专利名称：液压摇动式全套管灌柱桩机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种灌注桩机。
目前，随着大型工业建筑和高层建筑的不断发展，对地基的承载力要求也越来越高。为了提高地基的承载能力，建筑施工中常采用混凝土桩基础方法加固地基，混凝土桩基础的施工方法分为予制桩和现场灌注桩两种。予制桩是将予制好的桩用重锤的冲击或机械静压力将予制桩打(或压)入地下，但该方法由于桩的长度有限，冲击或静压力难于达到较大值，不能满足更高地基承载力的要求，且震动大、噪音高，对施工场地附近的建筑物和居民带来很大的影响；而现场灌注桩的方法是在地上开凿成孔，将按一定比例工艺要求的浇灌混凝土灌入空洞，形成混凝土桩基础，此方法克服了打(或压)予制桩方法的缺点和不足，大大提高了桩的深度和地基的承载力，而该方法的关键技术在于开凿成孔。常见的施工机械有循环钻机、潜水钻机、冲抓机等，但也存在着一定的局限性，遇地下水和流沙时难予施工、灌注桩质量不稳定、泥浆排放量大等问题。
现有技术的冲抓机，是采用冲抓头，依靠冲抓头下落的自重，冲击进入地下冲抓取土，并配制一定比例的泥浆用泥浆循环泵进行泥浆护壁，防止孔洞内地下水的渗入和泥沙的脱落；主要机械为塔架、卷扬机、冲抓头和泥浆循环泵等组成，传动系统为变速箱或皮带传动。该机械虽有许多优点，但也存在着明显的不足，如必须配制大量的泥浆循环护壁，泥浆排放量大造成环境污染；遇大量地下渗入或流沙泥浆无法护壁时，只有放弃该孔另行开凿，影响施工质量，甚至放弃在该地基上建筑高层建筑；而且开凿孔径不易调整、成孔深度有限、冲抓头冲击或拉出时易形成沙石陷落等问题。
本实用新型的目的，就是提供一种机械性能好、成孔深、孔径大、震动小、噪音低、无需泥浆护壁、灌注桩质量稳定、适应各种土层性质和更高地基承载力的灌注桩施工机械。
本实用新型的液压摇动式全套管灌注桩机，由磨桩机、钢套管、液压系统、冲抓头和牵引吊组成；在磨桩机底座的一端用定位组件定位两个提升油缸，提升油缸上用定位组件定位在一个机架，机架随提升油缸升降，机架上固定至少两个锁定油缸，锁定油缸上分别安装锁定夹具，并带动锁定夹具夹紧或放松钢套管，在磨桩机底座的另一端固定一个支架，支架上用定位组件定位二个摇动油缸的一端，另一端分别用定位组件定位在左夹、右夹上；定位组件可选用万向接头、球铰、双向圆轴或其它可任意角度转动的组件；钢套管的底部安装一个切割环；液压系统用双流量柱塞泵控制各油缸工作；冲抓头用牵引吊的钢绳牵引。为了避免冲抓头损坏钢套管的端口，可在钢套管顶部套上一个钢套管护筒。为了使钢套管被牢牢夹紧，可设置五个锁定油缸，分别安装左夹、右夹、前夹、左后夹、右后夹五个锁定夹具，并用锁定连杆锁定。为了便于调节钢套管的垂直度，在支架上用定位组件定位在调节油缸的一端，另一端用定位组件定位在机架上。为了使钢套管提升或下放、调整锁定夹具的位置时，避免钢套管的下落，在底座上固定至少两个定位油缸，分别安装定位夹具。为了适应开凿空洞的深度，钢套管的相互连接采用套管的方式，用螺丝固定，即每一根钢套管一端切割掉部分外径，另一端切割掉部分内径，切割掉的外径厚度加切割掉的内径厚度之和略小于钢套管的厚度，将切割掉外径的钢套管插入切割掉内径的钢套管中，并沿钢套管每端的圆面上开设相应的螺口，切割掉内径的钢套管开设的螺口处应留有螺丝螺母槽。为了使磨桩机和牵引吊联结稳定，在磨桩机的底座上设有牵引吊固定连接装置。液压系统由油压站、钢丝胶管总成、油压控制箱、提升油缸、摇动油缸、调节油缸、锁定油缸和定位油缸组成。
