阅读说明：本技术 一种液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成 (hydrostatic pile press inclined pile construction method and dragon frame assembly ) 是由 冯欣华 庞国达 杨树金 韦国保 于 2019-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种液压静力压桩机倾斜桩施工方法,包括以下步骤：(1)在液压式静力压桩设备上设置龙门架总成；(2)将预制桩的吊起放置固定于夹桩器总成内；(3)对预制桩的施工角度以及施工路径进行设置；通过龙门架总成上的旋转轴以及变幅旋转油缸调整龙门架总成的倾斜角度,使得夹桩器总成上的预制桩到达预定的施工角度且其桩尖方向对准桩位中心；(4)压桩油缸将预制桩压入地基中；当完成单次压桩行程时,打开夹桩器总成,重复(2)和(4)直至将预制桩压至设计深度。本发明还公开了一种中置式龙门架总成,将龙门架总成设置于压桩设备几何中心位置,使设备的重心始终保持在安全的范围内,使其能够保证其整体平衡,保证设备的安全性。(The invention discloses a construction method of an inclined pile of a hydraulic static pile press, which comprises the following steps of (1) arranging a dragon frame assembly on hydraulic static pile press equipment, (2) hoisting and fixing a precast pile in a pile clamping device assembly, (3) arranging a construction angle and a construction path of the precast pile, adjusting the inclination angle of the dragon frame assembly through a rotating shaft and a variable amplitude rotating oil cylinder on the dragon frame assembly to enable the precast pile on the pile clamping device assembly to reach a preset construction angle and the pile tip direction of the precast pile to be aligned with the pile position center, (4) pressing the precast pile into a foundation by a pile pressing oil cylinder, opening the pile clamping device assembly when a single pile pressing stroke is completed, and repeating the steps (2) and (4) until the precast pile is pressed to the designed depth.)

一种液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成

技术领域

本发明涉及液压静力压桩机技术领域，特别涉及一种液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成。

背景技术

目前，一般采用液压桩机或气液联动桩机对桩基础进行施工，液压桩机以其噪音小、对环境影响小的特点，深受用户的欢迎。液压桩机一般包括施工平台及设置在施工平台上的吊机、龙门架、操控室和液压压桩机构，液压压桩机构安装在龙门架上。但现有技术的液压桩机，由于其压桩机构的压桩角度不可调节，因此一般只能直接施工垂直结构的桩基础，即只能适用于施工垂直压桩的场所，不适用倾斜桩不能施工。对倾斜桩的施工，只能通过人工开挖或人工锤击施工，存在施工困难、施工效率低、施工范围小、环境污染大等问题。

本发明申请人提交的中国发明专利申请CN201711200885.X公开了一种变幅式液压压桩装置，包括压桩油缸、龙门架和夹桩器，压桩油缸的缸筒固定在龙门架上，夹桩器中设有径向伸缩式夹桩结构，夹桩器的相对两侧面各设有导向件以与龙门架内侧的导向支撑活动连接；在龙门架的底部设有旋转底座，旋转底座的上端通过销轴A或栓接方式与龙门架连接、下端通过销轴B与支撑平台活动连接，形成旋转结构；支撑平台上设有变幅油缸，变幅油缸的缸体固定连接支撑平台上、其活塞杆与龙门架的上部连接，形成驱动龙门架绕销轴B旋转的变幅式转动结构；通过龙门架绕销轴B前后转动带动压桩油缸和夹桩器前后摆动，形成斜桩液压压桩结构。具有施工方便、施工效率高、环境污染小和结构简单等特点。

上述改进结构的变幅式液压压桩机，能够解决现有技术施工倾斜桩基础存在施工困难、施工效率低、环境污染大及施工范围小等问题，提供一种改进的变幅式液压压桩装置，一方面可以直接液压施工倾斜桩基础，另一方面还可通过滑动增程、形成移动增程式变幅液压压桩结构；具有施工方便、施工效率高、环境污染小、结构简单及施工、适用范围广等特点和有益效果。

在实际应用中，申请人发现该变幅式液压压桩装置还存在着如下不足：

1、由于其龙门架和夹桩器设置于支撑平台的前部，其变幅油缸的缸体及其活塞杆在支撑平台上设置的空间有限，仅有一级油缸其变幅范围仅在0±15°、行程短，难以实现20°及以上大倾角和长行程的倾斜，限制了其适用范围，仅适合于变幅倾角小、行程较短的预制支护桩的压桩作业；2、由于压桩机整体的重心也处于支撑平台的前部，在压桩工作状态下，支撑平台的前后部位受力不均匀，前部容易在重压下导致局部下陷、影响设备的整体稳定性和打桩精度；3、由于其龙门架和夹桩器设置于支撑平台的前部(即背向吊机、朝向工作面的一侧)，导致其在压桩工作过程中，重心不容易保持在设备的中心位置，而当其处于非压桩工作状态下的压桩机整体的重心也处于支撑平台的前部，在移机或移位的过程中不容易控制其整体平衡(由其是动态下的整机平衡)，因此影响了移机或移位的速度。

