一种用于预制桩施工的防护设备及其应用方法与流程

本发明涉及预制桩施工技术领域，尤其涉及一种用于预制桩施工的防护设备及其应用方法。

背景技术：

随着国家基础建设速度的逐年增长，混凝土预制桩作为一种技术成熟的桩型，因其成桩质量易于保障，能承受较大的荷载、坚固耐久等优点，使其在各类工程建设领域的应用数量十分庞大。预制桩根据使用需求及施工计划，可在工厂或施工现场制作。

根据工程经验，限于运输条件，预制桩混凝土实心方桩，桩长一般不超过12m，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以接长，接头不宜超过3个。预制桩混凝土管桩每节长度8m、10m、12m不等，接桩时，接头数量不宜超过4个。

在预制桩的起吊过程中，必须合理选择吊点，防止在起吊过程中过弯而损坏。当吊点少于或等于3个时，其位置按正负弯矩相等的原则计算确定。当吊点多于3个时，其位置按反力相等的原则计算确定。长20-30m的桩，一般采用3个吊点。

预制桩的沉桩方法有锤击法、静力压桩法、振动法等。沉桩过程技术控制较为严格，沉桩设备主要有桩锤、桩架和动力装置三部分。

根据既有工程技术，受运输及吊桩、沉桩技术水平的限制，预制桩桩长有限，且吊桩过程中，多采用在预制桩中预埋的钢筋耳孔作为主要吊桩受力点，在施工过程中极易发生断桩事故。当桩长不满足要求时，需进行现场接桩，接桩质量的好坏，直接影响桩基的使用安全度。因此，可有效避免因运输、吊桩、沉桩技术而造成桩长制作长度有限、易发生断桩事故的，沉桩路径不稳及接桩质量有限而影响预制桩应用效果的用于预制桩施工的吊桩、沉桩防护设备显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种用于预制桩施工的防护设备及其应用方法，通过设置翻转限位装置，确保预制桩在沉桩过程中的垂直度，通过辅助滑动装置与弹性件的配合，既能确保辅助滑动装置不被压坏还能减小顶固装置及置桩板对沉桩作业造成的阻力。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于预制桩施工的防护设备，包括置桩板，其特征在于：所述设备还包括底端板，所述底端板可旋转打开式地固定在所述置桩板的一端；所述置桩板的下方设有若干个翻转限位装置，所述翻转限位装置翻转打开与所述置桩板之间形成所述预制桩的限位腔，所述置桩板表面还设有辅助滑动装置，所述辅助滑动装置通过弹性件支承在所述置桩板内，所述辅助滑动装置的上表面高出所述置桩板的上表面，所述弹性件的弹性压缩量满足于当所述辅助滑动装置受压时使所述辅助滑动装置的上表面与所述置桩板的上表面相平齐的要求。

所述底端板包括两个底板，所述底板设置在所述置桩板的上表面，两个所述底板分别与所述置桩板之间构成铰接，所述底板之间可通过连接件连接固定为一体结构；两个所述底板分别可绕所述置桩板转动并打开。

所述设备还包括顶固装置，所述顶固装置包括两个紧固架，所述紧固架铰接在所述置桩板上，两个所述紧固架旋转围合后形成空腔，两个所述紧固架通过连接件连接固定为一体结构。

所述翻转限位装置包括主板及副板，所述主板铰接在所述置桩板的一侧，所述副板铰接在所述置桩板的另一侧，所述主板及所述副板翻转打开后与所述置桩板形成所述限位腔。

所述主板包括主板底架及主板顶架，所述主板底架的一端部铰接在所述置桩板的底部一侧，所述主板顶架的一端铰接在所述主板底架的另一端部，所述副板包括副板底架及副板顶架，所述副板底架的一端部铰接在所述置桩板的底部另一侧，所述副板顶架的一端铰接在所述副板底架的另一端部；所述副板顶架与所述主板顶架相连形成一体结构，所述副板顶架、所述主板顶架、所述主板底架、所述副板底架与所述置桩板间形成所述限位腔。

所述主板底架及所述副板底架的一侧表面开设有与所述置桩板相吻合适配的凹槽。

所述主板顶架及所述副板顶架上对应设有螺孔，在所述螺孔的上方设置有压条，所述主板顶架和所述副板顶架通过所述压条和所述螺孔连接固定。

所述置桩板的顶面开设有若干通槽，所述辅助滑动装置及所述弹性件均设置在所述通槽内，所述辅助滑动装置包括转轮及支承轴，所述支承轴设置在所述转轮的中心位置，所述支承轴架设在所述弹性件上使所述支承轴上下位移，所述转轮的滚动方向与所述置桩板的长度方向一致。

