阅读说明：本技术 一种用于有限空间拔除超长桩的双套管拔桩装置 (Double-sleeve pile pulling device for pulling out ultra-long pile in limited space ) 是由 檀俊坤 乔世范 张细宝 谭新根 许迪 胡青华 谢济仁 胡如成 向南 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于有限空间拔除超长桩的双套管拔桩装置,包括外套管以及与所述外套管可滑动式连接的内套管,所述内套管的外壁接触面与所述外套管的内壁接触面之间的摩擦系数小于所述外套管的外壁接触面与土体的摩擦系数。应用本发明的双套管拔桩装置,效果是：装置结构精简；外套管和内套管可滑动式连接,且内套管的外壁接触面与外套管的内壁接触面之间的摩擦系数小于外套管的外壁接触面与土体的摩擦系数,拔桩时,内套管与土体一起拔出,将原有拔桩时桩土之间所受的摩擦力转移至内套管与外套管之间的摩擦力,减小机械拔桩拉力的要求,可大大提高拔桩效率,实用性强。(The invention discloses a double-sleeve pile pulling device for pulling out an ultra-long pile in a limited space, which comprises an outer sleeve and an inner sleeve connected with the outer sleeve in a sliding manner, wherein the friction coefficient between the contact surface of the outer wall of the inner sleeve and the contact surface of the inner wall of the outer sleeve is smaller than the friction coefficient between the contact surface of the outer wall of the outer sleeve and a soil body. The double-sleeve pile pulling device has the effects that: the device structure is simplified; outer tube and interior sleeve pipe slidable formula are connected, and the coefficient of friction between the inner wall contact surface of interior sheathed tube outer wall contact surface and outer tube is less than the coefficient of friction of the outer wall contact surface of outer tube and the soil body, when pulling out the stake, interior sleeve pipe and soil body are pulled out together, and the frictional force that receives between the stake soil shifts to the frictional force between interior sleeve pipe and the outer tube when original pile pulling out, reduces the tensile requirement of mechanical pile pulling force, can improve pile pulling efficiency greatly, and the practicality is strong.)

一种用于有限空间拔除超长桩的双套管拔桩装置

技术领域

本发明涉及桩基础技术领域，特别地，涉及一种用于有限空间拔除超长桩的双套管拔桩装置。

背景技术

近年来随着城市建设的快速发展，许多待拔桩的工业、没用建筑建设占用地下空间以及地下工程开挖容易受阻，如隧道掘进路线经过区域原有建筑物的桩汇成为施工的障碍，需要拔出。

桩被打入地下较长时间后，桩周围土受到长时间高强度的挤压，使桩周围土与桩身抗剪强度较高，容易使桩与桩周围土连为一体，此时桩与桩周围土之间的阻力远远大于桩刚植入土中时的阻力，对于较长桩而言，总阻力容易大于桩的抗拉强度，采用普通拔桩方式难以适应较长桩，且现有拔桩方式多采用高压水洗桩，这种方式拔桩方式需要将桩周围土经高压水枪全部清洗，工作效率极低，耗费劳动量较大。

发明内容

本发明的目的公开一种用于有限空间拔除超长桩的双套管拔桩装置，结构精简，便于拔桩，尤其适用于超长桩的拔出，具体方案如下：

一种用于有限空间拔除超长桩的双套管拔桩装置，包括外套管以及与所述外套管可滑动式连接的内套管，所述内套管的外壁接触面与所述外套管的内壁接触面之间的摩擦系数小于所述外套管的外壁接触面与土体的摩擦系数。

以上技术方案中优选的，所述内套管与所述外套管之间设置润滑层，使得所述内套管的外壁接触面与所述外套管的内壁接触面之间的摩擦系数同时小于所述外套管的外壁接触面与土体的摩擦系数以及所述内套管的内壁接触面与土体的摩擦系数。

