低空間水中鋼管樁拔樁施工方法及裝置與流程

本發(fā)明屬于橋梁施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低空間水中鋼管樁拔樁施工方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，低空間水中鋼管樁拔樁施工，由于鋼管樁基礎(chǔ)位于橋梁底部，受鋼箱梁距水面高度的影響使得鋼管樁不能被一次性拔除。此類施工中由于橋梁凈空小，各種機(jī)械設(shè)備難以得到利用；同時(shí)因樁基入土較深，樁側(cè)摩阻力大，使得在水中拔樁困難較大。一般采用潛水員對(duì)水中外漏部分的圓管樁進(jìn)行切割，入土部分因?yàn)榭臻g高度不足，無(wú)法拔出，造成了大量材料的浪費(fèi)，造成施工質(zhì)量差、成本高和施工效率低等技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種低空間水中鋼管樁拔樁施工方法及裝置。

本發(fā)明的目的之一是提供一種撥樁承載大，操作安全，施工方便，組裝快捷，施工效率高等特點(diǎn)的低空間水中鋼管樁拔樁施工方法。

本發(fā)明低空間水中鋼管樁拔樁施工方法所采取的技術(shù)方案是：

低空間水中鋼管樁拔樁施工方法，其特點(diǎn)是：施工方法是用浮船進(jìn)行撥樁，先調(diào)整浮船下沉，依靠浮船的浮力作用于連接的鋼管樁，并將鋼管樁撥出。

本發(fā)明低空間水中鋼管樁拔樁施工方法還可以采用如下技術(shù)方案：

所述的低空間水中鋼管樁拔樁施工方法，其特點(diǎn)是：鋼管樁撥樁拉力使浮船下沉采用浮船固裝卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)撥樁拉力使浮船下沉方式，下沉的浮船產(chǎn)生浮力。

所述的低空間水中鋼管樁拔樁施工方法，其特點(diǎn)是：調(diào)整浮船下沉采用浮船承載方式使浮船下沉，減輕浮船承載使浮船產(chǎn)生浮力。

所述的低空間水中鋼管樁拔樁施工方法，其特點(diǎn)是：浮船承載方式為浮船中水箱注水，減輕浮船承載是浮船中水箱排水。

所述的低空間水中鋼管樁拔樁施工方法，其特點(diǎn)是：將鋼管樁撥出時(shí)采用震錘震動(dòng)鋼管樁，將鋼管樁周圍土體震松。

所述的低空間水中鋼管樁拔樁施工方法，其特點(diǎn)是：鋼管樁撥出按照浮船浮動(dòng)高度分次進(jìn)行。

本發(fā)明的目的之二是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝緊湊，施工方便，撥樁承載能力大，施工效率高等特點(diǎn)的低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置。

本發(fā)明低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置所采取的技術(shù)方案是：

低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置，其特點(diǎn)是：拔樁施工裝置包括浮船、震錘和浮力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，震錘和浮力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)安裝于浮船上，浮船連接撥樁施工的鋼管樁，震錘安裝于相對(duì)鋼管樁位置。

本發(fā)明低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置還可以采用如下技術(shù)方案：

所述的低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置，其特點(diǎn)是：浮力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)為卷?yè)P(yáng)機(jī)、機(jī)架和滑輪，卷?yè)P(yáng)機(jī)、機(jī)架安裝于浮船上，滑輪安裝于機(jī)架上，卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩通過滑輪連接鋼管樁。

所述的低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置，其特點(diǎn)是：機(jī)架上裝有震錘。

所述的低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置，其特點(diǎn)是：浮船由兩個(gè)船體構(gòu)成，兩個(gè)船體間有連接架。

本發(fā)明拔樁裝置由浮船、震錘、卷?yè)P(yáng)機(jī)和反力架等組成，充分利用浮船的浮力提供拔樁反力，利用震錘的震動(dòng)破壞土體減小樁側(cè)摩阻力，通過反力架改變拔樁力的方向，由卷?yè)P(yáng)機(jī)提供拔樁力將鋼管樁提升并將浮船壓低，最后卷?yè)P(yáng)機(jī)停止工作船因受力減小而向上浮起，直接將管樁帶起，通過以上手段解決拔樁施工的兩大難點(diǎn)。