本实用新型的液压摇动式全套管灌注桩机的工作原理，是采用液压系统控制各油缸的工作，提升油缸、摇动油缸、调节油缸由于用可任意角度转动的定位定组件定位，可以随机架在任意角度上摆动或摇动，并通过提升油缸支起磨桩机，锁定油缸和定位油缸夹紧钢套管，利用磨桩机本身重量使成孔用的钢套管受到向下的压力，同时用摇动油缸摇动夹具，使围绕钢套管轴线上形成扭矩，使钢套管反复扭动并受压向下深入土层，用冲抓头在钢套管中冲击取土，从而达到成孔的目的，随后按一定的工艺要求浇灌混凝土即可成桩。由于将磨桩机的底座作为定位平面，因此在施工前的准备时，除了将地面夯实外，还须平整场地以保证施工质量。
具体施工程序如下一、开凿空洞1、将磨桩机的底座上设有的牵引吊固定连接装置同牵引吊联结，并使相互保持稳定，形成一个整体，并移动到桩位上，找好桩位，将底部装有切割环的钢套管对准桩位后，启动定位油缸用定位夹具夹紧钢套管；2、将提升油缸提升到最大高度，启动锁定油缸，推动锁定夹具夹紧钢套管，使钢套管定位在由锁定夹具形成的环箍中；3、检查钢套管垂直度，若偏差超过允许范围，则启动调节油缸工作，使机架带动锁定夹具和钢套管移动，达到调节钢套管垂直度的要求，钢套管垂直度校验完毕后，收缩定位油缸，使定位夹具脱离钢套管；4、提升油缸收缩，由于锁定夹具形成的环箍已夹紧在钢套管上，故钢套管插入地层、而底座被支起离开地面，此时摇动油缸开始工作，通过两个摇动油缸的分别不断的伸展和收缩，带动锁定夹具摇动，转矩并被同时传递到锁定夹具夹紧的钢套管上，钢套管也随着进行正、反方向不断扭动，使钢套管下端的切割环开割土方，加上提升油缸的收缩，使钢套管同时受到向下的压力，逐渐被压入地下；5、钢套管在扭动过程中不断下陷入地，当底座最大限度地接近地面、提升油缸收缩到最小位置时，应停止摇动油缸工作，并收缩锁定油缸，使锁定夹具放松并脱离钢套管，底座也随之落地；6、将提升油缸再升回到最大高度，再启动锁定油缸，推动锁定夹具夹紧钢套管，使钢套管定位在由锁定夹具形成的环箍中，然后提升油缸收缩，底座又被支起离开地面，此时摇动油缸重新恢复工作；7、重复5、6的施工程序，直到需要加装另一节钢套管；此时，停止各油缸的工作，将加装的钢套管插入已被锁定夹具夹紧钢套管中，对准相应的螺口，上紧螺丝；8、重复5、6、7的施工程序，直到钢套管达到灌注桩需要的深度要求。
9、在造孔过程中，可在钢套管顶部套上一个钢套管护筒，防止冲抓头损坏钢套管的端口，加装钢套管时，应先取下钢套管护筒再安装钢套管，装好后再安上钢套管护筒；冲抓头依靠下落的自重，不断地从钢套管中抓取泥土，并用牵引吊牵引提出钢套管，直到将钢套管中的泥土全部取出，达到灌注桩需要的深度要求。
二、灌注造孔结束后，为避免泥土往孔内塌陷，则采取拔套管与灌注交替进行的方法，一边拔管，一边灌注混凝土。
1、先将提升油泵伸展拔出一段钢套管后，停止提升油缸工作，开始进行混凝土灌注，然后再拨管、再灌注混凝土，如此循环往复，直至提升油缸达到最大高度；2、先启动定位油缸，推动定位夹具夹紧钢套管，然后收缩锁定油缸，使锁定夹具放松并脱离钢套管，将提升油缸收缩到最小位置，再启动锁定油缸，推动锁定夹具夹紧钢套管，随后收缩定位油缸，使定位夹具放松并脱离钢套管；
3、提升油缸伸展，再拔出一段钢套管，再进行混凝土灌注，循环进行直到钢套管全部拔出，混凝土灌注完成；4、拔出钢套管时，可将连接两段钢套管的螺丝取除，并取下上面一段的钢套管。
