CN111005381A - 兜底式振动锤型钢拔桩机及其拔桩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兜底式振动锤型钢拔桩机和拔桩方法，拔桩机包括拉森式型钢杆部和桩套；桩套的标准槽钢和敞口拉森式槽钢扣合焊接，标准槽钢的两翼缘板设有转轴，转轴可转动安装有兜底钢板，标准槽钢翼缘板内表面焊接限位块，兜底钢板设有三棱凸条；敞口拉森式槽钢与杆部底端焊接；该拔桩机还包括一根主导管和三根分支导管，每个分支导管底端设有喷口；该方法的关键在于：一次性沉入到废桩底部，利用兜底钢板兜住废桩底端，然后一次性拔出。该拔桩机和拔桩方法施工速度快、效率高，且结构相对简单，制造成本低。

Description

兜底式振动锤型钢拔桩机及其拔桩方法

技术领域

本发明涉及土木工程中的废桩基拔出清理技术领域，具体讲是一种一次性拔除中小直径(D≤800mm)桩的兜底式振动锤型钢拔桩机及利用该拔桩机的拔桩方法。

背景技术

随着国家经济建设和地下空间建筑的兴起，尤其是在旧城改造过程中，常需要将残留在地下的废旧桩基拔出。而现有技术多采用的双全套管的旋切式清桩装置，利用套管内部的液压缸驱动刀具内凸，以旋转切断废桩，进而由桩机的动力头提升套管将废桩拔除。

上述现有技术的清桩装置存在以下缺陷。首先是施工速度慢，刀具在液压作用下旋转切断废桩需要耗费一定时间，而且长废桩需要分次将整桩逐段切割拔除，这就进一步降低了施工效率，延长了施工周期；而且，上述装置内设液压驱动刀具，结构相对复杂，造价偏高，且自重也较大，需要匹配大型的吊机等；况且，上述双层全套管是整体性结构，高度固定，若选择大高度的套管，则桩架过高难以稳定，对地基土体承载力要求也大，台班费也高，若选择小高度的套管，则拔桩深度不足，需要分好几段逐段切割拔除，影响工效。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种施工速度快、效率高，且结构相对简单，制造成本低的兜底式振动锤型钢拔桩机。

本发明的一种技术解决方案是，提供一种兜底式振动锤型钢拔桩机，它包括由拉森式型钢构成的杆部和位于杆部底端的桩套，拉森式型钢的开口朝前，杆部上端焊接有用于连接振动锤的耳板；桩套由前侧的标准槽钢和后侧的敞口拉森式槽钢扣合焊接而成，桩套底部为前低后高的铲形面，标准槽钢的两翼缘板上设有一根转轴，转轴上可转动安装有用于兜住废桩底部的兜底钢板，标准槽钢每个翼缘板内表面焊接有用于搁置兜底钢板的限位块，兜底钢板的下表面设有多个三棱凸条，且三棱凸条分布在兜底钢板的下表面靠近自由端的区域；敞口拉森式槽钢与杆部底端焊接；该拔桩机还包括用于对桩套周边灌水或水泥浆的导管；导管包括一根主导管和三根分支导管，上述四根导管经一个四通阀连接，每个分支导管底端设有喷口，一个喷口位于敞口拉森式槽钢背面，其他两个喷口分别位于敞口拉森式槽钢与标准槽钢两个焊接处。

