CN110952552A - 大直径phc预制管桩施工方法及实施该方法的打桩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径PHC预制管桩施工方法，其包括以下步骤：桩机就位，倾斜角度调整，大直径PHC预制管桩上桩，软土层锤击送桩，引孔对位，内钻引孔，锤击对位，硬土层锤击送桩。本发明该公开了实施该方法的打桩设备。本发明对地基软土层桩基施工采用锤击的方式，将大直径PHC管桩沉入软土层，保证了桩基上部与软土层的侧摩阻力，提高桩基承载力；对地基硬土层采用先引孔后锤击的方式，解决了硬土层对大直径PHC管桩的土塞效应，使大直径PHC管桩顺利沉入硬土层，通过调整塔架倾斜角度，从而准确控制大直径PHC管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的大直径PHC管桩的精确、高效率施工。

Description

大直径PHC预制管桩施工方法及实施该方法的打桩机

技术领域

本发明涉及桩基施工设备技术领域，尤其涉及一种大直径PHC预制管桩施工方法及实施该方法的打桩机。

背景技术

现有技术中的桩基施工一般包括钢桩、钻孔灌注桩、PHC管桩。

钢桩由于桩材采用钢材，其材料的硬度和韧性较好，较大的捶击力也一般不会打坏桩材，同时由于钢材强度高，桩截面较小，其对于土层的穿透能力也较好，一般其穿越较厚砂土层的质量是有保证的。但是钢桩造价太贵，那么多的昂贵的钢材打在地底下，是一般业主难以承受的，现在的工程地基处理越来越少采用钢桩了。

而钻孔灌注桩对于大多数土层都可以穿越，也是目前对于穿越较厚砂土层等此类问题采用得最多的一种解决方案。但是钻孔灌注桩存在以下的缺点：

1)由于没有挤土效应，相比PHC桩，同直径的单桩承载力较低。

2)沉桩质量受现场施工条件的制约，必须现场成孔、钢筋笼制作、混凝土浇注工序复杂、施工繁琐，成桩质量控制较难。

3)工程造价相对钢管桩低、比PHC桩造价显著高。

4)施工速度受到设备的制约，每根桩对于每台桩基的沉桩速度比PHC桩慢。

5)钻孔灌注桩工地会出现泥浆满地流的脏污情况，工地到处抽水和堆土运土的忙乱景象。

6)如若桩基土层出现溶洞或地下暗河等，将会造成大量的砼超灌，造成较大的经济损失。

PHC管桩与传统的砼灌注桩相比具有质量直观、便于检验、造价低廉、成桩工艺质量易于保证、施工周期短，环保等优点而成为目前建筑用桩的主力及发展方向。

在实际工程中，土层中存在软土层(软弱下卧层)，由于工程对沉降控制要求很高，必须采用软土层以下的土层作为持力层，因此，一般来说，PHC管桩需穿过软土层及以上的硬土层，一般是砂土层。当砂土层厚度较大(一般超过10m)时，特别针对大直径(一般直径大于120厘米)PHC管桩，由于土塞效应，无论采用锤击和静压沉桩工艺，大直径PHC预制管桩的沉桩都是非常困难的。对于一般需穿越较厚的砂土层(一般超过10m)，且桩长较长(一般超过40m)的工程，传统地基处理方式大部分采用钢桩或者钻孔灌注桩。

现有技术，申请号为CN200710156471.1的发明专利，公开了一种全程预引孔锤击入岩PHC管桩施工工艺，该方法采用带长螺旋钻杆的旋转式桩机，先全程对桩基预引孔，然后再向预引孔内注入黄泥浆，在孔内形成泥浆护壁，最后再用锤击桩机锤击PHC管桩，把PHC管桩锤击至设计深度；在实际工程中，特别大型铁路桥梁工程中，多采用单墩承台群桩桩基础，承台下方由多根桩组成，而且有些桩还具有倾斜度，该方法存在以下缺点：

1)由于采用全程预引孔，桩基的上部没有挤土效应，将损失桩基上部与土层的侧摩阻力，承载力较低。

2)由于采用旋转式桩机、锤击桩机两台设备，分别完成PHC管桩的引孔与锤击施工，很难保证其同一倾斜度，难以完成斜桩的施工。

3)由于群桩施工的场地狭窄，采用旋转式桩机、锤击桩机两台设备，两台设备的协调难度大，对工程造价、质量、安全、进度等影响大。

因此，亟需设计一种新的大直径PHC预制管桩施工设备及大直径PHC预制管桩沉桩施工方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述的不足，提供一种大直径PHC预制管桩施工方法及其设备，该施工方法对地基软土层采用锤击的方式，将大直径PHC预制管桩沉入软土层，保证了桩基上部与软土层的侧摩阻力，提高桩基承载力；对地基硬土层采用先引孔后锤击的方式，解决了硬土层对大直径PHC预制管桩的土塞效应，使大直径PHC预制管桩顺利沉入硬土层，通过调整塔架倾斜角度，从而准确控制大直径PHC预制管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的大直径PHC预制管桩的精确施工；该大直径PHC预制管桩打桩机利用两根伸缩斜撑杆的伸缩控制，实现对大直径PHC预制管桩的倾斜角度控制，将锤击与引孔一体式设计，使施工过程中引孔与锤击保持较高同一倾斜度，可以顺利完成斜桩施工，同时节省施工场地，提高施工效率、质量、安全性。