发明内容

本发明目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种液压静力压桩机倾斜桩施工方法，针对现有的液压式静力压桩设备存在的问题，进行龙门架总成的重新设计，通过将龙门架总成设置于液压式静力压桩设备的几何中心位置，使得无论出于非使用状态或使用状态下，设备的重心始终保持在安全的范围内，使其能够更好的保证其整体平衡，保证设备的安全性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种液压静力压桩机倾斜桩施工方法，包括以下步骤：

(1)在液压式静力压桩设备上设置一龙门架总成，所述龙门架总成设置于液压式静力压桩设备上支撑平台总成的几何中心位置，其上设置有压桩油缸，压桩油缸与设置于龙门架总成上的夹桩器总成相连接，夹桩器总成可通过压桩油缸的伸缩，沿龙门架上预定路线做上下直线运动；使所述的变幅式龙门架总成连同夹桩器总成一起、在±30°的倾角范围内、垂直于施工作业面的方向摆动，以调整支护桩中倾斜桩及直桩的压桩角度；

(2)使液压式静力压桩设备到达施工位置，将预制桩吊起放置于龙门架总成上的夹桩器总成内；启动夹桩器总成，夹桩器总成将该预制桩固定于夹桩器总成上；

(3)通过龙门架总成的角度监控系统对预制桩的施工角度以及施工路径进行测量、设置，龙门架总成在±30°的倾角范围内设置预制桩的压桩角度、并固定；通过龙门架总成上的旋转轴以及变幅旋转油缸调整龙门架总成的倾斜角度，使得夹桩器总成上的预制桩到达预定的施工角度且其桩尖方向对准桩位中心；

(4)启动变幅式液压静力压桩机，通过固定在龙门架总成上的压桩油缸带动夹桩器总成将预制桩压入地基中；当压桩油缸完成单次压桩行程时，打开夹桩器总成，解除夹桩器总成与预制桩间的固定，提升夹桩器总成至初始位置，重复夹紧固定和压桩动作直至将预制桩压至设计深度，结束单桩压入施工。

作为本发明的进一步改进，龙门架总成上设置有角度监控系统，变幅式液压静力压桩机启动压桩油缸进行压桩操作的同时启动角度监控系统；当角度监控系统监测到预制桩的压桩角度或压桩路径发生偏移时，立即发出警报提醒，超出预定范围时关闭压桩油缸停止压桩，通过控制处理器启动龙门架总成上的旋转轴以及变幅旋转油缸对预制桩的压桩施工角度以及施工路径进行调整，并使其返回预定的压桩施工角度以及施工路径；当角度监控系统监测到预制桩重新返回预先设定的压桩角度或压桩路径时，通过控制处理器重新启动压桩油缸进行压桩，并返回自动监测状态。

一种实施上述方法的龙门架总成，包括龙门架本体以及设置于龙门架本体上的角度监控系统、压桩油缸以及夹桩器总成，所述龙门架本体的外侧还设置有旋转轴以及变幅旋转油缸，所述角度监控系统与龙门架总成的控制处理器相互电连接，所述压桩油缸设置于龙门架本体的上端，其通过活塞杆以及插销与夹桩器总成的顶端相连接；夹桩器总成中设置有径向伸缩式夹桩结构，夹桩器总成的相对两侧面各设置有导向件，导向件与龙门架本体内侧的导向支撑活动连接。

作为本发明的进一步改进，压桩油缸包括二个主压油缸和二个副压油缸，所述主压油缸和副压油缸的缸筒均固定在龙门架本体的上端，其两条主压油缸分别通过活塞杆以及销轴与夹桩器总成的顶端连接；副压油缸构成辅助增压结构、主、副压油缸可根据压桩吨位的需求组合使用。

作为本发明的进一步改进，所述龙门架本体包括上龙门架以及下龙门架；所述上龙门架包括左右两侧对称的第一上龙门架以及第二上龙门架，所述下龙门架包括左右两侧对称的第一下龙门架以及第二下龙门架。

