CN107989042A - 一种植桩机的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种植桩机的施工方法包括以下步骤：1）施工准备；2）场地平整,完成预制孔钻掘搅拌；3）预制桩桩体上间隔一定距离设置多个应变仪，根据预制桩桩径选择夹持楔块和垫块；4）夹紧机构中心调整,调试工作平台水平度；5）微调机构进行纵向和横向方向调整；6）启动起重机构，吊运预制桩至预制孔上方；7）操纵上部夹紧油缸使夹持楔块夹持桩体，操纵下部夹紧机构使夹紧圈夹紧桩体；8）操纵垂直顶升油缸使上部机架下移后将预制桩下压而植入预钻孔内。本发明有效提高预制桩的植桩精度，方便预制桩桩体上下对接，降低施工成本，提高操作人员的作业安全性。

Description

一种植桩机的施工方法

技术领域

本发明涉及一种用于将各种预制桩植入地层的植桩机的施工方法，可以进行地下基础施工或地基改良。

背景技术

随着轨道交通、城际铁路、桥梁涵洞、城市建设、地下管廊伴随旧城改造以及建筑工程中低级改良等基础工程的推进，一种集成钻孔、深层搅拌、扩孔和预制各种桩基技术的根植桩组合的新型桩基施工方法逐步开始运用和推广，该工法具有无振动、低噪声、成桩质量好、桩承载力高和泥浆排放少等优点,符合低碳节能、排放环保的产业导向，有效弥补当前软土基桩基的不足，具有良好的社会效益和推广价值。现有技术中一般采用专用植桩工法，是将钻机安装于履带式或步履式桩架立柱上，驱动钻杆及钻具向下钻孔掘进，一边钻孔一边注入高压水或注膨润土混合液，对预钻形成的孔体进行修正和护壁，直到钻杆到达设计要求的持力层部位附近；当钻机完成钻孔后，通过钻杆内腔设置的注浆管路向预钻孔底部注入配置的水泥浆，上下提升钻杆反复搅拌以保持预钻孔底部水泥浆的均匀，最后将钻杆全部拔出。各种预制桩的植桩施工一般在水泥浆注入2小时后开始，通常利用锤击和压桩方式将预制桩植入孔内，目前该施工过程需要借助起重设备将各种预制桩移动至预钻孔处，利用定位检测尺对桩身进行定位，偏差在30mm，并使用二台经纬仪互成90°检测桩身的垂直度，缓缓植入各种桩体。当需要焊接方式接桩时，一般在已经植入的桩体桩头处设置导向箍便于上方的植入桩桩体的接桩就位，焊接完成后上下桩体的错位误差一般在过5～10mm之间，较难保证植入桩桩体的垂直精度和直线度精度要求。此外，在桩体植入作业时，施工企业要配备大型起重设备用于各种植入桩体的起吊就位，造成施工成本大幅度增加。此外，在预制桩整个植桩过程中，施工人员始终位于预制孔周围，环境恶劣，操作安全性存在较大的隐患。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术中存在的不足，提供一种软土基桩基处理的植桩机的施工方法，有效提高植桩的垂直精度，保证施工技术要求，方便植入桩桩体对接，降低施工成本，提高作业安全性。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种植桩机的施工方法，包括以下步骤：（1）施工前准备，采用专用植桩螺旋钻机完成预钻孔钻掘和搅拌，确保钻掘深度达到技术要求，水泥浆注入预钻孔、充分搅拌达2小时；（2）对预钻孔周围场地清理，保持施工周围平整，将植桩机顺利进入施工区域；（3）在预制桩长度方向间隔一定距离设置多个应变仪，并通过线束并联连接到监测仪上；随后根据预制桩桩径选择夹持楔块，将其匹配地置入夹紧圈内壁上的燕尾槽内并在其正面安置一一定厚度的垫块，以适应夹持楔块能有效夹持桩身；沿预制桩长度方向设置的两个应变仪之间的距离s按所植入预制桩的桩径d来确定，具体如下：a）当Ф600mm≤d＜Ф950mm时，s=600mm～650mm；b）当Ф950mm≤d＜Ф1200mm时，s=900mm～950mm；c）当d＞Ф1200mm时，s=1200mm～1300mm；（4）操纵移动履带式植桩机，使夹紧机构的中心处通孔对准预钻孔中心，以保证预制桩顺利植入，调试工作平台的水平精度达到要求；（5）通过夹紧机构的微调机构的横向微调油缸和纵向微调油缸，对夹紧机构进行横向和纵向方向的微调，使夹紧机构中心处通孔对准预钻孔中心，以在预制桩植入预钻孔时保证其与通孔孔壁间隙距离相等，从而达到植桩技术要求；（6）启动植桩机的起重机构，伸展吊臂和操作卷扬机，将预制桩吊起，转动吊臂使其位于工作平台的通孔处上方，缓缓放下预制桩，经由中心通孔逐步进入预钻孔；（7）操纵夹紧机构的液压***，使四组上部夹紧油缸同步收缩活塞杆，位于夹紧圈的燕尾槽内的多个夹持楔块上移，此时设置于夹持楔块正面的垫块紧紧夹住植入桩桩身外周面，但需防止夹紧夹持楔块及垫块接触应变仪；接着操纵夹紧机构的下部夹紧机构，收缩下夹紧油缸将二个下夹紧臂架收紧，从而夹紧预制桩外周面；（8）操纵夹紧机构的四组垂直顶升油缸，收缩活塞杆使上部机架下移将预制桩下压而植入预钻孔内，依次重复，可以将预制桩逐步下压植入预钻孔内，当预制桩全部下压植入预钻孔内，完成植桩作业。