以上技术方案中优选的，所述外套管的内壁接触面以及所述内套管的外壁接触面均为光滑接触面；所述外套管和所述内套管均为钢套管。

以上技术方案中优选的，所述内套管的长度与所述外套管的长度相等，且所述内套管的端面与所述外套管的端面齐平设置。

以上技术方案中优选的，所述内套管的外壁接触面与所述外套管内壁接触面上的润滑层无间隙贴合；

或者是，所述内套管外壁接触面上的润滑层与所述外套管的内壁接触面无间隙贴合。

以上技术方案中优选的，所述外套管包括一段外环形管或者至少两段沿其长度方向串联拼接的外环形管；所述外环形管包括至少两块拼装成环形的第一弧形侧板，所述第一弧形侧板的内壁上设有用于安装内套管和对内套管进行限位的第一凹槽和第一凸台，所述第一凹槽和所述第一凸台的长度方向均与所述外环形管的长度方向相同；

所述第一弧形侧板沿其周向方向的端面为倾斜面，相邻两块第一弧形侧板的倾斜面相匹配。

以上技术方案中优选的，所述内套管包括一段内环形管或者至少两段沿其长度方向串联拼接的内环形管，多段内环形管通过连接件可拆卸式连接；所述内环形管包括至少两块拼装成环形的第二弧形侧板；

所述第二弧形侧板上设有第二凹槽、第二凸台、第三凹槽、第三凸台、连接通孔以及通气孔，所述第二凹槽和所述第二凸台均设置在所述第二弧形侧板的外壁上，第二凹槽与所述第一凸台相匹配，第二凸台与所述第一凹槽相匹配；所述第三凹槽和第三凸台设置在所述第二弧形侧板沿其周向方向的端部，一块所述第二弧形侧板的第三凹槽和第三凸台分别与其相邻所述第二弧形侧板上的第三凸台和第三凹槽相匹配；所述连接通孔以及所述通气孔均与所述内环形管同长度方向设置。

以上技术方案中优选的，所述连接件为芯柱，所述芯柱包括柱体以及拔出部位，所述柱体能贯穿多段内环形管上的连接通孔设置，所述拔出部位设置在所述柱体的端部；所述拔出部位设有与螺母或螺帽相匹配的外螺纹。

以上技术方案中优选的，还包括孔塞，所述孔塞可拆卸式设置在所述通气孔处，且位于桩底部位。

以上技术方案中优选的，所述孔塞包括孔塞本体以及锥形体，所述孔塞本体的第一端能***所述通气孔内对通气孔进行密封，所述锥形体设置在所述孔塞本体的第二端，且锥形体上由连接端至自由端尺寸逐渐变小。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

1、本发明的双套管拔桩装置设置内套管和外套管，为双层套管结构，内套管与外套管之间的摩擦系数小于外套管的外壁面与土体的摩擦系数。整体结构精简；拔桩时，内套管与土体一起拔出，将原有拔桩时桩土之间所受的摩擦力转移至内套管与外套管之间的摩擦力，而内套管和外套管采用可滑动式连接，减小机械拔桩拉力的要求，既能提高拔桩效率，又能减少断桩情况的发生；在内套管和外套管之间涂润滑剂形成润滑层，便于控制内套管与外套管之间的摩擦系数，便于拔桩；所述内套管的外壁接触面与所述外套管内壁接触面上的润滑层无间隙贴合，或者是，所述内套管外壁接触面上的润滑层与所述外套管的内壁接触面无间隙贴合，双套管拔桩装置打入时，外套管和内套管之间不会进入泥土，更好能确保内套管与外套管之间的摩擦系数同时小于外套管的外壁面与土体的摩擦系数以及内套管的内壁面与土体的摩擦系数，便于拔桩。

2、本发明双套管拔桩装置中外套管包括一段外环形管或者至少两段沿其长度方向串联拼接的外环形管，内套管包括一段内环形管或者至少两段沿其长度方向串联拼接的内环形管，多段内环形管通过连接件可拆卸式连接。外套管和内套管均可设置成单段或多段内环形管，满足不同长度桩的拔桩需求。

3、本发明外套管中的外环形管包括多个第一弧形侧板组成，第一弧形侧板沿其周向方向的端面为倾斜面，相邻两块第一弧形侧板的倾斜面相匹配。在桩和内套管拔出后，外套管自动散开不再保持圆筒状，外套管自动脱离土体接触，外套管拔出时不受土体摩擦力的影响，方便拔出。本发明内套管中的内套管包括多个第二弧形侧板，内套管与桩同时拔出时断桩无需将内套管进行破坏，便于内套管的循环利用。