作为本发明的进一步改进，所述第一上龙门架以及第二上龙门架上均设置有用于通过油缸连接轴的油缸连接轴轴孔，所述油缸连接轴轴孔外均设置有与油缸连接轴相匹配的油缸连接轴轴套；所述油缸连接轴穿过所述油缸连接轴轴套后设置与所述油缸连接轴轴孔内；所述油缸连接轴的向外一端上还依次设置有用于固定该油缸连接轴的挡圈、平垫圈、弹簧垫圈以及螺栓。

作为本发明的进一步改进，还包括带孔螺栓，所述油缸连接轴以及油缸连接轴轴套上均设置有用于通过开孔螺栓的开孔螺栓螺孔，所述带孔螺栓上还设置有用于通过开口销的销孔，所述带孔螺栓穿过开孔螺栓螺孔，所述开口销设置于所述销孔内，所述带孔螺栓的下端还设置有用于固定的开槽螺母。

作为本发明的进一步改进，所述上龙门架的向下一端均设置有公接头，所述下龙门架的向上一端均设置有与所述公接头相匹配的母接头，所述公接头与所述母接头上均设置有用于通过龙门架连接轴的龙门架连接轴孔，所述龙门架连接轴上还设置有一卡板，所述下龙门架以及卡板上设置有用于通过螺钉的螺孔，龙门架销轴与所述卡板通过与所述螺孔相匹配的螺钉相互固定。

作为本发明的进一步改进，还包括连接轴，所述上龙门架的左右两侧上均设置有用于通过连接轴的连接轴母接口，所述下龙门架的下端的左右两侧上也均设置有用于通过连接轴的连接轴母接口，所述连接轴的两侧以及连接轴母接口上均设置有用于通过固定轴的固定轴轴孔，所述连接轴的两侧的固定轴轴孔分别与第一上龙门架与第二上龙门架或第一下龙门架与第二下龙门架上的连接轴母接口上固定轴轴孔相匹配，所述固定轴分别穿过连接轴以及连接轴母接口上的固定轴轴孔，所述固定轴外侧还设置有一弹性挡圈。

与现有技术相比具有的优点：

1、本发明液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，针对现有的液压式静力压桩设备存在的问题，进行龙门架总成的重新设计，通过将龙门架总成设置于液压式静力压桩设备的几何中心位置，使得无论出于非使用状态或使用状态下，设备的重心始终保持在安全的范围内，使其能够更好的保证其整体平衡，保证设备的安全性能；通过龙门架总成上的旋转轴以及变幅旋转油缸调整龙门架总成上预制桩的施工角度以及路径，提供可施工±30°的倾斜桩的液压式静力压桩设备。

2、本发明液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，由于其夹桩器总成设置于龙门架总成上，龙门架总成设置于支撑平台的中部，其变幅油缸的缸体及其活塞杆在支撑平台上设置的空间得到较大扩展，设有二级油缸，使其变幅范围扩大到在±30°、行程也同步增加，可以实现±20°及以上大倾角和长行程的倾斜，扩展了其适用范围，适合于变幅倾角大、行程较长的预制支护桩的压桩作业。

3、本发明液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，在压桩工作状态下，支撑平台的前后部位受力均匀，避免了其前部在重压下导致局部下陷、不会影响设备的整体稳定性和打桩精度，也提高了施工的安全性。

4、本发明液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，通过该中置式龙门架总成，可在5m-10m的深度范围内能够实现竖直或倾斜支护桩的施工无水平支撑施工；可应用于无水平支撑基坑内的土方开挖以及建筑物地下结构的施工，能够节省现有施工技术中所需的无水平支撑施工和拆除的工期，可显著缩短工期。

5、本发明液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，预制桩压桩的施工过程中，角度监控系统对压桩角度以及压桩路径进行不间断监测；当其监测到预制桩的压桩角度或压桩路径发生偏移时，立即关闭变幅式液压静力压桩油缸停止压桩，调整龙门架总成返回预定的压桩施工角度以及施工路径；当角度监控系统监测到预制桩重新返回预先设定的压桩角度或压桩路径时，重新启动变幅式液压静力压桩油缸进行压桩，并返回自动监测状态，有效的提高压桩精确度，并且能够保证压桩过程中斜度的稳定性，适用于多种斜桩施工、压桩效率高、压桩倾斜角度稳定性好，连续压桩施工误差小。

6、本发明液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，采用预制支护桩进行基坑无支撑预制倾斜桩支护施工，能够实现采用预制支护桩的工业化施工；无水平支撑基坑内地下管廊可采用预制管廊进行拼装，实现地下管廊的工业化建造。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

