专利名称：外掘预应力离心管桩、方桩沉桩装置及其沉桩方法
技术领域：
本发明涉及一种外掘预应力离心管桩、方桩沉桩装置及其沉桩方法主要应用于建筑物的基础和大型设备基础，预应力离心管桩、方桩它支撑着建筑物以及各种设备基础的荷重，使建筑物、构筑物造得更高，所以该桩的入土深度和桩的直径直接影响到该桩的承载力。
背景技术：
目前预应力离心管桩、方桩的沉桩方法多数采用锤击桩法和静压桩法，其次是取土压入法还有钻孔灌注桩法。1、锤击桩法当桩直径较大，周边居民少时可采用锤击法，锤击法噪音很大，锤击时又能产生大量黑烟，振动也很大，是一种高污染的沉桩方法，很多城市中心已禁止使用。2、静压桩法静压桩法是利用设备自重把桩压入土中的一种方法，但由于设备自重大，对场地要求高，压入力也有限，目前国内最大的静压桩机为800T，单桩承载力超过 600T就无法把桩压入，故25层以上房屋也只能采用钻孔灌注桩。以上两种沉桩方法存在着一种无法解决的问题，大量的桩打(压)入土中，使土体向外膨胀，大量挤土影响周边的建筑物、道路、地铁、隧道和管线等，都能产生裂缝、位移等现象，所以在城市中心及地铁边、隧道旁和建筑物密集区都不能打(压)入预应力离心管桩 (方桩)，也只能改用钻孔灌注桩法。3、钻孔取土压入法即先用取土设备在原地上钻一个孔，再把压桩机把桩压入，这种方法在北方地区可以采用，因为土中含水量较小，孔可以形成，但在南方及长三角地区土中含水量较高，孔无法形成，桩就无法打(压)入，另外桩也容易偏位，其次桩较长时，钻孔取土就更难进行，目前国内最深取土设备也只能到30米左右。4、另一种桩基础就是钻孔灌注桩法，这种沉桩方法是一种无挤土沉桩方法，目前一些超深超大的桩都用此方法，此方法是利用冲水钻孔，泥浆护壁到深度后进行一清，然后把预制好的钢筋笼放入孔中，再把导管放入笼中进行二清，达到标准后进行灌注混凝土，钻孔灌注桩具有造价高、工期长、质量又难以控制，并且在钻孔过程中产生大量的泥浆，泥浆处置很难，施工现场污染严重，大量的泥浆都处置在河里、湖里、海里、下水道和小河浜都被堵塞，政府每年清理下水道和河浜泥浆费用巨大，同时对环境造成了极大的污染。
发明内容
本发明克服了以上多种沉桩方法的不足，在市中心房屋密集区域、地铁边、隧道边都可沉超大和超深的预应力离心管桩、方桩。本发明是一种在主机的导杆上分别安装压桩装置和动力头，压桩装置和动力头在导杆的两个面上，动力头通过钻杆边搅土边喷气喷浆，然后转动导杆通过压桩装置实现压桩的沉桩方法。本发明实现了一种外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩装置，包括主机、垂直安装在主机上的导杆、动力头、压桩装置，所述的主机为步履式或履带式，所述的主机上还设置有卷扬机，所述的动力头和压桩装置设置在导杆上，所述的动力头和压桩装置分别设置在导杆的两个垂直面上，所述的动力头和压桩装置通过导轨悬挂在导杆上，所述的动力头和压桩装置可以通过导轨在导杆上滑动，所述的动力头和压桩装置上端分别连接钢丝绳，所述的钢丝绳通过导杆顶部的滑轮与卷扬机相连接。所述的动力头下端连接有钻杆，所述的钻杆底部连接有带翼钻杆，带翼钻杆下端安装有钻头，所述的带翼钻杆与钻杆连接处设置有稳固座，所述的稳固座安装在导轨上。所述的压桩装置底部安装有轧头，所述的轧头上在导杆一侧设置有滑轮，所述的滑轮上套有钢丝绳，所述的钢丝绳穿过导杆底部的滑轮与卷扬机相连接，所述的轧头底部轧准离心管桩、方桩。