4、本发明中内套管上设置通气孔，可有效减小拔桩时土体负压；内套管的底端插有孔塞，孔塞设置为锥形，压桩时，能有效防止通气孔进土；拔桩时，土体内部产生负压，孔塞自动脱离通气孔，减小桩土负压，有利于拔桩。

5、双套管拔桩装置中外套管上的第一凸台和第一凹槽与内套管上第二凹槽和第二凸台相匹配，既可实现外套管和内套管之间的可滑动式连接，又能防止外套管和内套管之间发生相对旋转以及确保内套管和外套管贴合紧密(外套管和内套管之间不留间隙)，便于拔桩。

应用本发明的拔桩方法，操作方便；能快速拔出桩，可大大提高施工效率，减小对拔桩设备拔力大小的要求。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例中双套管拔桩装置使用时的俯视图；

图2是图1底部的局部立体结构示意图；

图3是图1中第一弧形侧板的局部结构示意图；

图4是图1中第二弧形侧板的局部结构示意图；

图5是图1中芯柱的局部结构示意图；

图6是图2中孔塞的立体结构示意图；

其中，1、外套管，1.1、第一弧形侧板，1.2、第一凹槽，1.3、第一凸台，1.4、倾斜面，2、内套管，2.1、第二弧形侧板，2.2、第二凹槽，2.3、第二凸台，2.4、第三凹槽，2.5、第三凸台，2.6、连接通孔，2.7、通气孔，3、连接件，3.1、柱体，3.2、拔出部位，4、孔塞，4.1、孔塞本体，4.2、锥形体，5、桩头，6、土体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例：

参见图1-2，一种用于有限空间拔除超长桩的双套管拔桩装置，包括外套管1以及内套管2，详情如下：

所述外套管1的内壁面以及所述内套管2的外壁面均为光滑接触面，具体是外套管的内壁面和内套管的外避面相接触的部位为光滑表面。外套管和内套管均采用钢套管。

所述内套管2与所述外套管1之间设置润滑层，润滑层为涂覆在外套管内壁上的一定厚度的润滑剂层(如黄油等)，使得所述内套管2与所述外套管1之间的摩擦系数同时小于所述外套管的外壁面与土体的摩擦系数以及所述内套管的内壁面与土体的摩擦系数。

所述外套管1包括一段外环形管或至少两段沿其长度方向串联拼接的外环形管，所述外环形管包括至少两块拼装成环形的第一弧形侧板1.1，详见图1(公开了四块第一弧形侧板)和图3，所述第一弧形侧板1.1的内壁上设有第一凹槽1.2和第一凸台1.3，所述第一凹槽1.2和所述第一凸台1.3的长度方向均与所述外环形管的长度方向相同；所述第一弧形侧板1.1沿其周向方向的端面为倾斜面1.4，相邻两块第一弧形侧板的倾斜面相匹配。如即第一弧形侧板1.1沿其周向方向的端面与该处切线形成非零度角(优选10°-75°的夹角)。

所述内套管2包括一段内环形管或者至少两段沿其长度方向串联拼接的内环形管，多段内环形管通过连接件3可拆卸式连接。所述内环形管包括至少两块拼装成环形的第二弧形侧板2.1，详见图1(公开了四块第二弧形侧板)和图4，所述第二弧形侧板2.1上设有第二凹槽2.2、第二凸台2.3、第三凹槽2.4、第三凸台2.5、连接通孔2.6以及通气孔2.7，所述第二凹槽2.2和所述第二凸台2.3均设置在所述第二弧形侧板2.1的外壁上，第二凹槽2.2与所述第一凸台1.3相匹配，第二凸台2.3与所述第一凹槽1.2相匹配；所述第三凹槽2.4和第三凸台2.5设置在所述第二弧形侧板2.1沿其周向方向的端部，一块所述第二弧形侧板2.1的第三凹槽2.4和第三凸台2.5分别与其相邻所述第二弧形侧板2.1上的第三凸台2.5和第三凹槽2.4相匹配；所述连接通孔2.6以及所述通气孔2.7均与所述内环形管同长度方向设置。所述第二弧形侧板2.1沿其周向方向的端面为倾斜面或平面，相邻两块第二弧形侧板的倾斜面或平面相匹配。