其技术方案如下：

一种大直径PHC预制管桩的施工方法，包括以下步骤：

(1)、桩机就位，将大直径PHC预制管桩打桩机移动至待施工区域，该桩机具有一体化设置的锤击钻孔中心，使该大直径PHC预制管桩打桩机塔架前侧的锤击钻孔中心位于待施工桩基的桩位正上方；其中，所述大直径PHC预制管桩打桩机包括主机平台、塔架、移动机构、引孔装置、打桩锤、第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆；

(2)、倾斜角度调整，调节所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的长度，使所述大直径PHC预制管桩打桩机塔架的倾斜角度与待施工管桩的设计倾斜角度相对应；

(3)、大直径PHC预制管桩上桩，将所述待施工的大直径PHC预制管桩吊装至所述塔架的前端，所述待施工的大直径PHC预制管桩的中心与所述待施工桩基桩位的中心重合；所述待施工的大直径PHC预制管桩的顶部安装在所述打桩锤下端的桩帽内；

(4)、软土层锤击送桩，利用所述打桩锤将所述待施工的大直径PHC预制管桩送入地基土层，并穿过地基土层的软土层至地基土层的硬土层顶面，其中所述地基土层包括软土层、硬土层；

(5)、引孔对位，向上提升所述打桩锤，使所述打桩锤下端的桩帽脱离所述待施工的大直径PHC预制管桩的顶部；利用大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构，前移所述主机平台上的塔架，并使所述塔架内引孔装置的引孔钻孔中心与所述待施工的大直径PHC预制管桩的桩中心相对应；

(6)、内钻引孔，利用所述引孔装置钻取所述待施工的大直径PHC预制管桩内的土体，将其排出；并对所述待施工的大直径PHC预制管桩下方的硬土层预引孔，将预引孔钻至桩基的设计深度；

(7)、锤击对位，向上提升所述引孔装置，使所述引孔装置的下端滑动至所述待施工的大直径PHC预制管桩顶部的上方；利用所述大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构，后移所述主机平台上的塔架，并使所述塔架前侧的打桩锤中心与所述待施工的大直径PHC预制管桩的桩中心相对应；

(8)、硬土层锤击送桩，向下滑动所述打桩锤，使所述待施工的大直径PHC预制管桩的顶部安装在所述打桩锤下端的桩帽内，利用所述打桩锤将所述待施工的大直径PHC预制管桩送至硬土层内，直至到达桩基的设计深度。

所述待施工的大直径PHC预制管桩包括多节大直径PHC预制管桩；其可根据设计桩长由多节组合而成，并通过焊接或其他连接方式组合成一体。

所述所述待施工的大直径PHC预制管桩包括首节PHC管桩包括管桩、桩尖固定器，所述管桩底端设有桩底钢板，所述桩尖固定器安装在所述管桩底端面上。

所述待施工的大直径PHC预制管桩还包括首节后续PHC管桩，所述步骤(8)还包括以下步骤：

当将所述首节PHC管桩的顶部锤击送至离地50CM至100CM时，停止锤击送桩，并将所述首节后续PHC管桩的下端与所述首节PHC管桩的顶部连接，连接完成以后，再继续进行锤击送桩，直至到达桩基的设计深度。

所述首节后续PHC管桩至少包括第二节PHC管桩、第三节PHC管桩，所述第二节PHC管桩、第三节PHC管桩的长度根据硬土层的土层性质选择，所述预引孔至少包括第二节管桩预引孔、第三节管桩预引孔，所述第二节管桩预引孔的深度比所述第二节PHC管桩的长度大,所述第三节管桩预引孔的深度比所述第三节PHC管桩的长度大，所述步骤(5)之后还包括以下步骤：

(61)、第二节PHC管桩桩基引孔，利用所述引孔装置钻取所述首节PHC管桩内的土体，并对所述首节PHC管桩下方的硬土层进行第二节管桩预引孔；

(62)、第二节PHC管桩锤击对位，向上滑动所述引孔装置，使所述引孔装置的下端滑动至所述首节PHC管桩顶部的上方；利用所述大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构，后移所述主机平台上的塔架，并使所述塔架前侧的打桩锤中心与所述首节PHC管桩的桩中心相对应；

(63)、第二节PHC管桩硬土层锤击送桩，向下滑动所述打桩锤，使所述首节PHC管桩的顶部安装在所述打桩锤下端的桩帽内，所述打桩锤将所述首节PHC管桩送至硬土层内，当将所述首节PHC管桩的顶部离地为50CM至100CM时，停止锤击送桩，并将所述第二节PHC管桩的下端与所述首节PHC管桩的顶部连接，连接完成以后，再继续进行锤击送桩，直至完成第二节PHC管桩的锤击送桩；

