专利名称：一种拔桩施工方法
技术领域：
本发明属于土木、水利工程施工技术领域，尤其涉及一种拔桩施工方法。
背景技术：
随着经济社会的发展，旧建筑或其它土木工程进行拆除扩建或新建的工程 越来越多，于是在新开发的基地中，旧建筑留在地下许多的工程桩成了施工的 障碍，必须予以拆除，才能实施新建工程。桩被打入地下较长时间后，桩周围 土受到高强度的挤压，不仅使桩周围土的强度高于原来土的强度，而且桩和桩 周围的土已经连为一体，此时桩与桩周围土之间的阻力已不是当初设计时的阻 力，它不仅超过了桩本身混凝土的抗压强度，大于桩本身的抗拉强度，用已有 施工机械及施工方法无法拔除多节桩。有的采用直接把钢索套在被拔桩上，利 用千斤顶或吊车拔出的方法，这种方法适用于拔除埋藏浅且较细小的桩，对于 较大的埋藏也较粗的桩则不适用；也有的采用专用的液压拔桩机，此类设备多 为进口，价格昂贵、施工成本高、对施工场地、能源要求都很高，且对桩头强 度要求很高， 一般的拔桩工程难以适用这种拔桩方法；国内也有各种类型的射 水成孔器装置，但利用这些设备进行拔桩施工没有先例。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足，提供一种施工成本较低、操作简便、 安全性高的拔桩施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是 一种拔桩施工方法，其 包括以下歩骤，
① 、确定管桩的位置，在施工现场合适位置高扬程水泵水源，并安装射水 成孔器装置；
② 、开启射水成孔器装置，成孔器套在管桩外壁、顺着管桩向下进行高压 射水造孔作业，使管桩周围土体在高压水击打下破碎、形成泥浆后，沿管桩外 壁自下面翻溢上来，成孔器周围土体在翻溢泥浆的作用下保持稳定，营造管桩 与其周围土体之间充满泥浆水的空腔(即井孔)，实现管桩在井孔泥浆中的直立；③ 、测定成孔器的造孔深度，达到预定造孔深度后成孔器停止工作或减小 成孔器射水压力及流量；
④ 、利用绳索拴紧管桩体顶部，并与吊车挂钩挂接；
⑤ 、开启吊车，将管桩及套附在管桩外壁、 一定深度的成孔器一并竖直自 井孔吊出或拔出。
所述射水成孔器装置包括底盘架、立架、供水系统、滑轮组、成孔器和巻 扬机，底盘架下部设有行走轮和驱动电机可以微调成孔器与桩中轴线的对应， 在底盘架下部配有一定重量的配重，立架、供水系统和巻扬机布置在底盘架上， 滑轮组设在立架顶部，巻扬机上缠绕的绳索穿过滑轮组与成孔器连接，供水系 统包括水泵、电机和水管，水管从立架底部到立架顶部然后在立架顶部与吊装 成孔器的绳索竖直向下，水管的出水口设置在成孔器内，巻扬机带动成孔器上 下往复运动造孔时，水泵抽取储水池内或河中的水通过水管向成孔器提供高压 射水，使管桩周围土体破碎并溶解于水形成泥浆溢出。
所述成孔器下层环绕设有竖直向下的若干喷嘴和倾斜向缺口的两个斜冲喷 嘴，在成孔器工作时，成孔器喷嘴设出高压水流击打桩体周围的土层，进行造 孔。
所述巻扬机为双吊点手控巻扬机，离合器选用手动摩擦式，同时配有常闭 带式手刹制动器，实现成孔器在重力作用下快速冲砸，在巻扬机的两个巻筒之 间设置同步器，两个巻筒上分别设置绳索与成孔器连接，同步器使成孔器在工 作时成孔器两边的绳索升降同步，避免成孔器歪斜。
所述成孔器下沿周围钢板开设有缺口，正上方于立架顶部设有一定幅度的 旋转装置，在地下土层较为复杂时或遇到枯枝杂叶，上下运动的同时也做旋转 运动，提高造孔的速度。
所述旋转装置由液压油缸、驱动电机和凸轮连杆机构组成，当成孔器遇到 工作层遇到粘土或障碍物时，这时可以启动旋转装置，使成孔器器每分钟往复 小幅度旋转10 20次，同时成型器向下加压，破碎粘土或障碍物，达到正常工 作的速度。
5本发明采用先造孔去除了桩与周围土层之间的粘接力，然后再使用相应吨 位的吊车拔桩的方法，操作简便、安全可靠、工作效率大大提高；成孔器工作 时刀刃在遇到坚硬土层或枯枝杂草等障碍物时，启动旋转装置，使成孔器本体 上下运动的同时做旋转运动，以克服障碍物的阻力，达到良好的成孔效果，提 高工作效率；成孔器本体轴向上开设有缺口既考虑到桩与桩之间距离过小、成 孔器无法通过的情况，提高成孔器适应性；成孔器设置冲砸和旋转锯齿使成孔 刀刃更加迅速剪切土层，提高造孔工作效率；旋转装置采用液压驱动形式，结 构简单、驱动灵活；同步器使成孔器在工作时成孔器两边的绳索升降同步，避 免成孔器歪斜；本施工方法主要应用在粉、软土地层的江河堤防基础抗冲防护、 河道整治工程的拔桩工程，也可应用在工民建工程中，适用范围广，具有极强 的推广应用价值。
