一种预制管桩植入设备及植桩施工方法技术

本发明专利技术公开了一种预制管桩植入设备及植桩施工方法，装置包括钻机主体和钻具总成，钻机主体上固定有钻桅，钻桅上滑设有用于驱动钻具总成旋转钻进的上动力头，用于驱动预制桩下沉的下动力头；上动力头上开设有可供钻具总成穿过的第一竖向通道，上动力头上设有用于抱紧或松开钻具总成的第一抱紧机构；下动力头上开设有可供预制桩和钻具总成穿过的第二竖向通道，下动力头上设有用于抱紧或松开预制桩的第二抱紧机构。由于钻具总成可贯穿上动力头，从而可通过起吊设备将钻具总成提升至钻具总成与地基之间形成预制桩的放置空间，以便于预制桩的定位。因此，同一桩位多节预制桩或不同桩位预制桩定位时，无需拆卸再组装钻具总成，大大提高了施工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种预制管桩植入设备及植桩施工方法
本专利技术涉及桩基施工
，尤其涉及一种预制管桩植入设备及植桩施工方法。
技术介绍
随钻跟管工法是中掘沉桩工法。施工中将接装有扩孔功能钻头的长螺旋钻杆穿过预制管桩，在预制管桩底端掘土成孔。需钻进时，动力头正转，扩孔钻头的扩孔翼板打开，钻头在预制管桩底端下一段距离旋转掘土，钻渣由螺旋钻杆叶片输送经管桩孔内排出，钻进中预制管桩靠自重跟随钻头下沉。若在沉桩过程中，预制管桩遇阻下桩不顺，可以启用激振器振压预制管桩突破，(现有夹持振动动力头将激振器布置在动力头上端，限制了其在导轨上的行程)。经接钻接桩至标定深度后，动力头反转收回扩孔翼板清渣，随即于桩底灌注混凝土、启动激振器压预制管桩坐入孔底，抽出钻杆、钻机移位。尔后用注浆设备对预制管桩外侧高压注浆处理成桩。中国专利技术专利CN102561946B为申请人前期申请的一种预制管桩植入设备及植桩施工方法。参见该专利说明书附图6，动力头、排土装置和激振器固连形成联动机构，后再与主卷扬连接，通过主卷扬拉动该联动机构沿立柱上下滑动。螺旋钻杆总成从下往上依次穿过激振器和排土装置后与动力头安装连接。实际应用中，考虑到安装稳定性，立柱高度不能过高，因而采用该专利
技术实现思路
中提及先定位预制管桩，接着将螺旋钻杆总成与动力头连接，再将螺旋钻杆总成插入预制管桩内的组装方法，预制管桩和螺旋钻杆总成的长度均不能过长，否则存在干涉问题从而导致螺旋钻杆总成无法插入预制管桩中。对于预制管桩和/螺旋钻杆总成过长的情况，则只能采取该专利中实施例的方式组装，即：先将螺旋钻杆插入预制管桩中，再采用吊装设备定位预制管桩，最后将螺旋钻杆插入动力头中。定位插入螺旋钻杆的预制管桩，实际操作困难，且安全隐患大(具体操作方式参见该专利说明书第【0033】段)。并且，在第一桩成型后，接长后的螺旋钻杆总成长度较长，在进行下一桩成型时，参见该专利说明书第【0034】段，需拆卸螺旋钻杆总成再移机至下一桩位，否则螺旋钻杆总成会干涉下一桩位预制桩的定位。导致在单个工作循环中，接、拆钻杆等辅助作业时间占比70％以上，施工效率低，辅助作业人员的劳动强度大，影响预制桩植入工法的推广应用。因此，尽可能地节省拆、接钻杆等辅助作业时间，提高施工效率和作业安全性，对预制桩植入工法的推广应用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种组装便捷、提高施工效率的预制管桩植入设备，还想相应提供利用该预制管桩植入设备进行随钻跟管桩的施工方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种预制管桩植入设备，包括钻机主体和钻具总成，所述钻机主体上固定有钻桅，所述钻桅上滑设有用于驱动钻具总成旋转钻进的上动力头，以及用于驱动预制桩下沉的下动力头；所述上动力头上开设有可供钻具总成穿过的第一竖向通道，所述上动力头上设有用于抱紧或松开钻具总成的第一抱紧机构；所述下动力头上开设有可供预制桩和钻具总成穿过的第二竖向通道，所述下动力头上设有用于抱紧或松开预制桩的第二抱紧机构。由于钻具总成可贯穿上动力头，从而可通过起吊设备将钻具总成提升至钻具总成与地基之间形成预制桩的定位空间，以便于预制桩的定位。因此，同一桩位多节预制桩或不同桩位预制桩定位时，无需拆卸再组装钻具总成，大大提高了施工效率。并且，也无需采用吊装设备定位插入螺旋钻杆的预制管桩，可操作性和安全性大大提高。此外，上动力头和下动力头彼此独立滑设于钻桅上，预制桩吊装定位后，可先行下移下动力头压紧预制桩，以便于螺旋钻杆穿入预制管桩中。