整個(gè)低空間水中圓管樁拔樁發(fā)明分為拔樁裝置及施工工藝兩部分。

(一)拔樁裝置：

1、浮船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

浮船的作用是為拔樁施工提供安全的操作平臺(tái)，同時(shí)利用浮力提供拔樁所需的上拔力，使得浮船成為了整套工藝中的關(guān)鍵點(diǎn)。為此所設(shè)計(jì)的浮船在保證施工使用過程中安全性的同時(shí)還要保證能夠提供足夠的浮力。并且在浮船制作完畢要精確測(cè)算，浮船在承受一定壓力的情況下的吃水深度。

2、震動(dòng)錘：

作為拔樁施工中另外一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的震動(dòng)錘設(shè)計(jì)成為扁平狀以減少其所利用的拔樁空間。在震錘兩側(cè)設(shè)置三組輪的動(dòng)滑輪組作為震錘的牽引裝置，滑輪下方設(shè)置減震彈簧以減少震動(dòng)力通過鋼絲繩傳遞對(duì)浮船的影響和激震力的損失。震錘下部設(shè)夾樁裝置。利用震錘拔樁施工主要是利用其高頻震動(dòng)破壞樁側(cè)土體減小樁側(cè)摩阻力。震動(dòng)錘通過鋼絲繩經(jīng)兩組動(dòng)、定滑輪及橫向工字鋼梁與卷?yè)P(yáng)機(jī)相連。

3、定滑輪：

定滑輪主要起轉(zhuǎn)向作用。并且盡量減少滑輪占用拔樁的凈空，。

4、拔樁架：

作為拔樁過程的主要傳力體系，拔樁架的剛度與穩(wěn)定性直接影響拔樁全過程的安全性。拔樁架設(shè)計(jì)采用圓管作為支撐柱，上架設(shè)橫縱梁，保證拔樁架的穩(wěn)定性及剛度。

5、卷?yè)P(yáng)機(jī)：

設(shè)置兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)用于拔樁，卷?yè)P(yáng)機(jī)布設(shè)于浮船頂板上，卷?yè)P(yáng)機(jī)通過定滑輪組的轉(zhuǎn)向和動(dòng)滑輪的減力可將已被高頻震動(dòng)破壞土體后的鋼管樁拔除。

6、潛水泵：

在浮船上設(shè)置潛水泵用于調(diào)節(jié)浮船入水深度。

7、浮船之間連接架：

連接架采用桁架體系制成，利用連接架的自身剛度將兩浮船連接成整體，保證浮船的協(xié)調(diào)受力。

8、裝置各部位的連接方式

首先兩個(gè)浮船通過連接件栓接的方式連接成整體，在浮船頂部設(shè)置卷?yè)P(yáng)機(jī)(焊接連接)、變電箱。拔樁架與浮船面板及縱梁采用法蘭連接，拔樁架橫縱梁間采用焊接連接。橫梁上設(shè)置吊耳與定滑輪組相連并設(shè)有輔助吊耳用于與滑輪鋼絲繩相連。振錘通過滑輪與卷?yè)P(yáng)機(jī)相連，并通過自身的夾子對(duì)鋼管樁進(jìn)行拔除。

(二)施工工藝：

1.利用潛水泵向浮船前端設(shè)置的水箱中注水，使浮船保持前后平衡，并且調(diào)整浮船高度，使之適宜拔管。

2.啟動(dòng)震錘震動(dòng)圓管樁，利用震錘的高頻擊震力將圓管樁周圍土體震松。

3.啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引提供拔樁力，隨著卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力的提高，浮船因受力將會(huì)向下沉。當(dāng)浮船吃水足夠多以至于可以將管樁拔除時(shí)(參考之前測(cè)算的浮力與吃水情況的關(guān)系)，停止卷?yè)P(yáng)機(jī)工作。管樁隨浮船上浮而拔出。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

低空間水中鋼管樁拔樁施工方法及裝置由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，充分考慮橋梁凈空影響，很好地解決了樁基入土較深，樁側(cè)摩阻力大，水中拔樁作業(yè)困難等技術(shù)難題。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝緊湊，撥樁承載大，操作安全，施工方便，組裝快捷，省時(shí)省力，施工成本低，施工效率高等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置立面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖2的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.浮船，2.卷?yè)P(yáng)機(jī)，3.震錘，4.連接架，5.機(jī)架，6.橫梁，7.鋼管樁，8.變電箱，9.滑輪。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下：

