专利名称：一种拔桩机及其拔桩的施工方法
技术领域：
本发明涉及建筑基础工程施工机械——拔桩机及其拔桩施工工艺，具体地说 是涉及II型拔桩机及其拔桩的施工方法。
技术背景随着城市建设的高速发展，许多带有桩的工业、民用建筑物将被拆除，然后 在场地上建造新的建筑物，此时原建筑物下的桩就成了施工的障碍，必须拔除； 另外，在地铁施工过程中，线路经过区域原有建筑物的桩也会成为施工的障碍， 必须拔除。因此，桩的拔除施工越来越多。迄今为止，国内外也有一批专家尝试设计拔除地下己有桩的施工机械。如有 人直接把钢索套在被拔桩上，然后用千斤顶拔；也有人先用钻机在被拔桩周围掏 土或扰动桩周围土后，然后把钢索套在被拔桩上用千斤顶拔；也有人先用打桩锤 把桩打入地下一点，然后把钢索套在被拔桩上用千斤顶拔。但是，桩通常由几节组成，而且桩被打入地下较长时间后，桩周围土受到了 高强度的挤压，不仅使桩周围土的强度高于原来土的强度，而且桩和桩周围土己 经连为一体，此时桩与桩周围土之间的阻力已不是当初设计时的阻力，它不仅超 过了桩本身混凝土的抗压强度，大于桩本身的抗拉强度，而且也远远大于桩各节 接头处的粘结力，所以用已有施工机械及其施工方法无法拔除多节桩，即目前市 场上没有能拔除多节桩的施工机械及相应的施工方法。 发明的内容本发明的目的旨在提供一种能把地下已有二节或二节以上桩拔除的专用拔桩机——n型拔桩机及其拔桩的施工方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现从图i可以基本看清本发明——n型拔桩机的全貌，n型拔桩机由高压泵系 统、空压机系统、套管系统和吊车系统四部分组成。高压泵系统有进水口l、水箱2、出水口3、进水管4、电动机5、高压泵 6、储水箱7、放气口8、排污口9、储水箱四通接头30;其中水箱2上部有进水 口l，下部的出水口 3通过进水管4与高压泵6相连接，高压泵6的一端与电动 机5相连接，另一端与储水箱7相连接，放气口 8与排污口 9分别在储水箱7的 上部与下部，储水箱7的一侧面上装有储水箱四通接头30。空压机系统有空压机IO、空压机四通接头31,其中空压机四通接头31安 装在空压机10的一侧面上。
吊车系统有吊车ll。套管系统有冲气管12、冲水管13、振动锤14、振动锤夹钳15、保护套 16、上节套管17、加劲钢板18、下节套管19、表面孔20、保护环21、铁丝22、 钢丝绳套索23、钢丝绳24、铁丝孔25、搭扣26、水气混合同轴喷射装置29， 上节套管17和下节套管19皆为圆筒形，拔桩时套在被拔桩28的外部，上节套 管17和下节套管19的外部圆壁上排列四根冲气管12和四根冲水管13，其中各 以一根冲气管12和一根冲水管13为一组，共有四组，在每组的冲气管12和冲 水管13上各罩有一个保护套16，保护套16成十字交叉形对称分布、焊在上节 套管17和下节套管19的外部，上节套管17和下节套管19之间用加劲钢板18 连接起来，位于四个保护套16顶部的四根冲气管12通过空心螺栓与保护套16 外的四根冲气管12相连接，而保护套16外的四根冲气管12再通过空压机四通 接头31与空压机10相接通，位于四个保护套16顶部的四根冲水管13通过空心 螺栓与保护套16外的四根冲水管13相接通，而保护套16外的四根冲水管13通 过储水箱四通接头30与储水箱7相接通，振动锤14位于上节套管17的顶部， 通过振动锤夹钳15与上节套管17相连接，保护套16的最底部装有水气混合同 轴喷射装置29，上节套管17和下节套管19上分布有若干表面孔20，上节套管 17的顶部两侧均焊有搭扣26，在上节套管17、下节套管19结合部位有一排圆 形分布的铁丝孔25，下节套管19的最底部安装有保护环21。