本实用新型的液压摇动式全套管灌注桩机同现有技术的冲抓机比较，具有明显的优点，主要表现在采用了液压系统工作，便于自动调节控制；由于是摇动加压式下压钢套管，则不产生震动和噪音，并且成孔深、孔径易调节(选用不同口径的钢套管)；由于是套管护壁，不须泥浆循环，故没有泥浆排放，遇地下水、流沙地质时，仍可以正常施工；取土是在钢套管内进行，克服了冲抓头下落、提升时带来的泥土陷落等，是一种新型的、理想的、高效的灌注桩施工机械，特别适用于对地基承载要求高地基工程的施工。
附图及实施例
图1、液压摇动式全套管灌注桩机配套设备示意图；图2、液压摇动式全套管灌注桩机俯视图；图3、液压摇动式全套管灌注桩机侧视图；图4、液压摇动式全套管灌注桩机液压系统示意图；图5、钢套管结构示意图；图6、钢套管连接方式剖面示意图。
实施例1、如
图1、2、3、4所示的液压摇动式全套管灌注桩机，由磨桩机(1)、钢套管(2)、液压系统(3)、冲抓头(4)和牵引吊(5)组成；在磨桩机底座(8)的一端用定位组件(9)定位提升油缸(10)(最大行程可选用600mm)的底端，提升油缸上端用定位组件定位在机架(11)上，机架随提升油缸升降，机架上固定至少两个锁定油缸(12)，锁定油缸上分别安装锁定夹具(13)，并带动锁定夹具夹紧或放松钢套管，在磨桩机底座的另一端用定位组件定位一个支架(14)，支架上用定位组件定位二个摇动油缸(15a、b)的一端，另一端分别用定位组件定位在两个锁定夹具(13a、b)上，通过两个摇动油缸不同的伸展和收缩(即a缸伸展，则b缸收缩；而b缸伸展，则a缸收缩)，带动锁定夹具摇动(摇动角度可设计为35度以内)，转矩并被同时传递到锁定夹具夹紧的钢套管上，钢套管也随着进行正、反方向不断扭动，使钢套管下端的切割环(7)开割土方，加上提升油缸的收缩，使钢套管同时受到向下的压力，逐渐被压入地下；冲抓头在钢套管中以自重下落冲抓取土，用牵引吊的钢绳(6)牵引；液压系统由油压站(23)、钢丝胶管总成(24)、油压控制箱(25)、提升油缸、摇动油缸、锁定油缸组成，用双流量柱塞泵控制各油缸工作。
实施例2、如图2、3、4所示的液压摇动式全套管灌注桩机，设置五个锁定油缸(12)，分别安装左夹(13a)、右夹(13b)、前夹(13c)、左后夹(13d)、右后夹(13e)五个锁定夹具，并用锁定连杆(16)锁定，两个摇动油缸(15)的一端分别定位在左、右锁定夹具上；在支架(14)上用定位组件(9)定位在调节油缸(17)的一端，另一端用定位组件定位在机架(11)上，在检查钢套管(2)垂直度，若偏差超过允许范围，则启动调节油缸调节(调节范围以10度为宜)，使机架带动锁定夹具和钢套管移动，达到调节钢套管垂直度的要求；液压系统(3)应增设调节油缸。
实施例3、如图2、3、4所示的液压摇动式全套管灌注桩机，为了使钢套管(2)提升或下放、调整垂直度时，避免钢套管的下落，在底座(8)上固定至少两个定位油缸(18)，分别安装定位夹具(19)。当钢套管提升、下放或调整垂直度时，启动定位油缸，推动定位夹具夹紧钢套管，即可以收缩锁定油缸(12)，使锁定夹具(13)放松并脱离钢套管，提升油缸(10)收缩或提升到需要的位置，再启动锁定油缸，推动锁定夹具夹紧钢套管后，收缩定位油缸，使定位夹具放松并脱离钢套管；液压系统(3)应增设定位油缸。