參閱附圖1、圖2、圖3和圖4。

實(shí)施例1

低空間水中鋼管樁拔樁施工方法，利用浮船進(jìn)行撥樁，先調(diào)整浮船下沉，鋼管樁撥樁拉力使浮船下沉采用浮船固裝卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)撥樁拉力使浮船下沉方式，下沉的浮船產(chǎn)生浮力。依靠浮船的浮力作用于連接的鋼管樁，并將鋼管樁撥出。

調(diào)整調(diào)整浮船下沉也可以用潛水泵往浮船水箱中注水，使浮船下沉，下沉后將浮船與鋼管樁固定，再用泵將水箱中水排出減輕浮船承載，使浮船產(chǎn)生浮力并將鋼管樁撥出。

在將鋼管樁撥出時(shí)采用震錘震動(dòng)鋼管樁，使鋼管樁周圍土體震松，利于撥樁。

實(shí)施例2

低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置，包括浮船1、震錘3、機(jī)架5和滑輪9，浮船1由兩個(gè)船體構(gòu)成，兩個(gè)船體間有連接架4。每個(gè)浮船各固一個(gè)卷場(chǎng)機(jī)2，機(jī)架5安裝于兩個(gè)浮船1上，滑輪9安裝于機(jī)架5橫梁6的中間，卷?yè)P(yáng)機(jī)2鋼絲繩通過滑輪連接鋼管樁7。浮船1通過卷?yè)P(yáng)機(jī)7鋼絲繩連接撥樁施工的鋼管樁7，震錘3接觸震動(dòng)鋼管樁7，使鋼管樁7周圍土體震松，利于撥樁。

低空間水中鋼管樁拔樁具體施工裝置及施工工藝詳細(xì)說(shuō)明如下：

(一)拔樁裝置：

1、浮船結(jié)構(gòu)：

1)設(shè)計(jì)荷載：

浮船設(shè)計(jì)承受荷載包括拔樁力、浮船自重、兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)及拔樁架等設(shè)備自重，同時(shí)考慮人員及零星設(shè)備物件荷載之和。鋼管樁上拔力設(shè)計(jì)為40噸，浮船自重為27噸，兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)自重約6噸，拔樁架為3噸，操作人員及零星荷載預(yù)設(shè)3噸，合計(jì)荷載為79噸。

2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

浮船設(shè)計(jì)兩個(gè)，每個(gè)長(zhǎng)8米、寬4.5米、高2-2.5米，兩浮船布置間隔1米，在浮船前端采用連接架將兩浮船連接為整體。為滿足浮船在使用過程中其自身剛度的要求，浮船內(nèi)部框架采用雙拼20號(hào)槽鋼作為主要框架受力桿件并配以10號(hào)槽鋼、10號(hào)角鋼作為輔助受力桿件。

3)細(xì)部結(jié)構(gòu)處理：

浮船最大排水量為174立方米，能提供浮力為69噸/米。在未拔樁之前浮船及機(jī)械設(shè)備自重為39噸，浮船此時(shí)沉入水中56厘米，為保證浮船在水中的穩(wěn)定還需向浮船內(nèi)注入一定量的水，以此降低浮船重心，因此事先向浮船內(nèi)注水約20立方，使浮船沉入水中最小深度為80厘米。

由于浮船本身結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性及前端加設(shè)連接架后的影響，浮船前后兩側(cè)相對(duì)幾何中心線為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩部分重量相差3.4t。為保證浮船整體的平衡，在浮船尾部均加設(shè)配重水箱。為使浮船兩側(cè)保持平衡需向水箱中的注水，在注水操作過程中可依據(jù)浮船沉入水中的平衡深度判斷注水量。

2、震錘：

作為拔樁施工中另外一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的震動(dòng)錘設(shè)計(jì)成為扁平狀以減少其所利用的拔樁空間。高度為78厘米，長(zhǎng)205厘米，寬148厘米，可提供90噸的激震力、45噸拔樁力。在震錘兩側(cè)設(shè)置三組輪的動(dòng)滑輪組作為震錘的牽引裝置，滑輪下方設(shè)置減震彈簧以減少震動(dòng)力通過鋼絲繩傳遞對(duì)浮船的影響和激震力的損失。震錘下部設(shè)夾樁裝置，夾樁具設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)式可滿足600mm-800mm范圍內(nèi)不同管徑圓管的拔樁需要。震動(dòng)錘通過鋼絲繩經(jīng)兩組動(dòng)、定滑輪及橫向工字鋼梁與卷?yè)P(yáng)機(jī)相連。