优选地，在步骤（6）中，当预制桩需要转动一定角度时，操纵夹紧机构的四组上部夹紧油缸，使其活塞杆伸展，夹持楔块随法兰内圈上移脱开夹持的植入桩桩体；此时，下部夹紧机构的二个夹紧臂架仍然夹持植入桩桩体，通过操纵回转机构，二个回转油缸的活塞杆推拉回转台而实现预制桩的左右回转。

优选地，在步骤（7）中，如果需要加接预制桩桩体时，操作人员可在夹紧机构的工作平台上进行，有效保证上下桩体的接桩安全；当采用上下螺栓连接时，待预制桩下桩体植入预钻孔后露出夹紧机构的工作平台时，利用起重机构吊运预制桩上桩体就位于下桩体上方，缓缓下降至上下桩体完成结合时，操作人员进入工作平台进行上下桩体螺栓对接，再按步骤（8）将预制桩下压植入预钻孔内。

优选地，在步骤（7）中，如果需要加接预制桩桩体时，操作人员可在植桩机的工作平台上进行，有效保证上下桩体的接桩安全；当上下桩体采用焊接连接时，操作人员可在下桩体桩头处设置导向箍便于上方的植入桩桩体的接桩就位，然后从电焊机仓取用储气瓶、送丝装置和二氧化碳气体保护自动焊机，进行植入桩上下桩体焊接，待对接完成后，再按步骤将预制桩下压植入预钻孔内。

优选地，在步骤（7）和（8）中，所述桩体监测***在监测预制桩植入预钻孔状况时，可将多个应变仪采集的植桩施工中桩体垂直方向的偏斜度数值显示，供操作人员监测参考，如果偏斜超过设计要求，可通过植桩机的微调机构进行调整，确保植桩施工满足技术要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明植桩机的施工方法作进一步描述：

图1为本发明中植桩机的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明中植桩机的夹紧机构的机构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图3的仰视图；