附图说明

图1是采用本发明龙门架总成的液压式静力压桩设备的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明龙门架总成的装配结构示意图；

附图中：1、主压油缸；2、副压油缸；3、带孔螺栓；4、挡圈；5、平垫圈；6、螺栓；7、弹簧垫圈；8、油缸连接轴；9、上龙门架；10、龙门架连接轴；11、卡板；12、螺钉；13、下龙门架；14、固定轴；15、弹性挡圈；16、连接轴；17、开槽螺母；18、开口销；19、龙门架总成；20、夹桩器总成。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图，本实施例提供的一种液压静力压桩机倾斜桩施工方法，包括以下步骤：

(1)在液压式静力压桩设备上设置一龙门架总成19，所述龙门架总成19设置于液压式静力压桩设备上支撑平台总成的几何中心位置，其上设置有压桩油缸，压桩油缸与设置于龙门架总成19上的夹桩器总成20相连接，夹桩器总成20可通过压桩油缸的伸缩，沿龙门架上预定路线做上下直线运动；使所述的变幅式龙门架总成19连同夹桩器总成20一起、在±30°的倾角范围内、垂直于施工作业面的方向摆动，以调整支护桩中倾斜桩及直桩的压桩角度；

(2)使液压式静力压桩设备到达施工位置，将预制桩吊起放置于龙门架总成19上的夹桩器总成20内；启动夹桩器总成20，夹桩器总成20将该预制桩固定于夹桩器总成20上；

(3)通过龙门架总成19的角度监控系统对预制桩的施工角度以及施工路径进行测量、设置，龙门架总成19在±30°的倾角范围内设置预制桩的压桩角度、并固定；通过龙门架总成19上的旋转轴以及变幅旋转油缸调整龙门架总成19的倾斜角度，使得夹桩器总成20上的预制桩到达预定的施工角度且其桩尖方向对准桩位中心；

(4)启动变幅式液压静力压桩机，通过固定在龙门架总成19上的压桩油缸带动夹桩器总成20将预制桩压入地基中；当压桩油缸完成单次压桩行程时，打开夹桩器总成20，解除夹桩器总成20与预制桩间的固定，提升夹桩器总成20至初始位置，重复夹紧固定和压桩动作直至将预制桩压至设计深度，结束单桩压入施工。

本实施例中的液压静力压桩机倾斜桩施工方法，龙门架总成19上设置有角度监控系统，变幅式液压静力压桩机启动压桩油缸进行压桩操作的同时启动角度监控系统；当角度监控系统监测到预制桩的压桩角度或压桩路径发生偏移时，立即发出警报提醒，超出预定范围时关闭压桩油缸停止压桩，通过控制处理器启动龙门架总成19上的旋转轴以及变幅旋转油缸对预制桩的压桩施工角度以及施工路径进行调整，并使其返回预定的压桩施工角度以及施工路径；当角度监控系统监测到预制桩重新返回预先设定的压桩角度或压桩路径时，通过控制处理器重新启动压桩油缸进行压桩，并返回自动监测状态。

一种实施上述方法的龙门架总成，包括龙门架本体以及设置于龙门架本体上的角度监控系统、压桩油缸以及夹桩器总成20，所述龙门架本体19的外侧还设置有旋转轴以及变幅旋转油缸，所述角度监控系统与龙门架总成19的控制处理器相互电连接，所述压桩油缸设置于龙门架本体的上端，其通过活塞杆以及插销与夹桩器总成20的顶端相连接；夹桩器总成20中设置有径向伸缩式夹桩结构，夹桩器总成20的相对两侧面各设置有导向件，导向件与龙门架本体内侧的导向支撑活动连接。

本实施例中的龙门架总成，压桩油缸包括二个主压油缸1和二个副压油缸2，所述主压油缸1和副压油缸2的缸筒均固定在龙门架本体的上端，其两条主压油缸1分别通过活塞杆以及销轴与夹桩器总成20的顶端连接；副压油缸2构成辅助增压结构、主、副压油缸可根据压桩吨位的需求组合使用。

本实施例中的龙门架总成，所述龙门架本体包括上龙门架9以及下龙门架13；所述上龙门架9包括左右两侧对称的第一上龙门架以及第二上龙门架，所述下龙门架13包括左右两侧对称的第一下龙门架以及第二下龙门架。

