一种移动沉桩的施工方法与流程

1.本发明涉及一种地基沉桩施工技术领域，具体涉及一种通过在现有移动式架桥机安装前翻式打桩机实现移动沉桩的施工方法。


背景技术：

2.随着我国经济的发展,国家在基础设施建设方面的投入越来越大。高速公路、高速铁路和高架道路作为交通工程的重要组成部分,近些年规模逐渐扩大,开工建设数量不断增多。现有技术中高速公路、高速铁路和高架道路修建过程中涉及桥梁工程施工时,通常采用架桥机在完成桩基础上移动铺设预制梁板。这样,既能提升高速公路桥梁架设施工的机械化水平,又能加快项目施工的总体进度。目前市场上多数架桥机主要是用来在完成的梁柱之间铺设预制梁板、实现桥面或路面的贯通。桥梁工程的桩基础一般采用预制桩锤击沉入和钻孔灌注桩施工方法，预制桩施工采用由柴油打桩锤或者液压打桩锤锤击沉入形成桩基础，而灌注钻孔桩则采用螺旋钻机就地钻掘成孔、插入钢筋笼、灌注混凝土水泥固化后而成桩基础，这样，施工过程中需要配置打桩机或者钻孔机，以及诸多大型起重吊运设备和驳运车辆，大幅度增加施工工程费用，给施工管理、设备管理和施工进程带来较大不变因素。因此，桥梁工程施工需要一种多功能架桥机施工，除具备架桥机应有的操作功能以外，还可以通过配置能够完成沉桩施工的打桩机，要求打桩机的桅杆能够适应前翻竖直和后仰放下作业，满足预制桩沉桩施工需要，从而拓展其施工应用范围，提高架桥机的适应能力，达到多功能、适应性强和灵活机动等技术性能，特别在临近江河湖泊等水上桩基作业，可以不必修建栈桥和铺设混凝土板，有效避免施工过程中对环境的破坏，从而对生态环境进行有效的保护。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于克服现有架桥机沉桩作业和铺设梁板存在的缺点，提供一种通过在移动式架桥机上安装桅杆前翻型打桩机实现架桥机移动沉桩、铺设梁板的施工方法，满足架桥机在江河湖泊等水上桩基作业，进一步拓展架桥机的施工应用范围，具有多功能、适应性强和作业效率高的特点。
4.为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：一种移动沉桩的施工方法，包括以下步骤：1）安装桅杆前翻型打桩机，a）根据桩基施工要求确定打桩机的桅杆高度，在地面空余场地组装桅杆，该桅杆包括多个桅杆单元、位于桅杆背面的滑槽、第一铰接座和位于桅杆端部的顶部滑轮架，桅杆单元之间连接时通过上方桅杆单元的四个主弦杆下端部的二个封板插板和二个封板耳座分别插入下方桅杆单元的四个主弦杆上端部的二个封板耳座和封板插板，通过销轴锁定后形成桅杆；桅杆通过第一铰接座置于机架的上耳座后通过销轴与机架铰接连接；滑轮架固装于桅杆的桅杆单元的顶部；b）滑槽安装于若干桅杆单元对接而成的上部桅杆的背面；在位于桅杆背面的滑槽的二个长槽钢内安装滑架，该滑槽的上下二端设有设有限位块；c）在桅杆的背面安装支撑架，该
