[发明专利]平衡式静力压桩机架增锚端扩桩钢管式取土器

摘要

平衡式静力压桩机架，是在桩基工程用静力压桩时不设巨大的桩架配重量，采取1、压桩力传递无极转盘旋转时产生力偶形成双向平衡。2、在无极转盘的支承轴设置座架支承罩，平衡支承力的反力。3、操作油缸顶压力自身平衡的具体平衡措施。增锚端扩桩，是将上段钢管桩身压入地层，使桩身底部增锚端扩产生锚固力，用作桩架的压桩力。在向钢管桩身内灌注混凝土配置钢筋后形成端扩桩。为桩基工程提供新型的系列机械设施，桩型及打桩施工技术。

主权项

1、平衡式静力压桩机架，增锚端扩桩及钢管式取土器，是一项新型桩基工程系列的机械设施，桩型及打桩的施工技术。该项新型的平衡式静力压桩机及轻型压桩架的主要特点是：在桩基工程使用静力压桩时，不需设置巨大的压桩架配重量。静力压桩时采取以张拉与重力加压相互平衡的具体措施。使压桩的机械设备重量较轻，压桩架的外形轻型坚实，压桩架组装快速，搬运灵活，操作方便。新型的增锚端扩桩及钢管式取土器，则能广泛的适用于各项桩基础工程的周围环境及地层地质条件。在桩基工程施工时能加快施工进度。使静力压桩的桩架重量减少到最低限度。为减少桩基施工时所产生的噪音，避免桩基施工时的挤土及震动形响，节省桩基工程费用创造良好的实施条件，该项新型桩具有6种类型，各种桩型可根据桩基工程的具体要求及地层地质条件选择使用。其中新型的平衡式静力压桩机及轻型压桩架的主要原理是：采取张拉与重力加压的平衡措施，确保平衡式静力压桩机及轻型压桩架在实际使用时的平衡。在静力压桩时呈现桩架稳定可靠，操作方便、桩架坚实、搬运灵活。为使平衡式静力压桩机及轻型压桩架既能平衡稳定地将各类型式的桩身压入地层形成桩身的极限承载力，更能在利用钢管桩时将钢管桩压入地层后，使用钢管式取土器，取出压入地层钢管桩内的土壤。并向钢管桩内灌注混凝土，逐渐将钢管桩提出地面。在灌注混凝土前向钢管桩身内设置钢筋笼，形成钢筋混凝土桩身的极限承载能力。平衡式静力压桩机的压桩力及提出钢管桩身的顶升力，均由液压油缸提供。平衡式静力压桩机及轻型压桩架的主要措施为：(1)、设置平衡式压桩力传递无极转盘，在由操作液压油缸向无极转盘施加压力时无极转盘随即旋转。其压力则由右侧转传到左侧，无极转盘产生力偶，形成双向平衡。采用压力传递无极转盘，不仅能稳定地进行静力压桩更能使压桩的机械设备重量较轻。(2)、无极转盘支承轴座平衡。在液压油缸输入的圆周力，使无极转盘产生旋转时与无极转盘的支承轴的支承力形成力偶。为平衡支承轴支承力的反力。在支承轴座设置座架支承罩。该项座架支承罩将支承轴支承力的反力传递至静力压桩架底盘，形成支承轴平衡。当传递的支承反力较为巨大时，亦可采取转轴斜撑链杆方式将支承反力传递至静力压桩架底盘。(3)、操作油缸产生压桩力的缸体自身平衡。在操作油缸顶升时，通过无极转盘产生圆周力，对桩身加压的同时油缸体亦对缸体底座产生重力加压。使操作油缸形成自身平衡。由于缸体底座与压桩架的底座联成整体。当油缸体对缸体底座产生重力加压时，静力压桩架则由桩架自重加上操作油缸对桩架的重力加压；实施重力叠加，使静力压桩架在稳定的状态下，进行桩基工程的静力压桩。桩基工程的平衡式静力压桩，采用操作油缸对无极转盘旋转传递压力，稳定地进行静力压桩，亦可采用绞车经绞车滚筒缠卷钢丝绳进行静力压桩。(4)静力压桩的钢管桩身受压及钢管桩身的提升受拉。静力压桩的钢管桩身受压是由操作油缸向无极转盘施加压力。为保持无极转盘能稳定地旋转施加压力，在油缸顶升侧及传动链传动侧均设有护导侧板。使无极转盘稳定地旋转，带动“三轴联二轴”或采用多轴联二轴的传动链向下压桩，将桩身压入地层。