所述辅助滑动装置还包括主立板及副立板，所述主立板及所述副立板均设置在所述通槽内且与所述置桩板的侧面相平齐，所述主立板及所述副立板上对应设有滑槽，所述弹性件卡接在所述滑槽内，所述支承轴架设在两端的所述弹性件上。

一种用于预制桩施工的防护设备的应用方法，其特征在于：所述应用方法包括以下步骤：

1）旋转闭合两个底板并通过连接件将所述底板连接固定为一体结构构成底端板；将翻转限位装置的主板底架及副板底架从卡槽内翻出；

2）将预制桩放置在置桩板上并将所述预制桩的一端抵在底端板上，辅助滑动装置的转轮受压后，支承轴沿滑槽向下移动，直至所述转轮的上表面与所述置桩板的上表面平齐；

3）旋转闭合两个紧固架并用连接件将所述紧固架连接固定为一体结构构成顶固装置；控制主板顶架及副板顶架进行翻转，连接对应的所述主板顶架及所述副板顶架，以使所述顶固装置以及所述翻转限位装置对所述预制桩进行限位；

4）在所述顶固装置和所述翻转限位装置的限位下对所述预制桩进行吊桩，将所述预制桩吊至设计位置，移开所述底板间的连接件，并使两个所述底板旋转打开，将所述预制桩从所述两个底板旋转打开后的开口位置进行沉桩，并使所述预制桩随着所述转轮的转动沉桩。

本发明的优点是：构造简单，防止预制桩在起吊过程中坠落；确保预制桩在沉桩作业时的垂直度满足要求；防止辅助滑动装置被压坏；减少了防护设备在沉桩作业时产生的阻力；实现了防护设备的循环利用；翻转限位装置可容置在置桩板内，提高空间利用率；可方便快速地更换辅助滑动装置。

附图说明

图1为本发明中防护设备的结构图；

图2为图1的正面结构示意图；

图3为本发明中翻转限位装置与置桩板的连接结构示意图；

图4为本发明中辅助滑动装置的结构图；

图5为本发明中翻转限位装置容置在通槽内的结构示意图；

图6为本发明中翻转限位装置翻转打开的步序图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6所示，图中标记1-39分别表示为：置桩板1、底端板2、翻转限位装置3、主板4、副板5、主板顶架6、主板底架7、副板顶架8、副板底架9、通槽10、卡销11、压条12、主板中轴13、副板中轴14、主板顶轴15、副板顶轴16、主板螺栓孔17、副板螺栓孔18、主板固定板19、副板固定板20、底板21、底板22、底板转轴23、紧固架24、紧固架25、顶固转轴26、吊耳27、顶固装置28、底盒29、通槽30、转轮31、支承轴32、主立板33、副立板34、滑槽35、滑槽36、弹性件37、辅助滑动装置38、螺栓39。

实施例：本实施例为一种用于预制桩施工的防护设备及其应用方法，通过设置翻转限位装置3，确保预制桩在沉桩过程中的垂直度；通过弹性件37与辅助滑动装置38的配合使用，既能保证辅助滑动装置38不会被预制桩压坏还能减小防护设备对沉桩作业造成的阻力，便于沉桩。

如图1、2所示，本实施例中的防护设备包括置桩板1、底端板2、翻转限位装置3、顶固装置28及辅助滑动装置38。

其中，置桩板1固定在底盒29上，置桩板1用来支撑预制桩，底盒29用来支撑置桩板1。沿置桩板1的纵向在底盒29内开设有若干卡槽状通槽10，翻转限位装置3容置在通槽10内，提高空间利用率。通槽10位于底盒29的底部，当底盒29的底部无遮挡时，翻转限位装置3能从通槽10中翻出。

结合图3和图6所示，翻转限位装置3包括主板4、副板5、主板固定板19及副板固定板20，主板固定板19顶部固定有卡销11，通过卡销11可将主板固定板19固定在通槽10内。副板固定板20顶部固定有卡销11，通过卡销11可将副板固定板20固定在通槽10内。主板4包括主板顶架6及主板底架7，主板底架7的一端通过主板中轴13与主板固定板19铰接，使主板底架7可绕主板中轴13旋转，主板底架7既能容置在通槽10内还能伸出通槽10外。主板顶架6的一端通过主板顶轴15与主板底架7的另一端铰接，使主板顶架6能绕着主板顶轴15旋转。副板5包括副板顶架8及副板底架9，副板底架9的一端通过副板中轴14与副板固定板20铰接，使副板底架9可绕着副板中轴14旋转，副板底架9既能容置在通槽10内还能伸出通槽10外。副板顶架8的一端通过副板顶轴16与副板底架9的另一端铰接，使副板顶架8能绕着副板顶轴16旋转。

