一种钢管桩打桩装置及其打桩方法与流程

本发明涉及水利、工程施工领域，特别是涉及一种钢管桩打桩装置及其打桩方法。

背景技术：

传统防汛抢险中，通常是由操作者使用大锤或其他重物（铁夯、石夯）击打钢管桩顶部，将多根钢管桩打入出险处（溃口、溃坝、滑坡等），然后将钢管桩、钢管通过扣件加固成一个固定架构，再投放土袋等，以围堵堤坝缺口，加固堤坝等，消除隐患，从而完成防汛抢险作业。

传统的打桩，一是使用大锤。通常由2-3名操作人员站在钢管桩的底部周围（出险处），用手或其他工具将钢管桩扶正并稳定，由另2-3名打桩者（需站在比钢管桩略高的平台或支架上）轮流使用大锤击打钢管桩的顶部，使其深入以达固定的作用。优点是：方法传统、简单，易于实施；抢险物资（钢管、扣件、铁锤）在钢材市场上较为普遍，易于采购使用。缺点是：在抢险过程中，对作业平台或支架要求较高，且要随着钢管桩的降低而降低。只有稳定的平台或支架，才可以使打桩者发力时，爆发有力，准确高效。

二是使用铁夯等，通常由4-8名操作人员站在钢管桩的底部周围（出险处），其中2-3名操作人员用手或其他工具将钢管桩扶正并稳定，由另2-5名操作人员将铁夯高悬在钢管桩上方，举起、落下数次，通过铁夯击打钢管桩的顶部，使其深入以达固定的作用。优点是：减少了平台或支架的搭设；方法传统、易于操作，方便实施；抢险物资（钢管、扣件、铁锤）在钢材市场上较为普遍，采购使用便利。缺点是：一是铁夯较重（10-30公斤），举起2米以上的高度存在安全隐患，落下时难以掌控平稳；二是下落时，撞击钢管桩的顶部，往往不在铁夯的中心部位，钢管桩受力较差。在抢险过程中，钢管桩周围的铁夯操作人员易受水流湍急，脚下站立不稳等不利因素影响，举起铁夯时，易造成铁夯倾斜或倾覆，以致伤害操作人员。

通常水利防汛抢险中，出险处往往条件恶劣，操作人员注意力易受现场和工具的影响，分散精力，以致防汛抢险效率不高，从而错失了防汛抢险的最佳时机。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是传统钢管桩对打桩作业平台要求高、操作难、安全隐患大，克服现有技术的缺点，提供一种钢管桩打桩装置，降低作业时的操作难度以及对作业平台的要求，降低安全隐患。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种钢管桩打桩装置，包括钢管桩本体，钢管桩本体的底部和顶部各设有挂钩，钢管桩本体上设有管夹，管夹包括压桩平台和锚固件，压桩平台包括同轴连接的内芯管和环状外平台，外平台设于内芯管的顶部且外平台与内芯管内径相等，压桩平台采用两半式可开闭结构并设有紧固件一，锚固件沿内芯管的底部周向均匀分布。

技术效果：本发明通过在钢管桩本体侧面设置可更换高度的管夹，利用管夹作为受力部位，将传统击打方式即钢管桩顶部受力改为侧面受力，从而降低操作人员的操作高度，免去打桩作业平台的搭建，加快了打桩速率，提高了抢险效率；由于操作高度降低，因此操作难度也随之降低，基本可避免安全隐患。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，管夹还包括肋板，肋板沿压桩平台的周向均匀分布且连接外平台底面和内芯管外侧壁。

本发明的另一目的是提供一种用于上述方案所述的木桩打桩装置的打桩方法，包括以下步骤：

s1、现场操作人员将管夹安装在钢管桩本体上的适宜高度；

s2、用铁锤击打管夹的受力部位，即压桩平台；

s3、更换管夹的安装高度，再次打桩，如此反复，直至满足抢险要求。

前所述的一种钢管桩打桩装置，还包括击打件，击打件包括底盘和配载，底盘包括中心挡圈和环状承重台，中心挡圈设于承重台内边缘，承重台上设有若干沿其周向均匀分布的固定孔一和固定栓，底盘采用两半式可开闭结构并设有紧固件二。

