桩板式路基管桩干挖植入模块结构及其施工方法与流程

本发明涉及管桩施工技术领域，具体涉及桩板式路基管桩干挖植入模块结构及其施工方法。

背景技术：

随着改革开放和经济建设的发展，先张法预应力混凝土管桩开始大量应用于铁道系统，并扩大到工业与民用建筑、市政、冶金、港口、公路等领域。由于地质条件适合管桩的使用特点，管桩的需求量猛增，从而迅速形成一个新兴的行业。现有管桩施工有锤击法、植入法、静压法三种，本工程属于扩建施工，静压法施工静压机，静压机型较大，且压桩位于机身中心位置，不适于扩建施工；锤击法施工震动较大，在桥梁村庄附近影响居民房屋无法施工，所以在经过村庄段落需采用植入法进行施工；原植入法采用反循环钻进行钻孔，下桩过程中，采用50t吊车进行下桩，机械臂震动锤进行锤击沉桩，所需大型机械较多，机械间配合施工较繁琐，因此需研究有效方法完成本工程桩板式路基段经村庄附近位置管桩施工。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提供一种桩板式路基管桩干挖植入模块结构及其施工方法，用旋挖钻动力头增加的液压抱箍抱紧管桩，静压式下桩，可减少机械臂震动锤配合施工，增加施工工效，定位更加方便。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

桩板式路基管桩干挖植入模块结构，包括旋挖动力头、钢护筒、夹紧抱箍、管桩抱箍和螺旋钻头；所述钢护筒为中空圆柱状结构；所述钢护筒与旋挖动力头可拆卸固定连接；所述钢护筒通过所述旋挖动力头带动来实现绕轴转动，同时通过所述旋挖动力头施加向下的压力来实现将所述钢护筒植入地基中；所述夹紧抱箍用于所述钢护筒和管桩的竖直方向的夹紧；所述管桩抱箍和螺旋钻头分别与所述旋挖动力头可拆卸固定连接。

进一步地，还包括多个钢护筒；两两钢护筒的轴向端部可拆卸固定连接；所述钢护筒的两端均为台阶状结构,以此实现将两个相连的钢护筒连接成一整体式的中空圆柱状结构。

进一步地，还设有沉头螺栓；所述沉头螺栓依次径向穿过两个钢护筒的台阶连接结构上对应设置的通孔，来实现两个钢护筒的可拆卸固定连接和限位。

进一步地，所述钢护筒的顶端外侧凹陷的台阶设有限位凸起，且底端内侧凹陷设有卡接开孔；所述限位凸起和卡接开孔的尺寸匹配。

进一步地，所述旋挖动力头周向还设有多个与所述钢护筒上的通孔匹配的定位螺栓；所述定位螺栓与所述钢护筒螺纹连接，从而实现对钢护筒的可拆卸固定连接。

进一步地，所述夹紧抱箍包括支撑底座、抱箍体一、抱箍体二和液压油缸一；所述抱箍体一和抱箍体二的前端分别设有夹持部；两个所述夹持部的弧口相对设置并与钢护筒外侧壁周向尺寸匹配；所述抱箍体一和抱箍体二的尾端分别设有连接部；所述连接部内嵌于所述支撑底座两侧边的固定套；所述液压油缸一的缸体与所述固定套固定连接；通过液压油缸一的活塞杆带动所述抱箍体一移动来实现两抱箍体对钢护筒或管桩的相对夹紧和松开。

进一步地，所述管桩抱箍包括安装头和夹紧机构；所述安装头与旋挖动力头可拆卸固定连接；所述夹紧机构包括弧状夹持板和液压油缸二；所述弧状夹持板与管桩的外侧壁尺寸匹配；所述液压油缸二设在所述安装头上；所述弧状夹持板设在所述液压油缸二的活塞杆前端；多个所述弧状夹持板周向设在所述管桩外围；通过活塞杆的前后移动带动多个所述弧状夹持板前后移动来实现对管桩的夹紧和松脱。