当桩身需由地层土壤中向上提升至地面时，则由顶升油缸逐段顶升，由锁轴型卡箍联结的钢管联结顶升，将地层土壤中的钢管桩身提升至地层上面。(5)轻型压桩架轻型压桩架，采用四根钢管单节段桩架组装，单节段桩架间的联结则用锁轴型卡箍，将上下单节段桩架的端头卡实箍紧，形成整体桩架。由于钢管桩身压入地层采用压桩力传递链加压。钢管桩身由地层土壤中向上提升至地面时采用逐段顶升，由锁轴型卡箍将钢管桩身联结成整体的钢管桩身连续的提升至地面，因此轻型压桩架主要是起导向作用，护导压桩时钢管桩身能垂直的压入地层。为保持钢管桩身在向下压入地层及向上提升至地面时避免产生偏心倾斜在压桩及提升桩时，在钢管桩身的顶端设置顶盖调节架，由压桩架护导使顶盖调节架能调正压桩帽，保持在压桩时能垂直地向下压桩，提升桩时能垂直地向上提桩。平衡式静力压桩机采用提升及重力加压互相平衡的具体措施。压桩架则不设置巨大的静力配重，使整个压桩架的重量减轻，压桩架外形轻型坚实。压桩底部设置滚动轮压桩架可在槽轨板上，经滚动轮滚移，使压桩架搬运灵活，压桩架组装快速，操作方便。由于平衡式静力压桩机架具有上述特点，为此该项压桩机架更能广泛的适用于各种类型的予制桩。新型的增锚端扩桩及钢管式取土器，能广泛地适用于各项桩基工程的周围环境及地层地质条件。在桩基工程施工时能加快施工速度，采用提升及重力加压互相平衡的具体措施，桩架不需设置巨大的配重装置。在静力压桩的实际施工过程中，减少桩基施工时的噪音，避免桩基施工时的震动影响，对桩基工程的周围地层土壤不产生挤土影响。为节省桩基工程的施工费用创造良好的实施条件。该项新型桩具有6种类型。各种桩型可根据桩基工程的具体要求及地层地质条件选择使用。(6)钢管直筒分段桩及钢管式取土器。钢管直筒分段桩其主要原理是：将钢管直筒桩分段压入地层，钢管直筒桩的桩身底端为敞口，在第一段钢管直筒桩身压入地层后，利用钢管式取土器，将第一段钢管直筒桩身内的土壤取出，使第一段钢管直筒桩身内形成空腔。然后将第二段钢管直筒直径略小于第一段钢管直筒桩身内径的直筒桩身穿越第一段钢管直筒桩身内的空腔。由静力压桩将第二段钢管直筒桩身压入地层。此时第一段钢管直筒桩身的外壁挤压地层土壤所产生的摩擦力加上原先压桩架的静压配重量的累计值。为压第二段钢管直筒桩的静压配重总值。待压第三段钢管直筒桩身时，则静力压桩架的静压配重总值：为压桩架的静压配重量加第一段钢管直筒桩身的外壁挤压地层土壤所产生的摩擦力，再加第二段钢管直筒桩身的外壁挤压地层土壤所产生的摩擦力，三者的总和，第四段钢管直筒桩身及第五段以上的钢管直筒桩身的静压配重总值，按上述具体数值累计增加。(6-1)钢管直筒分段桩的成型。在钢管直筒桩分段压入地层后，用钢管式取土器将各段桩身内的土壤分段取出，然后逐段的将钢管直筒桩身提出并向钢管直筒桩身内灌注混凝土，配置桩身钢筋。在将压杆伸入钢管直筒桩身内时，按具体要求对钢管直筒桩的分段桩端进行压扩，形成桩身按段端扩的多个端扩台。以此来提高单桩的极限承载力。(6-2)钢管直筒分段桩的桩身分段长度。钢管直筒分段静压桩的桩身分段长度，可根据实际地层地质情况确定，亦可按地层土壤对钢管直筒桩的桩身摩擦力及静压桩架的静压配重量确定以及静压桩架的高度，钢管直筒桩的制造运输等具体条件确定。使钢管直筒分段静压桩的桩基工程顺利进行。(6-3)钢管式取土器(6-3-1)钢管式取土器的主要原理是：将比钢管桩身内径小的钢管，由钢管式取土器的导压管，压钢管桩身内，使原先压入地层内的钢管桩身已进入的土壤逐渐地再压入钢管式取土器的钢管筒内。待钢管式取土器的钢管筒压入到予计深度后，钢管式取土器的钢管内已充足土壤。