高压泵系统与套管系统的连接方式为储水箱四通接头30有四个冲水管13 接头，每个接头接一根冲水管13,分别通过四个空心螺栓与位于四个保护套16 顶部的四根冲水管13相连接，从而与四个保护套16内的四根冲水管13连接起 来。空压机系统与套管系统的连接方式为空压机四通接头31有四个冲气管12 接头，每个接头接一根冲气管12，分别通过四个空心螺栓与位于四个保护套16 顶部的四根冲气管12相连接，从而与四个保护套16内的四根冲气管12连接起 来。吊车系统与套管系统的连接方式为:把振动锤夹钳15夹在上节套管17顶部， 然后用吊车11把振动锤14吊起来。图2为上节套管17、下节套管19连接处放大示意图。图中有上节套管17、 加劲钢板18、下节套管19、保护环21、铁丝22、钢丝绳套索23、钢丝绳(24)、 铁丝孔25、搭扣26、被拔桩接头27、被拔桩28。图3为水气混合同轴喷射装置横剖面图。图中有冲气管12、冲水管13、保
护套16、下节套管19、被拔桩28、水气混合同轴喷射装置29、喷口 32、高压 水气流33。
水气混合同轴喷射装置29为中空的长方体，紧挨着保护套16的最底部，当 水气混合同轴喷射装置29内侧面上的三个高压水气流喷口 32与下节套管19上 的三个小孔对接后，焊在下节套管19的外部，水气混合同轴喷射装置29的顶面 通过空心螺栓分别与保护套16内的冲气管12、冲水管13连接起来，当高压气 流、高压水流进入长方体后，通过喷口 32向下节套管19内部喷出三股高压水气 流33,四个水气混合同轴喷射装置29在上节套管17、下节套管19外部成十字 交叉形对称分布，喷出的十二股高压水气流33对被拔桩28周围土起到切割作用， 使沉入上节套管17、下节套管19、拔桩时的阻力减小。
图3为下节套管底部示意图。图中有冲气管12、冲水管13、保护套16、下 节套管19、表面孔20、保护环21、水气混合同轴喷射装置29、加劲钢板18。
图4为保护环示意图。保护环21为圆形，上部焊接在下节套管19的最底部， 并通过加劲钢板18与下节套管19连接起来，下部焊接三角形钢刀片成环形，使 上节套管17、下节套管19能顺利地沉入到预定深度。
拔桩施工方法的步骤如下
(D破碎承台，露出被拔桩28的桩头；
② 把钢丝绳24放入上节套管17、下节套管19中，钢丝绳24的顶端挂在搭 扣26上，末端位于上节套管17和下节套管19的接合部位；
③ 用吊车11吊挂振动锤14，把套管系统吊挂至被拔桩28桩头上，调整吊 车11,使上节套管17、下节套管19中心线与被拔桩28中心线在同一条直线上；
④ 开动振动锤14，使振动锤14激振上节套管17和下节套管19下沉； 当上节套管17和下节套管19的接合部位下沉到接近地面时，停止振动锤14， 把已经放入上节套管17、下节套管19中的钢丝绳24末端盘成圆形的钢丝绳套 索23，并用铁丝22穿过铁丝孔25，把钢丝绳套索23紧贴在上节套管17的内壁；
⑤ 打开振动锤14，使上节套管17、下节套管19继续下沉，当保护环21最 底部下沉至离被拔桩28桩底1/3时开始打开空压机10和高压泵6，则四个水气 混合同轴喷射装置29通过十二个喷口 32向下节套管19内喷出十二股高压水气 流33，此时进行一边下沉、 一边喷高压水气流33的作业，直至下沉至被拔桩28 底的位置，如下沉时阻力较大，可提升上节套管17、下节套管193—4m再下沉， 重复进行直至下沉时阻力很小；
⑥ 停止振动锤14，松开振动锤夹钳15，用吊车11把振动锤14吊起并放在