进一步地，所述螺旋钻头的螺旋边翼的尺寸小于所述钢护筒的内径尺寸。

进一步地，所述旋挖动力头设在旋挖动力设备上。

基于桩板式路基管桩干挖植入模块的施工方法，包括以下步骤：

a、植入钢护筒：将钢护筒与旋挖动力头可拆卸固定连接成一整体式的圆柱筒状结构；通过旋挖动力头旋转并施加向下的压力，来实现将钢护筒轴向竖直植入地基之中；且植入的钢护筒突出于地基之上并通过夹紧抱箍周向夹紧上部，然后将钢护筒与旋挖动力头拆分；

b、单组钢护筒拼接：再通过旋挖动力头与另一钢护筒可拆卸固定连接后，并移动到植入地基的钢护筒上，通过沉头螺栓将两个钢护筒可拆卸固定连接后，再松开夹紧抱箍，并通过旋挖动力头将上部的钢护筒旋压植入地基；同样的施工方法将2-3个钢护筒植入地基中后，最上端钢护筒的突出于地基之上并通过夹紧抱箍周向夹紧上部；

c、干挖成孔：旋挖动力头与螺旋钻头可拆卸固定连接；并通过螺旋钻头在钢护筒内侧钻挖，同时通过螺旋钻头的螺旋边翼将泥土带出，从而将埋入地基的2-3个钢护筒内的泥土挖空；

d、多组钢护筒拼接和干挖成孔：拆除螺旋钻头，再重复进行a、b、c的步骤，以此实现6-7根钢护筒的植入和对钢护筒内的泥土挖空，并形成一干挖孔；同时，上端钢护筒的突出于地基之上并通过夹紧抱箍周向夹紧上部；

e、高压注浆：用起吊设备将注浆导管定位放置于干挖孔中间，且注浆导管的底部出浆口与干挖孔的底部对应设置；高压混凝土浆液经注浆导管顶部连接口注入并向干挖孔底部挤压后从管外侧填充干挖孔，将干挖孔内的水挤压出并填满干挖孔后，取出注浆导管；

f、抽出钢护筒：将旋挖动力头与植入的上端钢护筒可拆卸固定连接；并启动旋挖动力设备拉动钢护筒上移，且使轴向端部可拆卸固定连接结构突出地基，并通过夹紧抱箍夹紧下一节的钢护筒壁，再人工通过扳手拆除沉头螺栓，再通过旋挖动力设备将上一节的钢护筒转运；同理，将所有钢护筒抽出；

g、植入管桩：将管桩抱箍与旋挖动力头可拆卸固定连接，并实现对的一根管桩的轴向夹紧；在通过管桩的自身重力和旋挖动力设备的旋转下压来将其竖直压入混凝土浆液中，并通过夹紧抱箍夹紧管桩的上端；通过管桩抱箍夹持另一管桩使其底部与埋入的管桩上部轴向对应设置，并将两个管桩相对的外露钢筋焊接固定后，再通过顶部的管桩抱箍带动两个固定连接的管桩旋进混凝土浆液中，静待其凝固即可实现管桩的植入。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过在普通旋挖成孔的基础上，在钻孔过程中先进行钢护筒埋设，钢护筒与旋挖动力头连接，在钻孔过程中随钻孔深度埋设护筒，满足设计干挖成孔要求。

2、本发明通过拆卸旋挖动力头，利用旋挖钻机起吊管桩、可减少吊车配合下桩施工，增加施工工效。

3、本发明通过在旋挖钻动力头部分增加液压抱箍，通过旋挖钻机吊桩后，穿过旋挖动力头，利用旋挖钻动力头增加的液压抱箍抱紧管桩，静压式下桩，可减少机械臂震动锤配合施工，增加施工工效，定位更加方便，且大大提高了管桩垂直度，工序更加简单，便于操作。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到一上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的钢护筒植入立体结构示意图；

图2为本发明的钢护筒植入前视图；

图3为本发明的干挖成孔的安装结构示意图；

图4为本发明的高压注浆的结构示意图；

图5为本发明的图4的a处放大结构示意图；

图6为本发明的管桩拼接植入结构示意图；

图7为本发明的管桩植入的结构示意图；

图8为本发明的夹紧抱箍结构示意图；

图9为本发明的管桩抱箍的结构示意图；

图10为本发明的两管桩抱箍的连接处结构示意图；

图中标号说明：

1、旋挖动力头；11、定位螺栓；2、钢护筒；3、夹紧抱箍；31、支撑底座；311、固定套；32、抱箍体一；321、夹持部；322、连接部；3221、挡片；33、抱箍体二；34、液压油缸一；4、管桩抱箍；41、安装头；42、夹紧机构；421、弧状夹持板；422、液压油缸二；5、螺旋钻头；6、旋挖动力设备；7、沉头螺栓；8、限位凸起；9、卡接开孔；10、通孔；20、管桩；30、注浆导管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