前所述的一种钢管桩打桩装置，配载为半环状，配载上设有对应固定孔一位置的固定孔二。

前所述的一种钢管桩打桩装置，承载台上还设有若干沿其周向均匀分布的把手，中心挡圈上设有若干沿其周向均匀分布的防卡轴承。

本发明的另一目的是提供一种用于上述方案所述的木桩打桩装置的打桩方法，包括以下步骤：

s1、现场操作人员将管夹安装在钢管桩本体上的适宜高度；

s2、将击打件套设在钢管桩本体上；

s3、用双手抓住底盘的把手，抬起底盘和配载，使其自由落下后击打管夹的受力部位，即压桩平台，将钢管桩本体打入出险处；

s4、更换管夹的安装高度，再次打桩，如此反复，直至满足抢险要求。

前所述的一种钢管桩打桩装置，钢管桩本体顶部设有桩帽，桩帽侧壁对称设有一对固定滑轮，固定滑轮上卷有牵引绳，牵引绳的一端与底盘固定，另一端为自由牵引端，位于上方的所述挂钩设于桩帽顶部。

前所述的一种钢管桩打桩装置，桩帽包括头部和帽体，头部水平设于帽体上方且其外径大于钢管桩本体外径，帽体为套设于钢管桩本体内的空心管且其外径与钢管桩本体内径相等，固定滑轮设于头部边缘。

本发明的另一目的是提供一种用于上述方案所述的木桩打桩装置的打桩方法，包括以下步骤：

s1、现场操作人员将管夹安装在钢管桩本体上的适宜高度；

s2、将击打件套设在钢管桩本体上；

s3、在钢管桩本体顶部安装桩帽、固定滑轮及牵引绳，将两根牵引绳的一端与底盘连接固定；

s4、通过拉动牵引绳的自由牵引端抬起底盘和配载，使其自由落下后击打管夹的受力部位，即压桩平台，将钢管桩本体打入出险处；

s5、更换管夹的安装高度，再次打桩，如此反复，直至满足抢险要求。

本发明的有益效果是：

（1）本发明依据机械能守恒原理，利用重力势能和动能之间的转换，将使用铁锤与铁夯两种打桩方式相结合，从而降低了传统的打桩高度；

（2）本发明将传统打桩中心受力的方式转变为侧向平行受力，从而降低了操作人员的操作高度，适宜发力；

（3）本发明的管夹高度可调，从而使得操作高度能够一直保持适宜高度，更加省力，降低了人工操作强度，打桩效率比传统打桩模式提高；

（4）本发明的管夹采用两半式可开闭结构，方便安装与拆卸；

（5）本发明的管夹加设肋板，有利于增强其承载能力和结构强度，提高其结构稳定性；

（6）本发明的底盘和配载均采用两半式结构，方便安装和拆卸；

（7）本发明在钢管桩的桩头和桩尾均设置挂钩，桩头处的挂钩在打桩时有利于钢管桩本体的推进，而桩尾处的挂钩在拆除时可用作提升。

附图说明

图1为实施例1的整体结构示意图；

图2为实施例1的管夹俯视图；

图3为实施例1的管夹正视图；

图4为实施例2的整体结构示意图；

图5为实施例2的击打件俯视图；

图6为实施例2的配载示意图；

图7为实施例3的整体结构示意图；

图8为实施例3的桩帽俯视图；

图9为实施例3的桩帽剖视图；

图10为实施例1-3的扶桩辅助工具示意图；

其中：1-钢管桩本体；101、挂钩；2-管夹；201-压桩平台；2011-内芯管；2012-外平台；2013-紧固件一；202-固定齿；203-肋板；3-击打件；301-底盘；3011-中心挡圈；3012-承重台；3013-固定孔一；3014-固定栓；3015-紧固件二；3016-把手；3017-防卡轴承；302-配载；3021-固定孔二；4-桩帽；401-头部；402-帽体；5-固定滑轮；6-牵引绳；7-扶桩辅助工具。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种钢管桩打桩装置，结构如图1-3、10所示。

