一种PHC管桩内钻引孔锤击一体机的制作方法

本发明涉及桩基施工设备技术领域，尤其涉及一种phc管桩内钻引孔锤击一体机。

背景技术：

现有的桩基施工一般包括钢桩、钻孔灌注桩、phc管桩。

钢桩由于桩材采用钢材，其材料的硬度和韧性较好，较大的捶击力也一般不会打坏桩材，同时由于钢材强度高，桩截面较小，其对于土层的穿透能力也较好，一般其穿越较厚砂土层的质量是有保证的。但是钢桩造价太贵，那么多的昂贵的钢材打在地底下，是一般业主难以承受的，现在的工程地基处理越来越少采用钢桩了。

而钻孔灌注桩对于大多数土层都可以穿越，也是目前对于穿越较厚砂土层等此类问题采用得最多的一种解决方案。但是钻孔灌注桩存在以下的缺点：

1)由于没有挤土效应，相比phc桩，同直径的单桩承载力较低。

2)沉桩质量受现场施工条件的制约，必须现场成孔、钢筋笼制作、混凝土浇注工序复杂、施工繁琐，成桩质量控制较难。

3)工程造价相对钢管桩低、比phc桩造价显著高。

4)施工速度受到设备的制约，每根桩对于每台桩基的沉桩速度比phc桩慢。

5)钻孔灌注桩工地会出现泥浆满地流的脏污情况，工地到处抽水和堆土运土的忙乱景象。

6)如若桩基土层出现溶洞或地下暗河等，将会造成大量的砼超灌，造成较大的经济损失。

phc管桩与传统的砼灌注桩相比具有质量直观、便于检验、造价低廉、成桩工艺质量易于保证、施工周期短，环保等优点而成为目前建筑用桩的主力及发展方向。

在实际工程中，土层中存在软土层(软弱下卧层)，由于工程对沉降控制要求很高，必须采用软土层以下的土层作为持力层，因此，一般来说，phc管桩需穿过软土层及以上的硬土层，一般是砂土层。当砂土层厚度较大(一般超过10m)时，特别针对大直径(一般直径大于120厘米)phc管桩，由于土塞效应，无论采用锤击和静压沉桩工艺，大直径phc管桩的沉桩都是非常困难的。对于一般需穿越较厚的砂土层(一般超过10m)，且桩长较长(一般超过40m)的工程，传统地基处理方式大部分采用钢桩或者钻孔灌注桩。

现有技术，申请号为cn200710156471.1的发明专利，公开了一种全程预引孔锤击入岩phc管桩施工工艺，该方法采用带长螺旋钻杆的旋转式桩机，先全程对桩基预引孔，然后再向预引孔内注入黄泥浆，在孔内形成泥浆护壁，最后再用锤击桩机锤击phc管桩，把phc管桩锤击至设计深度；在实际工程中，特别大型铁路桥梁工程中，多采用单墩承台群桩桩基础，承台下方由多根桩组成，而且有些桩还具有倾斜度(斜桩)，该方法存在以下缺点：

1)由于采用旋转式桩机、锤击桩机两台设备，分别完成phc管桩的引孔与锤击施工，很难保证其同一倾斜度，施工精度较差。

2)由于群桩施工的场地狭窄，采用旋转式桩机、锤击桩机两台设备，两台设备的协调难度大，对工程造价、质量、安全、进度等影响大。

因此，亟需设计一种新的phc管桩施工设备用以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述的不足，提供一种phc管桩内钻引孔锤击一体机，该phc管桩内钻引孔锤击一体机利用两根伸缩斜撑杆的伸缩控制，实现调整塔架倾斜角度，从而准确控制phc管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的phc管桩的精确施工、完成斜桩的施工；将锤击与引孔一体式设计，使施工过程中引孔与锤击保持较高的同一倾斜度，同时节省施工场地，提高施工效率、质量及安全性。

其技术方案如下：

一种phc管桩内钻引孔锤击一体机，其包括主机平台、塔架、移动机构、引孔机构、锤击机构、第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆、吊装机构，所述塔架的下端与所述主机平台的前端铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的上端分别与所述塔架两侧的中部铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的下端分别与所述主机平台两侧的后端铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆分别位于所述塔架的两相反侧上，所述锤击机构与所述塔架的前侧面竖向滑动连接，所述塔架的内部中空，并形成竖向滑腔，所述引孔机构安装在所述竖向滑腔内，并与其竖向滑动连接，所述吊装机构安装在所述塔架侧面的中部，所述移动机构安装在所述主机平台的底部。

