固定座安装在桩管的内壁，脱钩顶杆对应拨杆设置，脱钩顶杆的上端设有增粗体，锤体上升过程中因其惯性的作用，使脱钩顶杆受锤体的惯性冲击而上升，使锤体的位置上升，下落过程中对拨杆形成锤击，瞬间释放脱钩器，从而提高锤体的击打频率。

进一步，所述壳体上设有安装腔，夹块嵌设在安装腔内，拨杆与壳体轴接；壳体上端设有缓冲垫，便于降低锤体上升的惯性对壳体的损伤，提高其使用寿命。

优选地，挂钩上端设有卡位部，卡位部与安装腔连通，夹块在卡位部与安装腔内移动，挂钩包括至少三爪，爪与壳体轴接。便于对锤体快速安全的抓取，防止上提过程中出现脱落，便于锤体击打钻头频率的提升。

进一步，所述牵引装置包括滑轮组件和钢丝绳，滑轮组件设于脱钩器的上端，滑轮组件通过钢丝绳与塔架连接，脱钩器的上方设有脱钩器限位块。

进一步，所述桩管包括上钻体、下钻体和钻头，下钻体位于上钻体和钻头之间，上钻体和下钻体可拆连接，下钻体和钻头可拆卸连接或一体成型。

进一步，所述上钻体内设有消音材料，钻头的外径大于下钻体的外径，钻头的上端设有夯板，夯板位于下钻体的底部。

进一步，所述扶持装置为液压扶正杆，包括主杆、液压杆和夹持装置，主杆的一端与塔架轴接，另一端连接夹持装置，液压杆包括第一液压杆和第二液压杆，主杆通过第一液压杆驱动以活动轴为轴转动，夹持装置通过第二液压杆的驱动对桩管进行夹持。

一种挤密桩施工装置的使用方法，采用上述挤密桩施工装置进行施工，包括以下步骤：

第一步，确定击打位置，将桩管钻头对准预击打位置，通过扶持装置调整桩管的竖直角度；

第二步，自由落体击打，通过脱钩器提升锤体，脱钩器受触发机构的控制，锤体提升到最高位置时被自动释放，锤体在桩管内自由落体击打桩管底部，锤体与桩管一同下沉；

第三步，撤出桩管，多次重复第二步，将桩管锤打下沉至设定位置，通过提升器将桩管拔出即可。

本实发明具有如下特点：本发明为轨道式触发脱钩机构使锤体稳定精确锤击，锤体落差可调可控，大大的增强了锤击能级，保证了桩点的精确度，提高了击打频率，消音装置的设置降低了桩管的震动，降低共振的发生，有效的降低了声噪，有效的提高了环保；本方案有效的缩短了锤体的释放时间，提高了锤击装置的工作效率和锤体击打的频率，提高了挤密桩施工装置对施工地基的击打速度，便于提高挤密桩施工装置的广泛应用，突破了传统液压、柴油机提升锤体的上升行程和打击力度的局限，有效的提高本发明的使用寿命。

以下结合附图和

具体实施方式

对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为脱钩器安装示意图；

图3为脱钩器放大示意图；

图4为拨杆安装示意图；

图5为爪结构示意图；

图6为液压扶正杆张开和闭合结构示意图；

图7为下钻体横截面图；

图8为锤体位于下钻体内的横截面图；

图9为钻头横截面图；

1-主机平台，2-拉杆，3-塔架，4-钢丝绳，5-液压扶正杆，6-上钻体，7-脱钩器，8-下钻体，9-钻头，10-脱钩顶杆，11-从动轮，12-爪，13-吊头，14-锤体，15-导轨，16-拨杆，17-缓冲垫，18-安装腔，19-壳体，20-夹块，21-卡位部，22-主杆，23-第一夹块，24-第二液压杆，25-桩管，26-第二夹块，27-加强箍，28-加强筋，29-导向筋。