(64)、第三节PHC管桩引孔对位，当完成所述第二节PHC管桩的锤击送桩时，向上滑动所述打桩锤，使所述打桩锤下端的桩帽脱离所述第二节PHC管桩的顶部；利用所述大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构，前移主机平台上的塔架，并使所述塔架内引孔装置的引孔钻孔中心与所述第二节PHC管桩的桩中心相对应；

(65)、第三节PHC管桩桩基引孔，利用所述引孔装置钻取所述首节PHC管桩、第二节PHC管桩内的土体，并对所述首节PHC管桩下方的硬土层进行第三节管桩预引孔，将预引孔钻至桩基的设计深度；

(66)、重复步骤(62)至(63)，完成所述第三节PHC管桩的锤击送桩，直至到达桩基的设计深度。

实施上述施工方法的大直径PHC预制管桩打桩机，其特征在于，该桩机设有一体化设置的锤击钻孔中心，包括主机平台、塔架、移动机构、引孔装置、打桩锤、第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆，所述塔架的下端与所述主机平台的前端铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的上端分别与所述塔架两侧的中部铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的下端分别与所述主机平台两侧的后端铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆分别位于所述塔架的两相反侧上，所述打桩锤与所述塔架的前侧面竖向滑动连接，所述塔架的内部中空，并形成竖向滑腔，所述引孔装置安装在所述竖向滑腔内，并与其竖向滑动连接，所述塔架前侧面的下端设有管桩出口，所述管桩出口的高度大于500CM,所述管桩出口与所述竖向滑腔连通；所述移动机构安装在所述主机平台的底部。

还包括滑轮组、挂锤卷扬机、挂锤钢丝绳，所述挂锤卷扬机安装在所述主机平台上，所述滑轮组包括多个导向滑轮，所述滑轮组安装在所述塔架的顶端，所述挂锤钢丝绳的一端与所述挂锤卷扬机连接，所述挂锤钢丝绳的另一端通过所述滑轮组与所述打桩锤的上端连接。

所述引孔装置包括动力头、顶部支撑架、伸缩钻杆、螺旋钻具、钻具牵引卷扬机、动力头牵引卷扬机、钻具伸缩牵引钢丝绳、动力头牵引钢丝绳，所述动力头、顶部支撑架与所述竖向滑腔竖向滑动连接，所述顶部支撑架位于所述动力头的上方，所述动力头具有导套，所述伸缩钻杆包括外层杆、内层杆，所述内层杆伸缩嵌套在所述外层杆的内部，所述外层杆的的上端与所述顶部支撑架旋转连接，所述外层杆的下端穿过所述动力头导套，并与其旋转连接，所述内层杆伸缩穿过所述导套与所述螺旋钻具的上端连接；所述钻具牵引卷扬机、动力头牵引卷扬机分别安装在所述主机平台上，所述动力头牵引钢丝绳的一端与所述动力头牵引卷扬机连接，所述动力头牵引钢丝绳的另一端通过所述导向滑轮与所述动力头连接，所述钻具伸缩牵引钢丝绳的一端与所述钻具牵引卷扬机连接，所述钻具伸缩牵引钢丝绳的另一端通过所述导向滑轮与所述内层杆的上端连接。

所述第一伸缩斜撑杆包括第一支撑杆、第一斜撑油缸，所述第二伸缩斜撑杆包括第二支撑杆、第二斜撑油缸，所述第一斜撑油缸、第二斜撑油缸的上端分别通过所述第一支撑杆、第二支撑杆与所述塔架两侧的中部铰接，所述第一斜撑油缸、第二斜撑油缸的下端分别与所述主机平台两侧的后端铰接。

所述移动机构包括纵向移动机构，所述纵向移动机构包括二个长船、四个支腿油缸、二个纵向伸缩油缸、四个纵向行走轮，四个所述支腿油缸分别安装在所述主机平台两侧的前端、后端上，各所述纵向行走轮分别安装在各所述支腿油缸的下端，各所述长船的前端、后端分别与所述纵向行走轮纵向滑动连接，各所述纵向伸缩油缸的一端与各所述长船的中部铰接，各所述纵向伸缩油缸的另一端与所述纵向行走轮铰接。

需要说明的是：

前述“第一、第二…”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于对名称的区分。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

前述“软土层”是指大直径PHC预制管桩易于锤击穿透的土层，位于地基土层的上部，前述“硬土层”是指大直径PHC预制管桩较难锤击穿透的土层，一般指砂土层以上硬度的土层，位于地基土层的下部。

