一种钢管桩沉桩方法及其沉桩设备与流程

本技术涉及钢管桩施工，尤其是涉及一种钢管桩沉桩方法及其沉桩设备。

背景技术：

1、在海上码头施工过程中，打设钢管桩是较为常见的施工项目；现有钢管桩打桩施工方法一般包括如下步骤：在目标施工位置安装导向架；起吊钢管桩，将钢管桩下端穿过导向架中部预留的导向孔，并插入土中，稳定后通过捶击设备对钢管桩顶部捶击，以使得钢管桩在捶击过程中下沉至土体内，在此过程中，通过导向架对钢管桩的下移进行限位，使得钢管桩保持指定垂直度，当钢管桩顶部没入导向架顶部后，吊起下一根桩进行捶击，重复以上步骤，直至将指定数量的钢管桩捶击至地下完成施工。

2、针对上述中的相关技术，发明人发现通过吊车起吊钢管桩的过程中，一般在吊车端部通过吊绳连接吊钩，将吊钩插入钢管桩端部预先开设的通孔内，然后将钢管桩运送至导向架上方，而在将钢管桩插入导向孔内的过程中，由于钢管桩易晃动，且当钢管桩长度较长时，施工人员不易快速将钢管桩下端对准导向孔并插入导向孔内，导致施工效率低下。

技术实现思路

1、为了提高钢管桩沉桩施工效率，本技术提供一种钢管桩沉桩方法及其沉桩设备。

2、第一方面，本技术提供的一种钢管桩沉桩方法，采用如下的技术方案：

3、一种钢管桩沉桩方法，包括如下步骤：

4、在目标沉桩位置安装导向架，在导向架上绕卷吊绳；

5、在钢管桩两端分别开设起吊孔，在每一起吊孔内插设吊钩，将其中一端的吊钩连接起吊机，将另一端的吊钩连接吊绳，将吊绳另一端绕卷于导向架上；

6、启动起吊机起吊钢管桩，收卷导向架上的吊绳，以使得钢管桩下端在自重作用和吊绳牵拉下插入导向架内；

7、将钢管桩底端的吊钩脱离起吊孔，将钢管桩贯穿导向架并插入土内；

8、捶击钢管桩，并通过搭载有摄像头的无人机实时监控，直至将钢管桩捶击至土内标高位置。

9、通过采用上述技术方案，通过在钢管桩两端分别开设起吊孔，使用起吊机来将钢管桩起吊至竖直状态，然后预先将与钢管桩底端相连的吊钩连接吊绳，并将该吊绳绕卷固定于导向架顶端，在通过起吊机来起吊钢管桩的过程中，导向架上的吊绳将处于被释放状态，而当钢管桩被起吊至导向架上方时，可通过绕卷吊绳来使得钢管桩底端在吊绳的拉动下移动至导向架下方，此时操控起吊机的施工人员可以根据钢管桩底端的移动位置来控制起吊机，以使得钢管桩保持竖直状态，从而使得钢管桩可以快速移动至导向架上方，当钢管桩在其自重作用以及吊绳牵拉作用下插入导向架内时，将钢管桩底端的吊钩抽出起吊孔，此时紧靠钢管桩顶部的起吊机支撑钢管桩穿过导向架并插入土中，最后再将该钢管桩捶击至土内标高位置。

10、第二方面，本技术公开了第一方面中的钢管桩沉桩方法所采用的钢管桩沉桩设备，包括起吊机、导向架、吊绳、吊钩、放卷组件，以及捶击组件；所述导向架沿其高度方向开设有供钢管桩穿过的导向孔，所述吊绳其中一端绕卷于导向架上，另一端连接于吊钩，所述放卷组件用于释放或绕卷吊绳，所述钢管桩两端分别对称开设有供吊钩插设起吊孔，所述捶击组件用于锤击钢管桩顶壁。

11、通过采用上述技术方案，将起吊机的起吊部位预设的吊钩插入钢管桩其中一端的起吊孔内，然后通过放卷组件释放吊绳，将导向架上的吊钩插入钢管桩另一端的起吊孔内，接着在通过起吊机起吊钢管桩时，通过放卷组件继续释放吊绳，当钢管桩被吊运至导向架上方时，通过放卷组件收卷吊绳，此时钢管桩在吊绳的牵拉之下移动至插入导向孔内，实现将钢管桩下端快速、准确插入导向孔内、提高施工效率的效果。