本实施例中的龙门架总成，所述第一上龙门架以及第二上龙门架上均设置有用于通过油缸连接轴8的油缸连接轴轴孔，所述油缸连接轴轴孔外均设置有与油缸连接轴8相匹配的油缸连接轴轴套；所述油缸连接轴8穿过所述油缸连接轴轴套后设置与所述油缸连接轴轴孔内；所述油缸连接轴8的向外一端上还依次设置有用于固定该油缸连接轴的挡圈4、平垫圈5、弹簧垫圈7以及螺栓6。

本实施例中的龙门架总成，还包括带孔螺栓，所述油缸连接轴8以及油缸连接轴轴套上均设置有用于通过开孔螺栓的开孔螺栓螺孔，所述带孔螺栓上还设置有用于通过开口销18的销孔，所述带孔螺栓穿过开孔螺栓螺孔，所述开口销18设置于所述销孔内，所述带孔螺栓的下端还设置有用于固定的开槽螺母。

本实施例中的龙门架总成，所述上龙门架9的向下一端均设置有公接头，所述下龙门架13的向上一端均设置有与所述公接头相匹配的母接头，所述公接头与所述母接头上均设置有用于通过龙门架连接轴10的龙门架连接轴孔，所述龙门架连接轴10上还设置有一卡板11，所述下龙门架13以及卡板11上设置有用于通过螺钉12的螺孔，龙门架销轴与所述卡板11通过与所述螺孔相匹配的螺钉12相互固定。

本实施例中的龙门架总成，还包括连接轴16，所述上龙门架9的左右两侧上均设置有用于通过连接轴16的连接轴母接口，所述下龙门架13的下端的左右两侧上也均设置有用于通过连接轴16的连接轴母接口，所述连接轴16的两侧以及连接轴母接口上均设置有用于通过固定轴的固定轴轴孔，所述连接轴16的两侧的固定轴轴孔分别与第一上龙门架与第二上龙门架或第一下龙门架与第二下龙门架上的连接轴母接口上固定轴轴孔相匹配，所述固定轴分别穿过连接轴16以及连接轴母接口上的固定轴轴孔，所述固定轴外侧还设置有一弹性挡圈15。

本实施例中的液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，其设计重点在于：

1、本实施例中的液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，针对现有的液压式静力压桩设备存在的问题，进行龙门架总成的重新设计，通过将龙门架总成设置于液压式静力压桩设备的几何中心位置，使得无论出于非使用状态或使用状态下，设备的重心始终保持在安全的范围内，使其能够更好的保证其整体平衡，保证设备的安全性能；通过龙门架总成上的旋转轴以及变幅旋转油缸调整龙门架总成上预制桩的施工角度以及路径，提供可施工±30°的倾斜桩的液压式静力压桩设备。

2、本实施例中的液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，由于其夹桩器总成设置于龙门架总成上，龙门架总成设置于支撑平台的中部，其变幅油缸的缸体及其活塞杆在支撑平台上设置的空间得到较大扩展，设有二级油缸，使其变幅范围扩大到在±30°、行程也同步增加，可以实现±20°及以上大倾角和长行程的倾斜，扩展了其适用范围，适合于变幅倾角大、行程较长的预制支护桩的压桩作业。

3、本实施例中的液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，在压桩工作状态下，支撑平台的前后部位受力均匀，避免了其前部在重压下导致局部下陷、不会影响设备的整体稳定性和打桩精度，也提高了施工的安全性。

4、本实施例中的液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，通过该中置式龙门架总成，可在5m-10m的深度范围内能够实现竖直或倾斜支护桩的施工无水平支撑施工；可应用于无水平支撑基坑内的土方开挖以及建筑物地下结构的施工，能够节省现有施工技术中所需的无水平支撑施工和拆除的工期，可显著缩短工期。

5、本实施例中的液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，预制桩压桩的施工过程中，角度监控系统对压桩角度以及压桩路径进行不间断监测；当其监测到预制桩的压桩角度或压桩路径发生偏移时，立即关闭变幅式液压静力压桩油缸停止压桩，调整龙门架总成返回预定的压桩施工角度以及施工路径；当角度监控系统监测到预制桩重新返回预先设定的压桩角度或压桩路径时，重新启动变幅式液压静力压桩油缸进行压桩，并返回自动监测状态，有效的提高压桩精确度，并且能够保证压桩过程中斜度的稳定性，适用于多种斜桩施工、压桩效率高、压桩倾斜角度稳定性好，连续压桩施工误差小。

6、本实施例中的液压静力压桩机倾斜桩施工方法及龙门架总成，采用预制支护桩进行基坑无支撑预制倾斜桩支护施工，能够实现采用预制支护桩的工业化施工；无水平支撑基坑内地下管廊可采用预制管廊进行拼装，实现地下管廊的工业化建造。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。