图6为图3中A-A向剖视图；

图7为图3中C部局部放大图；

图8为图3中D部局部放大图。

具体实施方式

如图1-8所示，一种植桩机，包括：行走机构110、起重机构120、支撑架130、夹紧机构100和桩体监测***（190）；其中：夹紧机构100包括上部机架1、下部夹紧机构2、回转机构3、微调机构52、下部机架8、垂直顶升油缸4、液压***6和含有储气瓶、送丝装置和二氧化碳气体保护自动焊机电焊机仓7，其中：上部机架1包括具有法兰内圈112和固定套116的工作平台11、多个夹持楔块15、夹紧圈12、具有套筒161的上部底架13、上部夹紧油缸16和连板17；下部夹紧机构2包括下夹紧油缸21、弧形圈23、对称设置的两个下夹紧臂架22，22’和阻挡块24；回转机构3包括回转台32和位于其外侧的二组回转油缸31；微调机构52包括横向微调油缸521，521’、纵向微调油缸522，522’和微调机架523；下部机架8为具有底部通孔85的底部支承体；行走机构110包括上部支架1101和行走底盘1102；起重机构120包括吊臂1201、卷扬机、顶升油缸1202；桩体监测***190包括多个应变仪1901、线束1902和监控仪1903；其中：

所述行走机构110的上部支架1101为一端具有突伸于纵向行走底盘1102一侧之外的突出部11011的矩形框架结构体；所述行走底盘1102采用液压驱动方式，它们位于上部支架1101下方的前后二侧；所述支撑架130固装于上部支架1101的突出部11011；所述起重机构120固装于支撑架130的上端面，所述顶升油缸1202的一端与吊臂1201铰接，它的另一端铰接在支撑架130上；所述夹紧机构100通过其下部机架8固装于行走机构110的上部支架1101的几何中心。

所述夹紧机构100的上部机架1为空腔型构造体，其上端为工作平台11，该工作平台11的几何中心具有通孔，所述法兰内圈112处于该通孔中；所述固定套116沿工作平台11的几何中心对称布置并处在其下端四个边角处，该固定套116内均设有上铰接座162；所述上部底架13的几何中心设有下通孔，所述套筒161沿上部底架13的几何中心对称布置并处在其上端四个边角处，该套筒161各在其内设有下铰接座163并分别以上下可移动方式套置于四个固定套116的孔内；所述上部夹紧油缸16有四组，分别安置于各个由固定套116和套筒161各自内壁所围起来形成的内腔之中，它们的缸筒端和活塞杆端分别与上铰接座162和下铰接座163连接；所述多个夹持楔块15为背部具有斜度的长条形体，沿法兰内圈112的圆周方向均匀布置，所述夹紧圈12固装于位于上部底架13几何中心的通孔处，且其内壁上设有与多个夹持楔块15对应的燕尾槽121；所述多个夹持楔块15均分别通过其背部斜面置于夹紧圈12内壁上的燕尾槽121内，它们的上端均分别通过销轴与连板17的一端铰接，所述连板17的另一端均分别通过销轴铰接于法兰内圈112的内壁上端部；所述夹持楔块15背部的斜面角度和所述夹紧圈12内壁上的各个燕尾槽121的斜面角度是相等的，均为α，α=5～10°所述夹紧圈12内壁上的燕尾槽121可以设置为3条、4条或6条，所述夹持楔块15同样设置为与此对应的3个、4个或6个；这样可通过上部夹紧油缸16的伸展或收缩动作使夹紧圈12下移或上移，从而带动多个夹持楔块15对植入桩桩体进行松开或夹持操作；所述夹持楔块15的正面设有垫块153，以适应各种不同桩径的植桩施工。

所述夹紧机构100的下部夹紧机构2位于上部机架1的下方，并固装于其下的回转台32的的上端面；所述下夹紧臂架22，22’具有园弧形臂状结构，它们的一端均分别通过销轴与弧形圈23的两端连接后固装于回转台32中心孔外的前后二侧，且处于所述阻挡块24的槽口内；所述下夹紧油缸21位于回转台32中心的右侧，其缸筒端和活塞杆端分别铰接两个下夹紧臂架22，22’的另一端；所述阻挡块24固装于于两个下夹紧臂架22，22’外侧的回转台32的上端面；这样，在下夹紧油缸21伸展或收缩时实现二个下夹紧臂架22，22’的张开或收紧，从而对植入桩桩体进行松开或夹紧操作。