支撑架的二个下端接叉分别置于机架后端的二个下耳座后通过销轴与机架铰接连接；该支撑架上端固装调节油缸；d）变幅机构设置于滑架与机架之间，将变幅机构的上滑轮组的支座、支撑架的调节油缸的活塞杆接叉同时置于滑架的滑架耳座后通过销轴枢轴连接；下滑轮组安装于机架的架体的上端面；将调节油缸的进油口和出油口通过液压管路连接到液压系统；e）利用起重设备将安装妥当的桅杆前翻型打桩机吊运至移动式架桥机的二个左右移动臂架之间的安装位置，将机架与移动式架桥机固装；此时，桅杆处于水平位置；f）在移动式架桥机的移动臂架上安装变幅机构的变幅卷扬机，变幅绳从变幅卷扬机上引出、依次穿过下滑轮组和上滑轮组；g）在移动式架桥机的二个移动臂架上分别安装吊桩卷扬机和吊锤卷扬机，从吊锤卷扬机和吊锤卷扬机分别引出的钢丝绳通过桅杆顶部的滑轮架后连接打桩锤和预制桩；h）在桅杆前翻型打桩机的桅杆的最前端的桅杆单元的安装二个夹桩器，它们分别通过夹桩座固装于桅杆单元的正面的二个主弦杆上，在夹持油缸的进油口和出油口通过液压管路连接到液压系统；2）吊运打桩锤和预制桩，a）利用起重设备将打桩锤和多个预制桩吊运至位于移动式架桥机右侧的已铺设完成的梁板空余场地；b）利用移动式架桥机的天车将打桩锤吊起并向左移动至桅杆前翻型打桩机的桅杆处，该桅杆为半开式桁架构体，打桩锤通过其侧面的导向板置于桅杆的桅杆单元正面的二个主弦杆上后部分位于桅杆的内腔，从吊锤卷扬机引出钢丝绳绕过桅杆顶部的滑轮架和索具后牢固连接该打桩锤；c）通过液压系统操纵夹持油缸，收缩活塞杆拉动夹持臂的臂耳板，从而使夹持臂向上翻起；d）利用移动式架桥机的天车将预制桩吊运至打桩锤前的桅杆处，该预制桩的一端进入打桩锤前端处的桩帽，由于夹桩器的夹持臂处于向上翻起的位置，便于预制桩顺利进入桅杆前部的桅杆单元的内腔；操纵夹桩器的夹持油缸，伸出活塞杆顶推夹持臂的臂耳板后使夹持臂放下，该夹持臂的二个头部和内弧面布置的多个导向块就支承在预制桩的外圆周上，从而将外部预制桩锁定在桅杆单元上；从吊桩卷扬机引出钢丝绳绕过桅杆的顶部滑轮架和索具后牢固连接该预制桩，防止预制桩脱落；3）桅杆前翻竖直、移动式架桥机前行，a）操纵变幅机构的变幅卷扬机，收紧与滑架连接的变幅绳，上滑轮组的支座拉动滑架沿桅杆背面的滑槽向左滑动，此时与滑架同时枢轴连接的支撑架也向左滑移并支撑桅杆；b）继续操纵变幅机构，收紧与滑架连接的变幅绳，使滑架沿桅杆背面的滑槽继续向左滑动；桅杆在滑架拉动和支撑架顶推的共同作用下，绕机架的上耳座作向前翻转动作；c）当桅杆在滑架拉动下处于与水平面成75-80
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时，停止收紧变幅绳，用销轴将滑架与桅杆锁定；操纵支撑架前端的调节油缸，使其活塞杆伸出顶推滑架和桅杆，直到桅杆完全处于垂直状态，锁定调节油缸；桅杆前翻型打桩机进入待工作状态；d）操纵移动式架桥机的左右二个移动臂架沿梁板二侧轨道向左前行至桩位处，停车锁定移动式架桥机；4）启动打桩锤、预制桩沉桩，a）操纵吊桩卷扬机和吊锤卷扬机，分别放出钢丝绳使打桩锤和预制桩沿桅杆的桅杆单元正面的二个主弦杆下行，预制桩依靠自重和打桩锤质量压入地层；松开连接预制桩的钢丝绳，操纵吊锤卷扬机收紧钢丝绳，并在桅杆的合适位置予以固定，防止钢丝绳晃动造成安全隐患；b）启动打桩锤，使其沿桅杆的桅杆单元正面的二个主弦杆向下锤击预制桩，借助夹桩器的夹持臂二个头部和内弧面布置的多个导向块的导向支承完成预制桩沉桩；c）在预制桩达到沉桩深度和收锤要求后，关闭打桩锤停止施打，从而完成沉桩施工；d）操纵吊锤卷扬机，收紧钢丝绳提起打桩锤至一定高度后关闭吊锤卷扬机；5）桅杆后仰落架，a）操纵支撑架前端的调节油缸，使其活塞杆收缩拉动滑架和桅杆，使桅杆略微向后倾斜，锁定调节油缸；b）操纵变操纵幅机
