预制桩自平衡压入施工装置

1.本实用新型涉及基础工程中的桩基础领域，特别涉及一种部分引孔预制桩自平衡压入施工方法。


背景技术：

2.随着我国现代化建设的不断发展，着重向技术型方向推进，建筑工程行业中桩基础领域预制桩的施工技术方法也需要不断地开发，其包括打入桩、振动沉桩、静压力桩、射水沉桩、钻孔埋桩等。
3.对于预制桩的施工方法，其目的是保证桩体顺利打入的同时，也需要考虑到施工效率、时间成本效益以及环境影响因素。而对于目前预制桩施工其中的某一种方法来说，并不能综合考虑这些因素，如果能将施工方法进行技术改进，就极大地减少弊端，降低施工时的不利情况。
4.因此，目前可以寻求一种综合考虑施工因素的施工装置，既能够提高施工效率又能够在节约成本的同时符合绿色环保的效果。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种预制桩自平衡压入施工装置，通过该装置进行打桩施工，能够有效减少钻土量的，同时减少水泥浆用量，并通过采用自平衡法，提高了施工速度，节约了施工成本。
6.本实用新型的目的是通过如下技术方案实现：一种预制桩自平衡压入施工装置，包括插入土体中的钢管、固定架、压力架，钢管外侧布设有注浆管，钢管的上部两侧分别设有机座，机座上设有卷扬机组；压力架安装于钢管中的桩体的上端，钢管上部两侧的卷扬机组与压力架的两侧相连，压力架在卷扬机组的牵引下向下移动；桩体由预制底桩和预制桩单元组装而成，固定架用于对预制底桩和预制桩单元进行临时固定。
7.作为优选，所述注浆管沿着钢管的轴向设置，并以环形阵列的方式布置于钢管的外侧；注浆管上端与钢管的顶端平齐，注浆管的下端与钢管的底端平齐。
8.作为优选，所述钢管上部的两侧设有第一螺栓孔，机座通过螺栓连接的方式安装于钢管上设有第一螺栓孔的位置处。
9.作为优选，所述压力架呈矩形板状结构。
10.作为优选，所述压力架下方的两侧分别设有压力架耳板，压力架耳板上设有耳板孔洞；压力架下方两侧的压力架耳板与钢管上部两侧的卷扬机组之间通过钢绞线相连。
11.作为优选，所述压力架上设有第二螺栓孔，压力架并通过螺栓与桩体顶端的法兰盘相连。
12.作为优选，固定架包括环箍和连接在环箍上的支撑杆；在对预制底桩或预制桩单元进行固定时，环箍抱紧在预制底桩或预制桩单元上，支撑杆的下端支撑在地面上。
13.采用本实用新型提供施工方案，与现有技术相比，具有以下特点和有益效果：
14.(1)相比于静压桩，本装置在施工时将静压力降低了一半，提升了施工速度，进而节约了施工成本。
15.(2)相比于静钻根植桩，本装置在施工时，在有效减少钻土量的同时避免了泥浆护壁，且水泥浆的用量也相应减少，从而达到绿色环保施工的效果。
16.(3)本实用新型结合了静压桩及静钻根植桩两种工艺的优点，避免了各自的不足，综合技术效益较好。
17.(4)与传统将钢管拔出相比，由于在压桩过程中钢管外壁侧摩阻力达到其极限值，故后期上拔时较容易。
附图说明
18.图1是本方案提供的部分引孔所需的钢管示意图。
19.图2是本方案提供的部分引孔所需的钢管在螺栓孔的横截面图。
20.图3是本方案提供的部分引孔所需的钢管初始压入土体的纵截面图。
21.图4是本方案提供的部分引孔所需的钢管初始压入土体后土体取出的纵截面图。
22.图5是本方案提供的部分引孔所需的钢管最终压入土体后土体全部取出的纵截面图。
23.图6为起吊机起吊预制底桩的示意图。
24.图7为固定架固定预制底桩的示意图。
25.图8为起吊机起吊预制桩单元的示意图。
26.图9为预制桩单元与预制底桩接桩的示意图。
27.图10为固定架固定预制桩单元的示意图。
28.图11为起吊机起吊预制桩单元的示意图。
29.图12为预制桩单元之间接桩的示意图。
30.图13为预制桩接桩至引孔底部的示意图。