具体实施方式

如附图所示：一种挤密桩施工装置，包括主机平台1、塔架3和桩管25，塔架3设于主机平台1上，塔架3的上端通过拉杆2与主机平台1连接，主机平台1和塔架3用于控制调节桩管25的位置和工作，桩管25通过扶持装置与塔架3可拆卸连接，桩管25内设有锤体14、脱钩器7和导轨15，导轨15竖直安装在桩管25内壁，锤体14通过脱钩器7的控制沿导轨15在桩管25内自由落体运动击打桩管25底部一同下沉，优选地，锤体14上端设有吊头13，吊头13上端呈锥形，便于脱钩器7抓取和释放锤体14，锤体14两侧设有导槽，便于锤体14沿导轨15移动，防止移动过程中发生偏移，为降低锤体14与导轨15之间摩擦力，导槽内增设滑轮。

在实施例中，桩管25内还设有具有降噪功能的消音装置，优选地，消音装置为加强筋28，加强筋28竖直设置在桩管25内壁，并沿桩管25内壁圆周分布，加强筋28之间通过加强箍27连接，降低桩管25的震动，进一步提高降噪的效果；更优地，加强筋28可以多根错位设置，便于降低加强筋28的共振效果，进一步提高降噪效果。

在另一个实施例中，加强筋28呈圆圈形与桩管25同圆心设置，等间距固定焊接在桩管25内壁，加强筋28之间通过连接杆连接固定，便于降低加强筋28之间的结构强度，防止强震后发生脱落。

优选地，消音装置还包括消音棉等减震、隔音材料，消音材料可以安装设置在桩管25的内壁，位于加强筋28之间或者全部覆盖加强筋28，便于提升消音装置的消音效果。

在另一实施例中，桩管25包括上钻体6、下钻体8和钻头9，下钻体8位于上钻体6和钻头9之间，上钻体6和下钻体8可拆连接，下钻体8和钻头9可拆卸连接或一体成型。优选地，脱钩器7、锤体14和导轨15设于下钻体8内，便于锤体14锤击的效果，同时便于降噪的效果，当桩管25下沉的深度越深，降噪效果越突出。为提高钻头9的进钻效率，钻头9外围设有导向筋29，便于下钻效率的提升，优选地，钻头9上端外径大于桩管25筒体的外径，防止桩管25与土层粘附，影响后期拔出的效率。

在另一实施例中，上钻体6内设有消音材料，钻头9的外径大于下钻体8的外径，钻头9的上端设有夯板，夯板位于下钻体8的底部。优选地，为提高对桩管25内部各个部件的安装便利，上钻体6采用两半半圆形金属管制成，通过螺栓紧固，便于对管桩进行检修维护，上钻体6内可以增设隔音装置，缩小其内部的空间，增加吸音材料或者隔音材料，降低噪音的传出。

在实施例中，扶持装置为液压扶正杆5，包括主杆22、液压杆和夹持装置，主杆22的一端与塔架3轴接，另一端连接夹持装置，液压杆包括第一液压杆和第二液压杆24，主杆22通过第一液压杆驱动以活动轴为轴转动，夹持装置通过第二液压杆24的驱动对桩管25进行夹持；优选地，夹持装置包括呈半圆形的第一夹块23和第二夹块26，第一夹块23的一端和第二夹块26的一端通过轴接设于主杆22的端部，通过第二液压杆24的驱动实现第一夹块23另一端和第二夹块26另一端的开启和闭合；第一液压杆的一端设于塔架3上，其另一端与主杆22轴接，启动第一液压杆调节主杆22的位置，从而调节桩管25的位置和方向，夹块20内设有软胶垫，便于提高扶持装置与桩管25之间的连接强度，提高摩擦力防止滑动。

在另一个实施例中，扶持装置还可以为支撑架，支撑架纵向设于主机平台1的一侧，对桩管25起到扶正、夹持和导向的作用，便于桩体能够按预定方向进入地下。

在实施例中，脱钩器7包括挂钩、壳体19和触发机构，壳体19通过牵引机构的牵引沿轨道移动，壳体19上设有用于控制挂钩对锤体14抓取锁紧和释放下落的触发机构。使用时通过牵引装置控制挂钩对位于挂钩下方的锤体14进行抓取，抓取后上提牵引装置上提挂钩，使挂钩锁紧，防止锤体14掉落，当将锤体14上升到设置的最高位置时，通过触发机构的作用，使挂钩释放锤体14，锤体14沿导轨15自由下落，对钻头9实现精准的打击，使桩管25与锤体14一同下沉至地底下。