地面上,然后把挂在上节套管17顶部搭扣26上的钢丝绳24顶部拿下来，挂在吊 车ll的钩头上，开动吊车ll，缓慢地提升钢丝绳24,待钢丝绳套索23扣紧了 被拔桩28最下节后，缓慢地将被拔桩28拉出，待被拔桩28的最上节露出上节套管17顶时，用第二根钢丝绳套索23套在已经 露出的被拔桩28的最上节，并把第二根钢丝绳24的顶部挂在上节套管17顶部 的另外一个搭扣26上；⑦ 用吊车11下放第一根钢丝绳24使被拔桩28放回原处，然后把第一根钢 丝绳24的顶部从吊车11的钩头上拿下来，挂在搭扣26上， 把第二根钢丝绳24的顶部从另外一个搭扣26上拿下来，挂在吊车11的钩头上， 开动吊车ll，把被拔桩28的最上节吊出放在场地上；⑧ 把己经扣紧了被拔桩28最下节的第一根钢丝绳24的顶部从搭扣26上拿 下来，挂在吊车ll的钩头上，开动吊车ll，把被拔桩28的最下节吊出放在场 地上；⑨ 用吊车11把振动锤14吊起来，在振动锤夹钳15夹住上节套管17后， 利用吊车11把上节套管17、下节套管19 一起拔出移至下一根被拔桩28的桩头 处。釆用本发明专利降低了桩与桩周围土之间的阻力，不仅能把地下已有二节或 二节以上桩拔除，而且使得大规模拔桩成为可能。
图i为n型拔桩机结构示意图(图中各示一根冲气管和冲水管)。图2为上节套管、下节套管连接处放大示意图。 图3为水气混合同轴喷射装置横剖面图。 图4为下节套管底部示意图。 图5为保护环示意图。附图标记1—进水口； 2 —水箱；3—出水口； 4一进水管；5—电动机；6 —高压泵；7—储水箱；8 —放气口； 9 —排污口； IO —空压机；11 —吊车；12 — 冲气管；13 —冲水管；14 —振动锤；15 —振动锤夹钳；16 —保护套；17 —上节套 管；18 —加劲钢板；19 —下节套管；20 —表面孔；21—保护环；22 —铁丝；23 一钢丝绳套索；24 —钢丝绳；25 —铁丝孔；26 —搭扣；27 —桩接头；28 —被拔桩； 29 —水气混合同轴喷射装置；30 —储水箱四通接头；31—空压机四通接头；32 —喷口； 33 —高压水气流。
具体实施方式
如被拔桩28为边长25cm的正方形管桩，桩长18m，由二节组成，每节长9ro，则具体实施方式
如下-1、实施例l——II型拔桩机具体实施方式
II型拔桩机由高压泵系统、高压机系统、套管系统和吊车系统四部分组成。 (D髙压泵系统:其中水箱2上部有进水口 l，下部的出水口 3通过进水管4与高压泵6相连接，100TSWA高压泵6的一端与电动机5相连接，另一端与储水箱7相连接,放气口 8与排污口 9分别在储水箱7的上部与下部，储水箱7的一侧面上装有储水四通接头30。② 空压机系统:其中空压机四通接头31安装在0GFD22空压机10的一侧面上。③ 吊车系统的吊车11为125吨。④ 用壁厚lOmm的螺旋管接成大于被拔桩28长的套管，套管表面、套管接 合部位切割几个边长为12cm的表面孔20，其中上节套管17的直径50cm、长度 12m，下节套管19的直径45cm、长度6m，在上节套管17和下节套管19的接合 部位焊上四块加劲钢板18，并在接合部位钻一排圆形分布、直径3cm的铁丝孔 25,在上节套管17顶部的两侧各焊有一个卸扣26;在上节套管17和下节套管19 的外部排列由橡胶制成、直径5cro、壁厚5mm的四根冲气管12和四根冲水管13， 其中各以一根冲气管12和一根冲水管13为一组，在外面覆以槽钢四个保护套 16，四个保护套16在上节套管17和下节套管19的外部成十字交叉形对称分布， 每个保护套16顶部的冲气管12、冲水管13通过空心螺栓分别与保护套16外部 的冲气管12、冲水管13相连接，再通过空压机四通接头31、储水箱四通接头 30分别与0GFD22空压机10、 100TSWA高压泵6的储水箱7相接通；紧挨着保护套16的最底部，在下节套管19的外部焊上四个水气混合同轴喷 射装置29，每个水气混合同轴喷射装置29为中空的长方体，由长10cm、宽8cm、 高5cm、厚度2mra的钢板焊成，顶面通过空心螺栓分别与保护套16内的冲气管 12、冲水管13连接起来，内侧面上的三个直径lcm的高压水气流喷口 32则与下 节套管19上直径lcm的三个小孔对接；在下节套管19的最底部焊上保护环21，并在下节套管19与保护环21之间 焊上四块加劲钢板18;选择DZ135振动锤14，把DZ135振动锤夹钳15夹在上节套管17的顶部；把钢丝绳24放入上节套管17、下节套管19中，钢丝绳24的顶部挂在上节 套管17顶部的搭扣26上，钢丝绳24的底部位于上节套管17和下节套管19的
