打桩设备及打桩方法技术

本发明专利技术为一种打桩设备及打桩方法，该打桩设备包括桩体、改变桩体插入地层的运动轨迹的引导管和为桩体插入地层提供动力的驱动装置，驱动装置与桩体连接，引导管能转动地连接于桩体的底部；桩体与引导管之间设置有调控引导管摆动方向的导向方向控制装置。本发明专利技术解决了无法实现插桩过程的轨迹控制的技术问题。法实现插桩过程的轨迹控制的技术问题。法实现插桩过程的轨迹控制的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
打桩设备及打桩方法


[0001]本专利技术涉及定向打桩
，尤其涉及一种打桩设备及打桩方法。

技术介绍

[0002]现阶段，插桩(或打桩)多采用锤击插入、静压插入或者动载荷插入等方式，其中，桩或者桩体可以是永久性的基础，也可以是以在软地层或者流变性地层中打孔为目的临时插入的桩或桩体。
[0003]在打桩过程中，现有技术无法实现桩体插入过程中的轨迹控制，细长的桩体在被锤入地层的过程中容易发生歪斜，目前有采用打桩导向的方式(通过导向架引导桩的运动轨迹)，但该方式中导向架只能设置于地面或者打桩船中，对于较为细长的桩体均均在控制困难等问题。另外，在有些打桩施工中采用工程桩导向装置，其通过定位筒的设置，使工程桩从定位筒中插入水下的泥土中，以达到提高打桩稳定性的目的，但该种方法依然无法解决上述较为细长的桩体(长度与直径的比大于10的桩体)的导向问题，且通过高昂的成本获得微弱的效果，得不偿失。
[0004]在海底施工的应用中，海上打桩及海底打桩存在海底土质松软，且桩管受到海水、船舶等不确定性影响大，容易导致桩管歪斜。而丛式钻井工艺流程中也需要先打桩，桩的密度增高会增加自身以及后续钻井过程中发生碰撞风险。因此，当需要桩体以弯曲轨迹插入地层时，现有技术根本无法实现插桩过程的轨迹控制，限制了浅层资源的开发，尤其是限制了海底浅层资源的开发。
[0005]针对相关技术中无法实现插桩过程的轨迹控制的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
[0006]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种打桩设备及打桩方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种打桩设备及打桩方法，其可对插桩过程中桩体的运动轨迹进行控制和调节，从而能够在浅层实现桩体的可控偏斜，提高了打桩的稳定性。
[0008]本专利技术的目的可采用下列技术方案来实现：
[0009]本专利技术提供了一种打桩设备，所述打桩设备包括桩体、改变所述桩体插入地层的运动轨迹的引导管和为所述桩体插入地层提供动力的驱动装置，其中：
[0010]所述驱动装置与所述桩体连接，所述引导管能转动地连接于所述桩体的底部；所述桩体与所述引导管之间设置有调控所述引导管摆动方向的导向方向控制装置。
[0011]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述引导管包括旋转管和导向管，所述旋转管与所述导向管均为斜截圆管，所述旋转管与所述桩体同轴连接，所述旋转管的顶部与所述桩体的底部能转动地连接，所述旋转管的底部与所述导向管的顶部能转动地连接，所述导向管的轴线与所述桩体的轴线呈一夹角。
[0012]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述旋转管与所述桩体之间设置有第一连接轴承，所述旋转管与所述导向管之间设置有第二连接轴承。
[0013]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述旋转管与所述导向管之间设置有调控所述导向管摆动角度的导向角度控制装置，所述导向角度控制装置和所述导向方向控制装置均通过电缆与所述引导管外部的信号处理装置连接。
[0014]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述导向方向控制装置包括多个液压缸，所述桩体与所述引导管之间设置有铰接环，所述铰接环的外壁与所述桩体的底部内壁固定连接，所述铰接环套设于所述引导管的顶部外壁上，所述引导管的顶部外壁上形成有横截面呈弧形的凸阶，所述铰接环的内壁上形成与所述凸阶相配合的凹槽，所述凸阶能活动地嵌设于所述凹槽内，各所述液压缸连接于所述桩体与所述引导管之间。
[0015]在本专利技术的一较佳实施方式中，各所述液压缸沿所述桩体的周向均匀且间隔分布，各所述液压缸的主体部分分别与所述桩体的底部内壁连接，各所述液压缸的活塞杆部分分别与所述引导管的顶部内壁连接。
[0016]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述导向方向控制装置还包括液压动力源，所述液压动力源设置于所述引导管的外部，且所述液压动力源通过液压管线分别与各所述液压缸连接。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述打桩设备还包括桩靴，所述桩靴设置于所述引导管的底部，所述引导管上且靠近所述桩靴的位置设置有姿态测量装置，所述姿态测量装置通过电缆与所述引导管外部的信号处理装置连接。