则将设在钢管取土器端部导压管内的筒壁三角形封底曲板，经钢丝绳传递拉升力向上拉升，使筒壁三角形封底曲板由端尖部开始逐渐上翘，将钢管式取土器的底端部进行封底密实。(6-3-2)钢管式取土器的钢丝绳，为适应提拉及直接传力的要求，将钢丝绳布置在底端三角形封底曲板的内侧，先垂直向上过翘转联结轴后倾斜向上布置在钢管式取土器的管壁内侧。再在钢丝绳穿越铜套圈及钢管式取土器的的管壁后，则将钢丝绳布置在钢管式取土器的内层及外层之间的夹层内。为此在钢管式取土器的底端上部设置双层钢管。使钢丝绳在双层钢管的内部空隙间，拉伸及回松能操作方便。(6-3-3)钢管式取土器，具有的底端部筒壁三角形封底曲板上翘将钢管式取土器的底端部进行封底密实的性能，可在钢管式取土器内充足土壤后，将钢管桩身内的土壤，分次或一次利用钢管式取土器将土壤全部取出。(7)增锚端扩桩(挤土型)(7-1)增锚端扩桩(挤土型)的主要原理是：在钢管桩身的底端设置压扩式桩尖。由静力压桩将上段钢管桩身压入地层，随钢管桩身压入地层的同时由压扩式桩尖将地层土壤压挤出桩身部位。保持上段钢管桩身内部空腔不积土。待上段钢管桩身的压扩式桩尖压到预定的地层深度时，将下段钢管桩身连同端扩桩尖，经上段钢管桩身的内部空腔，将原先压入地层内的上段钢管桩身底端设置压扩式桩尖的棱形挤压块压扩展开。使上段钢管桩身的底端部增锚端扩。由于上段钢管桩身的增锚端扩，使增锚端扩静压桩(挤土型)的桩架静压配重总值：为桩架的静压配重量加上段钢管桩身的外壁挤压地层土壤所产生的摩擦力再加上段钢管桩身的底端部增锚端扩所产生的锚固力三者的总和。第三段钢管桩身及第四段以上的钢管桩身的静压配重总值按上述的具体数值累计增加。(7-2)增锚端扩桩(挤土型)的桩身成型。在增锚端扩桩(挤土型)的桩身分段压入地层后，由于该项桩型的钢管桩身的底端设置压扩式桩尖，随钢管桩身压入地层的同时，由压扩式桩尖将地层土壤压挤出桩身部位。保持钢管桩身内部空腔不积土，在桩身成型时逐段将钢管桩身提出并向钢管桩身内灌注混凝土配置桩身钢筋。在将压杆伸入钢管桩身内时，可按具体要求对钢管桩分段的桩身底端的压扩式桩尖压扩展开部位进行压扩。形成桩身按段端扩的多个端扩台，以此来提高单桩的极限承载力。(7-3)增锚端扩桩(挤土型)钢管桩身的分段长度。增锚端扩桩(挤土型)钢管桩身的分段长度，可根据实际地层地质情况确定。亦可按地层土壤对增锚端扩静压桩(挤土型)的桩身摩擦力及静压桩架的静压配重量确定，以及静压桩架的高度，增锚端扩静压桩(挤土型)的钢管桩身制造运输等具体条件确定。使增锚端扩桩(挤土型)的桩基工程顺利进行。(8)增锚端扩桩(用钢管式取土器取土型)(8-1)增锚端扩桩(用钢管式取土器取土型)的主要原理是：桩身采用双层钢管，管端底敞口在双层钢管桩身的端底部设置端扩装置，由静力压桩将上段双层钢管桩身一并压入地层内，到达预定的地层深度时，将内层钢管桩身上端固定在压桩架上后，再压外层钢管桩身，经双层钢管桩端底端的端扩装置将外层钢管桩端的底端扩展，形成锚桩。然后用钢管式取土器将内层钢管桩身内的土壤取出。使上段内层钢管桩身内形成空腔。再将下段钢管桩身穿越上段内层钢管桩身空腔。由静力压桩将下段钢管桩身压入地层达到预定的深度。由于上段双层钢管桩外层钢管桩身的底端扩展形成锚桩。使增锚端扩桩(用钢管式取土器取土型)的桩架静压配重总值：为桩架的静压配重量加上段双层钢管桩的桩身外壁挤压地层土壤所产生的摩擦力，再加上段双层钢管桩身的底端扩展形成锚桩的锚固力三者总和。第三段钢管桩身及第四段以上的钢管桩身的静压配重总值，按上述的具体数值累计增加。