在实施例中，触发机构包括设于壳体19内的夹块20和拨杆16，夹块20与拨杆16的一端轴接，拨杆16的另一端通过脱钩顶杆10的控 制来驱动夹块20的上下移动。拨杆16的中间通过轴与壳体19连接，使用过程中，脱钩顶杆10下落时触压拨杆16，拨杆16以该轴为轴心转动，从而使拨杆16的另一端带动夹块20向上移动，从而实现释放锤体14。

优选地，脱钩顶杆10通过固定座竖直安装在桩管25的内壁，固定座内设有通孔，脱钩顶杆10穿过通孔，并能在通孔内上下移动，脱钩顶杆10对应拨杆16设置，脱钩顶杆10的上端设有增粗体，能够增加脱钩顶杆10的重量，同时防止其脱离固定座，锤体14上升过程中因其惯性的作用，使脱钩顶杆10受锤体14的惯性冲击而上升，使锤体14的位置上升，下落过程中对拨杆16形成锤击，瞬间释放脱钩器7，从而提高锤体14的击打频率。

在实施例中，壳体19上设有安装腔18，夹块20嵌设在安装腔18内，拨杆16与壳体19轴接；壳体19上端设有缓冲垫17，便于降低锤体14上升的惯性对壳体19的损伤，提高其使用寿命。

优选地，挂钩上端设有卡位部21，卡位部21与安装腔18连通，夹块20在卡位部21与安装腔18内移动，挂钩包括至少三爪12，爪12与壳体19轴接。便于对锤体14快速安全的抓取，防止上提过程中出现脱落，便于锤体14击打钻头9频率的提升。

更优地，安装腔18的纵向高度≥夹块20的高度，当对锤体14进行释放时，能够使夹块20全部从挂钩上的卡位部21撤出，因锤体14上升的惯性，使挂钩被锤体14锥形吊头13向上顶开，挂钩张开释放锤体14。

在实施例中，牵引装置包括滑轮组件和钢丝绳4，滑轮组件设于脱钩器7的上端，滑轮组件通过钢丝绳4与塔架3连接，脱钩器7的上方设有脱钩器7限位块。

优选地，滑轮组件包括设于脱钩器7上的从动轮11、设于主机平台1上的主动轮和塔架3上的导向轮，从动轮11、主动轮和导向轮通过钢丝绳4连接，从而实现对脱钩器7的控制，实现对锤体14的抓取和释放。

上述挤密桩施工装置的使用方法，采用上述挤密桩施工装置进行施工，包括以下步骤：

第一步，确定击打位置，将桩管25钻头9对准预击打位置，通过扶持装置调整桩管25的竖直角度，桩管25的高度可以根据加工的需要进行调节，有必要的情况下可以延长下钻体8的长度，或者采用拼接的方式提升高度，使锤体14落差更高，更有利于锤击力度；

第二步，自由落体击打，通过脱钩器7提升锤体14，脱钩器7受触发机构的控制，锤体14提升到最高位置时被自动释放，锤体14在桩管25内自由落体击打桩管25底部，锤体14与桩管25一同下沉；

第三步，撤出桩管25，多次重复第二步，将桩管25锤打下沉至设定位置，通过提升器将桩管25拔出即可。

本方案为轨道式触发脱钩机构使锤体14稳定精确锤击，锤体14落距可调可控，大大的增强了锤击能级，保证了桩点的精确度，提高了击打频率，降低了声噪和扬尘，有效的提高了环保；使用过程中，先将桩管25通过主机平台1、塔机和扶持装置的作用将钻头9对准预击打位置，通过主机平台1驱动钢丝绳4带动挂钩的移动，抓取管桩内的锤体14，将锤体14提升至设定的位置，触发器受锤体14的上升惯性的挤压，使脱钩顶杆10对拨杆16触压，使夹块20从挂钩的卡位部21中脱离，同时挂钩受锤体14吊头13向上挤压，使挂钩张开，从而实现对锤体14的释放，有效的提高了锤体14的做功效率，降低了噪音污染，降低油对环境的污染，同时提高了击打频率，便于市场推广应用。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。