所述第一伸缩斜撑杆包括第一支撑杆、第一斜撑油缸，所述第二伸缩斜撑杆包括第二支撑杆、第二斜撑油缸，所述第一斜撑油缸、第二斜撑油缸的上端分别通过所述第一支撑杆、第二支撑杆与所述塔架两侧的中部铰接，所述第一斜撑油缸、第二斜撑油缸的下端分别与所述主机平台两侧的后端铰接。

所述吊装机构包括第一吊装机构、第二吊装机构，所述第一吊装机构包括第一起重副臂、第一起重卷扬机、第一起重滑轮、第一起重钢丝绳，所述第二吊装机构包括第二起重副臂、第二起重卷扬机、第二起重滑轮、第二起重钢丝绳，所述第一起重副臂、第二起重副臂的后端分别安装在所述塔架两侧的中部，所述第一起重副臂、第二起重副臂的前端分别往所述塔架的前侧延伸，所述第一起重滑轮、第二起重滑轮分别安装在所述第一起重副臂、第二起重副臂的前端，所述第一起重卷扬机、第二起重卷扬机分别安装在主机平台上，所述第一起重钢丝绳的两端分别缠绕在所述第一起重滑轮、第一起重卷扬机上，所述第二起重钢丝绳的两端分别缠绕在所述第二起重滑轮、第二起重卷扬机上。

所述移动机构包括纵向移动机构，所述纵向移动机构包括二个长船、四个支腿油缸、二个纵向伸缩油缸、四个纵向行走轮组，四个所述支腿油缸分别安装在所述主机平台两侧的前端、后端上，各所述纵向行走轮组分别安装在各所述支腿油缸的下端，各所述长船的前端、后端分别与所述纵向行走轮组纵向滑动连接，各所述纵向伸缩油缸的一端与各所述长船的中部铰接，各所述纵向伸缩油缸的另一端与所述纵向行走轮组铰接。

所述移动机构还包括横向移动机构，所述横向移动机构包括二个短船、二个横向伸缩油缸，二个所述短船分别与所述主机平台的前端、后端横向滑动连接，二个所述横向伸缩油缸的一端分别与所述主机平台的前端、后端铰接，二个所述横向伸缩油缸的另一端分别二个所述短船的中部铰接。

所述引孔机构包括动力头、顶部支撑架、伸缩钻杆、螺旋钻具、钻具卷扬机、动力头卷扬机、钻具伸缩钢丝绳、动力提拉钢丝绳，所述动力头、顶部支撑架与所述竖向滑腔竖向滑动连接，所述顶部支撑架位于所述动力头的上方，所述动力头具有导套，所述伸缩钻杆包括外层杆、内层杆，所述内层杆伸缩嵌套在所述外层杆的内部，所述外层杆的的上端与所述顶部支撑架旋转连接，所述外层杆的下端穿过所述导套，并与其旋转连接，所述内层杆伸缩穿过所述导套与所述螺旋钻具的上端连接；所述钻具卷扬机、动力头卷扬机分别安装在所述主机平台上，所述动力提拉钢丝绳的两端分别与所述动力头卷扬机、动力头连接，所述内层杆的顶部设有提引器，所述钻具伸缩钢丝绳的两端分别与所述钻具卷扬机、提引器连接。

还包括引孔竖向导轨，所述引孔竖向导轨安装在所述竖向滑腔内的后侧面上，所述动力头、顶部支撑架通过所述引孔竖向导轨与所述竖向滑腔竖向滑动连接。

所述锤击机构包括打桩锤、挂锤卷扬机、挂锤钢丝绳，所述打桩锤与所述塔架的前侧面竖向滑动连接，所述挂锤卷扬机安装在所述主机平台上，所述挂锤钢丝绳的两端分别与所述打桩锤、挂锤卷扬机连接。

还包括锤击竖向导轨，所述锤击竖向导轨安装在所述塔架的前侧面上，所述打桩锤通过所述锤击竖向导轨与所述塔架的前侧面竖向滑动连接。

还包括起架装置，所述起架装置包括起架支架、起架卷扬机、起架钢丝绳，所述起架支架、起架卷扬机分别安装在所述主机平台的中部，所述起架钢丝绳的一端与所述起架卷扬机连接，所述起架钢丝绳的另一端通过所述起架支架与所述塔架的上部连接。