本发明还提供了一种外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩方法，其步骤为步骤一、主机就位将主机移动至沉桩位置；步骤二、桩位复核用两台经纬仪在不同的两个角度控制点上复测桩位是否正确；步骤三、通过动力头带动钻杆转动，带动带翼钻杆和钻头转动，边搅土边喷气喷水，将带翼钻杆下钻至标高后，停止下钻；步骤四、边喷射带有有添加剂的水泥浆边提钻杆，通过卷扬机带动动力头上端的钢丝绳，带动动力头和钻杆往上提；步骤五、旋转导杆90°到另一方向，拉起第一节预应力离心管桩、方桩伸进压桩轧头；步骤六、再用两台经纬仪在两个不同方向校正导杆垂直度和桩的垂直度，确认离心管桩、方桩是否在步骤三钻杆下钻的位置；步骤七、通过卷扬机反拉轧头上的滑轮，使得压桩装置往下压桩，将第一节离心管桩、方桩压至地面；步骤八、通过卷扬机提起压桩装置，拉起第二节离心管桩、方桩伸进压桩轧头，下端对准第一节桩的上端；步骤九、用两台经纬仪在不同方向校正桩的垂直度，开始焊接，符合标准后把桩压至地面，第三节离心管桩、方桩，第四节离心管桩、方桩用同样方式处理；步骤十、按上送桩器，把桩压至设计标高，然后把桩机移至其他桩位；继续以上过程。所述的步骤三中钻头搅土的直径比离心管桩、方桩的直径大10-80cm。本发明具有以下明显的优势和有益效果1、具有低成本、高效益、低噪音、无振动、无泥浆、无污染的优势。2、通过边喷气边喷水边沉桩，喷气和喷水能使土质变松，导杆旋转90度即可压桩，方便了施工，保证了质量，保证了安全。3、通过一边喷气一边掘土一边压桩，实现了无挤土，确保了在城市密集地区沉超大超深的桩，填补了国内的空白。
图1是本发明外掘预应力离心管桩、方桩沉桩装置搅土时的结构示意图；图2是本发明外掘预应力离心管桩、方桩沉桩装置压桩时的结构示意图。图3是本发明外掘预应力离心管桩、方桩沉桩装置的导杆处剖视图。其中1-主机；2-离心管桩、方桩；3、9_滑轮；4-轧头；5_压桩装置；6、10、16-钢丝绳；7-导杆；8-卷扬机；11-钻头；12-带翼钻杆；13-稳固座；14-钻杆；15-动力头； 17-导轨。
具体实施例方式如图1-3所示，一种外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩装置，包括主机1、垂直安装在主机1上的导杆7、动力头15、压桩装置5，所述的主机1为步履式或履带式，所述的主机 1上还设置有卷扬机8，所述的动力头15和压桩装置5设置在导杆7上，所述的动力头15 和压桩装置5分别设置在导杆7的两个垂直面上，所述的动力头15和压桩装置5通过导轨 17悬挂在导杆7上，所述的动力头15和压桩装置5可以通过导轨17在导杆7上滑动，所述的动力头15和压桩装置5上端分别连接钢丝绳16、6，所述的钢丝绳16、6通过导杆7顶部的滑轮与卷扬机8相连接。所述的动力头15下端连接有钻杆14，所述的钻杆14底部连接有带翼钻杆12，带翼钻杆12下端安装有钻头11，所述的带翼钻杆12与钻杆14连接处设置有稳固座13，所述的稳固座13安装在导轨17上。所述的压桩装置5底部安装有轧头4，所述压桩装置5上在导杆7 —侧设置有滑轮3，所述的滑轮3上套有钢丝绳10，所述的钢丝绳10穿过导杆7底部的滑轮9与卷扬机 8相连接，所述的轧头4底部套有离心管桩、方桩2。本发明还提供了一种外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩方法，其步骤为步骤一、主机就位将主机移动至沉桩位置；步骤二、桩位复核用两台经纬仪在不同的两个角度控制点上复测桩位是否正确；步骤三、通过动力头带动钻杆转动，带动带翼钻杆和钻头转动，边搅土边喷气喷水，将带翼钻杆下钻至标高后，停止下钻；步骤四、边喷射带有有添加剂的水泥浆边提钻杆，通过卷扬机带动动力头上端的钢丝绳，带动动力头和钻杆往上提；步骤五、旋转导杆90°到另一方向，拉起第一节预应力离心管桩、方桩伸进压桩轧头；步骤六、再用两台经纬仪在两个不同方向校正导杆垂直度和桩的垂直度，确认离心管桩、方桩是否在步骤三钻杆下钻的位置；步骤七、通过卷扬机反拉轧头上的滑轮，使得压桩装置往下压桩，将第一节离心管桩、方桩压至地面；步骤八、通过卷扬机提起压桩装置，拉起第二节离心管桩、方桩伸进压桩轧头，下端对准第一节桩的上端；步骤九、用两台经纬仪在不同方向校正桩的垂直度，开始焊接，符合标准后把桩压至地面，第三节离心管桩、方桩，第四节离心管桩、方桩用同样方式处理；