3、定滑輪：

起轉(zhuǎn)向作用的定滑輪采用兩組特制的三輪32噸滑輪組?；喐叨?00毫米、長(zhǎng)度364毫米、寬度355毫米，主輪輪徑280毫米。滑輪固定采用焊接方式與橫梁工字鋼連接，將滑輪上的四塊20毫米厚的鋼板與工字鋼底面翼緣板焊接。兩對(duì)滑輪組對(duì)稱布置與橫梁兩側(cè)，與震錘上的動(dòng)滑輪組位置相對(duì)應(yīng)。

4、拔樁架：

拔樁架設(shè)計(jì)采用φ340mm圓管作為支撐柱，上架設(shè)縱、橫向雙拼I360工字鋼梁，圓管高度300厘米，工字鋼縱梁長(zhǎng)600厘米、橫梁長(zhǎng)300厘米。φ340圓管與浮船面板及縱梁采用法蘭連接。在工字鋼上圓管相應(yīng)位置做局部加強(qiáng)處理。橫梁上設(shè)置吊耳與定滑輪組相連并設(shè)有輔助吊耳用于與滑輪鋼絲繩相連，由于定滑輪受力較大所以在橫梁上相應(yīng)位置也應(yīng)做局部加強(qiáng)，輔助吊耳設(shè)置在滑輪旁邊。

5、卷?yè)P(yáng)機(jī)：

設(shè)置兩臺(tái)5噸慢轉(zhuǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)布設(shè)于浮船頂板上。卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩通過轉(zhuǎn)向裝置先穿過定滑輪再穿過動(dòng)滑輪以此方式纏繞最后將鋼絲繩的一頭與工字鋼上設(shè)置的輔助吊耳連接。

6、潛水泵：

設(shè)置潛水泵2臺(tái)用于調(diào)節(jié)浮船入水深度。潛水泵為4寸潛水泵，該泵排水量為100立方米/小時(shí)。潛水泵設(shè)置于浮船后端。

7、浮船之間連接架：

連接架采用20號(hào)槽鋼和10號(hào)角鋼組拼成桁架體系，型鋼之間采用焊接方式相連，共三組桁架，桁架間采用水平桿進(jìn)行連接，最后將連接架與兩浮船用φ22mm螺栓連接為一體。

(二)施工工藝：

1、拔樁前準(zhǔn)備工作：

1).利用兩臺(tái)潛水泵同時(shí)向兩浮船前端設(shè)置的水箱中注水40厘米左右高度，使浮船保持前后平衡。

2).再向浮船內(nèi)注水使浮船下沉一定深度，浮船沉入水中深度依據(jù)浮船上拔樁架頂距鋼箱梁底的距離10-20厘米的安全高度而定。最大下沉深度為150厘米，最小下沉深度為80厘米。

3).拔樁之前將鋼管樁提前切割至水面以上20厘米處。

4).將浮船劃入橋底，就位于預(yù)拔樁位置(浮船設(shè)連接架一側(cè)朝向橋內(nèi))。

2、進(jìn)行拔樁施工：

1)利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將震錘掛設(shè)于鋼管樁頂部，并開啟油泵使震錘夾緊鋼管樁管壁。

2)啟動(dòng)震錘進(jìn)行震動(dòng)，利用震錘的高頻擊震力使鋼管樁下沉10-20厘米左右后，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引提供拔樁力。

3)隨著卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力的提高，浮船因受力將會(huì)向下沉，當(dāng)浮船下沉60厘米左右后將基本停止，此時(shí)浮船提供給的浮力將能夠滿足拔樁所需上拔力40噸的要求。

4)當(dāng)鋼管樁被拔出至支架高度允許長(zhǎng)度后停止?fàn)恳潘烧疱N。此時(shí)浮船因受力減小而向上浮起，在震錘抬升出圓管高度后即可移動(dòng)浮船。

5)將浮船開至同排下一個(gè)預(yù)拔樁位置進(jìn)行拔樁同時(shí)將周轉(zhuǎn)運(yùn)輸船駛?cè)?，用周轉(zhuǎn)運(yùn)輸船上切割設(shè)備在鋼管樁緊貼水面20厘米位置用氣割將圓管切除，用捯鏈將割除后的圓管運(yùn)至周轉(zhuǎn)運(yùn)輸船運(yùn)輸上岸。