所述夹紧机构100的回转机构3位于微调机构52的上端面，其回转台32外端部322，322’的左右两端是凸出的，中间为一个圆圈部321，所述二组回转油缸31，31’沿下部机架8的纵向方向设置在回转台32的左右二侧，它们的一端分别铰接于回转台32的外端部322，322’的一端，而它们的另一端分别通过支座固装于微调机构52的微调台架523的上端面的安装位置，从而通过回转油缸31，31’同时伸展或收缩来推动或拉动回转机构3，使其围绕微调台架523的几何中心回转一定角度。

所述夹紧机构100的下部机架8的底部通孔85位于下部机架8几何中心位置。

所述夹紧机构100的微调机构52位于下部机架8上方，设有具有内腔箱型结构的微调机架523，所述微调机架523位于下部机架8的几何中心位置，其中心设有与下部机架8的底部通孔85贯通的内圆孔524，所述下部机架8的底部通孔85位于几何中心位置；所述横向微调油缸521，521’对称布置在微调台架523前后二侧孔腔中，它们的一端通过接叉分别与下部机架8铰接，另一端通过接叉分别与微调机架523铰接；所述纵向微调油缸522，522’对称布置在微调机架523左右二侧的内腔，它们的一端通过接叉分别与下部机架8铰接，另一端通过接叉分别与微调机架523铰接；这样就可以通过二个横向微调油缸521，521’和二个纵向微调油缸522，522’的伸缩动作使微调机构52在横向和纵向方向与内圆孔524中心位置的微调；所述微调机构52的微调机架523在纵向和横向方向与内圆孔524中心位置的前后和/或左右微调行程均为0～150mm；保证植桩定位准确，有效提高施工精度和保证施工质量。

所述夹紧机构100的垂直顶升油缸4有四组，对称设置在上部机架1的上部底架13的下端面和下部机架5的微调机架523上端面之间的四个边角处；所述垂直顶升油缸4的缸筒端分别固装于上部底架13的下端面，垂直顶升油缸4的活塞杆端分别以球铰方式连接在微调机架523的上端面，这样，四组垂直顶升油缸4同时收缩时实现上部机架1向下运动，有利于将植入桩桩体顺利压入预钻孔内，实现加压植桩目的，以达到植桩的技术要求和保证施工质量。

所述液压***6位于下部机架8的一侧，它通过液压泵站、集流阀、液压锁、安全阀和液压管路将液压油分别输送到各个工作液压油缸，以满足履带行走机构110、起重机构120、夹紧机构100的各个作业程序。

所述电焊机仓7位于下部机架8的另一侧，设有储气瓶、送丝装置和二氧化碳保护自动焊机，它可以对各种植入的钢管桩桩体之间焊接接长，满足植桩的长度要求。

桩体监测***190的多个应变仪1901沿着植入桩桩体轴向方向间隔一定距离设置在其桩体外周面上，通过线束1902并联连接到监控仪1903，可对植入桩桩体压入预制孔全过程进行监测，保证植桩的垂直度要求。

结合图1-8所示，本发明提供的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：施工前准备，采用专用植桩螺旋钻机完成预钻孔钻掘和搅拌，确保钻掘深度达到技术要求，水泥浆注入预钻孔、充分搅拌达2小时。

步骤2：对预钻孔周围场地清理，保持施工周围平整，将植桩机顺利进入施工区域。

步骤3：在预制桩长度方向间隔一定距离设置多个应变仪1901，并通过线束1902并联连接到监测仪1903上；随后根据预制桩桩径选择夹持楔块15，将其匹配地置入夹紧圈12内壁上的燕尾槽121内并在其正面安置一一定厚度的垫块153，以适应夹持楔块15能有效夹持桩身；沿预制桩长度方向设置的两个应变仪1901之间的距离s按所植入预制桩的桩径d来确定，具体如下：a）当Ф600mm≤d＜Ф950mm时，s=600mm～650mm；b）当Ф950mm≤d＜Ф1200mm时，s=900mm～950mm；c）当d＞Ф1200mm时，s=1200mm～1300mm；这样，可以有效监控预制桩植入过程中控制精度，垂直精度达到1/400。

