专利名称：锚杆式压桩机及施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑桩基础施工机械，特别涉及配有锚杆装置的压桩机结构形式及作用原理和施工工艺。
背景技术：
静压法是目前桩基础工程中广泛采用的一种施工方法。静压法施工对桩身产生的应力小，可减少混凝土桩的钢筋用量，降低工程造价。静力压桩机已被广泛应用到软土地区的工业与民用建筑的桩基础施工中。
现行静力压桩机，按其压入桩的作用方式不同分为三大类，即横向夹持抱压静力压桩机，顶压静力压桩机和多梁顶抱静力压桩机。无论哪种类型的静力压桩机，其整机结构都是由主机、配重两部分组成。主机基本结构由支腿平台机构、行走机构、压桩机构、配重、吊桩机构、操作室几个部分组成。不同之处只是采用了不同的压桩机构，抱压静力压桩机的压桩机构结构简单紧凑，具有施工速度快、稳定性好、入桩垂直度高等优点，但易发生断桩及打滑现象；顶压静力压桩机的压桩机构垂直装有很高的顶压桩架，属于高空动力部件，它克服了打滑及易断桩的缺陷，但其结构庞大、施工速度慢、安全性较差、入桩垂直度不高；多梁静力压桩机是将抱压及顶压两种压桩形式合为一体的静力压桩机，它综合了前两者的共同优点，但是其压桩机构结构复杂、操作维护不方便、安全性不好。现行所有的静压桩机在工作时，压桩反力都是由其主机自重及配重所组成的总重量来克服，桩机的规格越大，组成主机的各装配部件结构尺寸也越大，同时主机上堆载的配重也越多，目前最大规格的静力压桩机其压入力已达到1000吨左右。现行静力压桩机的自重约占整机重量的三分之一，配重重量约占三分之二。桩机在运往新工地时应先拆散运输再组装成整体，庞大而笨重的机身以及大量的配重使得桩机的装配及拆卸难度大，运输很不方便，同时工地现场的地表土壤的承载强度有限，特别在回填土或淤泥地上施工，由于机身重量大很容易发生“陷机”现象，这些矛盾在一定程度上影响了静压桩机的实用性，给静压桩机的使用带来一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于克服现行静力压桩机结构庞大、机身笨重、容易陷机、运输较困难的不足，提供一种不全依靠桩机自身重量来克服压桩反力的锚杆式压桩机，该压桩机能够将静压桩机沉桩过程中的入桩反作用力的全部或部分通过锚杆机构直接作用在地基土壤中，余下的部分入桩反作用力由桩机机身自重与桩架上的配重来克服，因而根本上改变了现行静力压桩机入桩反力平衡力系及作用原理，可减少机身总重量，减小机身体积，其压入力可以比桩机机身总重量大得多，对小吨位静力压桩机可直接由锚杆机构承受全部的沉桩反力，取消配重，整机结构更为精小紧凑，对大吨位静力压桩机可以减少配重，减小整机结构尺寸及运输难度，可避免浮机、陷机、结构尺寸大、机身笨重、运输困难的缺陷。
本发明的锚杆式压桩机(参见附图)主要由长支座1、主横梁2、移动压桩支承平台4、操作系统5、中心支承座6、下压桩梁7、吊桩机构8、上压桩梁9、底部连接长梁10、电气系统11、液压系统12、上压桩过渡梁25和锚杆机构总成29几个部分组成；主横梁2是由两个箱形长梁联接成的安装平台，中部为空腔，每个箱形长梁内有两个横向长形槽，主横梁2的两端通过支腿3装于长支座1的行走台车15上，中部支承在中心支承座6的顶部；移动压桩支承平台4由两个横向联接梁18、一个纵向联接梁21和四个长销轴19组成，装于主横梁2中部的空腔内；