构的变幅卷扬机，慢速放出与滑架连接的变幅绳，此时上滑轮组的支座推动滑架沿桅杆背面的滑槽向上滑动，支撑架同时随滑架沿桅杆的滑槽向上滑移并支撑桅杆；c）继续慢速放出变幅卷扬机的变幅绳，此时上滑轮组的支座推动滑架沿桅杆背面的滑槽向上滑动，桅杆绕机架的上耳座转动后仰落架至水平位置；6）移动式架桥机横移桩位，a）操纵移动式架桥机横移横移机构，使其沿横向导轨移动至下一个桩位；b）重复2）c、d～5），进行下一个桩基沉桩施工，直至形成一排横向布置的桩基施工；7）桩基盖梁和梁板铺设，a）操纵移动式架桥机的天车将桩基盖梁运行并就位于一排横向桩基的顶端，完成桩基盖梁安装；b）操纵移动式架桥机的天车左行至梁板堆放处，将各个梁板分别吊起并向右运行，安装就位于二个桩基盖梁之间，完成梁板铺设。
5.优选地，在步骤4）中，桅杆的左右垂直度由移动式架桥机来调整，前后垂直度由支撑架的前端的调节油缸调整。
附图说明
6.下面结合附图和实施例对本发明移动打桩架桥的施工方法作进一步描述：图1是本发明中桅杆前翻型打桩机水平位置时的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是本发明中桅杆前翻型打桩机垂直状态时的示意图；图4是图3的左视图；图5是图3的右视图；图6是图3的仰视图；图7为本发明中桅杆前翻型打桩机的桅杆单元的结构示意图；图8为图7的左视图；图9为图7的右视图；图10为图7的俯视图；图11为图7的仰视图;图12图4中a部局部放大图；图13是图12的俯视图；图14是图12的左视图局部；图15为本发明中夹桩器的夹持臂上翻时的结构示意图；图16是图15的俯视图；图17是图15的左视图局部；图18为本发明中桅杆前翻型打桩机的桅杆前翻转至与水平面成75-80
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时的示意图；图19是图18的俯视图；图20是图18的左视图。
具体实施方式
7.如图1-17所示，包括桅杆1、支撑架2、滑架3、变幅机构4、机架6、夹桩器7和控制机构的桅杆前翻型打桩机；桅杆1包括多个桅杆单元10、位于桅杆背面的滑槽12、第一铰接座13和位于桅杆端部的顶部滑轮架14，其中，桅杆单元10包括四个主弦杆101、位于其左、右和
背面的多个横腹杆102和斜腹杆103及横筋板104；支撑架2包括撑架臂20、位于撑架臂上端部的调节油缸21和撑架臂下端部的下端接叉22；滑架3包括滑架体30、位于滑架体下端面的滑架耳座31；变幅机构4包括变幅卷扬机41、下滑轮组42、上滑轮组43和变幅绳44；机架6包括架体60、上耳座63和下耳座62；夹桩器7包括具有上轴座701、半轴盖702和下耳板703的夹桩座70、具有臂耳板711的夹持臂71及夹持油缸72；其中：所述机架6为焊接结构，固装于移动式架桥机的二个左右移动臂架之间的安装位置；所述上耳座63位于架体60的左侧上端部，所述下耳座62有二个，分别位于架体60的右侧下底部。