下面对本发明的优点或原理进行说明：

1、本发明提供的大直径PHC预制管桩施工方法，设有一体化设置的锤击钻孔中心，先进行桩机就位，将采用该施工方法的设备移动至待施工区域，并使设备的打桩锤中心对正在待施工桩基的桩位上，接着调整第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的伸长长度，从而调整设备塔架的倾斜度与待施工桩基设计的倾斜度相对应，通过调整塔架倾斜角度，从而准确控制大直径PHC预制管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的大直径PHC预制管桩的精确施工；再接着将大直径PHC预制管桩锤击送入软土层，直达硬土层顶面，保证了桩基上部与软土层的侧摩阻力，提高桩基承载力；然后利用引孔装置对硬土层引孔，解决了大直径管桩锤击沉桩的土塞效应以及大直径PHC预制管桩在硬土层难以沉桩的问题，再将大直径PHC预制管桩锤击送入硬土层，完成大直径PHC预制管桩的施工；由于锤击与引孔一体式设计，使施工过程中引孔与锤击两种施工转换迅速，且可有效保证锤击与引孔的同轴度。尤其是在打斜桩时，效果更为明显，能够顺利完成斜桩(含成排斜桩)的施工；同时节省施工场地，提高施工效率、质量、安全性。

2、本发明根据软土层与硬土层的深度分布，及桩基础设计要求，将待施工的大直径PHC预制管桩分成多节，方便施工。

3、本发明的首节PHC管桩包括管桩、桩尖固定器，在首节PHC管桩的前端设置桩尖固定器，在PHC管桩锤击沉桩时，能更为的保护首节PHC管桩的桩头，桩尖固定器还能土层具有穿切作用。

4、本发明的待施工的大直径PHC预制管桩还包括首节后续PHC管桩，首节后续PHC管桩在将首节PHC管桩的顶部锤击送至离地50CM至100CM时，进行接桩，接桩后再继续进行锤击送桩，保证了首节后续PHC管桩与首节PHC管桩的连接质量。

5、本发明的首节后续PHC管桩至少包括第二节PHC管桩、第三节PHC管桩，先引第二节PHC管桩的孔深，接着把第二节PHC管桩锤击沉入土层，再引第三节PHC管桩的孔深，直至桩基的设计深度，再最后把第三节PHC管桩锤击沉入土层，采用每节PHC管桩的引孔与锤击沉桩的施工作业交替进行，避免一次引孔过深，造成中途塌孔，提高桩基的施工质量、安全性。

6、本发明提供的大直径PHC预制管桩打桩机，设有一体化设置的锤击钻孔中心，包括包括主机平台、塔架、移动机构、引孔装置、打桩锤、第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆，使用时，先将该设备移动至待施工区域，并使设备的锤击钻孔中心对正在待施工桩基的桩位上，接着调整两根伸缩斜撑杆的伸长长度，从而调整设备塔架的倾斜度与待施工桩基设计的倾斜度相对应，通过调整塔架倾斜角度，从而准确控制大直径PHC预制管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的大直径PHC预制管桩的精确施工；再接着将大直径PHC预制管桩锤击送入软土层，直达硬土层顶面，保证了桩基上部与软土层的侧摩阻力，提高桩基承载力；然后利用引孔装置对硬土层引孔，解决了硬土层对大直径PHC预制管桩的土塞效应，再将大直径PHC预制管桩锤击送入硬土层，完成大直径PHC预制管桩的施工；塔架的下端与主机平台的前端铰接，方便利用两根伸缩斜撑杆以该铰接处为转动中心，调节塔架的倾斜度，实现对大直径PHC预制管桩的倾斜角度控制，引孔装置和打桩锤与塔架竖向滑动连接，使引孔装置和打桩锤沿着塔架的同一倾斜方向完成大直径PHC预制管桩的施工，保证了大直径PHC预制管桩施工的同一倾斜度；由于引孔装置安装在塔架内部的竖向滑腔内，当PHC管桩进行引孔施工时，PHC管桩露出地面的上段位于竖向滑腔内，由于打桩锤安装在塔架外侧的前侧面，而当PHC管桩进行锤击沉桩施工时，需将PHC管桩露出地面的上段移出竖向滑腔，因此，在塔架前侧面的下端设管桩出口，为PHC管桩露出地面的上段从塔架内的竖向滑腔移出塔架外或从塔架外移进塔架内的竖向滑腔，提供移动穿插通道，该管桩出口既方便塔架在PHC管桩露出地面的上段移进或移出，还能方便引孔装置从地基引孔旋挖出来的废土排出；该大直径PHC预制管桩打桩机利用两根伸缩斜撑杆的伸缩控制，实现对大直径PHC预制管桩的倾斜角度控制，将锤击与引孔一体式设计，使施工过程中引孔与锤击保持较高的同一倾斜度，同时节省施工场地，提高施工速度。

7、本大直径PHC预制管桩打桩机还包括滑轮组、挂锤卷扬机、挂锤钢丝绳，挂锤卷扬机、挂锤钢丝绳为打桩锤竖向滑动提供动力，滑轮组方便挂锤钢丝绳的导向。

8、本发明的引孔装置包括包括动力头、顶部支撑架、伸缩钻杆、螺旋钻具、钻具牵引卷扬机、动力头牵引卷扬机、钻具伸缩牵引钢丝绳、动力头牵引钢丝绳，动力头为螺旋钻具提供引孔动力，动力头牵引卷扬机及动力头牵引钢丝绳为动力头的竖向滑动提供动力；伸缩钻杆的设置，节省塔架的设计高度，为同样塔架高度的设备，实现伸缩钻取较长深度的引孔；钻具牵引卷扬机及钻具伸缩牵引钢丝绳为伸缩钻杆的伸缩提供动力。

