[实用新型]非挤土桩护壁管振动沉拔机

说明书

本实用新型涉及建筑设备技术领域，特别是一种用于土木、建筑工程中的现沉浇混凝土施工的非挤土桩护壁管振动沉拔机。

竖直振动产生的原理是在激振装置的不同轴上设偏心重块，并使之相互对称逆运转，其横向力相互抵消，而垂直离心力则相互叠加，从而使振动箱产生竖直的上下振动。钢管作为灌注桩的护壁，具有防止塌孔的作用，浇注混凝土后再拔出来，多次重复使用，就使用钢管做为桩孔的护壁而言，本实用新型与振动沉管灌注桩机有相似之处，但它们又是截然不同的；振动沉管注桩机的护壁套管是定长的，其长度与桩身等长，其上端用法兰盘固定在振动锤上，下端有封闭的桩尖，硬把土排开挤成桩孔，是挤土桩。其桩尖、桩侧的摩阻力很大，所以其直径一般均在400厘米以下，再大便难以沉入。

利用定向振动设备产生的垂直离心力，使护壁套管产生竖直的上下振动，造成护壁管与其周围土体处于强迫振动状态，从而使周围土体强度显著降低并破坏了护壁套管与土体间的粘结力和弹性力，使土体对护壁套管的摩阻力以及桩尖处土体抗力大大减少护壁套管在自重、振动力和另外施加的竖向力作用下，将克服阻力迅速地沉入到所需深度。利用产生一定振幅的竖向振动，以大幅度地减小土体对护壁套管下沉时的管侧摩阻力，这种方法是十分成熟的。在本实用新型提出之前，利用定向竖直振动减小摩阻力原理施工的振动沉桩法与振动沉管灌注桩机，在世界范围内先后分别已有近百年和几十年的成功实践，公认为其减小摩阻力的效果异常突出。事实上振动摩擦阻力与静摩擦阻力之比，最佳时间可达0.18倍，振动沉桩法的沉拔锤只能用于不再拔出的混凝土预制桩和钢桩即用于挤土桩；而振动沉管灌注桩机，最主要的它是小直径定长套管的挤土灌注桩。这种用竖直振动以减小摩阻力的原理，虽然已经用于预制桩的沉桩施工和用于振动沉管挤土灌注桩机中，但是尚未见到在非挤土灌注桩中用此种原理来沉入和拔出护壁套管。

对于非挤土和只在桩端部的部分挤土灌注桩，当在地下水位以下施工，特别是在地下水位以下遇有流砂、淤泥质土或动水压力较大时，没有护壁就会造成孔壁塌落，难以成桩；对于大直径桩(D≥800mm)，问题更加严重。已有的防止桩孔坍塌的护壁方法有几种：如泥浆护壁法、一次性使用的钢筋混凝土护壁或衬砌护壁等；前者由于排放大量泥浆，对环境污染严重，大城市中很少允许使用；后者成本较高，施工速度慢，也并不理想。用大直径钢管做护壁，虽然法国贝诺特公司早在上个世纪五十年代就开发研制成功，国内近几年也有改造型仿制，但其原理是在12度至32度之间不停地扭动状态下靠静力把护壁管压入土中。虽然在其护壁套管最下端焊有锯齿状的高强合金刀及口，在扭动中锯的松管端的土层，但管壁侧阻力依然很大，沉入速度自然相对较低。贝诺特公司的这种全套管钻机还有一个更大的弱点，在该机适用范围中特别说明：当地下水位以下有厚度在5米以上的细砂层时，由于摇动作业(即反复扭动)使砂层压密，造成压进或拉拔套管困难，应避免在厚砂土层中使用。然而在我国甚至在世界广大地区的深层土质中厚砂层是常见的，显然这又进一步地局限了它的应用范围。

由于我国劳动力价格低廉，对于直径D≥800mm的大直径桩，在建筑工程中几乎普遍地采用人工挖孔。国家颁发的《建筑桩基技术规范》中规定，为保证孔壁不塌落、不伤人，必须做井圈护壁。如前所述，井圈护壁是用混凝土现场现浇的，也有用砖砌筑的。事实上在实际工程中由于种种原因人工挖孔灌注桩的护壁质量有些并不满足《建筑桩基技术规范》的要求，因此既便做了护壁，桩孔坍塌、压死砸伤挖孔工人的现象在一些城市中依然时有发生。

本实用新型的目的就是要提供一种能多次重复使用、无论是大直径桩还是小直径桩、无论是在地下水位以上施工还是在地下水位以下施工，都能够快速地沉入和拔出，并且能够确保工程质量和施工安全具有多节组装钢制护壁套管的非挤土桩护壁管振动沉拔机。

本实用新型是这样实现的：它包括液压动力系统、激振器、振动箱、与振动箱刚接的传振钳管机构、用于续接或拆除护壁套管时防止套管因其自重而沉落的防沉抱管机构、沉拔护壁套管用的多节沉拔油缸、护壁套管续接入口导向管、传递沉拔力的上弹簧组、传递拔管力的下弹簧组、弹簧组导向竖轴、弹簧组横梁、振动箱升降用的导向立柱、机械底盘调平装置以及成组多节套管，其特征是振动箱中部设置一个比桩径略大的圆孔，护壁套管由圆孔顺下并与下节管相连接，与振动箱刚接在一起的传振钳管机构将护壁套管夹紧。