两个横向联接梁18的端部装于主横梁2中部的长方形槽孔内；主横梁2平台的左端装有电气系统11和操作系统5，下部箱体内装有主机液压系统12的动力站，主横梁2平台的右端安装着吊桩机构8；中心支承座6两端有两个长方形通孔，两个底部联接长梁10安装在此孔内，两个底部联接长梁10外伸端穿过装于中心支承座6前后两侧的底部平台28的长方形孔；前后底部平台28上各装有两个锚杆固定架27；锚杆固定架27是一个内有空腔的方形壳体，锚杆机构总成29的下部装于锚杆固定架27的空腔内；移动压桩支承平台4的四个角各有一个长销轴19，长销轴19将移动压桩支承平台4和中心支承座6连成一体；长销轴19上头支承在纵向联接梁21上，下部与中心支承座6固定；下压桩梁7位于移动压桩支承平台4的正下方，它的四个角分别与四支下压桩油缸13的杆头铰接；上压桩梁9位于移动压桩支承平台4的正上方，并套装在四支下压桩油缸13的缸体上；上、下压桩油缸14和13的缸体均固定在移动压桩支承平台4的表面上，上压桩油缸14的杆端与上压桩过渡梁25相连；拉杆22的上部穿过移动压桩支承平台4，下端与上压桩过渡梁25相连，上部通过拉杆联接座23，拉杆销轴24与上压桩梁相连；锚杆机构总成29由振动器30、锚爪31、锚爪驱动油缸32、锚杆体33、联接螺栓34、联接法兰35、销轴36、螺栓37、导向板38、锚爪活动销轴39和锚爪固定销轴40组成；振动器30通过联接螺栓34装于锚杆机构总成29的顶部；锚杆体33是一个方形筒体，其上部开有通孔，锁定销轴26穿过该孔将锚杆机构总成29与桩机底部平台28固定；锚杆体33空腔内装有锚爪驱动油缸32，锚爪驱动油缸32的缸体端向上，缸体端部通过销轴36与锚杆体33固定，油缸活塞杆通过锚爪活动销轴39与左右两个锚爪31相连，锚爪31通过锚爪固定销轴40装于锚杆体33下端，锚杆体33下端空腔内侧壁装有导向板38，锚杆体33下端的锚爪31固定部分通过联接法兰35、螺栓37与其上部相连。
本发明的锚杆式压桩机施工工艺如下桩机行走对准桩位并调平后，将桩段吊入上、下压桩梁内，然后启动振动器30将锚杆体33及锚爪31送入土层中，待其进入确定深度后，关闭振动器30，正向启动锚爪驱动油缸32，使油缸活塞杆及与之相连的锚爪活动销轴39沿导向板38移至下止点，此时锚爪31张开并嵌入到土层中，再将锁定销轴26插入到锚杆体33的孔中，锚杆机构29与底部平台28锁定，限制锚杆机构29竖向位移，完成锚杆机构29的锚固过程；然后启动上、下压桩油缸13与14，上、下压桩梁9与7便将夹紧的桩段送入地下土层中，当压桩过程结束后，抽出锁定销轴26，解除锚杆机构29与底部平台28的锁定状态；将吊桩机构吊住锚杆机构的顶端，同时启动振动器30，反向启动锚爪驱动油缸32使其活塞杆端及与之相连的锚爪活销轴39沿导向板38移动至上止点，锚爪31便收回而处于合拢状态，不断配合吊桩机构8的提升机，使锚杆机构29不断向上移动直至脱离土层为止，此时便完成收锚过程，桩机便可行走至下一个桩位施工，不断重复以上过程，即行走—调平—下锚—开爪—压桩—收锚—起锚，便可完成本锚杆式压桩机的压桩施工工艺过程。
本锚杆式压桩机的锚杆机构结构形式及作用原理，适用于各种移动或固定设备及设施与地基基础的锚固。