31.图14为钢管上部管壁安装机座及卷扬机组的示意图。
32.图15为起吊机起吊预制桩单元的示意图。
33.图16为固定架固定已接桩后的预制桩单元的示意图。
34.图17为起吊机起吊压力架的示意图。
35.图18为本方案提供的压力架的立体图。
36.图19为本方案提供的压力架的正俯视图。
37.图20为本方案提供的压力架的立体仰视图。
38.图21为本方案提供的压力架孔洞部位的正剖面图。
39.图22为本方案提供的压力架孔洞部位的立体剖面图。
40.图23为卷扬机组和压力架连接的示意图。
41.图24为预制桩初始压入土体的示意图。
42.图25为预制桩最终压入土体的示意图。
43.图26为断开卷扬机与压力架的示意图。
44.图27为预制桩全部压入至钢管顶部示意图。
45.图28为钢管拔出同步注浆的示意图。
46.图29为注浆完成后整体的示意图。
47.图30为本方案部分引孔预制桩自平衡施工方法的总体工艺流程图。
48.附图标注：1-钢管；2-注浆管；3-第一螺栓孔；4-预制底桩；5-固定架；6-法兰盘；7-预制桩单元；8-卷扬机组；9-机座；10-压力架；11-压力架耳板；12-第二螺栓孔；13-耳板孔洞；14-螺栓；15-挂钩；16-钢绞线；17-电源；18-砂浆；19-砂浆喷枪。
具体实施方式
49.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
50.如图1-30所示，一种预制桩自平衡压入施工装置，包括钢管1、固定架5、机座9、卷扬机组8、压力架10，钢管1外侧布设有注浆管2，注浆管2沿着钢管1的轴向设置，并以环形阵列的方式布置于钢管1的外侧；注浆管2上端与钢管1的顶端平齐，注浆管2的下端与钢管1的底端平齐。本实施例中，钢管1的外侧设有六根注浆管2。钢管1上部两侧分别设有第一螺栓孔3，且每侧均设有四个第一螺栓孔3。钢管1压入土体中，钢管1上部的第一螺栓孔3高于地面。
51.机座9安装在钢管1上部设有第一螺栓孔3的位置处，机座9通过螺栓与钢管1上的第一螺栓孔3相连，机座9位于钢管1的上部两侧。卷扬机组8安装在机座9上。
52.压力架10的结构如图18-22所示，压力架10呈矩形板状结构，压力架10下方的两侧设有压力架耳板11，压力架耳板11上设有耳板孔洞13。压力架10上设有第二螺栓孔12。压力架10用于安装到钢管1中的桩体的顶端，并通过螺栓14与桩体顶端的法兰盘6相连。压力架10下方两侧的压力架耳板11与钢管上部两侧的卷扬机组8之间通过钢绞线16相连。其中，桩体由预制底桩4和预制桩单元7组装而成。
53.在打桩施工时，固定架5用于对预制底桩4和预制桩单元7进行临时固定。其中，固定架5包括环箍和连接在环箍上的支撑杆。在对预制底桩4或预制桩单元7进行固定时，环箍抱紧在预制底桩4和预制桩单元7上，支撑杆的下端支撑在地面上，从而对预制底桩4或预制桩单元7进行临时固定。
54.通过本装置进行部分引孔预制桩自平衡压入施工时，包括如下具体步骤：
55.步骤一、将钢管1压入土体，并使钢管1上的第一螺栓孔3高于地表；钢管1压入土体的部分形成预制桩；在将钢管1压入的土体的过程，采用边压入边取土的方式施工。
56.步骤二、钢管内部分引孔：结合图3、图4、图5，由于压入钢管1的同时采用边压边取土的方式进行钢管1内部清土，将钢管1内土体全部取出后在钢管1内形成引孔，且引孔下至钢管1底部，如图5所示。
57.步骤三、吊放预制桩单元并接桩至引孔底部：具体分如下步骤：
58.3.1如图6所示，用起吊机吊起一节预制底桩4至钢管1上部，缓慢吊入钢管1内的同时，保证预制底桩4垂直下落；待预制底桩4下落至钢管1内，且预制底桩4顶端刚好超出钢管1顶部时，用固定架5将预制底桩4临时固定，如图7所示；
59.3.2如图8所示，用起吊机起吊预制桩单元7，缓慢且保证垂直的同时，对接下部已