作为上述技术方案的进一步改进：所述上动力头包括上动力头箱和固定于上动力头箱上的旋转驱动机构，所述第一抱紧机构包括齿轮、抱紧件、伸缩油缸、顶板、下回转支承和上回转支承；所述齿轮与旋转驱动机构传动连接，所述齿轮的下端通过下回转支承与上动力头箱相连，所述顶板设于上动力头箱的上方，所述伸缩油缸竖向布置且固定于上动力头箱和顶板之间，所述抱紧件的上端通过上回转支承与顶板相连；所述齿轮具有可供钻具总成穿过的内腔，所述伸缩油缸收缩时可带动抱紧件伸入所述内腔中并卡接于钻具总成和齿轮之间，所述伸缩油缸伸长时可带动抱紧件从所述内腔中伸出并解除钻具总成和齿轮的连接。由此，第一抱紧机构通过抱紧件将钻具总成和齿轮固连后，旋转驱动机构即可驱动第一抱紧机构和钻具总成一起旋转，以完成钻孔施工。所述抱紧件包括多个楔形钳口，所述内腔为倒圆台形结构，所述楔形钳口的外壁与内腔的内壁配合，所述楔形钳口的内壁与钻具总成的外壁配合。所述楔形钳口通过连杆与上回转支承相连。所述上回转支承的外圈通过回转盘与连杆相连。所述下动力头包括下动力头箱，以及设于下动力头箱外侧壁上的振动器，所述振动器用于驱动预制桩下沉，所述振动器部分伸入下动力头箱中；所述第二抱紧机构包括设于下动力头箱中的多个夹具，多个夹具呈环向间隔布置在预制桩的周围；所述夹具包括固定于下动力头箱内侧壁上的驱动件，以及与驱动件相连的压紧块，所述驱动件用于驱动压紧块向所述预制桩施加向内的径向压力或驱动所述压紧块远离预制桩。通过上述振动器和夹具的布局优化，消除振动器对钻具总成上下往复移动的干涉。为便于下动力头压紧预制桩，所述第二竖向通道上部设有防止预制桩穿出的止挡台阶，所述止挡台阶设于第二抱紧机构的上方。所述钻具总成包括螺旋钻杆和安装于螺旋钻杆下端的钻头；所述下动力头上端安装有用于清除螺旋钻杆叶片之间泥土的排土装置，所述排土装置上开设有可供预制桩和钻具总成穿过的第三竖向通孔。所述钻具总成的上端设有防止钻具总成从第一竖向通道中掉落的止挡件。所述钻桅上设有防止预制桩倾斜的扶桩器，所述扶桩器上设有可供预制桩穿过的通道；所述扶桩器设于下动力头的下方。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种利用上述的预制管桩植入设备的植桩施工方法，包括以下步骤：S1：定位预制桩；S2：下动力头向下滑移至套设在预制桩上后，第二抱紧机构抱紧预制桩；S3：钻具总成下移至穿过预制桩后与地基抵接，第一抱紧机构抱紧钻具总成；S4：上动力头驱动钻具总成进行钻进；预制桩依靠自重下沉或下动力头驱动预制桩下沉；S5：预制桩下沉到位后，第二抱紧机构松开预制桩，下动力头上移，上动力头带动钻具总成上移。与CN102561946B的施工方法相比，由于钻具总成可通过起吊设备从上往下依次穿过上动力头和预制桩，因此无需考虑干涉问题，对于预制桩高度较小或只有单节预制桩的桩位施工来说，立柱高度可大大缩短，从而提高了施工的安全性和稳定性。所述步骤S5中，上动力头带动钻具总成上移后，还包括以下步骤：S5.1：上动力头带动钻具总成上移至露出钻具总成，将钻具总成接长，第一抱紧机构松开钻具总成，上提钻具总成至钻具总成与地基之间形成下一节预制桩的放置空间；S5.2：定位下一节预制桩后，将下一节预制桩与已下沉的预制桩固连；重复步骤S2-S5，以使下一节预制桩下沉到位。具体地，对于需要下沉多节预制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预制管桩植入设备，包括钻机主体(1)和钻具总成(2)，所述钻机主体(1)上固定有钻桅(3)，所述钻桅(3)上滑设有用于驱动钻具总成(2)旋转钻进的上动力头(4)，以及用于驱动预制桩下沉的下动力头(5)；其特征在于，所述上动力头(4)上开设有可供钻具总成(2)穿过的第一竖向通道(41)，所述上动力头(4)上设有用于抱紧或松开钻具总成(2)的第一抱紧机构(6)；/n所述下动力头(5)上开设有可供预制桩伸入和可供钻具总成(2)穿过的第二竖向通道(51)，所述下动力头(5)上设有用于抱紧或松开预制桩(11)的第二抱紧机构(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种预制管桩植入设备，包括钻机主体(1)和钻具总成(2)，所述钻机主体(1)上固定有钻桅(3)，所述钻桅(3)上滑设有用于驱动钻具总成(2)旋转钻进的上动力头(4)，以及用于驱动预制桩下沉的下动力头(5)；其特征在于，所述上动力头(4)上开设有可供钻具总成(2)穿过的第一竖向通道(41)，所述上动力头(4)上设有用于抱紧或松开钻具总成(2)的第一抱紧机构(6)；
所述下动力头(5)上开设有可供预制桩伸入和可供钻具总成(2)穿过的第二竖向通道(51)，所述下动力头(5)上设有用于抱紧或松开预制桩(11)的第二抱紧机构(7)。