采用以上结构的兜底式振动锤型钢拔桩机与现有技术相比，具有以下优点。

首先，该装置无需像现有技术一样逐次分段切断桩体，而是一次性沉入到废桩底部，利用兜底钢板兜住废桩底端，然后一次性拔出，其施工效率高，工期短，每天能拔出8～10根废桩，而且，利用振动锤高频振动，噪音低，符合环保理念，拔桩器下沉速度快，能进一步加快拔桩效率；况且，导管能同步对土体注水，有效降低土体阻力，更进一步提高了工效；而废桩起拔时，又能及时灌入水泥浆，填实废桩孔，后期处理过程完善且及时；再有，就是相比现有技术利用液压设备驱动的刀具，本申请桩套内的兜底钢板是在震动和自重作用下自动下落，有效节省了一组动力部件，结构相对简单，制造方便，成本低，且自重更轻，无需使用大型起吊设备，降低了对场地地基承载力的要求，也节省了大型设备的台班费；再有，限位块的焊接设置，简单可靠，能稳固的支撑住兜底钢板，确保拔桩过程顺畅；还由于桩套底部为前低后高的铲形面，进一步增强了在土体中下沉的效率；还需要强调的是，兜底钢板的下表面设了三棱凸条，这样，当遭遇到较硬的卵砾石层导致兜底钢板无法完全下落时，三棱凸条在震动作用下对卵砾岩层有一定的破碎和挤开作用，且三棱凸条位于兜底钢板靠近自由端的区域，能从一定程度上增大自由端的自重，使其更顺畅的下落；最后，导管下部分成了三个支路，经三个喷口分别对桩套的后部和两侧注水喷浆，确保了水或浆液扩散的均匀性，提升了软化土体或填实桩孔的效果；而且，上述四根导管的焊接固定位置合理，确保拔桩机下沉时，各个导管不会因阻力与拔桩机脱离。

作为优选：杆部底端为焊接部，焊接部的拉森式型钢的两侧的直翼缘板镂空以形成缺口，焊接部的腹板背面与敞口拉森式槽钢腹板正面焊接，焊接部的两个斜翼缘板背面分别与敞口拉森式槽钢的两个翼缘板正面焊接；这样，切掉两个边侧的直翼缘板后，杆部底端的拉森式型钢三个面能与桩套的敞口拉森式槽钢腹板完全贴合，确保其焊接牢固，进而保证拔桩机整体的强度和稳定性。

作为进一步优选，主导管包括前段和后段，前段和后段之间经一个三通换向阀连接，三通换向阀剩下的一个口连接有一根增压水管，增压水管的喷口对准竖直状态下的兜底钢板的自由端；这样，当拔桩机沉入桩底，遭遇到卵砾石导致兜底钢板下放困难时，三通阀换向，切断另外三根分支水管，使得水流和水压经增压水管集中喷射在兜底钢板的自由端，利用超高压冲击软化挡路的卵砾石，且对兜底钢板自由端也施加一个水压，促进兜底钢板下落偏转一定角度，便于起拔。

作为又进一步优选，杆部包括上节拉森式型钢和下节拉森式型钢，下节拉森式型钢正面焊接有敞口连接槽钢板，敞口连接槽钢板经螺栓与上节拉森式型钢连接；这样，可以根据废桩的实际深度，接长或缩短杆部，以灵活的调整拔桩机的整体高度；而且，甚至可以先将下节拉森式型钢沉入土体后，再在孔口临时接长上节拉森式型钢；使得吊机的规格和桩架的高度减半，确保桩架稳定，也节省了大型设备的台班费，同时降低了对现场土体承载力的要求。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种施工速度快、效率高，且结构相对简单，制造成本低且能在较硬的卵砾石中施工的兜底式振动锤型钢拔桩机的拔桩方法。

本发明的一种技术解决方案是，提供一种兜底式振动锤型钢拔桩机的拔桩方法，其步骤包括：

a、在废桩处沉入大直径钢护筒，用人力或小型反铲挖斗机挖掉废桩顶覆盖的土体，露出废桩桩头；

b、用振动锤夹紧杆部上端的耳板，并用小型吊机起吊振动锤，使拔桩机底端的桩套套入废桩；

c、下放并驱动振动锤，使拔桩机徐徐沉入土体，且在下沉过程中同步灌注高压水，使高压水经主导管和三根分支导管喷向桩套两侧及背面，以稀释土体降低土体侧摩阻力；

d、将桩套下沉至低于废桩底端0.6～1m处，继续振动使兜底钢板在自重和振动作用下自动绕转轴旋转，下落搁置在限位块上；

若废桩底部为较硬的卵砾石层导致兜底钢板无法完全下落时，振动使兜底钢板向下旋转一个小角度，使其卡住废桩底部，再起拔废桩约1m，然后快速下沉该拔桩机，利用已拔起的废桩底部的空腔，使兜底钢板迅速下落搁置在限位块上；