9、本发明提供的设备，其第一斜撑油缸、第二斜撑油缸分别利用第一支撑杆、第二支撑杆加长连接，方便第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆与塔架的支撑连接。

10、本发明的移动机构包括纵向移动机构，纵向移动机构包括二个长船、四个支腿油缸、二个纵向伸缩油缸、四个纵向行走轮，二个长船通过四个支腿油缸实现升降，二个长船分别与四个支腿油缸下端的纵向行走轮纵向滑动连接，通过二个纵向伸缩油缸的伸缩，分别带动纵向行走轮在长船的钢轨上滚动，从而带动主机平台和塔架前后移动。

附图说明

图1是本发明实施例管桩打桩机整体的外形立体结构的示意图一。

图2是本发明实施例管桩打桩机整体的外形立体结构示意图二。

图3是本发明实施例管桩打桩机引孔装置的外形立体结构示意图。

附图标记说明：

10、主机平台，20、塔架，21、管桩出口，22、引孔竖向导轨，30、移动机构，31、长船，32、支腿油缸，33、纵向伸缩油缸，34、纵向行走轮，40、引孔装置，41、动力头，411、导套，42、顶部支撑架，43、伸缩钻杆，431、外层杆，432、内层杆，44、螺旋钻具，45、钻具牵引卷扬机，46、动力头牵引卷扬机，50、打桩锤，51、挂锤卷扬机，60、第一伸缩斜撑杆，61、第一支撑杆，62、第一斜撑油缸，70、第二伸缩斜撑杆，71、第二支撑杆，72、第二斜撑油缸，80、滑轮组，81、导向滑轮，91、操纵室，92、液压动力站。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。

参见图1-3，本发明提供的大直径PHC预制管桩的施工方法，包括以下步骤：

(1)、桩机就位，将大直径PHC预制管桩打桩机移动至待施工区域，该桩机具有一体化设置的锤击钻孔中心，使该大直径PHC预制管桩打桩机塔架20前侧的锤击钻孔中心位于待施工桩基的桩位正上方；其中，大直径PHC预制管桩打桩机包括主机平台10、塔架20、移动机构30、引孔装置40、打桩锤50、第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70；

(2)、倾斜角度调整，调节第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70的长度，使大直径PHC预制管桩打桩机塔架20的倾斜角度与待施工管桩的设计倾斜角度相对应；

(3)、大直径PHC预制管桩上桩，将待施工的大直径PHC预制管桩吊装至塔架20的前端，待施工的大直径PHC预制管桩的中心与待施工桩基桩位的中心重合；待施工的大直径PHC预制管桩的顶部安装在打桩锤50下端的桩帽内；

(4)、软土层锤击送桩，利用打桩锤50将待施工的大直径PHC预制管桩送入地基土层，并穿过地基土层的软土层至地基土层的硬土层顶面，其中地基土层包括软土层、硬土层；

(5)、引孔对位，向上提升打桩锤50，使打桩锤50下端的桩帽脱离待施工的大直径PHC预制管桩的顶部；利用大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构30，前移主机平台10上的塔架20，并使塔架20内引孔装置40的引孔钻孔中心与待施工的大直径PHC预制管桩的桩中心相对应；

(6)、内钻引孔，利用引孔装置40钻取待施工的大直径PHC预制管桩内的土体，将其排出；并对待施工的大直径PHC预制管桩下方的硬土层预引孔，将预引孔钻至桩基的设计深度；

(7)、锤击对位，向上提升引孔装置40，使引孔装置40的下端滑动至待施工的大直径PHC预制管桩顶部的上方；利用大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构30，后移主机平台10上的塔架20，并使塔架20前侧的打桩锤中心与待施工的大直径PHC预制管桩的桩中心相对应；

(8)、硬土层锤击送桩，向下滑动打桩锤50，使待施工的大直径PHC预制管桩的顶部安装在打桩锤50下端的桩帽内，利用打桩锤50将待施工的大直径PHC预制管桩送至硬土层内，直至到达桩基的设计深度。

该施工方法先进行桩机就位，将采用该施工方法的设备移动至待施工区域，并使设备的打桩锤中心对正在待施工桩基的桩位上，接着调整第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70的伸长长度，从而调整设备塔架20的倾斜度与待施工桩基设计的倾斜度相对应，通过调整塔架20倾斜角度，从而准确控制大直径PHC预制管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的大直径PHC预制管桩的精确施工；再接着将大直径PHC预制管桩锤击送入软土层，直达硬土层顶面，保证了桩基上部与软土层的侧摩阻力，提高桩基承载力；然后利用引孔装置40对硬土层引孔，解决了大直径管桩锤击沉桩的土塞效应以及大直径PHC预制管桩在硬土层难以沉桩的问题，再将大直径PHC预制管桩锤击送入硬土层，完成大直径PHC预制管桩的施工；由于锤击与引孔一体式设计，使施工过程中引孔与锤击两种施工转换迅速，且可有效保证锤击与引孔的同轴度。尤其是在打斜桩时，效果更为明显；同时节省施工场地，提高施工效率、质量、安全性。