结合附图1至图10，对本发明作进一步地说明：

结合附图1、图2、图3、图4、图6和图7，桩板式路基管桩干挖植入模块结构，包括旋挖动力头1、钢护筒2、夹紧抱箍3、管桩抱箍4和螺旋钻头5；所述钢护筒2为中空圆柱状结构；所述钢护筒2与旋挖动力头1可拆卸固定连接；所述钢护筒2通过所述旋挖动力头1带动来实现绕轴转动，同时通过所述旋挖动力头1施加向下的压力来实现将所述钢护筒2植入地基中；所述夹紧抱箍用于所述钢护筒2和管桩20的竖直方向的夹紧；所述管桩抱箍4和螺旋钻头5分别与所述旋挖动力头1可拆卸固定连接。

还包括多个钢护筒2；两两钢护筒2的轴向端部可拆卸固定连接；所述钢护筒2的两端均为台阶状结构；两个上下固定连接的钢护筒2，通过下部钢护筒2的顶端外侧凹陷的台阶与上部钢护筒2的底端内侧凹陷的台阶尺寸配合套接，以此实现将两个相连的钢护筒2连接成一整体式的中空圆柱状结构；所述钢护筒2的轴向高度约为两米。

还设有沉头螺栓7；所述沉头螺栓7依次径向穿过两个钢护筒2的台阶连接结构上对应设置的通孔10，来实现两个钢护筒2的可拆卸固定连接和限位；且多个沉头螺栓7周向阵列分布在两个钢护筒2的台阶连接结构上；

所述钢护筒2的顶端外侧凹陷的台阶设有限位凸起8，且底端内侧凹陷设有卡接开孔9；所述限位凸起8和卡接开孔9的尺寸匹配；通过两个相连的钢护筒2之间通过其中一个钢护筒2的限位凸起8与另一个钢护筒2的卡接开口卡接，来实现两个钢护筒2之间的通孔10对应设置，后便于操作人员对沉头螺栓7的安装，来实现两个钢护筒2之间的连接。

所述旋挖动力头1周向还设有多个与所述钢护筒2上的通孔10匹配的定位螺栓11；所述定位螺栓11与所述钢护筒2螺纹连接，并可沿着所述钢护筒2径向方向移动，来实现对钢护筒2上的通孔10的穿接，从而实现对钢护筒2的可拆卸固定连接。

优选的，所述钢护筒2的两端台阶结构的周向均匀分布有四个通孔10；所述旋挖动力头1周向还何有卡接开孔9；所述限位凸起8和卡接开孔9均设有均匀设有四个，且所述限位凸起8和卡接开孔9均为拱形结构。

结合附图8，所述夹紧抱箍3包括支撑底座31、抱箍体一32、抱箍体二33和液压油缸一34；所述抱箍体一32和抱箍体二33的前端分别设有夹持部321；两个所述夹持部321的弧口相对设置并与钢护筒2外侧壁周向尺寸匹配；所述抱箍体一32和抱箍体二33的尾端分别设有连接部322；所述连接部322内嵌于所述支撑底座31两侧边的固定套311；所述液压油缸一34的缸体与所述固定套311固定连接；通过液压油缸一34的活塞杆带动所述抱箍体一32移动来实现两抱箍体对钢护筒2或管桩20的相对夹紧和松开。

所述连接部322上还设有与所述固定套311端部匹配的挡片3221。

所述固定套311上还设有与所述挡片3221对应设置的固定挡块；

所述支撑底座31为方体框架结构；所述支撑底座31的上设有多个吊板；所述吊板上设有吊孔；四个所述吊板分别设在所述支撑底座31的四个边角上，可实现对支撑底座31的各方位吊装。