若卵砾石层太硬导致兜底钢板旋转角度太小、不足以钩挂住废桩底端时，启动三通换向阀换向，切断三根分支导管，使全部水流和水压经增压水管集中喷射兜底钢板的自由端，稀释软化冲走卵砾石，并给兜底钢板的自由端提供冲击力，且在兜底钢板的自由端的三棱凸条共同作用下，确保兜底钢板旋转足够的角度以钩挂住废桩底端；

e、吊机继续起拔废桩，且起拔过程中经主导管和三根分支导管同步注入水泥浆填充废桩孔；且将拔出桩孔的废桩用反铲挖土机逐段折断并搁置在地面，后续装车运走。

本发明的拔桩方法与现有技术相比，具有以下优点。

首先，该装置直接沉入并兜住到废桩底端，一次性拔出废桩，其施工效率高，工期短，而且，利用振动锤高频振动，噪音低，拔桩器下沉速度快，高效环保；况且，导管能同步对土体注水，有效降低土体阻力，更进一步提高了工效，而废桩起拔时，又能第一时间灌入水泥浆，填实桩孔，后期处理过程完善及时；再有，就是相比现有技术利用液压设备驱动的刀具，本申请桩套内的兜底钢板是在震动和自重作用下自动下落，有效节省了一组动力部件，结构相对简单，制造方便，成本低，结实耐用，自重更轻，具备了更大的推广价值，有效符合工地需要，又无需使用大型起吊设备，降低了对场地地基承载力的要求，也节省了大型设备的台班费；再有，限位块的焊接设置，简单可靠，能稳固的支撑住兜底钢板，确保拔桩过程顺畅；还由于桩套底部为前低后高的铲形面，进一步增强了在土体中下沉的效率；还需要强调的是，当拔桩机沉入桩底，遭遇到卵砾石导致兜底钢板下放困难时，由于兜底钢板的下表面设至了三棱凸条，这样，当遭遇卵砾石难以下落时，三棱凸条在震动作用下对卵砾岩层有一定的破碎和挤开作用，且三棱凸条位于兜底钢板靠近自由端的区域，能从一定程度上增大自由端的自重，使其更顺畅的下落；况且，三通阀换向，切断另外三根分支水管，使得水流和水压经增压水管集中喷射在兜底钢板的自由端，利用超高压冲击软化挡路的卵砾石，且给与兜底钢板自由端一个水压，尤其是结合了具备破碎推挤作用的三棱凸条，多重保险，共同作用下，确保即便遭遇较硬卵砾，仍能促进兜底钢板偏转一定角度，便于起拔。

附图说明

图1是本发明兜底式振动锤型钢拔桩机无增压水管时的结构示意图。

图2是本发明兜底式振动锤型钢拔桩机带增压水管的结构示意图。

图3是本发明兜底式振动锤型钢拔桩机的桩套的带三棱凸条和增压水管的分解放大结构示意图。

图4是本发明兜底式振动锤型钢拔桩机的桩套的半剖视结构示意图。

图5是图4中的兜底钢板偏转一定角度后的结构示意图。

图6是本发明兜底式振动锤型钢拔桩机的俯视结构示意图。

图7是本发明兜底式振动锤型钢拔桩机的桩套的侧剖视结构示意图。

图中所示1、杆部，1.1、焊接部，1.2、上节拉森式型钢，1.3、下节拉森式型钢，1.4、敞口连接槽钢板，1.5、缺口，2、桩套，2.1、标准槽钢，2.2、敞口拉森式槽钢，2.3、铲形面，3、耳板，4、转轴，5、兜底钢板，6、限位块，7、主导管，7.1、前段，7.2、后段，8、分支导管，9、喷口，10、螺栓，11、轴套，12、三棱凸条，13、三通换向阀，14、增压水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1～图7所示，本发明兜底式振动锤型钢拔桩机，它包括由拉森式型钢构成的杆部1和位于杆部1底端的桩套2。

杆部1包括上节拉森式型钢1.2和下节拉森式型钢1.3，下节拉森式型钢1.3正面焊接有敞口连接槽钢板1.4，敞口连接槽钢板1.4经螺栓10与上节拉森式型钢1.2连接。杆部1的拉森式型钢的开口朝前，杆部1上节拉森式型钢1.2的上端焊接有用于连接振动锤的耳板3。