其中，待施工的大直径PHC预制管桩包括多节大直径PHC预制管桩；其可根据设计桩长由多节组合而成，并通过焊接或其他连接方式组合成一体。本发明根据软土层与硬土层的深度分布，及桩基础设计要求，将待施工的大直径PHC预制管桩分成多节，方便施工。

待施工的大直径PHC预制管桩包括首节PHC管桩包括管桩、桩尖固定器，管桩底端设有桩底钢板，桩尖固定器安装在管桩底端面上。在首节PHC管桩的前端设置桩尖固定器，在PHC管桩锤击沉桩时，能更为的保护首节PHC管桩的桩头，桩尖固定器还能土层具有穿切作用。

待施工的大直径PHC预制管桩还包括首节后续PHC管桩，步骤(8)还包括以下步骤：

当将首节PHC管桩的顶部锤击送至离地50CM至100CM时，停止锤击送桩，并将首节后续PHC管桩的下端与首节PHC管桩的顶部连接，连接完成以后，再继续进行锤击送桩，直至到达桩基的设计深度。

本发明的待施工的大直径PHC预制管桩还包括首节后续PHC管桩，首节后续PHC管桩在将首节PHC管桩的顶部锤击送至离地50CM至100CM时，进行接桩，接桩后再继续进行锤击送桩，保证了首节后续PHC管桩与首节PHC管桩的连接质量。

首节后续PHC管桩至少包括第二节PHC管桩、第三节PHC管桩，第二节PHC管桩、第三节PHC管桩的长度根据硬土层的土层性质选择，预引孔至少包括第二节管桩预引孔、第三节管桩预引孔，第二节管桩预引孔的深度比第二节PHC管桩的长度大,第三节管桩预引孔的深度比第三节PHC管桩的长度大，步骤(5)之后还包括以下步骤：

(61)、第二节PHC管桩桩基引孔，利用引孔装置40钻取首节PHC管桩内的土体，并对首节PHC管桩下方的硬土层进行第二节管桩预引孔；

(62)、第二节PHC管桩锤击对位，向上滑动引孔装置40，使引孔装置40的下端滑动至首节PHC管桩顶部的上方；利用大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构30，后移主机平台10上的塔架20，并使塔架20前侧的打桩锤中心与首节PHC管桩的桩中心相对应；

(63)、第二节PHC管桩硬土层锤击送桩，向下滑动打桩锤50，使首节PHC管桩的顶部安装在打桩锤50下端的桩帽内，打桩锤50将首节PHC管桩送至硬土层内，当将首节PHC管桩的顶部离地为50CM至100CM时，停止锤击送桩，并将第二节PHC管桩的下端与首节PHC管桩的顶部连接，连接完成以后，再继续进行锤击送桩，直至完成第二节PHC管桩的锤击送桩；

(64)、第三节PHC管桩引孔对位，当完成第二节PHC管桩的锤击送桩时，向上滑动打桩锤50，使打桩锤50下端的桩帽脱离第二节PHC管桩的顶部；利用大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构30，前移主机平台10上的塔架20，并使塔架20内引孔装置40的引孔钻孔中心与第二节PHC管桩的桩中心相对应；

(65)、第三节PHC管桩桩基引孔，利用引孔装置40钻取首节PHC管桩、第二节PHC管桩内的土体，并对首节PHC管桩下方的硬土层进行第三节管桩预引孔，将预引孔钻至桩基的设计深度；

(66)、重复步骤(62)至(63)，完成第三节PHC管桩的锤击送桩，直至到达桩基的设计深度。

本发明的首节后续PHC管桩至少包括第二节PHC管桩、第三节PHC管桩，先引第二节PHC管桩的孔深，接着把第二节PHC管桩锤击沉入土层，再引第三节PHC管桩的孔深，直至桩基的设计深度，再最后把第三节PHC管桩锤击沉入土层，采用每节PHC管桩的引孔与锤击沉桩的施工作业交替进行，避免一次引孔过深，造成中途塌孔，提高桩基的施工质量、安全性。

如图1至图3所示，实施上述施工方法的大直径PHC预制管桩打桩机，包括主机平台10、塔架20、移动机构30、引孔装置40、打桩锤50、第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70，塔架20的下端与主机平台10的前端铰接，第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70的上端分别与塔架20两侧的中部铰接，第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70的下端分别与主机平台10两侧的后端铰接，第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70分别位于塔架20的两相反侧上，打桩锤50与塔架20的前侧面竖向滑动连接，塔架20的内部中空，并形成竖向滑腔，引孔装置40安装在竖向滑腔内，并与其竖向滑动连接，塔架20前侧面的下端设有管桩出口21，管桩出口21的高度大于500CM,管桩出口21与竖向滑腔连通；移动机构30安装在主机平台10的底部。

