门式桩机及灌注桩施工工法制造技术

本发明专利技术提供一种门式桩机及灌注桩施工工法，涉及桩基施工技术领域。该门式桩机包括门架、桩架平台、移动组件和举升组件；门架竖立于桩架平台的一侧，门架上安装有动力头；桩架平台设有上料位，动力头中心轴在桩架平台上的投影位于上料位延伸方向上；上料位的一侧或两侧设有移动组件，移动组件上水平分布有多个钻杆，且每个钻杆均与门架所在平面垂直；移动组件用于将多个钻杆依次运送至上料位处；举升组件包括拾取件，拾取件用于抓取钻杆，举升组件用于带动钻杆由水平状态切换至竖立状态并移动至动力头下方。该门式桩机通过移动组件与举升组件相互配合可以实现有序接杆，通过将多个钻杆水平分布在移动组件上可以对桩机进行配重而保证其稳定性。重而保证其稳定性。重而保证其稳定性。

【技术实现步骤摘要】
门式桩机及灌注桩施工工法


[0001]本专利技术涉及桩基施工
，尤其是涉及一种门式桩机及灌注桩施工工法。

技术介绍

[0002]桩基工程是建筑工程中的一种分项工程，其目的是在建筑地基自然土体的承载力中通过增加桩基以提高承载力，或通过桩基直接将建筑上部荷载传递到坚实有力的土层中，从而使建筑地基的承载力满足安全性要求。
[0003]桩基为混凝土、钢材及其他具有受力性能材料组成的杆件，通常为圆柱形或方柱形，但近年来也发展出了全长带螺纹、部分带螺纹及部分带扩大体的异形桩基。基于施工工艺，桩基分为预制桩和现浇灌注桩两类，预制桩是指在施工区域外预先制备的桩基，现浇灌注桩则是指在施工区域处通过钻孔再浇筑混凝土施工而成的桩基。
[0004]其中，用于施工形成现浇灌注桩的机械为桩工机械，桩工机械带有中空的钻具，该钻具用于在施工区域的土体中下钻成孔，以及用于在上提钻具的过程中作为浇筑混凝土的通道，通过该钻具可以一次成型浇筑混凝土(或者其它浇凝材料)形成桩基。而对于桩工机械，无论国外国内其皆归为两大类：一类是以桩机立柱及钻具长度满足桩基设计要求的传统桩机，在工作时，该类桩机的钻具需垂直于地面，然后通过钻具下钻成孔，再通过上提并现浇混凝土以成桩，此时用于支撑钻具的桩机立柱及钻具的整体长度均必须高于设计桩长；另一类是在桩机立柱一侧并列补充多个钻杆以满足桩基设计要求的桩机，具体的，将钻具中的带有钻头的钻杆设于桩机立柱上，并在桩机立柱上的原有钻杆的一侧并列竖立一根或一根以上的补充钻杆以用于在钻孔深度不足时与原有钻杆进行接杆。前者施工应用较为成熟，占据了广大市场，后者则是近十年来出现的新型桩机，如CN216381270U、CN105756060A、CN107023267B所公开的桩机。
[0005]其中，第一类传统桩机因受到桩机立柱及钻具总长度的限制，其上的立柱及钻具的高度还没有突破80米的先例，比如设计桩基长度为60米时，钻具总长度需大于60米以上，由于桩基上还需设置便于下钻和上提钻具的导轨，因而用于支撑导轨的立柱更长，且由于钻具工作时需垂直于地面，立柱上除钻具外还有重达10～20吨的动力头，因此传统的桩机在工作时会形成数十米以上的立柱高耸结构，当动力头处于立柱顶端时，整个桩机的重心极高，由此产生的倒塌现象屡见不鲜。基于此，立柱过高的传统桩机在一些地区已经开始禁止使用。
[0006]而第二类桩机虽然通过采用预先垂直并列多个钻杆及后接杆的工艺可以降低桩机立柱高度，从而降低倒塌风险，但目前该类桩机多用于轻型小直径桩基施工过程中，此时桩基上所采用的钻杆往往一人就可以拉起。而在施工直径为400毫米及以上的桩基时，钻具中的每根钻杆的长度和重量要求也相应增长(钻杆的重量是上述轻型小直径桩基施工中采用的钻杆的几十倍以上，重达3