图1锚杆式压桩机结构主视示意2锚杆式压桩机结构俯视示意3锚杆式压桩机结构侧视示意4锚杆机构主视示意5锚杆机构侧视示意6锚杆式压桩机施工工艺图附图中所述零件序号名称1长支座、2主横梁、3支腿、4移动压桩支撑平台、5操作系统、6中心支承座、7下压桩梁、8吊桩机构、9上压桩梁、10底部联接长梁、11电气系统、12液压系统、13下压桩油缸、14上压桩油缸、15行走台车、16球铰、17承力板、18横向联接梁、19长销轴、20锁紧螺母、21纵移联接梁、22拉杆、23拉杆联接座、24拉杆销轴、25上压桩过渡梁、26锁定销轴、27锚杆固定架、28底部平台、29锚杆机构总成、30振动器、31锚爪、32锚爪驱动油缸、33锚杆体、34联接螺栓、35联接法兰、36销轴、37螺栓、38导向板、39锚爪活动销轴、40锚爪固定销轴。
具体实施例方式
本发明的锚杆式压桩机结构如附图所示。该机主要由长支座1、主横梁2、移动压桩支承平台4、操作系统5、中心支承座6、下压桩梁7、吊桩机构8、上压桩梁9、底部连接长梁10、电气系统11、液压系统12、上压桩过渡梁25和锚杆机构总成29几个部分组成；主横梁2由两个箱形长梁联接成安装平台，中部为空腔，每个箱形长梁内开有两个横向长形槽，主横梁2的两端通过支腿3装于长支座1的行走台车15上，中部支承在中心支承座6的顶部承力板20上，移动压桩支承平台4装于主横梁2中部的空腔内，移动压桩支承平台4由两个横向联接梁18、一个纵向联接梁21和四个长销轴19组成。两个横向联接梁18的端部装于主横梁2中部的长方形槽孔内，主横梁2平台的左端安装有电气系统11操作系统5，下部箱体内装有主机液压系统12的动力站，主横梁2平台的右端装着吊桩机构8，中心支承座6两端开有两个长方形通孔，两个底部联接长梁10安装在此孔内，两个底部联接长梁10外伸端穿过装于中心支承座6前后两侧的底部平台28的长方形孔内，每个底部平台28上装有两个锚杆固定架27，锚杆固定架27是一个有内空腔的方形壳体，锚杆机构总成29的下端装于锚杆固定架27的空腔内；移动压桩支承平台4的四个角各有一个长销轴19，长销轴19将移动压桩支承平台4和中心支承座6连成一体；长销轴19上头支承在纵向联接梁21上，下部用锁紧螺母20与中心支承座固定；下压桩梁7位于移动压桩支承平台4的正下方，其四个角分别与四支下压桩油缸13的杆头铰接；上压桩梁9位于移动压桩支承平台4的正上方，并套装在四支下压桩油缸13的缸体上；上、下压桩油缸14与13的缸体均固定在移动压桩支承平台4的表面上；上压桩油缸14的杆端与上压桩过渡梁25相连，拉杆22的上部穿过移动压桩支承平台4，下端与上压桩过渡梁25相连，上部通过拉杆联接座23，拉杆销轴24与上压桩梁相连；锚杆机构总成29由振动器30、锚爪31、锚爪驱动油缸32、锚杆体33、联接螺栓34、联接法兰35、销轴36、螺栓37、导向板38、锚爪活动销轴39、锚爪固定销轴40组成；振动器30通过联接螺栓34装于锚杆机构总成29的顶部，锚杆体33是一个方形筒体，其上部开有圆形通孔，锁定销轴26穿过该孔可得锚杆机构29与桩机底部平台28固定，锚杆体33内部空腔里装有锚杆驱动油缸32，锚爪驱动油缸32的缸体端向上，其端部耳环通过销轴36与锚杆体固定，活塞杆通过锚爪活动销轴39与左右两个锚爪31相连，锚爪31通过锚爪固定销轴40装于锚杆体33下端，锚杆体33下端内的空腔里侧壁装有导向板38，锚杆体33下端的锚爪31固定部分可拆卸，并通过联接法兰35、螺栓37与其上部相连。
