专利名称：一种全回转快速切割的清障拔桩施工方法及施工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在市政、交通、地铁、隧道、水利、电力、土木建筑等 建设工程中对原有旧基础进行清除处理的施工方法及施工机械，更具体地 说，涉及一种全回转快速切割的清障拔桩施工方法及施工设备。
背景技术：
本发明主要用于在市政、交通、地铁、隧道、水利、电力、土木工程中 的清障和拔桩工序，常规的拔桩清障施工机械主要为利用水冲法，并使用振 动锤将钢套管高振动沉入到桩的底部，同时利用钢套管外面安装的4个高压 空气管、4个高压水管在振动过程中通过高振动和"高压水+高压气"将桩 周土体冲释成泥浆，用泥浆泵抽出钢套管与旧桩之间的泥浆，再由工人下去 将钢丝绳安装在旧桩上部，通过吊机拔除旧桩。该施工工艺噪音大，产生大 量泥浆，造成环境污染，且对周边扰动较大，对地下土体造成严重破坏，耗 时长以及存在人身安全隐患，桩长越长、节数越多，拔除的难度也就越大， 对于地下钢砼等不明障碍物，特别是存在斜桩的工程无法应用，存在着很大 的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服上述现有技术之缺陷而提供一种 可根据工程需要进行各类清障拔桩施工，并且快速、高效、节能、节支又环 保的，对临近构筑物无影响的全回转快速切割的清障拔桩施工方法及施工设 备。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案
本发明的一种全回转快速切割的清障拔桩设备，包括用于支撑整体拔桩 设备的支撑架体、控制的拔桩设备运行的控制机构和拔桩机构，在所述支撑 架体上部设有滑轮组，所述的拔桩机构通过缠绕在所述滑轮组上的起吊钢丝
与所述控制机构相连，所述拔桩机构包括至少一个与控制机构相连的可转动 套管，在该钢套管的底部设有切割机构，所述钢套管的上部设有旋转驱动装 置，该旋转驱动装置与所述起吊钢丝相连，且该旋转驱动装置至少部分与所 述支撑架体可活动连接。
按照本发明提供的一种全回转快速切割的清障拔桩设备，还具有如下附 属技术特征
所述钢套管的上部设有旋转驱动装置，该旋转驱动装置由1或2只55 180KW电动机组成。
所述旋转驱动装置下设减速器和变径连接装置，变径连接装置与各种规 格的钢套管相连。
所述切割机构为钢套管底部镶嵌有钛合金钻头的锯齿状切割面，且钢套 管管壁均匀分布几排椭圆形形状的孔洞。
所述切割机构为两层或两层以上的锯齿状切割面，该两层或两层以上的 锯齿状切割面可以同向或者反向转动切割。
所述钢套管上还设有高压气雾快速喷射嘴。
所述钢套管的内部还设有与控制机构相连的螺旋钻结构，0f迷螺旋钻结 构包括螺旋钻杆和钻头。
所述支撑架体包括行走机构或设置在可行走的车辆上。
所述钢套管上套有用于套扣待拔桩体的钢丝绳索。
在所述钢套管的中部和/或下部还设有减振装置。
本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种快速切割的清障拔桩施工
方法，包括如下步骤
设备定位，在待拔旧桩的桩孔位置定位清障拔桩施工设备；
回转清障，利用清障拔桩施工设备上内径大于待拔旧桩直径的钢套管，
在待拔旧桩的外围进行快速切割回转钻进，直至使钢套管钻进的深度大于待
拔旧桩的深度；
起吊拔桩，将套索装置通过清障拔桩施工设备的钢套管上方文置并套扣在 旧桩底部，然后通过钢丝绳或者缆绳将旧桩起吊拔出。
按照本发明提供的一种快速切割的清障拔桩施工方法，还具有如下附属技术特征
所述钢套管钻进的深度超出待拔旧桩长度为0.5 3米。
所述套索装置套扣在旧桩底部后，通过清障拔桩施工设备本身将钢套管 和旧桩一并拔出。