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6吨)。因此即使CN216381270U、CN105756060A、CN107023267B公开了将备用钻杆竖立待用的方案，但由于实际应用中钻杆为重型部件，每根竖立的钻杆均重达几吨，导致钻具重心高、稳定性差，钻具极易倒塌发生砸伤事故，且钻
具对桩机立架机构强度要求更大，需用料更多、成本更高，因此现有的桩机仍旧难以满足大直径重型桩基的施工要求，并且因竖放时钻具与桩机本体接触面积小，导致集中受力区域压强大，配备重型钻具的桩机本身的结构强度也会经受增加极大考验。
[0007]此外，对于第二类桩机，CN202688997U公开了一种两用长螺旋全自动打桩机，其可以在不增加桩机高度的前提下增加打桩深度15米，但是其仅公开了可以轴心旋转以便于切换钻孔和下笼状态的立柱机构，并未公开钻具如何改进及备用钻杆如何与原有钻杆接杆。CN208950504U则公开了一种组合动力成孔桩机，其公开了沿立柱垂直方案布置两套动力头及钻具系统，当第一套钻具于动力头系统行程用尽后，钻具与动力头脱开，然后利用一道滑轨装置，将第一套钻具与第二套动力头及钻具系统连接以增加打桩深度；但其通过增加动力头及钻具系统的方式更会增加立柱顶端的重量，更容易产生倒机安全事故，且动力头通常是桩机造价最贵的部件，两套动力头无疑会极大增加桩机的制造成本。CN209556966U则公开了一种海上平台自动化修井机底座装置，其是通过上管机构将油管输送到机械臂上，然后通过机械臂举升油管送入井中，在此过程中，还需要其余附助设备来实现油管的不断供应，但由于油管属于轻质部件，而桩机上的一根6～8米长的钻具重约4～6吨，如果按照其所公开的油管输送方式，也即，以自由落体进入机械臂及井中的输送方式实现钻具的输送，将会对桩机的机械结构及钻具造成破坏，并且其所公开的输送方式还需要吊车等辅助机械及人工配合，也会极大增加成本，因此CN209556966U所公开的油管输送方式并不适用于重型桩机。此外，为保证桩机的平衡，CN110939132A提出了一种配重装置，其可以调节油缸的伸缩以改变配重外架的填充空间，同时增加或减少配重块，从而使机器的垂直度得到保证，但是增加或减少配重块的过程比较繁琐，不仅费时费力且需要其他辅助机械，从而极大影响打桩施工的连贯性以及增加成本。
[0008]基于此，出于安全及可靠性的考虑，目前还没有可靠的技术解决配备重型钻具的桩机如何在预先并列多个钻杆后仍旧可以实现稳定接杆且保证桩机稳定性的问题，由此，如何实现配备重型钻具的桩机中的平稳接杆和保持桩机稳定性仍然是难以攻克的技术难题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种门式桩机和灌注桩施工工法，以缓解现有技术中存在的现有一种桩机是在立柱一侧配备与原有钻杆并列的多个竖立钻杆，而当其应用于大直径重型桩基施工过程中时，每根钻杆的重量和长度也需相应提升，从而导致该桩机中的钻杆接杆过程难度较大且桩机稳定性也难以得到保证的技术问题。
[0010]第一方面，本专利技术提供一种门式桩机，包括门架、桩架平台、移动组件和举升组件；
[0011]所述门架竖立于所述桩架平台的一侧，所述门架上安装有能够升降的动力头，所述动力头能够与移动至其下方的任一钻杆的一端可拆卸连接；
[0012]所述桩架平台的位于所述门架一侧的位置设有上料位，所述动力头的中心轴在所述桩架平台上的投影位于所述上料位的延伸方向上；
[0013]所述上料位的一侧或两侧设有所述移动组件，所述移动组件上水平分布有多个钻杆，且每个所述钻杆均与所述门架所在平面垂直；所述移动组件用于在水平面上沿平行于所述门架所在平面的方向移动，以将多个所述钻杆依次运送至所述上料位处；
[0014]所述举升组件包括拾取件，所述拾取件用于抓取所述上料位处的钻杆，所述举升组件用于相对所述桩架平台旋转，以在旋转的过程中带动所述拾取件抓取的钻杆由水平状态切换至竖立状态并移动至所述动力头下方。