步骤十、按上送桩器，把桩压至设计标高，然后把桩机移至其他桩位；继续以上过程。所述的步骤三中钻头搅土的直径比离心管桩、方桩的直径大10-80cm。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩装置，包括主机、垂直安装在主机上的导杆、动力头、压桩装置，所述的主机为步履式或履带式，其特征在于所述的主机上还设置有卷扬机， 所述的动力头和压桩装置通过导轨悬挂在导杆上，所述的动力头和压桩装置通过导轨设置在导杆上，所述的动力头和压桩装置可以通过导轨在导杆上滑动，所述的动力头和压桩装置上端分别连接钢丝绳，所述的钢丝绳通过导杆顶部的滑轮与卷扬机相连接。
2.根据权利要求1所述的外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩装置，其特征是所述的动力头和压桩装置分别设置在导杆的两个垂直面上。
3.根据权利要求1所述的外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩装置，其特征是所述的动力头下端连接有钻杆，所述的钻杆底部连接有带翼钻杆，带翼钻杆下端安装有钻头，所述的带翼钻杆与钻杆连接处设置有稳固座，所述的稳固座安装在导轨上。
4.一种外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩方法，其步骤为 步骤一、主机就位将主机移动至沉桩位置；步骤二、桩位复核用两台经纬仪在不同的两个角度控制点上复测桩位是否正确； 步骤三、通过动力头带动钻杆转动，带动带翼钻杆和钻头转动，边搅土边喷气喷水，将带翼钻杆下钻至标高后，停止下钻；步骤四、边喷射带有有添加剂的水泥浆边提钻杆，通过卷扬机带动动力头上端的钢丝绳，带动动力头和钻杆往上提；步骤五、旋转导杆90°到另一方向，拉起第一节预应力离心管桩、方桩伸进压桩轧头； 步骤六、再用两台经纬仪在两个不同方向校正导杆垂直度和桩的垂直度，确认离心管桩、方桩是否在步骤三钻杆下钻的位置；步骤七、通过卷扬机反拉轧头上的滑轮，使得压桩装置往下压桩，将第一节离心管桩、 方桩压至地面；步骤八、通过卷扬机提起压桩装置，拉起第二节离心管桩、方桩伸进压桩轧头，下端对准第一节桩的上端；步骤九、用两台经纬仪在不同方向校正桩的垂直度，开始焊接，符合标准后把桩压至地面，第三节离心管桩、方桩，第四节离心管桩、方桩用同样方式处理；步骤十、按上送桩器，把桩压至设计标高，然后把桩机移至其他桩位；继续以上过程。
5.根据权利要求4所述的一种外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩方法，其特征是所述的步骤三中钻头搅土的直径比离心管桩、方桩的直径大10-80cm。
全文摘要
本发明公开了一种外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩装置，包括在主机、垂直安装在主机上的导杆、动力头、压桩装置，所述的主机上还设置有卷扬机，所述的动力头和压桩装置设置在导杆上，所述的动力头和压桩装置分别设置在导杆的两个垂直面上，所述的动力头和压桩装置通过导轨悬挂在导杆上，所述的动力头和压桩装置上端分别连接钢丝绳，所述的钢丝绳通过导杆顶部的滑轮与卷扬机相连接，所述的动力头下端连接有钻杆，所述的钻杆底部连接有带翼钻杆，所述的带翼钻杆下端安装有钻头，所述的压桩装置底部安装有轧头，所述的轧头底部套有离心管桩、方桩，本发明还提供了一种外掘预应力离心管桩、方桩的沉桩方法，其步骤为通过动力头带动钻头转动搅土，提起钻头，通过旋转导杆，将压桩装置旋转至搅土上方，实施压桩。本发明具有低成本、高效益、低噪音、无振动、无泥浆、无污染、操作流程简单、节约工作时间的优势。
文档编号E21B3/02GK102373705SQ201110193058
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者卢寿根, 谢晓东 申请人:上海城地建设发展有限公司