8.所述桅杆1由多个桅杆单元10对接而成；所述桅杆单元10为半开式桁架构体；所述四个主弦杆101沿桅杆单元10的垂直方向设置在其四个角上；所述横腹杆102分别在桅杆单元10的左、右和背面的二个主弦杆101之间等距离间隔设置；所述斜腹杆103分别在二个主弦杆101和二个横腹杆102之间形成的区域内斜向设置；所述横筋板104沿桅杆单元10的垂直方向间隔设置在其内腔，它们的两端分别固定焊接在桅杆单元10的左立面和背立面内侧的横腹杆102、以及右立面和背立面内侧的横腹杆102；所述桅杆单元10的四个主弦杆101的上、下端部分别设有端部封板1011，其中二个端部封板1011上分别设置封板插板1012，另外二个端部封板1011上分别设置封板耳座1013；所述上方的一个桅杆单元10通过其四个主弦杆101下端部的二个封板插板1012和二个封板耳座1013分别插入下方的一个桅杆单元10的四个主弦杆101上端部的二个封板耳座1013和封板插板1012，通过销轴锁定后形成桅杆1。
9.所述滑槽12沿桅杆1的垂直方向设置在其背面，它通过二个长槽钢121固装于若干桅杆单元10对接而成的上部桅杆1的背面；所述二个长槽钢121的缺口相对、互为平行地布置。所述滑槽12的上端和下端均设有限位块。
10.所述滑架3置于滑槽12内；所述滑架耳座31沿滑架体30的长度方向设置于它的外端面；所述变幅机构4的上滑轮组43的支座431和支撑架2的调节油缸21端部节叉置于滑架3的滑架耳座31枢轴连接，推动滑架3在滑槽12的二个长槽钢121的内缺口上下滑移，完成桅杆1的前翻竖直和后仰放下。所述滑架3的左右二端部均设有包括二块第一耐磨垫331和一块第二耐磨垫332的耐磨板组合33，它们均采用球墨铸铁材质制作。
11.所述变幅机构4设置于滑架3与机架6之间；所述变幅卷扬机41设置于移动式架桥机的移动臂架上的安装位置；所述变幅机构4的上滑轮组43的支座431和支撑架2的调节油缸21的活塞杆接叉同时置于滑架3的滑架耳座31后通过销轴枢轴连接；所述下滑轮组42安装于机架6的架体60的上端面前部；所述变幅绳44从变幅卷扬机41上引出、依次穿过下滑轮组42和上滑轮组43；所述变幅机构4的变幅卷扬机41有二组，分别设置于移动式架桥机的左右二个移动臂架上的安装位置，它们分别引出变幅绳44连接到变幅机构4的下滑轮组42、上滑轮组43。
12.所述支撑架2的撑架臂20为矩形变截面的桁架结构体；所述调节油缸21的缸筒端与支撑架2固装；所述支撑架2的下端接叉22有二个，沿撑架臂20的下端部对称设置，它们分别置于机架6后端的二个下耳座62后通过销轴与机架6铰接连接。
13.所述桅杆1通过桅杆单元10背面的第一铰接座13置于机架6的上耳座63后通过销轴与机架6铰接连接。
14.打桩锤通过其导向板置于所述桅杆1的桅杆单元10正面的二个主弦杆101上后位
于桅杆1的内腔，由外部吊锤卷扬机引出钢丝绳绕过顶部滑轮架14和索具后牢固连接该打桩锤，并在桅杆1的内腔提升和下放。
15.所述夹桩器7有二个，分别设置于桅杆1的下部桅杆单元10处；所述夹桩器7的夹桩座70通过螺钉分别固装于下部桅杆单元10正面的二个主弦杆101上；所述夹持油缸72的缸筒端与夹桩座70的下耳板703铰接，它的活塞杆与夹持臂71的臂耳板711铰接；所述夹持臂71采用圆管弯制而成，其二个头部和内弧面设有多个导向轮，该夹持臂置于夹桩座70上部的二个半轴盖702的半圆槽内，所述上轴座701分别固装于半轴盖702上后使夹持臂71借助于夹持油缸72的收缩伸展进行上翻和放下动作。