2.根据权利要求1所述的预制管桩植入设备，其特征在于，所述上动力头(4)包括上动力头箱(44)和固定于上动力头箱(44)上的旋转驱动机构(45)，所述第一抱紧机构(6)包括齿轮(61)、抱紧件、伸缩油缸(63)、顶板(64)、下回转支承(65)和上回转支承(66)；所述齿轮(61)与旋转驱动机构(45)传动连接，所述齿轮(61)的下端通过下回转支承(65)与上动力头箱(44)相连，所述顶板(64)设于上动力头箱(44)的上方，所述伸缩油缸(63)竖向布置且固定于上动力头箱(44)和顶板(64)之间，所述抱紧件的上端通过上回转支承(66)与顶板(64)相连；所述齿轮(61)具有可供钻具总成(2)穿过的内腔，所述伸缩油缸(63)收缩时可带动抱紧件伸入所述内腔中并卡接于钻具总成(2)和齿轮(61)之间，所述伸缩油缸(63)伸长时可带动抱紧件从所述内腔中伸出并解除钻具总成(2)和齿轮(61)的连接。


3.根据权利要求1所述的预制管桩植入设备，其特征在于，所述下动力头(5)包括下动力头箱(52)，以及设于下动力头箱(52)外侧壁上的振动器(53)，所述振动器(53)用于驱动预制桩(11)下沉，所述振动器(53)部分伸入下动力头箱(52)中；所述第二抱紧机构(7)包括设于下动力头箱(52)中的多个夹具，多个夹具呈环向间隔布置在预制桩(11)的周围；所述夹具包括固定于下动力头箱(52)内侧壁上的驱动件(71)，以及与驱动件(71)相连的压紧块(72)，所述驱动件(71)用于驱动压紧块(72)向所述预制桩(11)施加向内的径向压力或驱动所述压紧块(72)远离预制桩(11)。


4.根据权利要求3所述的预制管桩植入设备，其特征在于，所述第二竖向通道(51)上部设有防止预制桩(11)穿出的止挡台阶(54)，所述止挡台阶(54)设...

【专利技术属性】
技术研发人员：何清华，朱建新，吴晓明，刘泽军，
申请(专利权)人：山河智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43