12、作为优选，所述导向架侧壁贯穿开设有供吊绳和吊钩贯穿的换向孔，所述换向孔贯穿导向架顶部，所述放卷组件包括转动连接于导向架上的绕杆，用于驱动绕杆转动的放卷电机，以及设置于导向架上的让位杆；所述让位杆设置于换向孔内，所述放卷组件还包括第一移动件，所述第一移动件用于带动让位杆移动，以启闭换向孔。

13、通过采用上述技术方案，吊绳与吊钩相连的一端可穿过换向孔并位于导向架远离绕杆处的一侧，方便在绕卷吊绳时，将钢管桩牵引至插入导向孔内，而当需要将钢管桩底部的吊钩脱离起吊孔时，为了方便对吊钩和吊绳进行集中统一收纳，可以通过第一移动件带动让位杆移动，以打开换向孔，方便吊钩和吊绳穿过换向孔并移动至与绕杆同侧的位置。

14、作为优选，所述导向架内还对称设置有限位夹板，所述限位夹板之间预留有供钢管桩插设的让位空间，所述限位夹板相互朝向处的侧壁设置有助滑球，所述第一移动件还用于控制限位夹板朝相互靠近或远离的方向移动。

15、通过采用上述技术方案，当钢管桩底端脱离与吊钩的连接之后，通过第一移动件带动相互对称的限位夹板朝相互靠近的方向移动，从而缩小供钢管桩插设的让位空间大小，以通过限位夹板来对钢管桩进行限位作用，减少钢管桩在下沉过程中晃动的情况，此外，助滑球的设置可以减小限位夹板对钢管桩下沉时对钢管桩的移动阻力。

16、作为优选，所述第一移动件、让位杆以及限位夹板三者一一对应设置，所述第一移动件包括转动连接于导向架上的丝杆、用于驱动丝杆转动的马达、螺纹套接于丝杆上的顶推板、连接于限位夹板与导向架之间的支撑弹簧、转动连接于导向架内的转杆、设置于转杆与导向架转动连接处的第一扭簧；所述顶推板与对应的限位夹板侧壁共同设置有让位面，所述支撑弹簧的伸缩方向平行于限位夹板的移动方向，所述转杆其中一端连接于让位杆，另一端位于抵推板移动方向的延长线上；所述第一扭簧其中一端连接于导向架上，另一端连接于转杆上。

17、通过采用上述技术方案，启动马达带动顶推板朝靠近限位夹板的方向移动，当顶推板与对应限位夹板的让位面相贴合时，顶推板继续移动并顶推限位夹板，以使得限位夹板朝远离顶推板的方向移动，即使得限位夹板朝相互靠近的方向移动，而在顶推板移动过程中，顶推板顶推转杆端部，以使得转杆转动，转杆转动时带动让位杆转动，以使得让位杆与换向孔内壁之间留出供吊绳穿过的空隙，方便吊绳带动吊钩脱离钢管桩底部的起吊孔。

18、作为优选，所述捶击组件包括支撑架、设置于支撑架内的捶击件、对称设置于支撑架下端的定位插杆，以及用于驱动插杆插入起吊孔内的第二移动件；所述支撑架顶部连接于起吊机的起吊部位，所述捶击件用于对钢管桩进行锤击，所述定位插杆与钢管桩顶部的起吊孔一一对应设置。

19、通过采用上述技术方案，当钢管桩下端贯穿导向架并插入土内之后，通过起吊机起吊支撑架，将支撑架移动至套接于钢管桩顶部，然后通过第二移动件带动定位插杆插入起吊孔内，以实现对钢管桩的定位，使钢管桩在受捶击件捶击时与捶击件的捶击部位始终处于同一轴线上。