还包括操纵室、液压动力站，所述液压动力站安装在所述主机平台的后端，所述操纵室安装在所述主机平台的中部，并具靠近所述塔架的后侧。

需要说明的是：

前述“第一、第二…”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于对名称的区分。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面对本发明的优点或原理进行说明：

1、本发明提供的phc管桩内钻引孔锤击一体机，包括主机平台、塔架、移动机构、引孔机构、锤击机构、第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆、吊装机构，塔架的下端与主机平台的前端铰接，方便利用第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆以该铰接处为转动中心，调节塔架的倾斜度，实现对phc管桩施工的倾斜角度控制，引孔机构和锤击机构分别与塔架竖向滑动连接，使引孔机构和锤击机构沿着塔架的同一倾斜方向完成phc管桩的施工，保证了phc管桩施工的同一倾斜度；该phc管桩内钻引孔锤击一体机利用两根伸缩斜撑杆的伸缩控制，实现调整塔架倾斜角度，从而准确控制phc管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的phc管桩的精确施工；吊装机构的设置，在打桩时，用于phc管桩的起吊；将锤击与引孔一体式设计，使施工过程中引孔与锤击保持较高的同一倾斜度，同时节省施工场地，提高施工效率、质量及安全性。

2、本发明的第一伸缩斜撑杆包括第一支撑杆、第一斜撑油缸，第二伸缩斜撑杆包括第二支撑杆、第二斜撑油缸，第一斜撑油缸、第二斜撑油缸分别利用第一支撑杆、第二支撑杆加长连接，方便第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆与塔架的支撑连接。

3、本发明的吊装机构包括第一吊装机构、第二吊装机构，二个吊装机构的设置，方便phc管桩的起吊。

4、本发明的移动机构包括纵向移动机构，纵向移动机构包括二个长船、四个支腿油缸、二个纵向伸缩油缸、四个纵向行走轮组，二个长船通过四个支腿油缸实现升降，二个长船分别与四个支腿油缸下端的纵向行走轮组纵向滑动连接，通过二个纵向伸缩油缸的伸缩，分别带动纵向行走轮组在长船的钢轨上滚动，从而带动主机平台和塔架前后移动。

5、本发明的移动机构还包括横向移动机构，横向移动机构包括二个短船、二个横向伸缩油缸，通过二个横向伸缩油缸的同时伸缩，分别带动主机平台的左右移动，或者通过二个横向伸缩油缸的错位运动(一个伸长、一个收缩)，实现主机平台的转向，利用短船进行行走或回转时，二个长船均需离地。

6、本发明的引孔机构包括动力头、顶部支撑架、伸缩钻杆、螺旋钻具、钻具卷扬机、动力头卷扬机、钻具伸缩钢丝绳、动力提拉钢丝绳，动力头为螺旋钻具提供引孔动力，动力头卷扬机及动力提拉钢丝绳为动力头的竖向滑动提供动力；伸缩钻杆的设置，节省塔架的设计高度，为同样塔架高度的设备，实现伸缩钻取较长深度的引孔；钻具卷扬机及钻具伸缩钢丝绳为伸缩钻杆的伸缩提供动力。

7、本发明的动力头、顶部支撑架通过引孔竖向导轨与竖向滑腔竖向滑动连接，使引孔机构的竖向滑动更为顺畅。

8、本发明的锤击机构包括打桩锤、挂锤卷扬机、挂锤钢丝绳，打桩锤用于对phc管桩的锤击沉桩，挂锤卷扬机、挂锤钢丝绳为打桩锤竖向滑动提供动力。

9、本发明的打桩锤通过锤击竖向导轨与塔架的前侧面竖向滑动连接，使打桩锤的竖向滑动更为顺畅。

10、本发明还包括起架装置，起架装置包括起架支架、起架卷扬机、起架钢丝绳，起架装置作为塔架从水平状态起升到垂直状态或从垂直状态回复到水平状态的起架支撑，方便塔架的起架安装。