本发明的锚杆式压桩机施工工艺图如图6所示桩机由行走装置驱动对准桩位并调平后，吊桩机构将桩段吊入上、下压桩梁内，压桩机行走时脱开锁定销轴26与底部平台28的联接，锚杆机构29与桩机机身的锁定状态被解除，同时关闭锚爪驱动油缸32，使其活塞杆端及与之相连的锚爪活动销轴39处于上止点位置，此时锚爪31处于合拢状态；然后启动振动器30，锚杆体33及锚爪31进入土层中，待其进入到确定深度后，关闭振动器30，正向启动锚爪驱动油缸32，使其活塞杆端及与之相连的锚爪活动销轴39在导向板38的引导下移至下止点，此时锚爪31张开并嵌入到土层中，再将锁定销轴26插入到锚杆体33的孔中，锚杆机构29与底部平台28处于锁定状态而被限制竖向位移，此时锚杆机构29的锚固过程便结束了；然后启动上、下压桩油缸13和14，上、下压桩梁9与7便将夹紧的桩段送入地下土层中，入桩反力通过移动压桩支承平台4、长销轴19、中心支承座6、底部联接梁10、底部平台28、锚杆机构29而传递给地下土层中；当压桩过程结束后，抽出锁定销轴26，解除锚杆机构29与底部平台28的锁定状态，将吊桩机构吊住锚杆机构的顶端耳环，同时启动振动器30，反向启动锚爪驱动油缸32，使其活塞杆端及与之相连的锚爪活动销轴39在导向板38的引导下移动至上止点，锚爪31便收回而处于合拢状态；不断配合吊桩机构8的提升机，使锚杆机构29不断向上移动直至脱离土层为止，此时收锚过程便完成，桩机便可自行走至下一个桩位施工；不断重复以上过程，即行走—调平—下锚—开爪—压桩—收锚—起锚，便可完成本锚杆式压桩机的压桩施工工艺过程。
权利要求
1.一种锚杆式压桩机，其特征在于该机主要由长支座(1)、主横梁(2)、移动压桩支承平台(4)、操作系统(5)、中心支承座(6)、下压桩梁(7)、吊桩机构(8)、上压桩梁(9)、底部连接长梁(10)、电气系统(11)、液压系统(12)、上压桩过渡梁(25)和锚杆机构总成(29)几个部分组成；主横梁(2)是由两个箱形长梁联接成的安装平台，中部为空腔，每个箱形长梁内有两个横向长形槽，主横梁(2)的两端通过支腿(3)装于长支座(1)的行走台车(15)上，中部支承在中心支承座(6)的顶部；移动压桩支承平台(4)由两个横向联接梁(18)和一个纵向联接梁(21)、长销轴(19)组成，装于主横梁(2)中部的空腔内；两个横向联接梁(18)的端部装于主横梁(2)中部的长方形槽孔内；主横梁(2)平台的左端装有电气系统(11)和操作系统(5)，下部箱体内装有主机液压系统(12)的动力站，主横梁(2)平台的右端装着吊桩机构(8)；中心支承座(6)两端开有两个长方形通孔，两个底部联接长梁(10)安装在此孔内，两个底部联接长梁(10)外伸端穿过装于中心支承座(6)前后两侧的底部平台(28)的长方形孔；每个底部平台(28)上装有两个锚杆固定架(27)；锚杆固定架(27)是一个内有空腔的方形壳体，锚杆机构总成(29)的下端装于锚杆固定架(27)的空腔内；移动压桩支承平台(4)的四个角端各有一个长销轴(19)，长销轴(19)将移动压桩支承平台(4)和中心支承座(6)连成一体；长销轴(19)上部支承在纵向联接梁(21)上，下部与中心支承座(6)固定；下压桩梁(7)位于移动压桩支承平台(4)的正下方，它的四个角分别与四支下压桩油缸(13)的杆头铰接；上压桩梁(9)位于移动压桩支承平台(4)的正上方，并套装在四支下压桩油缸(13)的缸体上；上、下压桩油缸(14)与(13)的缸体均固定在移动压桩支承平