优选的，所述连接件3为芯柱，所述芯柱包括柱体3.1以及拔出部位3.2，详见图5，所述柱体3.1能贯穿多段内环形管上的连接通孔2.6设置，所述拔出部位3.2设置在所述柱体3.1的端部；所述拔出部位3.2设有与螺母或螺帽相匹配的外螺纹。

优选的，还包括孔塞4，所述孔塞4可拆卸式设置在所述通气孔2.7处，且位于桩底部位。所述孔塞4包括孔塞本体4.1以及锥形体4.2，详见图6，所述孔塞本体4.1的第一端能***所述通气孔2.7内对通气孔进行密封(具体是***通气孔的底部防止通气孔进土)，所述锥形体4.2设置在所述孔塞本体4.1的第二端，且锥形体4.2上由连接端至自由端尺寸逐渐变小，具体为圆锥体结构。

应用本实施例的双套管拔桩装置进行拔桩，具体拔桩过程如下：

第一步、装配双套管拔桩装置，具体是：将内套管2中多段内环形管之间的通气孔2.7相互连通，内环形管中相邻所述第二弧形侧板2.1通过点焊焊接在一起，焊点为内环形管内壁周长的1/5-1/3(优选1/3)，在外套管1的内壁面上涂抹润滑剂形成润滑层；将外套管1中的第一凹槽1.2和第一凸台1.3与内套管2中的第二凸台2.3和第二凹槽2.2进行卡合，保持内套管2和外套管1端口齐平设置；将孔塞4安置于内套管2底部的通气孔2.7处。此处第二凸台2.3可采用T字形凸台，第一凹槽1.2为与之相匹配的T字形凹槽。外套管1中的第一凹槽1.2和第一凸台1.3与内套管2中的第二凸台2.3和第二凹槽2.2进行卡合后，外套管1和内套管2之间无间隙贴合，且外套管1和内套管2之间不能发生相对旋转。第一凹槽1.2、第一凸台1.3、第二凸台2.3和第二凹槽2.2的形状规格可以根据实际情况设计。

第二步、采用起吊设备将双套管拔桩装置调至待拔桩的位置，并将待拔桩的桩头置于双套管拔桩装置的内套管2中。

第三步、采用锤击方式将带桩头的双套管拔桩装置沉入地下，具体是：采用高频振动锤将双套管拔桩装置沉入，沉入深度根据实际情况确定，可优选直至双套管拔桩装置中的底端与桩底端平齐或剩余桩底端时停止锤击；双套管拔桩装置与桩之间填满土体6。

第四步、将内套管2、内套管内部的土体及桩头采用起重设备同步提起，具体包括以下步骤：

S4.1、采用拔桩机锁紧桩头，并连接内套管的上端，将内套管与待拔桩的桩头同步上提；

S4.2、当内套管中第二段内环形管高出地表时停止上提，采用螺帽或螺母与芯柱连接，提起螺帽将芯柱提出；

S4.3、待芯柱全部取出后，将内套管2中的第二弧形侧板2.1取出；

S4.4：清除桩身土体；

S4.5：将吊桩设备与桩露出地面处锁紧防止桩下滑，

S4.6：将锁紧桩的上部破碎或割断，将拔桩机与桩锁紧；

S4.7：若桩未拔出完，则重复上述S4.1-S4.6；否则，进入下一步。

第五步、取出外套管1，具体是：当内套管2全部拔出与外套管1完全脱离，外套管不在受到水平和圆周约束，由于第一弧形侧板两侧设有倾斜面，相邻第一弧形侧板不再围合成环状，脱离土体摩擦，陆续吊装出外套管1中的第一弧形侧板1.1即可取出外套管1。

第六步、回填桩孔。

具体应用时，可根据需求设计不同长度或直径规格的外套管1以及内套管2，第一弧形侧板和第二弧形侧板的数量也可根据实际需求进行选择。

应用本实施例的技术方案，双套管拔桩装置结构精简，便于拔桩操作，且拔桩效率得到大大提高；拨出超长桩时，可分段将外套管取出，无需破坏内套管，提高内套管的重复利用率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。