16.所述控制机构操纵变幅机构4的变幅卷扬机41收紧变幅绳44，通过上滑轮组43向下拉动滑架3，使滑架3沿着桅杆1背面的滑槽12向下滑移，这样，所述桅杆1绕机架6的上耳座63向前翻转，所述支撑架2随滑架3下移过程中其下端接叉22绕机架6的下耳座62转动，所述调节油缸21助推滑架3并始终顶撑桅杆1。
17.结合图1-20，本发明提供的施工方法，包括以下步骤：步骤1：安装桅杆前翻型打桩机a）根据桩基施工要求确定打桩机的桅杆1高度，在地面空余场地组装桅杆1，该桅杆包括多个桅杆单元10、位于桅杆背面的滑槽12、第一铰接座13和位于桅杆端部的顶部滑轮架14，桅杆单元10之间连接时通过上方桅杆单元10的四个主弦杆101下端部的二个封板插板1012和二个封板耳座1013分别插入下方桅杆单元10的四个主弦杆101上端部的二个封板耳座1013和封板插板1012，通过销轴锁定后形成桅杆1；桅杆1通过第一铰接座13置于机架6的上耳座63后通过销轴与机架6铰接连接；滑轮架14固装于桅杆1的桅杆单元10的顶部；b）滑槽12安装于若干桅杆单元10对接而成的上部桅杆1的背面；在位于桅杆1背面的滑槽12的二个长槽钢121内安装滑架3，该滑槽的上下二端设有设有限位块；c）在桅杆1的背面安装支撑架2，该支撑架的二个下端接叉22分别置于机架6后端的二个下耳座62后通过销轴与机架6铰接连接；该支撑架上端固装调节油缸21；d）变幅机构4设置于滑架3与机架6之间，将变幅机构4的上滑轮组43的支座431、支撑架2的调节油缸21的活塞杆接叉同时置于滑架3的滑架耳座31后通过销轴枢轴连接；下滑轮组42安装于机架6的架体60的上端面；将调节油缸21的进油口和出油口通过液压管路连接到液压系统；e）利用起重设备将安装妥当的桅杆前翻型打桩机吊运至移动式架桥机的二个左右移动臂架之间的安装位置，将机架6与移动式架桥机固装；此时，桅杆1处于水平位置；f）在移动式架桥机的移动臂架上安装变幅机构4的变幅卷扬机41，变幅绳44从变幅卷扬机41上引出、依次穿过下滑轮组42和上滑轮组43；g）在移动式架桥机的二个移动臂架上分别安装吊桩卷扬机和吊锤卷扬机，从吊锤卷扬机和吊锤卷扬机分别引出的钢丝绳通过桅杆1的顶部滑轮架14后连接打桩锤和预制桩;h）在桅杆前翻型打桩机的桅杆1的最前端的桅杆单元10的安装二个夹桩器7，它们分别通过夹桩座70固装于桅杆单元10的正面的二个主弦杆101上，在夹持油缸72的进油口和出油口通过液压管路连接到液压系统。
18.步骤2：吊运打桩锤和预制桩a）利用起重设备将打桩锤和多个预制桩吊运至位于移动式架桥机右侧的已铺设完成
的梁板空余场地；b）利用移动式架桥机的天车将打桩锤吊起并向左移动至桅杆前翻型打桩机的桅杆1处，该桅杆为半开式桁架构体，打桩锤通过其侧面的导向板置于桅杆1的桅杆单元10正面的二个主弦杆101上后部分位于桅杆1的内腔，从吊锤卷扬机引出钢丝绳绕过桅杆1顶部的滑轮架14和索具后牢固连接该打桩锤；c）利用移动式架桥机的天车将预制桩吊运至打桩锤前的桅杆1处，该预制桩的一端进入打桩锤前端处的桩帽，由于夹桩器7的夹持臂71处于向上翻起的位置，便于预制桩顺利进入桅杆1前部的桅杆单元10的内腔；操纵夹桩器7的夹持油缸72，伸出活塞杆顶推夹持臂71的臂耳板711后使夹持臂71放下，该夹持臂的二个头部和内弧面布置的多个导向块就支承在预制桩的外圆周上，从而将外部预制桩锁定在桅杆单元10上；从吊桩卷扬机引出钢丝绳绕过桅杆1顶部的滑轮架14和索具后牢固连接该预制桩，防止预制桩脱落。