步骤4：操纵移动履带式植桩机，使夹紧机构100的中心处通孔对准预钻孔中心，以保证预制桩顺利植入，调试工作平台11的水平精度达到要求；

步骤5：通过夹紧机构100的微调机构52的横向微调油缸521，521’和纵向微调油缸522，522’，对夹紧机构100进行横向和纵向方向的微调，使夹紧机构100中心处通孔对准预钻孔中心，以在预制桩植入预钻孔时保证其与通孔孔壁间隙距离相等，从而达到植桩技术要求。

步骤6：启动植桩机的起重机构120，伸展吊臂1201和操作卷扬机，将预制桩吊起，转动吊臂1201使其位于工作平台11的通孔处上方，缓缓放下预制桩，经由中心通孔逐步进入预钻孔；当预制桩需要转动一定角度时，操纵夹紧机构100的四组上部夹紧油缸16，使其活塞杆伸展，夹持楔块15随法兰内圈112上移脱开夹持的植入桩桩体；此时，下部夹紧机构2的二个夹紧臂架22，22’仍然夹持植入桩桩体，通过操纵回转机构3，二个回转油缸31，31’的活塞杆推拉回转台32而实现预制桩的左右回转。

步骤7：操纵夹紧机构100的液压***6，使四组上部夹紧油缸16同步收缩活塞杆，位于夹紧圈12的燕尾槽121内的多个夹持楔块15上移，此时设置于夹持楔块15正面的垫块153紧紧夹住植入桩桩身外周面，但需防止夹紧夹持楔块15及垫块153接触应变仪；接着操纵夹紧机构100的下部夹紧机构2，收缩下夹紧油缸21将二个下夹紧臂架22，22’收紧，从而夹紧预制桩外周面；如果需要加接预制桩桩体时，操作人员可在夹紧机构100的工作平台11上进行，有效保证上下桩体的接桩安全；当采用上下螺栓连接时，待预制桩下桩体植入预钻孔后露出夹紧机构100的工作平台11时，利用起重机构120吊运预制桩上桩体就位于下桩体上方，缓缓下降至上下桩体完成结合时，操作人员进入工作平台11进行上下桩体螺栓对接，再按步骤8将预制桩下压植入预钻孔内；如果需要加接预制桩桩体时，操作人员可在植桩机的工作平台11上进行，有效保证上下桩体的接桩安全；当上下桩体采用焊接连接时，操作人员可在下桩体桩头处设置导向箍便于上方的植入桩桩体的接桩就位，然后从电焊机仓7取用储气瓶、送丝装置和二氧化碳气体保护自动焊机，进行植入桩上下桩体焊接，待对接完成后，再按步骤8将预制桩下压植入预钻孔内。

步骤8：操纵夹紧机构100的四组垂直顶升油缸4，收缩活塞杆使上部机架1下移将预制桩下压而植入预钻孔内，依次重复，可以将预制桩逐步下压植入预钻孔内，当预制桩全部下压植入预钻孔内，完成植桩作业；所述桩体监测***190在监测预制桩植入预钻孔状况时，可将多个应变仪1901采集的植桩施工中桩体垂直方向的偏斜度数值显示，供操作人员监测参考，如果偏斜超过设计要求，可通过植桩机的微调机构52进行调整，确保植桩施工满足技术要求。

Claims (5)

1.一种植桩机的施工方法，包括以下步骤：

（1）施工前准备，采用专用植桩螺旋钻机完成预钻孔钻掘和搅拌，确保钻掘深度达到技术要求，水泥浆注入预钻孔、充分搅拌达2小时；

（2）对预钻孔周围场地清理，保持施工周围平整，将植桩机顺利进入施工区域；

（3）在预制桩长度方向间隔一定距离设置多个应变仪（1901），并通过线束（1902）并联连接到监测仪（1903）上；随后根据预制桩桩径选择夹持楔块（15），将其匹配地置入夹紧圈（12）内壁上的燕尾槽（121）内并在其正面安置一一定厚度的垫块（153），以适应夹持楔块（15）能有效夹持桩身；沿预制桩长度方向设置的两个相邻应变仪（1901）之间的距离s按所植入预制桩的桩径d来确定，具体如下：