附图说明

图1是本发明实施例phc管桩内钻引孔锤击一体机整体的立体结构示意图一。

图2是本发明实施例phc管桩内钻引孔锤击一体机整体的立体结构示意图二。

图3是本发明实施例phc管桩内钻引孔锤击一体机引孔机构的立体结构示意图。

附图标记说明：

10、主机平台，20、塔架，21、引孔竖向导轨，22、锤击竖向导轨，31、纵向移动机构，311、长船，312、支腿油缸，313、纵向伸缩油缸，314、纵向行走轮组，32、短船，40、引孔机构，41、动力头，411、导套，42、顶部支撑架，43、伸缩钻杆，431、外层杆，432、内层杆，44、螺旋钻具，45、钻具卷扬机，46、动力头卷扬机，50、锤击机构，51、打桩锤，52、挂锤卷扬机，60、第一伸缩斜撑杆，61、第一支撑杆，62、第一斜撑油缸，70、第二伸缩斜撑杆，71、第二支撑杆，72、第二斜撑油缸，80、吊装机构，81、第一起重副臂，82、第一起重卷扬机，83、第一起重滑轮，84、第二起重副臂，85、第二起重卷扬机，86、第二起重滑轮，91、起架装置，911、起架支架，912、起架卷扬机，92、操纵室，93、液压动力站，94、滑轮组，941、导向滑轮。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。

参见图1至图3，本发明实施例提供的phc管桩内钻引孔锤击一体机，包括主机平台10、塔架20、移动机构、引孔机构40、锤击机构50、第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70、吊装机构80，塔架20的下端与主机平台10的前端铰接，第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70的上端分别与塔架20两侧的中部铰接，第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70的下端分别与主机平台10两侧的后端铰接，第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70分别位于塔架20的两相反侧上，锤击机构50与塔架20的前侧面竖向滑动连接，塔架20的内部中空，并形成竖向滑腔，引孔机构40安装在竖向滑腔内，并与其竖向滑动连接，吊装机构80安装在塔架20侧面的中部，移动机构安装在主机平台10的底部。

塔架20的下端与主机平台10的前端铰接，方便利用第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70以该铰接处为转动中心，调节塔架20的倾斜度，实现对phc管桩施工的倾斜角度控制，引孔机构40和锤击机构50分别与塔架20竖向滑动连接，使引孔机构40和锤击机构50沿着塔架20的同一倾斜方向完成phc管桩的施工，保证了phc管桩施工的同一倾斜度；该phc管桩内钻引孔锤击一体机利用两根伸缩斜撑杆的伸缩控制，实现调整塔架20倾斜角度，从而准确控制phc管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的phc管桩的精确施工；吊装机构80的设置，在打桩时，用于phc管桩的起吊；将锤击与引孔一体式设计，使施工过程中引孔与锤击保持较高的同一倾斜度，同时节省施工场地，提高施工效率、质量及安全性。

其中，第一伸缩斜撑杆60包括第一支撑杆61、第一斜撑油缸62，第二伸缩斜撑杆70包括第二支撑杆71、第二斜撑油缸72，第一斜撑油缸62、第二斜撑油缸72的上端分别通过第一支撑杆61、第二支撑杆71与塔架20两侧的中部铰接，第一斜撑油缸62、第二斜撑油缸72的下端分别与主机平台10两侧的后端铰接。第一斜撑油缸62、第二斜撑油缸72分别利用第一支撑杆61、第二支撑杆71加长连接，方便第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70与塔架20的支撑连接。

吊装机构80包括第一吊装机构、第二吊装机构，第一吊装机构包括第一起重副臂81、第一起重卷扬机82、第一起重滑轮83、第一起重钢丝绳，第二吊装机构包括第二起重副臂84、第二起重卷扬机85、第二起重滑轮86、第二起重钢丝绳，第一起重副臂81、第二起重副臂84的后端分别安装在塔架20两侧的中部，第一起重副臂81、第二起重副臂84的前端分别往塔架20的前侧延伸，第一起重滑轮83、第二起重滑轮86分别安装在第一起重副臂81、第二起重副臂84的前端，第一起重卷扬机82、第二起重卷扬机85分别安装在主机平台10上，第一起重钢丝绳的两端分别缠绕在第一起重滑轮83、第一起重卷扬机82上，第二起重钢丝绳的两端分别缠绕在第二起重滑轮86、第二起重卷扬机85上。二个吊装机构80的设置，方便phc管桩的起吊。