所述套索装置套扣在旧桩底部后，先将钢套管拔出，然后再通过与套索 装置相连的钢丝绳或者缆绳，利用吊机将旧桩拔出。
通过钢套管伸入所述套索装置套扣在旧桩底部距离桩底3 5米处。 回转切割清障后，钢套管沉入旧桩下部后，通过钢套管的"顷逆时针两方
向多次的反复旋转，使得套索装置脱离套管，而套在旧桩上，然后通过起吊
与套索相连的钢丝绳便可使得套索紧密地套扣在旧桩上。
还包括清理断桩或残余障碍物的步骤:利用套管的内部的螺旋钻结构对
断桩或者残余障碍物进行正向钻进，将断桩或者残余障碍物充分破碎，然后 再使螺旋钻结构进行连续地反向螺旋转动提升，将破碎的桩端或者残余障碍 物排出地面。
本发明的优点是由于本发明的一种全回转快速切割的清障拔桩设备可
通过360度旋转驱动装置连接钢套管，钢套管底部镶嵌锯齿形tk合金，施工 过程中钢套管快速旋转，配备一种HAS高压气雾快速喷射嘴通过其喷射出 高压气雾减小钻进摩阻力，增加推迸力，对旧桩四周的障碍物及土体实行切 割、切削、分离减摩，将钢套管旋转钻进沉入至桩底，超出原桩长0.5 3m， 大大减小了桩侧摩阻力，便可以通过钢套管将钢丝绳送至桩底并将其锁扣在 离桩底3 5m位置，再用吊机拔除旧桩。由于本发明的全回转快速切割的 清障拔桩设备是由旋转驱动装置快速旋转钢质套管进行快速切割、切削，因 此该拔桩清障施工工艺对地下原状土不破坏，对地下土体不产生扰动或产生 很小的扰动；由于钢套管对孔壁的支撑，在钢套管周边的土体应力尚未释放 时，就已经将障碍物清除并及时回填，对周边构筑物无影响，而且施工速度 快、质量高、安全可靠。该工艺可根据工程需要进行各类拔桩清障施工，如 各种形式、各种规格、环境复杂、各种难度的旧钻孔灌注桩、预制桩、预应 力管桩、地下残留旧钢砼等旧基础(可清除旧桩的直径顺格最大为2m、深 度最大为70m)。该施工工艺具有快速高效、节能节支又环保，清障拔桩彻 底，对周边地下土体及临近构筑物无扰动等优点，具有广泛的应用价值。
图l为本发明的结构示意图2为本发明拔桩机构的部分放大图3为本发明钢套管部分的局部放大图4为本发明钢套管部分及其底部切割机构的示意图5为本发明螺旋钻结构部分的局部放大图6为本发明具体使用状态的示意图7为本发明钢丝绳索及其使用状态的示意图8为本发明施工方法实施例的示意图9为本发明施工方法实施例的示意图IO为本发明施工方法实施例的示意图11为本发明施工方法实施例的示意图12为本发明施工方法实施例的示意图13为本发明施工方法实施例的示意图14为本发明施工方法实施例的示意图。
具体实施方案
参见图l、图2、图3、图4和图5，其中示出本发明的一种全回转快速 切割的清障拔桩设备的优选实施例，包括用于支撑整体拔桩设备的支撑架体 1、控制的拔桩设备运行的控制机构2和拔桩机构3，其中所述支撑架体1 可包括行走机构或者设置在可行走的车辆上，在本优选实施例中，该支撑架 体1设置在一有履带的自行走机构上，使得整体装备移动便捷；所述控制机 构2则主要包括操作盘和/或控制盘，以及发电机等现有技术中的控制装置; 并且，在所述支撑架体l的上部还设有滑轮组4，所述的拔桩机构3通过缠 绕在所述滑轮组4上的起吊钢丝5与所述控制机构2相连，这样通过控制机 构2的控制，便可以通过起吊钢丝5以及滑轮组4的作用，使得所述拔桩机 构3可以产生一定方向上的位移，进而将待拔的旧桩拔出；在本发明中，所