20、作为优选，所述第二移动件包括套接于定位插杆外部的套管、设置于套管与定位插杆之间的对接弹簧、用于检测定位插杆与套管之间伸缩总长的检测模块、电连接于检测模块的控制器，以及用于驱动定位插杆以钢管桩为中心转动的转动件；所述转动件电连接于控制器，所述控制器用于控制转动件转动，并接收检测模块所检测的数据，还用于在检测数据为预设数据时，控制转动件停止转动。

21、通过采用上述技术方案，在起吊支撑架之前，事先根据钢管桩的管径调节定位插杆与套管的之间的伸缩总长，以使得在对接弹簧未形变时，定位插杆可以插入起吊孔内，当通过起吊机将支撑架起吊至钢管桩顶部后，由于支撑架移动至钢管桩顶部之后不一定能够使得定位插杆恰好对准起吊孔，若定位插杆未插入起吊孔内，那么此时定位插杆势必会在钢管桩的外周壁的抵压下处于插入套管内，以使得对接弹簧处于收缩状态，此时检测模块实时检测定位插杆远离套管处的一端距离套管端部的伸缩总长，并将该数据发送至控制器，控制器内预存储有对接弹簧未形变时所对应的定位插杆端部距离套管端部的伸缩总长，控制器可以将检测模块所检测的上述数据与预存储的数据进行比对，若比对不一致，则说明插杆未对准起吊孔，此时控制器将控制转动件带动定位插杆转动，定位插杆在转动过程中将在对接弹簧的带动下自动插入起吊孔内，当插入起吊孔内时，检测模块所检测的数据将与预存储的伸缩总长数据相一致，此时控制器将控制转动件停止转动，实现定位插孔与起吊孔的自动定位。

22、作为优选，所述支撑架上还设置有盖板，所述盖板贴合于钢管桩顶壁，所述盖板朝向钢管桩处的侧壁设置有加强杆，所述加强杆其中一端连接于盖板，另一端抵接于钢管桩内壁，所述加强杆、盖板与钢管桩之间围合成三角结构。

23、通过采用上述技术方案，当将支撑架起吊至钢管桩顶部时，盖板盖合于钢管桩顶部，且加强杆插设于钢管桩内部，此时加强杆、盖板与钢管桩内壁共同围合成三角结构，三角结构的稳定性高，从而加强了支撑架对钢管桩的夹持稳定性和限位效果，盖板的加设增大了捶击件与钢管桩顶部的接触面积，以使得捶击件的捶击力能够经盖板稳定传导至钢管桩顶部，从而实现对钢管桩的稳定捶击。

24、作为优选，所述捶击件包括驱动电机、连动板、捶击杆；所述连动板转动连接于支撑架内；所述连动板每端均对应一个捶击杆，所述捶击杆插设于连动板端部，每一所述捶击杆侧壁均设置有固定杆，所述捶击杆端部开设有供所述固定杆插设的限位孔，所述驱动电机连接于支撑架上，且用于驱动连动板以连动板与支撑架的转动连接处为中心转动。

25、通过采用上述技术方案，通过驱动电机正反转来使得多个捶击杆实现对钢管桩的交替捶击，以便在其中一个捶击杆上移时，另一捶击杆恰好下移实现捶击，提高对捶击效率。

26、作为优选，所述捶击件还包括横向液压缸和滑移板，所述驱动电机、连动板、捶击杆均设置于滑移板上，所述横向液压缸驱动端连接于滑移板，以用于驱动滑移板滑移，以使得捶击杆交替移动至钢管桩中轴线上。

27、通过采用上述技术方案，在通过两个捶击杆交替捶击时，通过横向液压缸带动两个捶击杆移动，以使得两个捶击杆交替移动至钢管桩中轴线上，以使得捶击杆能够捶击在钢管桩中轴线处的顶壁上，进而使得钢管桩可以沿其中轴线方向稳定下沉，避免产生偏心捶击的情况。

28、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

29、1.通过在导向架上设置吊绳，在通过起吊机吊运钢管桩的过程中，通过放卷组件绕卷吊绳来实现对钢管桩底端进行牵引，以将钢管桩底部牵拉至插入导向架的导向孔内，实现钢管桩快速且准确地插入导向孔内的效果；

30、2.通过设置多个捶击杆来实现对钢管桩顶部中心位置的交替捶击，提高对钢管桩的捶击施工效率。