接合部位,用于伸入表面孔20把钢丝绳24盘成圆形钢丝绳套索23，并用铁丝22 穿过铁丝孔25把钢丝绳套索23紧贴在上节套管17的内壁上。⑤高压泵系统与套管系统的连接方式为储水箱四通接头30有四个冲水管 13接头，每个接头接一根冲水管13，分别通过四个空心螺栓与位于四个保护套 16顶部的四根冲水管13相连接，从而与四个保护套16内的四根冲水管13连接 起来。空压机系统与套管系统的连接方式为空压机四通接头31有四个冲气管12 接头，每个接头接一根冲气管12,分别通过四个空心螺栓与位于四个保护套16 顶部的四根冲气管12相连接，从而与四个保护套16内的四根冲气管12连接起 来。吊车系统与套管系统的连接方式为:把振动锤夹钳15夹在上节套管17顶部， 然后用吊车11把振动锤14吊起来。2、实施例2——利用II型拔桩机进行拔桩的施工方法，其施工步骤如下-① 破碎承台，将需拔除的被拔桩28的桩头露出来；② 把钢丝绳24防入上节套管和下节套管中,钢丝顶部挂在搭扣26上，下部 位于上,下套管接合部位；③ 用125吨的吊车11吊挂DZ135振动锤14，使套管系统被吊挂至被拔桩 28的桩头处，调整吊车ll，确保上节套管17、下节套管19垂直，并使上节套 管17、下节套管19中心线与被拔桩28中心线在同一条直线上；④ 开动DZ135振动锤14，使振动锤14的激振力大于下沉上节套管17、下 节套管18时遇到的阻力，同时下放吊车ll，保证上节套管17、下节套管19的 下沉与吊车11下放同步，在下沉上节套管17、下节套管19的过程中，始终保 证上节套管17、下节套管19的垂直，在上节套管17、下节套管19的接合部位接 近地面时，停止DZ135振动锤14，操作人员的手通过上节套管17、下节套管19 接合部位上的边长为12cm的表面孔20伸入套管内，把已经放入套管中的钢丝绳 24盘成圆形的钢丝绳套索23，把铁丝22的一头穿过直径为3cm的铁丝孔25、钢 丝绳套索23后，再从另外一个直径为3cra的铁丝孔25穿出，然后与套管外的铁 丝22另一头缠起来，用几根铁丝22重复操作，使钢丝绳套索23紧贴套管内壁；⑤ 打开DZ135振动锤14，使上节套管17、下节套管19继续下沉，在保护 环21最底部下沉至离被拔桩28桩底1/3时开始打开0GFD22空压机10和100TSWA 高压泵6，则四个水气混合同轴喷射装置29通过十二个喷口 32向下节套管19 内部喷出十二股高压水气流33，此时进行一边下沉、 一边喷出十二股1. 5MPa高
压水气流33的作业，直至下沉至被拔桩28桩底的位置，下沉时阻力较大，则提 升上节套管17、下节套管19 ，3—4m再下沉，重复进行直至下沉时阻力很小， 同时也减少了拔桩时的阻力；(D停止DZ135振动锤14，松开DZ135振动锤夹钳15，用125吨的吊车11 把振动锤14吊起并放在地面上,然后把挂在上节套管17的搭扣26上的钢丝绳 24顶部拿下来，挂在吊车ll的钩头上，开动125吨吊车11，缓慢地提升钢丝绳 24,这时钢丝绳24有二次跳动，第一次为钢丝绳套索23挣断了绑在其上的铁丝 22，第二次为钢丝绳套索23套上了被拔桩28下节的收紧过程，待钢丝绳套索 23扣紧了被拔桩28下节后，缓慢地将被拔桩28拉出，待被拔桩28的上节露出 