台(4)的表面上，上压桩油缸(14)的杆端与上压桩过渡梁(25)相连；拉杆(22)的上部穿过移动压桩支承平台(4)，其下端与上压桩过渡梁(25)相连，上部通过拉杆联接座(23)，拉杆销轴(24)与上压桩梁相连；锚杆机构总成(29)由振动器(30)、锚爪(31)、锚爪驱动油缸(32)、锚杆体(33)、联接螺栓(34)、联接法兰(35)、销轴(36)、螺栓(37)、导向板(38)、锚爪活动销轴(39)和锚爪固定销轴(40)组成；振动器(30)通过联接螺栓(34)装于锚杆机构总成(29)的顶部；锚杆体(33)是一个方形筒体，其上部开有通孔，锁定销轴(26)穿过该孔将锚杆机构总成(29)与桩机底部平台(28)固定锚杆体(33)空腔内装有锚爪驱动油缸(32)，锚爪驱动油缸(32)的缸体端向上，缸体端部通过销轴(36)与锚杆体(33)固定，油缸活塞杆通过锚爪活动销轴(39)与左右两个锚爪(31)相连，锚爪(31)通过锚爪固定销轴(40)装于锚杆体(33)下端，锚杆体(33)下端空腔内侧壁装有导向板(38)，锚杆体(33)下端的锚爪(31)固定部分通过联接法兰(35)、螺栓(37)与其上部相连。
2.权利要求1所述的锚杆式压桩机施工工艺，其特征在于工艺如下桩机行走对准桩位并调平后，将桩段吊入上、下压桩梁内，然后启动振动器(30)将锚杆体(33)及锚爪(31)送入土层中，待其进入确定深度后，关闭振动器(30)，正向启动锚爪驱动油缸(32)，使油缸活塞杆端及与之相连的锚爪活动销轴(39)在导向板(38)的引导下移至下止点，此时锚爪(31)张开并嵌入到土层中，再将锁定销轴(26)插入到锚杆体(33)的孔中，锚杆机构(29)与底部平台(28)锁定，限制锚杆机构(29)竖向位移，完成锚杆机构(29)的锚固过程；然后启动上、下压桩油缸(13)与(14)，上、下压桩梁(9)与(7)便将夹紧的桩段送入地下土层中，当压桩过程结束后，抽出锁定销轴(26)，解除锚杆机构(29)与底部平台(28)的锁定状态；将吊桩机构吊住锚杆机构的顶端，同时启动振动器(30)，反向启动锚爪驱动油缸(32)，使其活塞杆及与之相连的锚爪活动销轴(39)沿导向板(38)移动至上止点，锚爪(31)便收回而处于合拢状态，不断配合吊桩机构(8)的提升机，使锚杆机构(29)不断向上移动直至脱离土层为止，此时便完成收锚过程，桩机便可行走至下一个桩位施工，不断重复以上过程，便可完成本锚杆式压桩机的压桩施工工艺过程。
全文摘要
本发明提供一种不全依靠桩机自身重量来克服压桩反力的锚杆式压桩机，该压桩机能够将静压桩机沉桩过程中的入桩反作用力的全部或部分通过锚杆机构直接作用在地基土壤中，余下的入桩部分反作用力由桩机机身自重与桩架上的配重来克服。本压桩机从根本上改变了现行静力压桩机入桩反力平衡力系及作用原理，可减少机身总重量，减小机身体积，其压入力可以比桩机机身总重量大得多，对小吨位静力压桩机可直接由锚杆机构承受全部的沉桩反力，取消配重，整机结构更为精小紧凑；对大吨位静力压桩机可以减少配重，减小整机结构尺寸及运输难度，可避免浮机、陷机、结构尺寸大、机身笨重和运输困难的缺陷。
文档编号E02D7/20GK1730840SQ20051001927
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月10日 优先权日2005年8月10日
发明者蔡崇晓 申请人:蔡崇晓