述的拔桩机构3包括至少一个与控制机构2相连的可转动钢套管6，在该钢 套管6的底部设有切割机构61，所述钢套管6的上部设有旋转驱动装置7， 该旋转驱动装置7由1或2只55 180KW电动机组成。该旋转驱动装置下 设减速器和变径连接装置，变径连接装置与各种规格的钢套管相连。该旋转 驱动装置7与所述起吊钢丝5相连，且该旋转驱动装置7至少部分与所述支 撑架体l可活动连接，在本实施例中为轨道式的滑动连接，并且可以根据使 用状态定位于特定位置，其中，所述可转动的钢套管6可为单层结构、也可 以为多层结构，并且，该钢套管6可以根据需要支撑两节或者两节以上的组 合结构，以便于使得本发明的装置能够将不同长度或者深度的旧桩拔起；此 外，在本实施例中，所述钢套管6底部设有的切割机构6为套管6底部的锯 齿状切割面，该锯齿状切割面能够在旋转驱动装置7的带动下进行旋转，进 而产生较大的切割切削能力，将障碍物切割绞碎以及将钢砼等障碍物一并切 割绞碎，从而达到清除的目的。同时，所述钢套管6管壁均匀分布几排椭圆 形形状的孔洞，是为了减少钻进时的摩阻力。
当然，本发明的所述切割机构61也可以为两层或两层以上的锯齿状切割 面，在本实施例中，设有两层的锯齿状切割面，并且可以同向和/或反向进 行转动切割。其中反向的转动切割可以产生更大、更好的切割力量和清障效 果。
此外，在所述的套管6上还可设有高压气雾快速喷射嘴(在本实施例的 附图中未标示出)，该高压气雾喷射器的喷射嘴能够喷射出高压气雾混合体， 从而减小钢套管6钻进的摩擦力，增加推进力，并且将旧桩周围的土体及障 碍物分离开来、减小摩擦力，直至所述的钢套管6钻入至桩底。
参见图2和图5，其中示出了在本发明的一种全回转快速切割的清障拔 桩设备中，所述的钢套管6的内部还设有与控制机构2相连的螺旋钻结构8， 所述螺旋钻结构8包括螺旋钻杆81和钻头82。当在清障拔桩的工程施工当 中发生桩体断裂或者障碍物未完全清除的情况下，该螺旋钻结构8则能够提 供一种预案措施，即可以用所述钢套管6进行逆向钻进、而螺旋钻结构8 正向钻进，两者的正逆同步旋转相绞，将产生更大的切割、切削清障效果， 并且优选地，本发明所述的切割机构61和钻头82上均镶嵌有钛合金的钻头，
这将使得设备的挖掘力和破坏力大大提高，从而将地下钢砼进行切割破碎，
达到清除的目的。此外，本发明在所述钢套管6的中部和/或下部还设有减 振装置62，用于减少整个设备、尤其是钢套管6以及螺旋钻结构8产生的 振动程度，延长设备的使用设备，在本实施例中，在钢套管6的中部和下部 均设有减振装置62 (参见图1所示)，该减振装置62的固定端设置在所述 的支撑架体1上。
参见图6和图7，其中示出了本发明一种全回转快速切割的清障拔桩设 备使用状态的实施例，为了将旧桩拔出，本发明采用了一种方便、可行且成 本低廉的装置结构，即在所述钢套管6上套有用于套扣待拔桩体的钢丝绳索 51，通过钢套管6将钢丝绳索51沉入桩身下部之后，再经过钢套管6的正 逆旋转使得钢丝绳脱落到旧桩桩身上，然后通过吊机提升钢丝绳，如果收到 了相当的阻力则证明钢丝绳索51已经套扣在了桩身上，然后便可以通过吊 机将旧桩平稳地起吊上来。
另外，为了适应不同长度或者深度的旧桩拔桩要求，本发明所述的钢套 管6还可以包括两节或两节以上的组合结构，方便于根据不同情况改变套管 6的使用长度，参见图9所示。
参见图8 图14，其中示出本发明一种清障拔桩施工方法的优选实施 例，包括本发明的一种清障拔桩施工方法如下步骤设备定位，在待拔旧桩 的桩孔位置定位清障拔桩施工设备；具体地，拔桩设备设置在一有履带的自 行走机构上，通过行走机构可将所述清障拔桩施工设备定位在待拔的旧桩桩 孔上方。然后便可以进行回转快速切割清障，启动控制机构中发电机10， 利用清障拔桩施工设备上内径大于待拔旧桩直径的套管6，在待拔旧桩的外 围进行回转钻进，直至使钢套管钻进的深度大于待拔旧桩的深度(如图8 所示)；在本实施例中，所述钢套管6钻进的深度超出待拔旧桩长度为0.5 3米。