图1是本发明当中各设备/构件的结构示意图； 图2是图1的俯视图； 图3是图1的左视图。
具体实施例方式
如图l、图2和图3所示，本发明当中的各设备/构件，包括底盘架30、立 架31、巻扬机32、水泵一电机33 (供水系统)和成孔器34，立架31、巻扬机 32和水泵一电机33设置在底盘架30上，立架31由槽钢和斜撑悍接或螺栓连接 而成，立架31顶部设有滑轮35和滑轮36，巻扬机32与成孔器34通过缠绕在 滑轮35和滑轮36上的绳索37传动连接，绳索37为钢丝绳，大小型号根据实 际情况而定，水泵一电机33的出水口通过进水管3与成孔器34连接，立架31 上方的进水管3设有一段软管38。成孔器34包括成孔器本体1，成孔器本体1 下端设有成孔刀刃4，进水管3设有两根，均设置在成孔器本体1的内本体11 与外本体12之间，立架31上部前端设有旋转装置40，旋转装置40包括水平设 置的平衡杆15和平衡杆16，平衡杆15和平衡杆16的一端分别与两根进水管3 通过轴承转动连接，平衡杆15外侧水平设有液压油缸19，液压油缸19的活塞20端部铰接有连杆21，连杆21与平衡杆15同侧的进水管3固定连接。成孔器 本体1上水平设有两层环绕成孔器本体1横截面的上层射流管5和下层射流管6， 上层射流管5和下层射流管6分别与进水管3连接，上层射流管5和下层射流 管6上分别沿圆周均匀设有若干个侧向喷水嘴7和竖向喷水嘴10，上层射流管 5上的侧向喷水嘴7的喷口向内侧设置，下层射流管6上的竖向喷水嘴10的喷 口竖直向下设置。成孔器本体1在轴向方向上自下而上开设有缺口 8，缺口 8的 长度与成孔器本体1高度一致，缺口 8在宽度方向上的两端面与成孔器本体1 中心连线的夹角P在60。 卯。之间设置。在巻扬机32的两个巻筒39之间增加 了同步器，使成孔器34在工作时两边的绳索37升降同步，避免了成孔扭曲、 歪斜，成孔精度不小于l: 300。
施工时所采用的拔桩施工方法，包括以下步骤，
① 、对施工场地进行平整、夯实，这样有利于拔桩作业的顺利进行，又能 确保施工质量和安全，提高施工速度，更重要的是延长设备的使用寿命，拆除 桩顶部连接的板梁，沿桩体周围开挖一定深度的环形槽；
② 、根据桩的位置，在施工现场合适位置开挖蓄水池并安装射水成孔器装 置；安装射水成孔器装置包括以下步骤
a. 铺枕木、间距为一米，放出轴线方位，准确安放滑移管；
b. 安装配重，可以增强底盘架30的稳定性，安放行走轮50和行走轮50的 驱动电机51，然后固定行走轮50卡板，使底盘架30与行走轮50为一体；
c. 安装立架31，根据需要造孔的深度确定立架31的高度，立架31底部通 过螺栓连接固定在底盘架30上，安装顶部滑轮组(滑轮35和滑轮36);
d. 安装水泵一电机33和管路水管、压力表、流量表；
e. 安装双吊点手控巻扬机32 (包括电机、减速器、制动器、同步器、巻筒 装置)，安装绳索37，注意绳索37的绕向和缠绕层数，将绳索37绕过立架31
顶部的滑轮35和滑轮36与成孔器34连接在一起，保证成孔器34的中轴 线与桩的中轴线重合一致，实现整机的安装完毕；
◎、开启射水成孔器装置工作，成孔器34顺着己开挖的环形槽向下进行造孔作业，造孔时，由水泵一电机33供给压力水，通过进水管3、连接软管38、 上层射流管5、下层射流管6通过竖向喷水嘴10 (侧向喷水嘴7用于沉桩作业， 拔桩时关闭)到成孔器34，形成高压水柱射流，破坏土层结构，在槽孔内水土 混合，由于不断给水，不断地破坏土层，使水土混合液溢出槽孔，成孔器34在 巻扬机操控下，上下往复运动，巻扬机32提起成孔器本体1一定高度，任成孔 器本体l自由下落，重力势能转化为冲击力，巻扬机能实现成孔器34以10 30 次/min上下往复运动，幅度为0. 5米，成孔刀刃4大力向下剪切冲击桩周围的 土层，使土层泥浆从孔上部溢出，使桩与周围的土层脱离，从而实现桩基与其 周围土层分离，逐渐向下进尺，造成与成孔器34形状相似的孔，溢出的水土混 合液回收后进行水土分离(一般用沉淀法)，含有泥浆的水又供给水泵—电机 33循环使用，利用槽孔内的泥桨护壁。当土层力学性能(土层强度增大)发生 变化时，遇到岩石或枯枝杂草等障碍物时，启动旋转装置40的液压油缸19，液 压油缸19的活塞20伸长或縮短，带动连杆21 ，连杆21带动进水管3以平衡杆 15和16为参照往复旋转，使成孔器本体1上下运动的同时做旋转运动，使成 孔器器每分钟旋转10 20次，克服障碍物的阻力，达到良好的成孔效果，提高 了工作效率。