桩套2由前侧的标准槽钢2.1和后侧的敞口拉森式槽钢2.2扣合焊接而成，所述的标准槽钢2.1是相对敞口拉森式槽钢2.2而言的，标准槽钢2.1的两翼缘板均与腹板垂直。桩套2底部为前低后高的铲形面2.3。标准槽钢2.1的两翼缘板上设有一根转轴4，转轴4上可转动安装有用于兜住废桩底部的兜底钢板5，具体的说，兜底钢板5铰接端设有轴套11，轴套11可转动套合在转轴4上。兜底钢板5的下表面设有多个三棱凸条12，且三棱凸条12分布在兜底钢板5的下表面靠近自由端的区域。标准槽钢2.1每个翼缘板内表面焊接有用于搁置兜底钢板5的限位块6。

敞口拉森式槽钢2.2与杆部1底端焊接；具体的说，杆部1底端为焊接部1.1，焊接部1.1的拉森式型钢的两侧的直翼缘板镂空以形成缺口1.5，焊接部1.1的腹板背面与敞口拉森式槽钢2.2腹板正面焊接，焊接部1.1的两个斜翼缘板背面分别与敞口拉森式槽钢2.2的两个翼缘板正面焊接。

该拔桩机还包括用于对桩套2周边灌水或水泥浆的导管。具体的说，该拔桩机的导管包括一根主导管7和三根分支导管8，上述四根导管经一个四通阀连接，每个分支导管8底端设有喷口9，一个喷口9位于桩套2后面也就是敞口拉森式槽钢2.2背面，其他两个喷口9位于桩套2两侧也就是分别位于敞口拉森式槽钢2.2两个翼缘板与标准槽钢2.1两个翼缘之间的焊接处。上述的四通阀应该理解为常开的四通接头，属于常规现有技术，故附图中未示出。

主导管7包括前段7.1和后段7.2，前段7.1和后段7.2之间经一个三通换向阀13连接，三通换向阀13剩下的一个口连接有一根增压水管14，增压水管14的喷口9对准竖直状态下的兜底钢板5的自由端。

本发明兜底式振动锤型钢拔桩机的拔桩方法，其步骤如下。

a、在废桩处沉入大直径钢护筒，用人力或小型反铲挖斗机挖掉废桩顶覆盖的土体，露出废桩桩头。

b、用振动锤夹紧杆部1上端的耳板3，并用小型吊机起吊振动锤，使拔桩机底端的桩套2套入废桩。此处的小型吊机是针对现有技术的用于起吊双全套管的旋切式清桩装置的大型设备而言的。

c、下放并驱动振动锤，使拔桩机徐徐沉入土体，且在下沉过程中同步灌注高压水，使高压水经主导管7和三根分支导管8喷向桩套2两侧及背面，以稀释土体降低土体侧摩阻力。

d、将桩套2下沉至低于废桩底端0.6～1m处，继续振动使兜底钢板5在自重和振动作用下自动绕转轴4旋转，下落搁置在限位块4上。

若废桩底部为较硬的卵砾石层导致兜底钢板5无法完全下落时，振动使兜底钢板5向下旋转一个小角度，使其卡住废桩底部，再起拔废桩约1m，然后快速下沉该拔桩机，利用已拔起的废桩底部的空腔，使兜底钢板5迅速下落搁置在限位块4上。

若卵砾石层太硬导致兜底钢板5旋转角度太小、不足以钩挂住废桩底端时，启动三通换向阀13换向，切断三根分支导管8，使全部水流和水压经增压水管14集中喷射兜底钢板5的自由端，稀释软化冲走卵砾石，并给兜底钢板5的自由端提供冲击力，且在兜底钢板5的自由端的三棱凸条12共同作用下，确保兜底钢板5旋转足够的角度以钩挂住废桩底端。

e、吊机继续起拔废桩，且起拔过程中经主导管7和三根分支导管8同步注入水泥浆填充废桩孔；且将拔出桩孔的废桩用反铲挖土机分次逐段折断并搁置在地面，后续装车运走。

Claims (6)