之后进行起吊拔桩，如图7所示，将套索装置51 (在本实施例中即为 图7中所示的钢丝绳索51)通过清障拔桩施工设备的钢套管6上放置并套 扣在旧桩底部，然后通过钢丝或者缆绳将旧桩起吊拔出，该起吊拔出的过程 可以由清障拔桩施工设备完成，即所述套索装置51套扣在旧桩底部后，通
过清障拔桩施工设备本身将套管和旧桩一并拔出，也可以由单独的吊机或者
其他现有的起吊机构完成，即所述套索装置51套扣在旧桩底部后，先将套 管6拔出，然后再通过与套索装置51相连的钢丝或者缆绳，利用吊机将旧 桩拔出。
其中，所述套索装置51通过钢套管6伸入旧桩底部，并套扣在旧桩底 部距离桩底3 5米处。而该套索装置51套扣在旧桩上的过程为在回转清 障后，钢套管6沉入旧桩下部后，通过钢套管6的顺逆时针两方向多次的反 复旋转，使得套索装置51脱离钢套管6而套在旧桩上，然后通过起吊与套 索装置51相连的钢丝绳便可使得套索紧密地套扣在旧桩上。
参见图12、 13和14，本发明的一种清障拔桩施工方法，还包括清理断 桩或残余障碍物的步骤，当遇到有断桩或者其他障碍物未完全清除的情况 下，利用钢套管6的内部的螺旋钻结构8对断桩或者残余障碍物进行正向钻 进，将断桩或者残余障碍物充分破碎，然后再使螺旋钻结构8进行连续地反 向螺旋转动提升，将破碎的桩端或者残余障碍物排出地面。
此外，根据地下旧基础的不同分为直桩与斜桩，同样可以根据本发明的 方法和装置对斜桩进行清障拔桩施工，即通过钢套管6进行旧桩周围的分离 减摩，钢套管6旋转钻进，深度超出原桩长0.5 3米，将套索装置51套扣 在距桩底3 5米位置后再用吊机将旧桩拔出。斜桩与直桩的区别在于，斜 桩的拔除清障需要在本发明施工设备的支撑架体1上做相应改进，即在支撑 架体1设置一倾斜0 45度的滑架11 (参见图1)，在施工过程中将滑架11 的倾斜度(亦即钢套管6的倾斜度)调整至与旧桩倾斜度一致，参照图9、 10、 11和14，便可以利用本发明的方法将旧桩拔出。
显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本发明的一种清障拔桩施工 方法及拔桩设备，构成各种类型的拔桩结构、清障结构以及进行拔桩和/或 清理的施工方法。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术 领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出 各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明 的专利保护范围应由各权利要求限定。
权利要求
1、一种全回转快速切割的清障拔桩设备，包括用于支撑整体拔桩设备的支撑架体(1)、控制的拔桩设备运行的控制机构(2)和拔桩机构(3)，在所述支撑架体(1)上部设有滑轮组(4)，所述的拔桩机构(3)通过缠绕在所述滑轮组(4)上的起吊钢丝(5)与所述控制机构(2)相连，其特征在于所述拔桩机构(3)包括至少一个与控制机构(2)相连的可转动钢套管(6)，在该钢套管(6)的底部设有切割机构(61)，所述钢套管(6)的上部设有旋转驱动装置(7)，该旋转驱动装置(7)与所述起吊钢丝(5)相连，且该旋转驱动装置(7)至少部分与所述支撑架体(1)可活动连接。
2、 根据权利要求l所述的一种全回转快速切割的清障拔桩设备，其 特征在于所述切割机构(61)为钢套管(6)底部镶嵌有钛合金钻头的 锯齿状切割面，且钢套管(6)的管壁上均匀分布有椭圆形的孔洞。
3、 根据权利要求1或2所述的一种全回转快速切割的清障拔桩设备， 其特征在于所述切割机构(61)为两层或两层以上的锯齿状切割面， 该两层或两层以上的锯齿状切割面可以同向或者反向转动切割。
4、 根据权利要求1或3所述的一种全回转快速切割的清障拔桩设备， 其特征在于所述钢套管(6)上还设有高压气雾喷射嘴。