[0015]在可选的实施方式中，所述移动组件包括多个滑动机构，多个所述滑动机构沿垂直于所述门架所在平面的方向间隔分布，多个所述滑动机构用于支撑多个所述钻杆并带动多个所述钻杆移动；
[0016]沿垂直于所述门架所在平面的方向，所述上料位处的拾取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种门式桩机，其特征在于，包括门架(1)、桩架平台(2)、移动组件(3)和举升组件(4)；所述门架(1)竖立于所述桩架平台(2)的一侧，所述门架(1)上安装有能够升降的动力头(10)，所述动力头(10)能够与移动至其下方的任一钻杆的一端可拆卸连接；所述桩架平台(2)的位于所述门架(1)一侧的位置设有上料位，所述动力头(10)的中心轴在所述桩架平台(2)上的投影位于所述上料位的延伸方向上；所述上料位的一侧或两侧设有所述移动组件(3)，所述移动组件(3)上水平分布有多个钻杆，且每个所述钻杆均与所述门架(1)所在平面垂直；所述移动组件(3)用于在水平面上沿平行于所述门架(1)所在平面的方向移动，以将多个所述钻杆依次运送至所述上料位处；所述举升组件(4)包括拾取件(40)，所述拾取件(40)用于抓取所述上料位处的钻杆，所述举升组件(4)用于相对所述桩架平台(2)旋转，以在旋转的过程中带动所述拾取件(40)抓取的钻杆由水平状态切换至竖立状态并移动至所述动力头(10)下方。2.根据权利要求1所述的门式桩机，其特征在于，所述移动组件(3)包括多个滑动机构(30)，多个所述滑动机构(30)沿垂直于所述门架(1)所在平面的方向间隔分布，多个所述滑动机构(30)用于支撑多个所述钻杆并带动多个所述钻杆移动；沿垂直于所述门架(1)所在平面的方向，所述上料位处的拾取件(40)和多个所述滑动机构(30)交错分布。3.根据权利要求2所述的门式桩机，其特征在于，所述滑动机构(30)为伸缩结构，所述滑动机构(30)用于在伸缩的过程中带动其所支撑的钻杆升降。4.根据权利要求3所述的门式桩机，其特征在于，所述桩架平台(2)上设有多个导轨(20)，多个所述导轨(20)沿垂直于所述门架(1)所在平面的方向间隔分布，且每个所述导轨(20)均沿平行于所述门架(1)所在平面的方向延伸；多个所述滑动机构(30)与多个所述导轨(20)一一对应滑动连接。5.根据权利要求2所述的门式桩机，其特征在于，每个所述滑动机构(30)上均设有间隔分布的第一卡位(300)和第二卡位(301)，多个所述滑动机构(30)的第一卡位(300)分布于同一直线上以用于支撑同一钻杆，多个所述滑动机构(30)的第二卡位(301)分布于同一直线上以用于支撑同一钻杆。6.根据权利要求1
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5任一项所述的门式桩机，其特征在于，所述举升组件(4)包括机械臂(41)和顶升驱动机构，所述拾取件(40)为机械夹爪；所述机械臂(41)包括铰接端和悬空端，所述机械臂(41)的铰接端与所述桩架平台(2)铰接，所述机械臂(41)的悬空端悬空；所述机械夹爪安装于所述机械臂(41)上，所述顶升驱动机构的输出端与所述机械臂(41)连接，所述顶升驱动机构用于驱动所述机械臂(41)相对所述桩架平台(2)旋转以使所述机械臂(41)在水平状态和竖立状态之间切换。7.根据权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭樱，彭桂皎，李华源，陈宋斌，陈海同，谭燕姬，
申请(专利权)人：海南卓典高科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：