1.一种兜底式振动锤型钢拔桩机，其特征在于：它包括由拉森式型钢构成的杆部(1)和位于杆部(1)底端的桩套(2)，拉森式型钢的开口朝前，杆部(1)上端焊接有用于连接振动锤的耳板(3)；桩套(2)由前侧的标准槽钢(2.1)和后侧的敞口拉森式槽钢(2.2)扣合焊接而成，桩套(2)底部为前低后高的铲形面(2.3)，标准槽钢(2.1)的两翼缘板上设有一根转轴(4)，转轴(4)上可转动安装有用于兜住废桩底部的兜底钢板(5)，标准槽钢(2.1)每个翼缘板内表面焊接有用于搁置兜底钢板(5)的限位块(6)，兜底钢板(5)的下表面设有多个三棱凸条(12)，且三棱凸条(12)分布在兜底钢板(5)的下表面靠近自由端的区域；敞口拉森式槽钢(2.2)与杆部(1)底端焊接；该拔桩机还包括用于对桩套(2)周边灌水或水泥浆的导管；导管包括一根主导管(7)和三根分支导管(8)，上述四根导管经一个四通阀连接，每个分支导管(8)底端设有喷口(9)，一个喷口(9)位于敞口拉森式槽钢(2.2)背面，其他两个喷口(9)分别位于敞口拉森式槽钢(2.2)与标准槽钢(2.1)两个焊接处。

2.根据权利要求1所述的兜底式振动锤型钢拔桩机，其特征在于：杆部(1)底端为焊接部(1.1)，焊接部(1.1)的拉森式型钢的两侧的直翼缘板镂空以形成缺口(1.5)，焊接部(1.1)的腹板背面与敞口拉森式槽钢(2.2)腹板正面焊接，焊接部(1.1)的两个斜翼缘板背面分别与敞口拉森式槽钢(2.2)的两个翼缘板正面焊接。

3.根据权利要求1所述的兜底式振动锤型钢拔桩机，其特征在于：主导管(7)包括前段(7.1)和后段(7.2)，前段(7.1)和后段(7.2)之间经一个三通换向阀(13)连接，三通换向阀(13)剩下的一个口连接有一根增压水管(14)，增压水管(14)的喷口(9)对准竖直状态下的兜底钢板(5)的自由端。

4.根据权利要求1所述的兜底式振动锤型钢拔桩机，其特征在于：杆部(1)包括上节拉森式型钢(1.2)和下节拉森式型钢(1.3)，下节拉森式型钢(1.3)正面焊接有敞口连接槽钢板(1.4)，敞口连接槽钢板(1.4)经螺栓(10)与上节拉森式型钢(1.2)连接。

5.利用权利要求1～4中任一项所述的兜底式振动锤型钢拔桩机的拔桩方法，其特征在于：其步骤包括：

a、在废桩处沉入大直径钢护筒，用人力或小型反铲挖斗机挖掉废桩顶覆盖的土体，露出废桩桩头；

b、用振动锤夹紧杆部(1)上端的耳板(3)，并用小型吊机起吊振动锤，使拔桩机底端的桩套(2)套入废桩；

c、下放并驱动振动锤，使拔桩机徐徐沉入土体，且在下沉过程中同步灌注高压水，使高压水经主导管(7)和三根分支导管(8)喷向桩套(2)两侧及背面，以稀释土体降低土体侧摩阻力；

d、将桩套(2)下沉至低于废桩底端0.6～1m处，继续振动使兜底钢板(5)在自重和振动作用下自动绕转轴(4)旋转，下落搁置在限位块(4)上；

若废桩底部为较硬的卵砾石层导致兜底钢板(5)无法完全下落时，振动使兜底钢板(5)向下旋转一个小角度，使其卡住废桩底部，再起拔废桩约1m，然后快速下沉该拔桩机，利用已拔起的废桩底部的空腔，使兜底钢板(5)迅速下落搁置在限位块(4)上；

e、吊机继续起拔废桩，且起拔过程中经主导管(7)和三根分支导管(8)同步注入水泥浆填充废桩孔；且将拔出桩孔的废桩用反铲挖土机逐段折断并搁置在地面，后续装车运走。

6.根据权利要求5所述的拔桩方法，其特征在于：步骤d中，若卵砾石层太硬导致兜底钢板(5)旋转角度太小、不足以钩挂住废桩底端时，启动三通换向阀(13)换向，切断三根分支导管(8)，使全部水流和水压经增压水管(14)集中喷射兜底钢板(5)的自由端，稀释软化冲走卵砾石，并给兜底钢板(5)的自由端提供冲击力，且在兜底钢板(5)的自由端的三棱凸条(12)共同作用下，确保兜底钢板(5)旋转足够的角度以钩挂住废桩底端。

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