a）当Ф600mm≤d＜Ф950mm时，s=600mm～650mm；

b）当Ф950mm≤d＜Ф1200mm时，s=900mm～950mm；

c）当d＞Ф1200mm时，s=1200～1300mm；

（4）操纵移动履带式植桩机，使夹紧机构（100）的中心处通孔对准预钻孔中心，以保证预制桩顺利植入，调试工作平台（11）的水平精度达到要求；

（5）通过夹紧机构（100）的微调机构（52）的横向微调油缸（521，521’）和纵向微调油缸（522，522’），对夹紧机构（100）进行横向和纵向方向的微调，使夹紧机构（100）中心处通孔对准预钻孔中心，以在预制桩植入预钻孔时保证其与通孔孔壁间隙距离相等，从而达到植桩技术要求；

（6）启动植桩机的起重机构（120），伸展吊臂（1201）和操作卷扬机，将预制桩吊起，转动吊臂（1201）使其位于工作平台（11）的通孔处上方，缓缓放下预制桩，经由中心通孔逐步进入预钻孔；

（7）操纵夹紧机构（100）的液压***（6），使四组上部夹紧油缸（16）同步收缩活塞杆，位于夹紧圈（12）的燕尾槽（121）内的多个夹持楔块（15）上移，此时设置于夹持楔块（15）正面的垫块（153）紧紧夹住植入桩桩身外周面，但需防止夹紧夹持楔块（15）及垫块（153）接触应变仪；接着操纵夹紧机构（100）的下部夹紧机构（2），收缩下夹紧油缸（21）将二个下夹紧臂架（22，22’）收紧，从而夹紧预制桩外周面；

（8）操纵夹紧机构（100）的四组垂直顶升油缸（4），收缩活塞杆使上部机架（1）下移后将预制桩下压而植入预钻孔内，依次重复，可以将预制桩逐步下压植入预钻孔内，当预制桩全部下压植入预钻孔内，完成植桩作业。

2.根据权利要求1所述的植桩机的施工方法，其特征在于，在步骤（6）中，当预制桩需要转动一定角度时，操纵夹紧机构（100）的四组上部夹紧油缸（16），使其活塞杆伸展，夹持楔块（15）随法兰内圈（112）上移脱开夹持的植入桩桩体；此时，下部夹紧机构（2）的二个夹紧臂架（22，22’）仍然夹持植入桩桩体，通过操纵回转机构（3），二个回转油缸（31，31’）的活塞杆推拉回转台（32）而实现预制桩的左右回转。

3.根据权利要求1所述的植桩机的施工方法，其特征在于，在步骤（7）中，如果需要加接预制桩桩体时，操作人员可在夹紧机构（100）的工作平台（11）上进行，有效保证上下桩体的接桩安全；当采用上下螺栓连接时，待预制桩下桩体植入预钻孔后露出夹紧机构（100）的工作平台（11）时，利用起重机构（120）吊运预制桩上桩体就位于下桩体上方，缓缓下降至上下桩体完成结合时，操作人员进入工作平台（11）进行上下桩体螺栓对接，再按步骤（8）将预制桩下压植入预钻孔内。

4.根据权利要求1所述的植桩机的施工方法，其特征在于，在步骤（7）中，如果需要加接预制桩桩体时，操作人员可在植桩机的工作平台（11）上进行，有效保证上下桩体的接桩安全；当上下桩体采用焊接连接时，操作人员可在下桩体桩头处设置导向箍便于上方的植入桩桩体的接桩就位，然后从电焊机仓（7）取用储气瓶、送丝装置和二氧化碳气体保护自动焊机，进行植入桩上下桩体焊接，待对接完成后，再按步骤（8）将预制桩下压植入预钻孔内。

5.根据权利要求1所述的植桩机的施工方法，其特征在于，在步骤（7）和（8）中，所述桩体监测***（190）在监测预制桩植入预钻孔状况时，可将多个应变仪（1901）采集的植桩施工中桩体垂直方向的偏斜度数值显示，供操作人员监测参考，如果偏斜超过设计要求，可通过植桩机的微调机构（52）进行调整，确保植桩施工满足技术要求。