如图6所示，主板顶架6及主板底架7均为斜面设计，限定主板顶架6的最大旋转角度即主板顶架6的斜面贴合在主板底架7的斜面上，主板底架7的斜面用来支撑主板顶架6。副板顶架8及副板底架9均为斜面设计，限定副板顶架8的最大旋转角度即副板顶架8的斜面贴合在副板底架9的斜面上，副板底架9的斜面用来支撑副板顶架8。

沿主板顶架6的上表面开设有主板螺栓孔17，沿副板顶架8的上表面开设有副板螺栓孔18，主板螺栓孔17与副板螺栓孔18之间锚固有作为连接件的压条12，将主板顶架6及副板顶架8连为一体结构。

如图6所示，翻转限位装置3的翻转步序如下，如图6中（a）、（b）所示，主板4沿着主板中轴13向外翻转打开，直至主板底架7与置桩板1的侧面贴合，即如图6中（c）所示；如图6中（d）所示，主板顶架6沿着主板顶轴15旋转，直至主板顶架6的斜面与主板底架7的斜面贴合，主板顶架6停止翻转，即如图6中（e）所示。如图6中（a）、（b）所示,副板5沿着副板中轴14向外翻转打开，直至副板底架9与置桩板1的侧面贴合，即如图6中（c）所示；如图6中（d）所示，副板顶架8沿着副板顶轴16旋转，直至副板顶架8的斜面与副板底架9的斜面贴合，副板顶架8停止翻转，即如图6中（e）所示。如图6中（e）、（f）所示，通过螺栓39将压条12锚固在板螺栓孔17与副板螺栓孔18之间。当预制桩放置在置桩板1上时，通过若干个翻转限位装置3将预制桩固定在置桩板1上，吊桩时，还能用来确保预制桩的垂直度满足要求。

如图5所示，主板4及副板5错位容置在通槽10内，避免主板4及副板5在翻转时发生磕碰。

如图1所示，顶固装置28包括紧固架24及紧固架25，紧固架24及紧固架25分别通过顶固转轴26安装在置桩板1上，实现紧固架24及紧固架25沿置桩板1的纵向进行旋转作业。紧固架24及紧固架25均呈倒l形，紧固架24与紧固架25拼合成后形成门式结构的空腔，用来容置预制桩。紧固架24及紧固架25的顶端通过压条12连为一体结构，确保吊桩过程中紧固架24及紧固架25处于闭合状态。通过设置顶固装置28减小吊桩时预制桩的晃动范围。

底端板2包括底板21及底板22，底板21及底板22均通过底板转轴23安装在置桩板1上，实现底板21及底板22沿置桩板1纵向进行旋转作业。吊桩前，底板21及底板22旋转至拼合状态，用来支承预制桩，防止预制桩在起吊过程中发生坠落。底板21及底板22的顶部设有压条12，确保吊桩过程中底板21与底板22处于闭合状态。沉桩时，移开压条12，并使底板21及底板22处于分离打开状态，预制桩从底板21和底板22之间的开口向下沉桩，预制桩的两侧被底板21和底板22限位，避免其发生摆动，从而提高沉桩的精准度，确保沉桩位置与设计位置相同。

如图1所示，置桩板1的上表面设有若干个通槽30，通槽30沿置桩板1的长度方向平行间隔布置，在通槽30内设有辅助滑动装置38。如图4所示，辅助滑动装置38包括转轮31、支承轴32、主立板33、副立板34。其中，主立板33上设有滑槽35，滑槽35呈竖向布置；副立板34上设有滑槽36，滑槽36呈竖向布置；支承轴32一端伸入滑槽35内，另一端伸入滑槽36内，当支承轴32受力后能沿着滑槽实现上下移动。转轮31贯穿在支承轴32上，支承轴32用来支撑转轮31，转轮31沿着支承轴32的轴向旋转。主立板33及副立板34沿通槽30的纵向可拆卸式地安装在通槽30内，方便后期更换辅助滑动装置38。