(8-2)增锚端扩桩(用钢管式取土器取土型)的桩身成型在将上段双层钢管桩身一并压入地层后，将外层钢管桩身的底端扩展形成锚桩。然后用钢管式取土器将上段内层钢管桩身内的土壤取出。使内层钢管桩身内形成空腔，再将下段钢管桩身穿越上段钢管桩身空腔，由静力压桩压入地层达到预定深度。再由钢管式取土器将下段钢管桩身内的土壤取出。使上段钢管桩身的内层钢管桩身及下段钢管桩身的内部均为空腔。桩身成型则向钢管桩身内灌注混凝土配置桩身钢筋，并逐段将钢管桩身提出。在将压杆伸入钢管桩身内时，按具体要求对钢管桩分段及桩身底端扩展成锚部位进行压扩形成桩身按段端扩的多个端扩台。以此来提高单桩的极限承载力。(8-3)增锚端扩桩(用钢管式取土器取土型)。钢管桩身的分段长度，可根据实际地层地质情况确定，亦可按地层土壤对增锚端扩静压桩的桩身摩擦力及静压桩架的静压配重量确定，以及静压桩架的高度，增锚端扩静压桩的钢管桩身制造运输等具体条件确定，使增锚端扩静压桩(用钢管式取土器取土型)的桩基工程顺利进行。(9)增锚端扩桩(用钢管式取土器取土的短桩)(9-1)增锚端扩桩(用钢管式取土器取土的短桩)的主要原理是：适用于地层地质情况的具体要求，桩身采用双层钢管，管端底敞口，在双层钢管桩的桩端底部设置端扩装置的单段短桩。由静力压桩将单段双层钢管桩一并压入地层内到达予定的地层深度时，将内层钢管桩身上端固定在压桩架上后，再压外层钢管桩身，经双层钢管桩端的底端，端扩装置，将外层钢管桩端的底端扩展，形成锚桩。然后用钢管式取土器将内层钢管桩内的土壤取出。增锚端扩静压桩(用钢管式取土器取土的短桩)形成锚桩后，既能对地层土壤进行锚固，又能将钢管桩的端扩部份直接设置在地层内地耐力较高的地层上，做到节省工程基础施工费用，加快桩基础的施工进度。(9-2)增锚端扩桩(用钢管式取土器取土的短桩)的桩身成型。在双层钢管桩的桩端底部设置端扩装置的单段短桩，由静力压桩将单段双层钢管桩一并压入地层内，将外层钢管桩端的底端扩展形成锚桩。然后用钢管式取土器将内层钢管桩身内的土壤取出，使内层钢管桩身内形成空腔。桩身成型则向钢管桩身内灌注混凝土配置桩身钢筋，并逐渐将钢管桩身的钢管提出。在将压杆伸入钢管桩身内时，按具体要求将钢管桩身的底端扩展部位的混凝土压扩压实，形成端扩台。以此来提高单桩的极限承载力。(10)增锚端扩桩(综合型)(10-1)为适应地层地质复杂的具体要求，可将上述桩型综合于一体形成增锚端扩桩(综合型)。由静力压桩将增锚端扩桩(用钢管式取土器取土型)，采取第一段双层钢管桩身压入地层。由双层钢管桩身的底端，端扩装置，使外层钢管桩身底端扩展，形成第一段桩身锚桩，用以增加压桩架的静压配重值。由钢管式取土器将压入地层内的双层钢管桩身内的土壤取出，使桩身内形成空腔。将钢管直筒桩经第一段双层钢管桩身内空腔，由静力压桩将第二段钢管直筒桩身压入地层内到达预定的地层深度后，用钢管式取土器将钢管直筒桩身内的土壤取出。第三段钢管直筒桩身及第四段以上的钢管直筒桩身均可采取上述方法将钢管直筒桩身压入地层到达预定的地层深度。将增锚端扩桩(挤土型)附有桩身底端桩尖的。根据地层地质情况亦可采用增锚端扩静压桩(用钢管式取土器取土型)，附有桩身底端部设置端扩装置的作为终段桩身，经钢管直筒桩身内已将土壤取出的桩身空腔，由静力压桩将终端桩身压入地层内到达预定的地层深度。采取钢管桩身逐段压入地层，可获取用较小的静压桩架配重量，将钢管桩身压入地层，并逐段的增加静压桩架的静压配重总值。(10-2)增锚端扩桩(综合型)的桩身成型。