该装置包括钢管桩本体1，钢管桩本体1的底部和顶部各设有挂钩101，钢管桩本体1上设有管夹2。

管夹2包括压桩平台201和锚固件202。压桩平台201包括同轴连接的内芯管2011和环状外平台2012，外平台2012设于内芯管2011的顶部且外平台2012与内芯管2011内径相等，压桩平台201采用两半式可开闭结构并设有紧固件一2013。锚固件202采用锚固螺栓，沿内芯管2011的底部周向均匀分布。

管夹2还包括肋板203，肋板203沿压桩平台201的周向均匀分布且连接外平台2012底面和内芯管2011外侧壁。

使用上述装置的打桩方法，包括以下步骤：

s1、现场操作人员由两人借助扶桩辅助工具7将钢管桩本体1扶直，再由他人将管夹2安装在钢管桩本体1上的适宜高度；

s2、两人用铁锤击打管夹2的受力部位，即压桩平台201；

s3、更换管夹2的安装高度，再次打桩，如此反复，直至满足抢险要求。

实施例2

本实施例提供的一种钢管桩打桩装置，结构如图4-6、10所示。

本实施例与实施例1的区别在于，该装置还包括击打件3。

击打件3包括底盘301和配载302。底盘301包括中心挡圈3011和环状承重台3012，中心挡圈3011设于承重台3012内边缘，承重台3012上设有若干沿其周向均匀分布的固定孔一3013和固定栓3014，底盘301采用两半式可开闭结构并设有紧固件二3015，承载台上还设有若干沿其周向均匀分布的把手3016，中心挡圈3011上设有若干沿其周向均匀分布的防卡轴承3017。配载302为半环状，配载302上设有对应固定孔一3013位置的固定孔二3021。

使用上述装置的打桩方法，包括以下步骤：

s1、现场操作人员由两人借助扶桩辅助工具7将钢管桩本体1扶直，再由他人将管夹2安装在钢管桩本体1上的适宜高度；

s2、将击打件3套设在钢管桩本体1上；

s3、两人用双手抓住底盘301的把手3016，抬起底盘301和配载302，使其自由落下后击打管夹2的受力部位，即压桩平台201，将钢管桩本体1打入出险处；

s4、更换管夹2的安装高度，再次打桩，如此反复，直至满足抢险要求。

实施例3

本实施例提供的一种钢管桩打桩装置，结构如图7-10所示。

本实施例与实施例2的区别在于，钢管桩本体1顶部设有桩帽4，位于上方的所述挂钩101设于桩帽4顶部，桩帽4包括头部401和帽体402，头部401水平设于帽体402上方且其外径大于钢管桩本体1外径，帽体402为套设于钢管桩本体1内的空心管且其外径与钢管桩本体1内径相等。桩帽4侧壁对称设有一对固定滑轮5，固定滑轮5上卷有牵引绳6，牵引绳6的一端与底盘301固定，另一端为自由牵引端。

使用上述装置的打桩方法，包括以下步骤：

s1、现场操作人员由两人借助扶桩辅助工具7将钢管桩本体1扶直，再由他人将管夹2安装在钢管桩本体1上的适宜高度；

s2、将击打件3套设在钢管桩本体1上；

s3、在钢管桩本体1顶部安装桩帽4、固定滑轮5及牵引绳6，将两根牵引绳6的一端与底盘301连接固定；

s4、两人通过拉动牵引绳6的自由牵引端抬起底盘301和配载302，使其自由落下后击打管夹2的受力部位，即压桩平台201，将钢管桩本体1打入出险处；

s5、更换管夹2的安装高度，再次打桩，如此反复，直至满足抢险要求。

在实际打桩时，操作人员可灵活选择打桩方式，一是可以选择适宜发力的高度将管夹2安装在钢管桩本体1上，用铁锤击打管夹2的受力部位；二是在安装管夹2后再安装击打件3，用双手抓住底盘301把手3016，抬起底盘301和配载302让其自由落下，击打管夹2；三是当前两种方案效果不明显时，可以安装桩帽4、固定滑轮5和牵引绳6，增加配载302，用牵引绳6将底盘301和配载302提高后使其自由落下，击打管夹2。然后更换管夹2的安装高度，多次打桩，如此反复，直至满足抢险要求。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。