如图4所示，滑槽35及滑槽36内分别设有弹性件37，支承轴32的两端分别对应架设在位于滑槽35和滑槽36内的弹性件37上，弹性件37用来支撑支承轴32。在初始状态下，弹性件37使得转轮31的上表面高出置桩板1的上表面。而当预制桩放置在置桩板1上时，转轮31受压后，利用弹性件37的受压收缩性能，从而使支承轴32沿滑槽向下移动，直至转轮31的上表面与置桩板1的上表面平齐，从而防止转轮31被预制桩压坏。沉桩过程中，因预制桩主要产生竖向作用力，对转轮31的侧向作用力较小，此时，弹性件37弹性释放产生回弹，从而使支承轴32沿着滑槽移动，直至转轮31的上表面重新高出置桩板1的上表面。转轮31与预制桩接触，转轮31随着预制桩的下沉发生滚动，预制桩随着转轮31的滚动向下沉桩，这样一来，可减小置桩板1与预制桩之间的摩擦阻力，有利于预制桩的沉桩作业。

本实施例的具体操作步骤：

1）防护设备摆放就位；闭合底板21及底板22并用压条12将底板21及底板22连接成一体结构；

2）如图6中（a）、（b）所示，将主板4沿着主板中轴13向外翻转，直至翻转呈主板底架7与置桩板1的侧面贴合的状态，即如图6中（c）所示；如图6中（a）、（b）所示，将副板5沿着副板中轴14向外翻转，直至翻转呈副板底架9与置桩板1的侧面贴合的状态，即如图6中（c）所示；

3）将预制桩放置在置桩板1的上表面，并使预制桩的一端抵在底端板2上；

4）转轮31受压，利用弹性件37的受压收缩性能，使得支承轴32沿滑槽向下移动，直至转轮31的上表面与置桩板1的上表面平齐；

5）闭合紧固架24及紧固架25并用压条12将紧固架24及紧固架25连为一体结构，使预制桩被限位在紧固架24及紧固架25所构成的空腔内；

6）如图6中（d）所示，主板顶架6沿着主板顶轴15旋转，直至主板顶架6的斜面与主板底架7的斜面贴合，主板顶架6停止翻转，即如图6中（e）所示；如图6中（d）所示，副板顶架8沿着副板顶轴16旋转，直至副板顶架8的斜面与副板底架9的斜面贴合，副板顶架8停止翻转，即如图6中（e）所示；如图6中（e）、（f）所示，通过螺栓30将压条12锚固在主板螺栓孔17与副板螺栓孔18上，完成主板顶架6和副板顶架8之间的连接固定；

7）在顶固装置28及翻转限位装置3的限位下进行吊桩作业，将预制桩吊至设计位置；

8）移开底板21及底板22之间的压条12，并使底板21及底板22旋转至打开状态，此时，预制桩主要产生竖向作用力，对转轮31的侧向作用力较小，弹性件37弹性释放产生回弹，使得支承轴32沿着滑槽移动，直至转轮31的上表面重新高出置桩板1的上表面。转轮31与预制桩接触，转轮31随着预制桩的下沉发生滚动，预制桩随着转轮31的滚动从底板21和底板22之间的开口向下沉桩；

9）沉桩作业完成后，回收防护设备，实现防护设备的循环使用，并将翻转限位装置3容置在通槽10内，提高空间使用率。

本实施例在具体实施时：

在底盒29下设有撑脚，撑脚的高度满足于主板4及副板5能从通槽10内翻出，防止预制桩吊放至置桩板1上的过程中损坏已事先翻出的翻转限位装置3。

在主板底架7及副板底架9与置桩板1的接触面上均设有凹槽，使得主板底架7及副板底架9与置桩板1完全贴合，进而使得限位腔更稳固。

防护设备中与转轴相关的构件，在与转轴接触区域均采用缺口构造，在保证应用功能的情况下，可使得相应构件实现双向转动，提升了使用便捷性。

底板21、底板22、紧固架24及紧固架25上设有吊耳27，作为运输、吊桩过程中的主要受力点，解决了在预制桩中预埋耳朵作为受力点的弊端，避免了施工过程中的断桩事故；同时，针对较长钢桩，也避免了在吊桩过程中的弯桩事故。

压条12的两端设有螺孔，底板21、底板22、紧固架24及紧固架25的顶面对应设有螺孔，通过螺栓将底板21、底板22及压条12连为一体结构，通过螺栓将紧固架24、紧固架25及压条12连为一体结构，移开压条12只需将螺栓移走即可。

翻转限位装置3可采用抽拉、伸缩等其它具有收纳功能的形式容置在通槽10内。

弹性件37可采用弹簧、海绵体、胶体等具备弹性功能的材料；转轮31可采用耐压耐磨的钢体、塑胶等复合材料。

翻转限位装置3与置桩板1间形成限位腔的形状与预制桩的断面形状相适配，可采用方形、圆形、三角形等结构形式。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换故在此不一一赘述。