固定的预制底桩4，且桩与桩之间通过法兰盘6连接的施工方法进行接桩；接桩时，使预制底桩4与预制桩单元7之间同轴对接；
60.3.3接桩完成后，如图9所示，松开固定架5，用起吊机匀速吊落已接好的桩体，当该桩体的顶端落至钢管1的顶端位置时，用固定架5将桩体的顶端临时固定，如图10所示；
61.3.4结合图11、图12、图13，重复施工步骤3.2和步骤3.3，在已完成的桩体上端逐个安装预制桩单元7，直至桩体的下端到达引孔底部，且保证桩体的顶端超出钢管1的顶端。
62.该步骤中，预制底桩4的下端为尖头状，便于打入土体中。预制底桩4的顶端和预制桩单元7的两端均设置有法兰盘6，法兰盘6上设有螺栓孔；通过法兰盘连接的方式实现预制桩单元7之间或者预制桩单元7与预制底桩4之间的连接；在接桩时，将相邻两个桩单元上的法兰盘6焊接在一起，从而实现桩单元之间的固定连接。
63.步骤四、安装机组：如图14所示，通过螺栓连接的方式将机座9和卷扬机组8安装在钢管1上部所设第一螺栓孔3的位置；机座9通过螺栓与钢管1上部的第一螺栓孔3相连，卷扬机组8安装在机座9上。
64.步骤五、接桩：结合图15、图16，起吊机垂直吊放一节预制桩单元7至钢管1上部，通过法兰盘6连接的方法与钢管1内的桩体的顶端进行接桩。
65.步骤六、压力架放置：具体方法如下：
66.步骤五完成后，如图17所示，用起吊机将压力架10吊至桩体的上端，并通过螺栓14将压力架固定在桩体的上端；
67.压力架10呈水平放置于桩体的上端，压力架10上的第二螺栓孔12对准桩体上端法兰盘6上的螺栓孔，通过螺栓14将压力架10固定在桩体的上端。
68.步骤七、连接卷扬机组与压力架：如图23所示，通过钢绞线16将压力架10下方两侧的两个压力架耳板11与钢管1上部两侧的卷扬机组8相连；
69.在连接时，钢绞线16穿过压力架耳板11上的耳板孔洞13后闭合并形成一个钢线圈，卷扬机组8上的挂钩15钩锁住压力架10上的钢绞线16，从而实现卷扬机组8和压力架10之间的连接。
70.步骤八、启动卷扬机组：如图24所示，将卷扬机组8与电源17相连，通过电源17为卷扬机组8供电；接通电源17，缓慢且匀速启动卷扬机组8，使钢管上部两侧的卷扬机组8以相同的速度牵引压力架10向下移动，并使压力架10将桩体压入土体中，直至将桩体压入至设定深度；在这过程中，时刻监测预制桩单元的垂直度；
71.步骤九、断开机组与压力架连接：如图25所示，当桩体压入到设定深度后，此时位于最上端的预制桩单元7部分高于钢管1顶部；断开电源17，取下挂钩15，卸下压力架10与预制桩端部法兰盘6连接的螺栓14之后，起吊机吊起压力架10，断开卷扬机组8与压力架10的连接，如图26所示。
72.步骤十、重复步骤：重复步骤五至九，直到所有预制桩单元7压入至钢管1中。
73.步骤十一、拔出钢管并同步注浆，具体步骤如下:
74.11.1结合图27、图28，卸下钢管1上的机座9和卷扬机组8，将砂浆喷枪19分别放置在各个注浆管2内；
75.11.2如图28所示，用起吊机缓慢匀速拔出钢管1，与此同时对钢管1拔出后的空位进行注浆。
76.11.3待钢管1完全拔出地面，注浆至与地面齐平后停止注浆，最后进行桩体垂直度检测，完成施工，如图29所示。
77.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
78.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
79.尽管本文较多地使用了专业术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
80.本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。