上节套管17顶时，用第二根钢丝绳套索23套在己经出露的被拔桩28的上节， 并把第二根钢丝绳24顶部挂在上节套管17顶端另一侧的搭扣26上；⑦ 用吊车11下放钢丝绳24使被拔桩28放回原处，然后把第一根钢丝绳24 的顶部从吊车11的钩头上拿下来，挂在搭扣26上，把第二根钢丝绳24的顶部从 上节套管17顶端另一侧的搭扣26上拿下来，挂在吊车ll的钩头上，开动吊车 11,把被拔桩28的上节吊出放在场地上；⑧ 把第一根钢丝绳24的顶部从搭扣26上拿下来，挂在吊车11的钩头上， 开动吊车ll，把被拔桩28的下节吊出放在场地上；(D用125吨吊车11把振动锤14吊起来，在振动锤夹钳15夹住上节套管17 后，利用125吨吊车11把上节套管17、下节套管19 一起拔出移至下一根被拔 桩28的桩头处；⑩用砂填满、压实被拔桩28拔出后留下的桩孔，以防坍方。
权利要求
1、一种拔桩机，包括吊车系统，其特征在于它还包括高压泵系统、空压机系统和套管系统，其中套管系统中的上节套管(17)和下节套管(19)接头处用加劲钢板(18)相连接，拔桩时套在被拔桩(28)的外部，上节套管(17)和下节套管(19)的外部圆壁上排列四根冲气管(12)和四根冲水管(13)，其中各以一根充气管(12)和一根冲水管(13)为一组，共有四组，在每组的冲气管(12)的冲水管(13)上各罩有一个保护套(16)，它焊在上节套管(17)和下节套管(19)的外部，在保护套(16)的最底部装有水气混合同轴喷射装置(29)，位于四个保护套(16)顶部的4根冲气管(12)与保护套(16)外的四根冲气管(12)连接后，再与空压机四通接头(31)相连并与空压机系统的空压机(10)相接通，同样保护套(16)顶部的4根冲水管(13)与保护套(16)外的四根冲水管(13)连接后，再与储水箱四通接头(30)连接并与高压泵系统的储水箱(7)相接通，振动锤(14)位于上节套管(17)的顶部，通过振动锤夹钳(15)与套管系统的上节套管(17)相连接。
2、 根据权利要求1所述的拔桩机，其特征在于所述的高压泵系统，其中的 水箱(2)上部有进水口 (1)、下部有出水口 (3)，进水管(4)与高压泵(6) 相连接，高压泵(6)的一端与电动机(5)相连接，另一端与储水箱(7)连接， 储水箱(7)的上部有放气口 (8)、下部有排污口 (9)、侧面装有储水箱四通接 头(30)。
3、 根据权利要求1所述的拔桩机，其特征在于所述的保护套(16)焊接在 套管外壁的纵向位置，并成十字交叉形对称分布。
4、 根据权利要求1所述的拔桩机，其特征在于所述的上节套管(17)和下 节套管(19)为圆筒形，圆筒表面有若干通孔(20)，上节套管与下节套管的连 接处焊接有4块加劲钢板(18)，上节套管(17)的顶部两个外侧面上各装有一 个固定卸扣(26)，下部圆壁开有若干个铁丝孔(25)，下节套管(19)的下端内 壁上焊接有保护环(21)，保护环(21)的下部焊接有三角钢刀片成环形，并通 过加劲钢板(18)与下节套管(19)相连接。
5、 根据权利要求1所述的拔桩机，其特征在于所述的水气混合同轴喷射装置 (29)为中空长方体，其顶面通过空心螺栓分别与保护套(16)内的冲气管(12)和冲气管(13)相连接，喷射装置的内侧面上有三个高压水气流喷口 (32)，并 刚好与下节套管(19)上的三个圆孔相对接，四个水气混合同轴喷射装置(29) 焊接在下节套管(19)的外部成十字交叉形对称分布。