[0018]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述姿态测量装置包括电子测量器件或者机械测量器件；
[0019]所述电子测量器件包括加速度计、磁力计和/或陀螺仪；
[0020]所述机械测量器件包括机械测量机构和记录机构，所述机械测量机构包括水平尺、铅锤和/侧斜摆锤；所述记录机构包括录像机。
[0021]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述驱动装置为打桩机或者插桩机，所述驱动装置位于所述桩体的内侧或者所述桩体的上方。
[0022]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述桩体为割缝管。
[0023]本专利技术提供了一种打桩方法，所述打桩方法包括如下步骤：
[0024]步骤S1：通过驱动装置持续为桩体进入地层提供动力；
[0025]步骤S2：当需要改变所述桩体的运动轨迹时，通过导向方向控制装置控制引导管摆动并与所述桩体之间成预设夹角；
[0026]步骤S3：将所述桩体打入地层至预设位置，导向打桩结束。
[0027]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述步骤S1中，通过姿态测量装置实时采集引导管靠近桩靴位置的姿态信息，并传输至信号处理装置，以使地面人员通过所述信号处理装置监测所述引导管上所述桩靴位置所处姿态。
[0028]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述步骤S3之后，还包括步骤S4：通过电缆将所述姿态测量装置和液压管线回收至地面。
[0029]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述步骤S2包括，
[0030]步骤S201：通过液压动力源控制对应各液压缸的工作状态，使远离所述引导管预
偏斜方向的所述液压缸的活塞杆部分向外伸出，和/或使靠近所述引导管预偏斜方向的所述液压缸的活塞杆部分向内缩回；
[0031]步骤S202：所述桩体进入地层的同时，地层向所述引导管预偏斜方向给予所述引导管压力，以使所述桩体在打桩过程中发生偏斜。
[0032]由上所述，本专利技术的打桩设备及打桩方法的特点及优点是：在桩体的底部能转动地连接有引导管，并在桩体与引导管之间设置有导向方向控制装置，在驱动装置为桩体插入地层提供动力时，可通过导向方向控制装置调控引导管的摆动方向，以改变桩体插入地层的运动轨迹，可以将较为细长的桩体可控地插入地层内，从而可以在地层的浅层区域实现桩体的可控偏斜，能够有效提高打桩的稳定性，开发浅层矿物的同时，能够在更浅的层位实现桩体的造斜，具有更好的适用性。
附图说明
[0033]以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。
[0034]其中：
[0035]图1：为本专利技术打桩设备的结构示意图之一。
[0036]图2：为本专利技术打桩设备的结构示意图之二。
[0037]图3：为图2中桩体与引导管连接结构的立体图。
[0038]图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种打桩设备，其特征在于，所述打桩设备包括桩体、改变所述桩体插入地层的运动轨迹的引导管和为所述桩体插入地层提供动力的驱动装置，其中：所述驱动装置与所述桩体连接，所述引导管能转动地连接于所述桩体的底部；所述桩体与所述引导管之间设置有调控所述引导管摆动方向的导向方向控制装置。2.如权利要求1所述的打桩设备，其特征在于，所述引导管包括旋转管和导向管，所述旋转管与所述导向管均为斜截圆管，所述旋转管与所述桩体同轴连接，所述旋转管的顶部与所述桩体的底部能转动地连接，所述旋转管的底部与所述导向管的顶部能转动地连接，所述导向管的轴线与所述桩体的轴线呈一夹角。3.如权利要求2所述的打桩设备，其特征在于，所述旋转管与所述桩体之间设置有第一连接轴承，所述旋转管与所述导向管之间设置有第二连接轴承。4.如权利要求2所述的打桩设备，其特征在于，所述旋转管与所述导向管之间设置有调控所述导向管摆动角度的导向角度控制装置，所述导向角度控制装置和所述导向方向控制装置均通过电缆与所述引导管外部的信号处理装置连接。5.如权利要求1所述的打桩设备，其特征在于，所述导向方向控制装置包括多个液压缸，所述桩体与所述引导管之间设置有铰接环，所述铰接环的外壁与所述桩体的底部内壁固定连接，所述铰接环套设于所述引导管的顶部外壁上，所述引导管的顶部外壁上形成有横截面呈弧形的凸阶，所述铰接环的内壁上形成与所述凸阶相配合的凹槽，所述凸阶能活动地嵌设于所述凹槽内，各所述液压缸连接于所述桩体与所述引导管之间。6.如权利要求5所述的打桩设备，其特征在于，各所述液压缸沿所述桩体的周向均匀且间隔分布，各所述液压缸的主体部分分别与所述桩体的底部内壁连接，各所述液压缸的活塞杆部分分别与所述引导管的顶部内壁连接。7.如权利要求5所述的打桩设备，其特征在于，所述导向方向控制装置还包括液压动力源，所述液压动力源设置于所述引导管的外部，且所述液压动力源通过液压管线分别与各所述液压缸连接。8.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梓辰，
申请(专利权)人：海洋拓展有限公司，
类型：发明
国别省市：