@、测定成孔器34的造孔深度，即桩基与土层分离的高度尺寸，达到预定 造孔深度后关闭巻扬机32、水泵一电机33，成孔器34停止工作；
、将成孔器34提起到地面上，利用预先准备的拔桩绳索一端拴紧桩体， 另一端与吊车挂钩挂接，开启吊车，将桩竖直拔出。
自此，完成一根桩基的拔桩作业，其它桩基的拔桩作业与此方法相同。
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权利要求
1、一种拔桩施工方法，其特征在于其包括以下步骤，①、确定管桩的位置，在施工现场合适位置高扬程水泵水源，并安装射水成孔器装置；②、开启射水成孔器装置，成孔器套在管桩外壁、顺着管桩向下进行高压射水造孔作业，使管桩周围土体在高压水击打下破碎、形成泥浆后，沿管桩外壁自下面翻溢上来，成孔器周围土体在翻溢泥浆的作用下保持稳定，营造管桩与其周围土体之间充满泥浆水的空腔，实现管桩在井孔泥浆中的直立；③、测定成孔器的造孔深度，达到预定造孔深度后成孔器停止工作或减小成孔器射水压力及流量；④、利用绳索拴紧管桩体顶部，并与吊车挂钩挂接；⑤、开启吊车，将管桩及套附在管桩外壁、一定深度的成孔器一并竖直自井孔吊出或拔出。
2、 根据权利要求1所述的一种拔桩施工方法，其特征在于所述射水成孔 器装置包括底盘架、立架、供水系统、滑轮组、成孔器和巻扬机，底盘架下部 设有行走轮和驱动电机可以微调成孔器与桩中轴线的对应，在底盘架下部配有 一定重量的配重，立架、供水系统和巻扬机布置在底盘架上，滑轮组设在立架 顶部，巻扬机上缠绕的绳索穿过滑轮组与成孔器连接，供水系统包括水泵、电 机和水管，水管从立架底部到立架顶部然后在立架顶部与吊装成孔器的绳索竖 直向下，水管的出水口设置在成孔器内，巻扬机带动成孔器上下往复运动造孔 时，水泵抽取储水池内或河中的水通过水管向成孔器提供高压射水，使管桩周 围土体破碎并溶解于水形成泥浆溢出。
3、 根据权利要求2所述的一种拔桩施工方法，其特征在于所述成孔器下 层环绕设有竖直向下的若干喷嘴和倾斜向缺口的两个斜冲喷嘴，在成孔器工作 时，成孔器喷嘴设出高压水流击打桩体周围的土层，进行造孔。
4、 根据权利要求2或3所述的一种拔桩施工方法，其特征在于所述巻扬 机为双吊点手控巻扬机，离合器选用手动摩擦式，同时配有常闭带式手刹制动 器，实现成孔器在重力作用下快速冲砸，在巻扬机的两个巻筒之间设置同步器，两个巻筒上分别设置绳索与成孔器连接，同步器使成孔器在工作时成孔器两边 的绳索升降同步，避免成孔器歪斜。
5、 根据权利要求4所述的一种拔桩施工方法，其特征在于所述成孔器下 沿周围钢板开设有缺口，正上方于立架顶部设有一定幅度的旋转装置，在地下 土层较为复杂时或遇到枯枝杂叶，上下运动的同时也做旋转运动，提高造孔的 速度。
6、 如权利要求5所述的一种拔桩施工方法，其特征在于所述旋转装置由 液压油缸、驱动电机和凸轮连杆机构组成，当成孔器遇到工作层遇到粘土或障碍物时，这时可以启动旋转装置，使成孔器器每分钟往复小幅度旋转10 20次， 同时成型器向下加压，破碎粘土或障碍物，达到正常工作的速度。
全文摘要
本发明公开了一种拔桩施工方法，其利用射水成孔器将埋置于地下的管桩与其周围土体在高压射水击打下隔离开来，从而使管桩与其周围土体的粘结力大幅度降低或消除，进而使拔桩施工变得轻而易举。本发明采用先造孔去除了桩与周围土层之间的粘接力，然后再使用相应吨位的吊车拔桩的方法，操作简便、安全可靠、工作效率高，适用于水中、旱地和各种直径、深度条件下的软土地层拔桩工程。
文档编号E02D9/02GK101538857SQ20091006461
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者仵海英, 刘云生, 刘培勋, 吴林峰, 波 展, 武 崔, 成 李, 田志强, 白领群, 耿明全, 苏茂荣 申请人:黄河水利委员会河南黄河河务局;黄河水利委员会黄河机械厂;郑州黄河水电工程有限公司