优选的，所述连接部322的外侧为方体结构，并内嵌于所述固定套311内；

所述固定套311为方管结构，并与所述连接部322的尺寸匹配设置；所述固定套311的底部固定设在所述支撑底座31上，并沿所述支撑底座31的长度方向设置；所述固定套311固定设在所述支撑底座31的中间位置。

优选的，所述抱箍体一32和抱箍体二33的连接部322上还设有吊环，可用于抱箍体一32和抱箍体二33的吊装。

优选的，所述夹持部321包括弧状板和连接板；所述弧状板固定设在所述连接部322的前端；所述连接板为半月形板状结构；所述连接板分别固定设在所述弧状板的宽度方向两侧边；所述连接部322的前端与所述弧状板和连接板的中间固定连接；通过设置连接板加强所述弧状板的支撑强度。

所述液压油缸一34的缸体固定设在所述固定套311后部，并通过前端的活塞杆带动夹持部321前后移动，来实现从一侧边施加推力来对两夹持部321中间的钢护筒2进行夹持。

结合附图9，所述管桩抱箍4包括安装头41和夹紧机构42；所述安装头41与旋挖动力头1可拆卸固定连接；所述夹紧机构42包括弧状夹持板421和液压油缸二422；所述弧状夹持板421与管桩20的外侧壁尺寸匹配；所述液压油缸二422设在所述安装头41上；所述弧状夹持板421设在所述液压油缸二422的活塞杆前端；多个所述弧状夹持板421周向设在所述管桩20外围；通过活塞杆的前后移动带动多个所述弧状夹持板421前后移动来实现对管桩20的夹紧和松脱；

所述安装头41为中空圆柱状结构；所述安装头41内设有导向部411；所述导向部411包括向安装头41内侧逐渐收口的倾斜部和延伸部；所述倾斜部设在所述延伸部上；所述延伸部为弧形板状结构，并与管桩20的外侧尺寸匹配设置；所述倾斜部与延伸部平滑过渡连接。

所述安装头41的底部外侧还设有固定设有一圈固定块；所述固定块为环状结构，通过内侧设置多个连接块来实现固定块与安装头41的同轴固定连接；

所述旋挖动力头1底端内侧凹陷的台阶结构与所述安装头41的顶端外侧凹陷的台阶结构匹配，以此实现所述旋挖动力头1与安装头41套接；所述安装头41顶端外侧凹陷的台阶结构设有限位凸起8；所述限位凸起8与旋挖动力头1上的卡接开孔9尺寸匹配，来实现安装头41和旋挖动力头1的通孔10对应设置，来实现两两之间的连接。

所述旋挖动力头1周向还设有多个与所述安装头41上的通孔10匹配的定位螺栓11；所述定位螺栓11与旋挖动力头1螺纹连接并可在所述通孔10内前后移动，以此实现所述安装头41与旋挖动力头1的可拆卸固定连接，来实现对安装头41上的通孔10的穿接，从而实现对安装头41的可拆卸固定连接。

优选的，所述安装头41的台阶结构的周向均匀分布有四个通孔10；所述旋挖动力头1周向还设有卡接开孔9；所述限位凸起8和卡接开孔9均设有均匀设有四个，且所述限位凸起8和卡接开孔9均为拱形结构。

设有三个弧状夹持板421；所述状夹持板设在所述导向部411的下方。

还和有加强筋；所述加强筋固定设在所述安装头41和固定块之间，并与所述限位凸起8对应设置。

所述螺旋钻头5的螺旋边翼的尺寸略小于所述钢护筒2的内径尺寸。

所述旋挖动力头1设在旋挖动力设备6上；所述旋挖动力设备6为旋挖钻机。

结合附图1、图2、图3、图4、图5、图6图7和图10，基于桩板式路基管桩干挖植入模块的施工方法，包括以下步骤：

a、植入钢护筒：将钢护筒2与旋挖动力头1可拆卸固定连接成一整体式的圆柱筒状结构；通过旋挖动力头1旋转并施加向下的压力，来实现将钢护筒2轴向竖直植入地基之中；且植入的钢护筒2突出于地基之上并通过夹紧抱箍3周向夹紧上部，然后将钢护筒2与旋挖动力头1拆分；