19.步骤3：桅杆前翻竖直、移动式架桥机前行a）操纵变幅机构4的变幅卷扬机41，收紧与滑架3连接的变幅绳44，上滑轮组43的支座431拉动滑架3沿桅杆1背面的滑槽12向左滑动，此时与滑架3同时枢轴连接的支撑架2也向左滑移并支撑桅杆1；b）继续操纵变幅机构4，收紧与滑架3连接的变幅绳44，使滑架3沿桅杆1背面的滑槽12继续向左滑动；桅杆1在滑架3拉动和支撑架2顶推的共同作用下，绕机架6的上耳座63作向前翻转动作；c）当桅杆1在滑架3拉动下处于与水平面成75-80
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时，停止收紧变幅绳44，用销轴将滑架3与桅杆1锁定；操纵支撑架2前端的调节油缸21，使其活塞杆伸出顶推滑架3和桅杆1，直到桅杆1完全处于垂直状态，锁定调节油缸21；桅杆前翻型打桩机进入待工作状态；d）操纵移动式架桥机的左右二个移动臂架沿梁板二侧轨道向左前行至桩位处，停车锁定移动式架桥机。
20.步骤4：启动打桩锤、预制桩沉桩a）操纵吊桩卷扬机和吊锤卷扬机，分别放出钢丝绳使打桩锤和预制桩沿桅杆1的桅杆单元10正面的二个主弦杆101下行，预制桩依靠自重和打桩锤质量压入地层；松开连接预制桩的钢丝绳，操纵吊锤卷扬机收紧钢丝绳，并在桅杆1的合适位置予以固定，防止钢丝绳晃动造成安全隐患；b）启动打桩锤，使其沿桅杆1的桅杆单元10正面的二个主弦杆101向下锤击预制桩，借助夹桩器7的夹持臂71二个头部和内弧面布置的多个导向块的导向支承完成预制桩沉桩；c）在预制桩达到沉桩深度和收锤要求后，关闭打桩锤停止施打，从而完成沉桩施工；d）操纵吊锤卷扬机，收紧钢丝绳提起打桩锤至一定高度后关闭吊锤卷扬机；桅杆1的左右垂直度由移动式架桥机来调整，前后垂直度由支撑架2的前端的调节油缸21调整。这样，可以实现仰式、俯式桩基的沉桩施工，进一步提高打桩机的施工性能，满足大型承载力桩基础的施工需要。
21.步骤5：桅杆后仰落架a）操纵支撑架2前端的调节油缸21，使其活塞杆收缩拉动滑架3和桅杆1，使桅杆1略微向后倾斜，锁定调节油缸21；b）操纵变操纵幅机构4的变幅卷扬机41，慢速放出与滑架3连接的变幅绳44，此时上滑
轮组43的支座431推动滑架3沿桅杆1背面的滑槽12向上滑动，支撑架2同时随滑架3沿桅杆1的滑槽12向上滑移并支撑桅杆1；c）继续慢速放出变幅卷扬机41的变幅绳44，此时上滑轮组43的支座431推动滑架3沿桅杆1背面的滑槽12向上滑动，桅杆1绕机架6的上耳座63转动后仰落架至水平位置。
22.步骤6：移动式架桥机横移桩位a）操纵移动式架桥机横移横移机构，使其沿横向导轨移动至下一个桩位；b）重复步骤2中c、d～步骤5，进行下一个桩基沉桩施工，直至形成一排横向布置的桩基施工。
23.步骤7：桩基盖梁和梁板铺设a）操纵移动式架桥机的天车将桩基盖梁运行并就位于一排横向桩基的顶端，完成桩基盖梁安装；b）操纵移动式架桥机的天车左行至梁板堆放处，将各个梁板分别吊起并向右运行，安装就位于二个桩基盖梁之间，完成梁板铺设。
24.本发明移动沉桩的施工方法通过在现有移动式架桥机上安装桅杆前翻型打桩机实现架桥机的移动沉桩和铺设梁板的施工作业，在自然保护区、滩涂或者城市建成区实现桩基施打、盖梁和箱梁架设的一体化作业，进一步拓展移动式架桥机的施工应用范围，具有多功能、适应性强和作业效率高的特点。