实施例4、如图5、6所示的液压摇动式全套管灌注桩机，为了避免冲抓头损坏钢套管的端口，可在钢套管顶部套上一个钢套管护筒(21)。为了适应开凿空洞的深度，钢套管(2)的相互连接采用套管的方式，用螺丝(20)固定；即每一根钢套管一端切割掉部分外径，另一端切割掉部分内径，切割掉的外径厚度加切割掉的内径厚度之和略小于钢套管的厚度，将切割掉外径的钢套管插入切割掉内径的钢套管中，并沿钢套管每端的圆面上开设相应的螺口，切割掉内径的钢套管开设的螺口处应留有螺丝螺母槽。钢套管长度一般选定为4-12M为宜。
实施例5、如图所示2、3的液压摇动式全套管灌注桩机，为了使磨桩机(1)和牵引吊(5)联结稳定，在磨桩机的底座(8)上设有牵引吊固定连接装置(22)，最好选用16T-25T履带吊车，方便移动和选定桩位。
权利要求1.一种液压摇动式全套管灌注桩机，由磨桩机(1)、钢套管(2)、液压系统(3)、冲抓头(4)和牵引吊(5)组成，其特征在于a、两个提升油缸(10)的一端用定位组件(9)定位在磨桩机底座(8)上，另一端用定位组件(9)定位在机架(11)上，，机架(11)随提升油缸(10)升降，机架(11)上还固定至少两个锁定油缸(12)，锁定油缸(12)上分别安装锁定夹具(13)，在磨桩机底座(8)上安装有支架(14)，支架(14)上用定位组件(9)定位两个摇动油缸(15a、b)的一端，摇动油缸(15a、b)的另一端分别用定位组件(9)定位在左右锁定夹具(13a、b)上；b、钢套管(2)的底部安装一个切割环(7)；c、定位组件(9)是指万向接头或球铰或双向圆轴。
2.根据权利要求1所述的液压摇动式全套管灌注桩机，其特征在于机架(11)上设置五个锁定油缸(12)为最佳方案，分别安装左夹(13a)、右夹(13b)、前夹(13c)、左后夹(13d)、右后夹(13e)五个锁定夹具，并用锁定连杆(16)锁定，两个摇动油缸(15)的一端分别定位在左、右锁定夹具上。
3.根据权利要求求1所述的液压摇动式全套管灌注桩机，其特征在于在支架(14)上用定位组件(9)定位调节油缸(17)的一端，另一端用定位组件(9)定位在机架(11)上。
4.根据权利要求1所述的液压摇动式全套管灌注桩机，其特征在于在底座(8)上固定至少两个定位油缸(18)，分别安装定位夹具(19)。
5.根据权利要求1所述的液压摇动式全套管灌注桩机，其特征在于钢套管(2)的相互连接采用套管的方式，用螺丝(20)固定，即每一根钢套管一端切割掉部分外径，另一端切割掉部分内径，切割掉的外径厚度加切割掉的内径厚度之和略小于钢套管的厚度，将切割掉外径的钢套管插入切割掉内径的钢套管中，并沿钢套管每端的圆面上开设相应的螺口，切割掉内径的钢套管开设的螺口处应留有螺丝螺母槽。
6.根据权利要求1、5的液压摇动式全套管灌注桩机，其特征在于钢套管(2)顶部上一个钢套管护筒(21)。
专利摘要一种液压摇动式全套管灌注桩机，由磨桩机、钢套管、液压系统、冲抓头和牵引吊组成，磨桩机通过锁定油缸和定位油缸夹紧钢管套，收缩提升油缸使钢管套受到向下的压力，同时用摇动油缸摇动夹具，钢套管经反复扭动并受压向下深入土层，用冲抓头在钢套管中冲击取土，从而得到成孔的目的，再按一定的工艺要求浇灌混凝土成桩。具有震动和噪音小，成孔深、孔径易调节、没有泥浆排放，遇地下水、流沙地质时，仍可以正常施工等特点。
文档编号E02D15/00GK2244572SQ94221249
公开日1997年1月8日 申请日期1994年9月7日 优先权日1994年9月7日
发明者刘富华 申请人:刘富华