在增锚端扩桩(综合型)，按上述方法将各段桩型的钢管桩身由静力压桩压入地层达到预计的地层深度后，用钢管式取土器将各段钢管桩身内部的土壤取出。使钢管桩身内部形成空腔。以满足向桩身内灌注混凝土的要求。然后逐段的将钢管桩身提出。并向钢管桩身内灌注混凝土配置桩身钢筋，再后将压杆伸入钢管桩身内，按具体要求对钢管桩身分段的桩端进行压扩，形成桩身按段端扩的多个端扩台，亦可只在桩身终端进行端扩。以桩身端扩来提高单桩的极限承载力。(10-3)增锚端扩桩(综合型)钢管桩身的分段长度。增锚端扩桩(综合型)钢管桩身的分段长度可根据实际地层地质情况确定。亦可按地层土壤对增锚端扩静压桩(综合型)的桩身摩擦力及静压桩架的静压配重量确定以及静压桩架的高度，增锚端扩桩(综合型)的钢管桩身制造运输等具体条件确定，使增锚端扩桩(综合型)的桩基工程顺利进行。(11)增锚端扩桩(敞口直筒型)(11-1)在地层地质条件较为复杂，层位厚度不均匀的情况下，可采用增锚端扩桩(敞口直筒型)。其主要原理是：根据桩身的入地层深度要求，将直筒钢管桩身由静力压桩将桩身分段的压入地层。桩身分段联结则采用锁轴型卡箍。在用锁轴型卡箍将分段直筒钢管桩身卡紧箍实后。将分段的直筒钢管桩身联结成按具体要求的整根直筒钢管桩身。(11-2)增锚端扩桩(敞口直筒型)的桩身成型。增锚端扩静压桩(敞口直筒型)，采用“平衡式静力压桩架”以静力压桩的方式将直筒钢管桩身压到地层内要求的深度后，用钢管式取土器，将直筒钢管桩身内的土壤分段取出。然后逐段的将直筒钢管桩身提出地面并向直筒钢管桩身内灌注混凝土。配置桩身钢筋在将压杆伸入直筒钢管桩身内时，对直筒钢管桩身的深部最底端进行压扩。形成桩身底端部的端扩桩以此来提高单桩的极限承载力。(11-3)增锚端扩桩(敞口直筒型)的桩身分段长度。增锚端扩静压桩(敞口直筒型)的桩身分段长度可根据实际地层地质情况确定，亦可按地层土壤对直筒钢管的桩身摩擦力及静压桩架的静压配重量确定以及静压桩架的高度，直筒钢管桩的制造运输等具体条件确定。使增锚端扩桩(敞口直筒型)的具体桩基工程顺利进行。(12)锁轴型卡箍(12-1)锁轴型卡箍的主要原理是：在联结上段钢管桩身与下段钢管桩身的上下联结盘边侧各伸出多个偏形联结轴待上下钢管桩身在垂直方向将各个偏形联结轴对准后用锁轴型卡箍，将上下两段桩身联结盘边侧伸出的偏形联结轴卡紧，使上下两段桩身经锁轴型卡箍，卡紧联结盘边侧各伸出的多个偏形联结轴后形成整体。(12-2)锁轴型卡箍与联结盘边侧伸出的多个偏形联结轴，联结固定后，再由锁轴型卡箍的定位楔，将锁轴型卡箍楔紧定位。使锁轴型卡箍，有足够的联结强度来承担及传递钢管桩身在桩基施工及桩身按装时所产生的拉压力。卡箍的联结措施简单可靠，便于直观检查。卡箍在联结上下两段钢管桩身的联结轴时卡箍的强度得到充分发挥，为此卡箍的厚度较薄，便于桩基的施工及桩身的组装，锁轴型卡箍对上下两段桩身的联结组装速度较快。在锁轴型卡箍的上下联结盘间垫密封件，则锁轴型卡箍可广泛的用于气体液体及给排水管道，钢管端头部位的联结。1根据权力要求1、平衡式静力压桩机及轻型压桩架本发明的特征：平衡式静力压桩机及轻型压桩架的主要原理是：采取张拉与重力加压的平衡措施，确保平衡式静力压桩机及轻型压桩架在实际使用时的平衡。为使平衡式静力压桩机及轻型压架既能平衡稳定地将各类型式的桩身压入地层形成桩身的极限承载力，更能在利用钢管桩时将钢管桩压入地层后，使用钢管筒式取土器，取出压入地层钢管桩内的土壤。并向钢管桩内灌注混凝土，逐渐将钢管桩身提出地面。在灌注混凝土前向钢管桩身内设置钢筋笼。形成钢筋混凝土桩身的极限承载能力。平衡式静力压桩机的压桩力及提出钢管桩身的顶升力，均由液压油缸提供。