b、单组钢护筒拼接：再通过旋挖动力头1与另一钢护筒2可拆卸固定连接后，并移动到植入地基的钢护筒2上，通过沉头螺栓7将两个钢护筒2可拆卸固定连接后，再松开夹紧抱箍3，并通过旋挖动力头1将上部的钢护筒2旋压植入地基；同样的施工方法将2-3个钢护筒2植入地基中后，最上端钢护筒2的突出于地基之上并通过夹紧抱箍3周向夹紧上部；

c、干挖成孔：旋挖动力头1与螺旋钻头5可拆卸固定连接；并通过螺旋钻头5在钢护筒2内侧钻挖，同时通过螺旋钻头5的螺旋边翼将泥土带出，从而将埋入地基的2-3个钢护筒2内的泥土挖空；

d、多组钢护筒拼接和干挖成孔：拆除螺旋钻头5，再重复进行a、b、c的步骤，以此实现6-7根钢护筒2的植入和对钢护筒2内的泥土挖空，并形成一干挖孔；同时，上端钢护筒2的突出于地基之上并通过夹紧抱箍3周向夹紧上部；

e、高压注浆：用起吊设备将注浆导管30定位放置于干挖孔中间，且注浆导管30的底部出浆口与干挖孔的底部对应设置；高压混凝土浆液经注浆导管30顶部连接口注入并向干挖孔底部挤压后从管外侧填充干挖孔，将干挖孔内的水挤压出并填满干挖孔后，取出注浆导管30；

f、抽出钢护筒：将旋挖动力头1与植入的上端钢护筒2可拆卸固定连接；并启动旋挖动力设备6拉动钢护筒2上移，且使轴向端部可拆卸固定连接结构突出地基，并通过夹紧抱箍3夹紧下一节的钢护筒壁，再人工通过扳手拆除沉头螺栓7，再通过旋挖动力设备6将上一节的钢护筒2转运；同理，将所有钢护筒2抽出；

g、植入管桩：将管桩抱箍4与旋挖动力头1可拆卸固定连接，并实现对的一根管桩20的轴向夹紧；在通过管桩20的自身重力和旋挖动力设备6的旋转下压来将其竖直压入混凝土浆液中，并通过夹紧抱箍3夹紧管桩20的上端；通过管桩抱箍4夹持另一管桩20使其底部与埋入的管桩20上部轴向对应设置，并将两个管桩20相对的外露钢筋焊接固定后，再通过顶部的管桩抱箍4带动两个固定连接的管桩20旋进混凝土浆液中，静待其凝固即可实现管桩20的植入。

本装置在使用的时候，本发明通过在普通旋挖成孔的基础上，在钻孔过程中先进行钢护筒埋设，钢护筒与旋挖动力头连接，在钻孔过程中随钻孔深度埋设护筒，可有效解决在砂层段进行干挖成孔，满足设计干挖成孔要求；本发明通过拆卸旋挖动力头，利用旋挖钻机起吊管桩、可减少吊车配合下桩施工，增加施工工效；本发明通过在旋挖钻动力头部分增加液压抱箍，通过旋挖钻机吊桩后，穿过旋挖动力头，利用旋挖钻动力头增加的液压抱箍抱紧管桩，静压式下桩，可减少机械臂震动锤配合施工，增加施工工效，并解决了原震动锤击管桩过程中无法定位，平面位置及垂直度控制更加准确等缺陷，定位更加方便，且大大提高了管桩垂直度，工序更加简单，便于操作。本发明结构简单、拆装方便，闲置时，将装置拆分开，便于收纳和运输，使用时可携带至工作现场进行装配，而且整个装配过程作业范围很小，整个安装和使用过程安全性高，而且省时省力、非常方便，能够对工作范围进行有效隔离，保护工作人员的安全，并大大提高了工作效率；本装置装置安装操作便捷，可重复利用，经济实用，便于携带、管理，使用灵活，设计合理，结构紧凑，适合广泛推广。

需要说明的是，其中旋挖钻机、起吊设备的具体构造均为现有技术，可直接从市场上采购获得，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得，其具体的连接方式在本领域的日常生活中有着极其广泛的应用，此处不再详述；且文中的定位安装可采用卡扣结构来实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。