5、 根据权利要求1所述的一种全回转快速切割的清障拔桩设备，其 特征在于所述套管(6)的内部还设有与控制机构(2)相连的螺旋钻 结构(8)，所述螺旋钻结构(8)包括螺旋钻杆(81)和钻头(82)。
6、 根据权利要求1所述的一种全回转快速切割的清障拔桩设备，其 特征在于所述支撑架体(1)包括行走机构或设置在可行走的车辆上。
7、 根据权利要求1所述的一种全回转快速切割的清障拔桩设备，其 特征在于所述套管(6)上套有用于套扣待拔桩体的钢丝绳索(51)。
8、 根据权利要求1所述的一种全回转快速切割的清障拔桩设备，其 特征在于在所述钢套管(6)的中部和/或下部还设有减振装置(62)。
9、 根据权利要求1所述的一种全回转快速切割的清障拔桩设备，其 特征在于所述旋转驱动装置(7)由1或2只55 180KW电动机组成, 该旋转驱动装置(7)下设减速器和变径连接装置，变径连接装置与所述 钢套管相连。
10、 一种根据权利要求1 9中任意权利要求所述的设备进行清障拔 桩施工方法，包括如下步骤-设备定位，在待拔旧桩的桩孔位置定位施工设备；回转清障，利用清障拔桩施工设备上内径大于待拔旧桩直径的钢套 管，在待拔旧桩的外围进行回转钻进，直至使钢套管钻进的深度大于待 拔旧桩的深度；起吊拔桩，将套索装置通过清障拔桩施工设备的钢套管上放置并套 扣在旧桩底部，然后通过钢丝或者缆绳将旧桩起吊拔出。
11、 根据权利要求10所述的一种清障拔桩施工方法，其特征在于 所述钢套管钻进的深度超出待拔旧桩长度为0.5 3米。
12、 根据权利要求10所述的一种清障拔桩施工方法，其特征在于-所述套索装置套扣在旧桩底部后，通过清障拔桩施工设备本身将钢套管 和旧桩一并拔出。
13、 根据权利要求10所述的一种清障拔桩施工方法，其特征在于 所述套索装置套扣在旧桩底部后，先将钢套管拔出，然后再通过与套索 装置相连的钢丝或者缆绳，利用吊机将旧桩拔出。
14、 根据权利要求13所述的一种清障拔桩施工方法，其特征在于 通过钢套管伸入所述套索装置套扣在旧桩底部距离桩底3 5米处。
15、 根据权利要求10所述的一种清障拔桩施工方法，其特征在于 回转清障后，钢套管沉入旧桩下部后，通过钢套管的顺逆时针两方向多 次的反复旋转，使得套索装置脱离套管，而套在旧桩上，然后通过起吊 与套索相连的钢丝绳便可使得套索紧密地套扣在旧桩上。
16、 根据权利要求10所述的一种清障拔桩施工方法，其特征在于 还包括清理断桩或残余障碍物的步骤利用钢套管的内部的螺旋钻结构对断桩或者残余障碍物进行正向钻 进，将断桩或者残余障碍物充分破碎，然后再使螺旋钻结构进行连续地 反向螺旋转动提升，将破碎的桩端或者残余障碍物排出地面。
全文摘要
本发明涉及一种清障拔桩设备及施工方法，该设备包括支撑架体、驱动控制机构和拔桩机构，在支撑架体上部设有滑轮组，拔桩机构通过缠绕在滑轮组上的钢丝与控制机构相连，拔桩机构包括至少一个与控制机构相连的可转动钢套管，在钢套管的底部设有切割机构、上部设有旋转驱动装置，该旋转驱动装置与钢丝相连，且其至少部分与支撑架体可活动连接；该施工方法可根据工程进行各类拔桩清障施工，如各种形式、各种规格的旧钻孔灌注桩、预制桩、预应力管桩、地下残留旧钢砼基础等。本发明对地下原状土不破坏，对土体不产生或少产生扰动，对周边构筑物无影响，清障拔桩彻底，具有质量高、速度快、安全、快速、高效、经济节能又环保等优点。
文档编号E02D9/02GK101358452SQ20071013006
公开日2009年2月4日 申请日期2007年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者薇 王 申请人:薇 王