6. —种用权利要求1所述拔桩机进行拔桩的施工方法，其特征在于施工方法 步骤如下① 破碎承台，露出被拔桩(28)的桩头；② 把钢丝绳(24)放入上节套管(17)、下节套管(19)中，钢丝绳(24) 的顶端挂在搭扣(26)上，末端位于上节套管(17)和下节套管(19)的接合部 位；③ 用吊车(11)吊挂振动锤(14)，把套管系统吊挂至被拔桩(28)桩头上， 调整吊车(11)，使上节套管(17)、下节套管(19)中心线与被拔桩(28)中心 线在同一条直线上；④ 开动振动锤(14)，使振动锤(14)激振上节套管(17)和下节套管(19) 下沉；当上节套管(17)和下节套管(19)的接合部位下沉到接近地面时，停止 振动锤(14),把已经放入上节套管(17)、下节套管(19)中的钢丝绳(24)末 端盘成圆形的钢丝绳套索(23)，并用铁丝(22)穿过铁丝孔(25)，把钢丝绳套 索(23)周定紧贴在上节套管(17)的内壁；⑤ 打开振动锤(14)，使上节套管(17)、下节套管(19)继续下沉，当保 护环(21)最底部下沉至离被拔桩(28)桩底1/3时开始打开空压机(10)和高 压泵(6)，则四个水气混合同轴喷射装置(29)通过十二个喷口 (32)向下节套 管(19)内喷出十二股高压水气流(33)，此时进行一边下沉、 一边喷高压水气 流(33)的作业，直至下沉至被拔桩(28)底的位置，如下沉时阻力较大，可提 升上节套管(17)、下节套管(19) 3—4m再下沉，重复进行直至下沉时阻力很 小；⑥ 停止振动锤(14)，松开振动锤夹钳(15)，用吊车(11)把振动锤(14) 吊起并放在地面上,然后把挂在上节套管(17)顶部搭扣(26)上的钢丝绳(24) 顶部拿下来，挂在吊车(ll)的钩头上，开动吊车(ll),缓慢地提升钢丝绳(24), 待钢丝绳套索(23)扣紧了被拔桩(28)最下节后，缓慢地将被拔桩(28)拉出， 待被拔桩(28)的最上节露出上节套管(17)顶时，用第二根钢丝绳套索(23) 套在已经露出的被拔桩(28)的最上节，并把第二根钢丝绳(24)的顶部挂在上 节套管(17)顶部的另外一个搭扣(26)上；⑦ 用吊车(11)下放第一根钢丝绳(24)使被拔桩(28)放回原处，然后 把第一根钢丝绳(24)的顶部从吊车(11)的钩头上拿下来，挂在搭扣(26)上， 把第二根钢丝绳(24)的顶部从另外一个搭扣(26)上拿下来，挂在吊车(11) 的钩头上，开动吊车(11)，把被拔桩(28)的最上节吊出放在场地上；⑧ 把已经扣紧了被拔桩(28)最下节的第一根钢丝绳(24)的顶部从搭扣 (26)上拿下来，挂在吊车(11)的钩头上，开动吊车(11)，把被拔桩(28)的最下节吊出放在场地上；⑨ 用吊车(11)把振动锤(14)吊起来，在振动锤夹钳(15)夹住上节套 管(17)后，利用吊车(11)把上节套管(17)、下节套管(19) 一起拔出移至 下一根被拔桩(28)的桩头处。
全文摘要
一种拔桩机，它是由高压泵系统、空压机系统、套管系统及吊车系统所组成。其中套管系统中的套管外壁四根冲气管和冲水管，每一根冲气管和冲水管为一组，各罩有一个保护套，其底部装有水气混合喷射装置，顶面与冲水管和冲气管接通，侧面的喷口与套管的圆孔对接，四根冲气管与空压机相连，四根冲水管与高压泵系统的储水箱相连，振动锤下部的振动锤夹钳夹在套管上，当拔桩时套管套在被拔桩外围，当吊车把振动锤激振套管下沉时，当套管底部的保护环离被拔桩底1/3时，打开空压机和高压泵，这时喷射装置向套管内喷出高压水气流，对被拔桩周围土起到切割作用，从而降低拔桩时的阻力，不会把拔桩断，并可将九米及九米以上的多节桩顺利拔除。
文档编号E02D9/00GK101130988SQ20071002614
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月16日 优先权日2007年8月16日
发明者周长忠, 程知言, 胡光云, 裘慰伦, 谢兴楠, 超 赵, 邹宝祥, 陈林钊 申请人:江苏华东建设基础工程总公司