使用时，先将该设备移动至待施工区域，并使设备的锤击钻孔中心对正在待施工桩基的桩位上，接着调整两根伸缩斜撑杆的伸长长度，从而调整设备塔架20的倾斜度与待施工桩基设计的倾斜度相对应，通过调整塔架20倾斜角度，从而准确控制大直径PHC预制管桩的倾斜角度，实现对具有设定倾斜角度的大直径PHC预制管桩的精确施工；再接着将大直径PHC预制管桩锤击送入软土层，直达硬土层顶面，保证了桩基上部与软土层的侧摩阻力，提高桩基承载力；然后利用引孔装置40对硬土层引孔，解决了硬土层对大直径PHC预制管桩的土塞效应，再将大直径PHC预制管桩锤击送入硬土层，完成大直径PHC预制管桩的施工；塔架20的下端与主机平台10的前端铰接，方便利用两根伸缩斜撑杆以该铰接处为转动中心，调节塔架20的倾斜度，实现对大直径PHC预制管桩的倾斜角度控制，引孔装置40和打桩锤50与塔架20竖向滑动连接，使引孔装置40和打桩锤50沿着塔架20的同一倾斜方向完成大直径PHC预制管桩的施工，保证了大直径PHC预制管桩施工的同一倾斜度；由于引孔装置40安装在塔架20内部的竖向滑腔内，当PHC管桩进行引孔施工时，PHC管桩露出地面的上段位于竖向滑腔内，由于打桩锤50安装在塔架20外侧的前侧面，而当PHC管桩进行锤击沉桩施工时，需将PHC管桩露出地面的上段移出竖向滑腔，因此，在塔架20前侧面的下端设管桩出口21，为PHC管桩露出地面的上段从塔架20内的竖向滑腔移出塔架20外或从塔架20外移进塔架20内的竖向滑腔，提供移动穿插通道，该管桩出口21既方便塔架20在PHC管桩露出地面的上段移进或移出，还能方便引孔装置40从地基引孔旋挖出来的废土排出；该大直径PHC预制管桩打桩机利用两根伸缩斜撑杆的伸缩控制，实现对大直径PHC预制管桩的倾斜角度控制，将锤击与引孔一体式设计，使施工过程中引孔与锤击保持较高的同一倾斜度，同时节省施工场地，提高施工速度。

其中，本大直径PHC预制管桩打桩机还包括滑轮组80、挂锤卷扬机51、挂锤钢丝绳、引孔竖向导轨22，挂锤卷扬机51安装在主机平台10上，滑轮组80包括多个导向滑轮81，滑轮组80安装在塔架20的顶端，挂锤钢丝绳的一端与挂锤卷扬机51连接，挂锤钢丝绳的另一端通过导向滑轮81与打桩锤50的上端连接。挂锤卷扬机51、挂锤钢丝绳为打桩锤50竖向滑动提供动力，滑轮组80方便挂锤钢丝绳的导向。

引孔装置40包括动力头41、顶部支撑架42、伸缩钻杆43、螺旋钻具44、钻具牵引卷扬机45、动力头牵引卷扬机46、钻具伸缩牵引钢丝绳、动力头牵引钢丝绳，动力头41、顶部支撑架42与竖向滑腔竖向滑动连接，顶部支撑架42位于动力头41的上方，动力头41具有导套411，伸缩钻杆43包括外层杆431、内层杆432，内层杆432伸缩嵌套在外层杆431的内部，外层杆431的的上端与顶部支撑架42旋转连接，外层杆431的下端穿过动力头41导套411，并与其旋转连接，内层杆432伸缩穿过导套411与螺旋钻具44的上端连接；钻具牵引卷扬机45、动力头牵引卷扬机46分别安装在主机平台10上，动力头牵引钢丝绳的一端与动力头牵引卷扬机46连接，动力头牵引钢丝绳的另一端通过导向滑轮81与动力头41连接，钻具伸缩牵引钢丝绳的一端与钻具牵引卷扬机45连接，钻具伸缩牵引钢丝绳的另一端通过导向滑轮81与内层杆432的上端连接。动力头41为螺旋钻具44提供引孔动力，动力头牵引卷扬机46及动力头牵引钢丝绳为动力头41的竖向滑动提供动力；伸缩钻杆43的设置，节省塔架20的设计高度，为同样塔架20高度的设备，实现伸缩钻取较长深度的引孔；钻具牵引卷扬机45及钻具伸缩牵引钢丝绳为伸缩钻杆43的伸缩提供动力。

引孔竖向导轨22安装在竖向滑腔内的后侧面上，动力头41、顶部支撑架42通过引孔竖向导轨22与竖向滑腔竖向滑动连接。使引孔装置40的竖向滑动更为顺畅。

钻具牵引卷扬机45、动力头牵引卷扬机46分别安装在主机平台10上，动力头牵引钢丝绳的一端与动力头牵引卷扬机46连接，动力头牵引钢丝绳的另一端通过导向滑轮81与动力头41连接，钻具伸缩牵引钢丝绳的一端与钻具牵引卷扬机45连接，钻具伸缩牵引钢丝绳的另一端通过导向滑轮81与内层杆432的上端连接。动力头牵引卷扬机46及动力头牵引钢丝绳为动力头41的竖向滑动提供动力；钻具牵引卷扬机45及钻具伸缩牵引钢丝绳为伸缩钻杆43的伸缩提供动力