移动机构包括纵向移动机构31、横向移动机构，纵向移动机构31包括二个长船311、四个支腿油缸312、二个纵向伸缩油缸313、四个纵向行走轮组314，四个支腿油缸312分别安装在主机平台10两侧的前端、后端上，各纵向行走轮组314分别安装在各支腿油缸312的下端，各长船311的前端、后端分别与纵向行走轮组314纵向滑动连接，各纵向伸缩油缸313的一端与各长船311的中部铰接，各纵向伸缩油缸313的另一端与纵向行走轮314铰接。二个长船311通过四个支腿油缸312实现升降，二个长船311分别与四个支腿油缸312下端的纵向行走轮314纵向滑动连接，通过二个纵向伸缩油缸313的伸缩，分别带动纵向行走轮314在长船311的钢轨上滚动，从而带动主机平台10和塔架20前后移动。

横向移动机构包括二个短船32、二个横向伸缩油缸，二个短船32分别与主机平台10的前端、后端横向滑动连接，二个横向伸缩油缸的一端分别与主机平台10的前端、后端铰接，二个横向伸缩油缸的另一端分别二个短船32的中部铰接。通过二个横向伸缩油缸的同时伸缩，分别带动主机平台10的左右移动，或者通过二个横向伸缩油缸的错位运动(一个伸长、一个收缩)，实现主机平台10的转向，利用短船32进行行走或回转时，二个长船311均需离地。

引孔机构40包括动力头41、顶部支撑架42、伸缩钻杆43、螺旋钻具44、钻具卷扬机45、动力头卷扬机46、钻具伸缩钢丝绳、动力提拉钢丝绳，动力头41、顶部支撑架42与竖向滑腔竖向滑动连接，顶部支撑架42位于动力头41的上方，动力头41具有导套411，伸缩钻杆43包括外层杆431、内层杆432，内层杆432伸缩嵌套在外层杆431的内部，外层杆431的的上端与顶部支撑架42旋转连接，外层杆431的下端穿过导套411，并与其旋转连接，内层杆432伸缩穿过导套411与螺旋钻具44的上端连接；钻具卷扬机45、动力头卷扬机46分别安装在主机平台10上，动力提拉钢丝绳的两端分别与动力头卷扬机46、动力头41连接，内层杆432的顶部设有提引器，钻具伸缩钢丝绳的两端分别与钻具卷扬机45、提引器连接。动力头41为螺旋钻具44提供引孔动力，动力头卷扬机46及动力提拉钢丝绳为动力头41的竖向滑动提供动力；伸缩钻杆43的设置，节省塔架20的设计高度，为同样塔架20高度的设备，实现伸缩钻取较长深度的引孔；钻具卷扬机45及钻具伸缩钢丝绳为伸缩钻杆43的伸缩提供动力。

锤击机构50包括打桩锤51、挂锤卷扬机52、挂锤钢丝绳，打桩锤51与塔架20的前侧面竖向滑动连接，挂锤卷扬机52安装在主机平台10上，挂锤钢丝绳的两端分别与打桩锤51、挂锤卷扬机52连接。打桩锤51用于对phc管桩的锤击沉桩，挂锤卷扬机52、挂锤钢丝绳为打桩锤51竖向滑动提供动力。

本phc管桩内钻引孔锤击一体机还包括引孔竖向导轨21、锤击竖向导轨22、起架装置91、操纵室92、液压动力站93、滑轮组94，引孔竖向导轨21安装在竖向滑腔内的后侧面上，动力头41、顶部支撑架42通过引孔竖向导轨21与竖向滑腔竖向滑动连接。使引孔机构40的竖向滑动更为顺畅。

锤击竖向导轨22安装在塔架20的前侧面上，打桩锤51通过锤击竖向导轨22与塔架20的前侧面竖向滑动连接。使打桩锤51的竖向滑动更为顺畅。

起架装置91包括起架支架911、起架卷扬机912、起架钢丝绳，起架支架911、起架卷扬机912分别安装在主机平台10的中部，起架钢丝绳的一端与起架卷扬机912连接，起架钢丝绳的另一端通过起架支架911与塔架20的上部连接。起架装置91作为塔架20从水平状态起升到垂直状态或从垂直状态回复到水平状态的起架支撑，方便塔架20的起架安装。

液压动力站93安装在主机平台10的后端，操纵室92安装在主机平台10的中部，并具靠近塔架20的后侧。操纵室92用于对一体机的操作控制，液压动力站93可采用电机驱动和柴油机驱动等方式，为卷扬机、动力头41等提供液压源。

滑轮组94安装在塔架20的顶端，滑轮组94包括多个导向滑轮941，多个导向滑轮941用于对各钢丝绳的张拉导向。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。