第一伸缩斜撑杆60包括第一支撑杆61、第一斜撑油缸62，第二伸缩斜撑杆70包括第二支撑杆71、第二斜撑油缸72，第一斜撑油缸62、第二斜撑油缸72的上端分别通过第一支撑杆61、第二支撑杆71与塔架20两侧的中部铰接，第一斜撑油缸62、第二斜撑油缸72的下端分别与主机平台10两侧的后端铰接。第一斜撑油缸62、第二斜撑油缸72分别利用第一支撑杆61、第二支撑杆71加长连接，方便第一伸缩斜撑杆60、第二伸缩斜撑杆70与塔架20的支撑连接。

移动机构30包括纵向移动机构，纵向移动机构包括二个长船31、四个支腿油缸32、二个纵向伸缩油缸33、四个纵向行走轮34，四个支腿油缸32分别安装在主机平台10两侧的前端、后端上，各纵向行走轮34分别安装在各支腿油缸32的下端，各长船31的前端、后端分别与纵向行走轮34纵向滑动连接，各纵向伸缩油缸33的一端与各长船31的中部铰接，各纵向伸缩油缸33的另一端与纵向行走轮34铰接。二个长船31分别与四个支腿油缸32下端的纵向行走轮34纵向滑动连接，通过二个纵向伸缩油缸33的伸缩，分别带动纵向行走轮34在长船31的钢轨上滚动，从而带动主机平台10和塔架20前后移动。

本大直径PHC管桩打桩机还包括操纵室91、液压动力站92，液压动力站92安装在主机平台10的后端，操纵室91安装在主机平台10的中部，并具靠近塔架20的后侧。操纵室91用于对一体机的操作控制，液压动力站92可采用电机驱动和柴油机驱动等方式，为卷扬机、动力头41等提供液压源。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大直径PHC预制管桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、桩机就位，将大直径PHC预制管桩打桩机移动至待施工区域，该桩机具有一体化设置的锤击钻孔中心，使该大直径PHC预制管桩打桩机塔架前侧的锤击钻孔中心位于待施工桩基的桩位正上方；其中，所述大直径PHC预制管桩打桩机包括主机平台、塔架、移动机构、引孔装置、打桩锤、第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆；

(2)、倾斜角度调整，调节所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的长度，使所述大直径PHC预制管桩打桩机塔架的倾斜角度与待施工管桩的设计倾斜角度相对应；

(3)、大直径PHC预制管桩上桩，将所述待施工的大直径PHC预制管桩吊装至所述塔架的前端，所述待施工的大直径PHC预制管桩的中心与所述待施工桩基桩位的中心重合；所述待施工的大直径PHC预制管桩的顶部安装在所述打桩锤下端的桩帽内；

(4)、软土层锤击送桩，利用所述打桩锤将所述待施工的大直径PHC预制管桩送入地基土层，并穿过地基土层的软土层至地基土层的硬土层顶面，其中所述地基土层包括软土层、硬土层；

(5)、引孔对位，向上提升所述打桩锤，使所述打桩锤下端的桩帽脱离所述待施工的大直径PHC预制管桩的顶部；利用大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构，前移所述主机平台上的塔架，并使所述塔架内引孔装置的引孔钻孔中心与所述待施工的大直径PHC预制管桩的桩中心相对应；

(6)、内钻引孔，利用所述引孔装置钻取所述待施工的大直径PHC预制管桩内的土体，将其排出；并对所述待施工的大直径PHC预制管桩下方的硬土层预引孔，将预引孔钻至桩基的设计深度；

(7)、锤击对位，向上提升所述引孔装置，使所述引孔装置的下端滑动至所述待施工的大直径PHC预制管桩顶部的上方；利用所述大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构，后移所述主机平台上的塔架，并使所述塔架前侧的打桩锤中心与所述待施工的大直径PHC预制管桩的桩中心相对应；

(8)、硬土层锤击送桩，向下滑动所述打桩锤，使所述待施工的大直径PHC预制管桩的顶部安装在所述打桩锤下端的桩帽内，利用所述打桩锤将所述待施工的大直径PHC预制管桩送至硬土层内，直至到达桩基的设计深度。

2.如权利要求1所述的大直径PHC预制管桩施工方法，其特征在于，所述待施工的大直径PHC预制管桩包括多节大直径PHC预制管桩；其可根据设计桩长由多节组合而成，并通过焊接或其他连接方式组合成一体。

3.如权利要求2所述的大直径PHC预制管桩施工方法，其特征在于，所述所述待施工的大直径PHC预制管桩包括首节PHC管桩包括管桩、桩尖固定器，所述管桩底端设有桩底钢板，所述桩尖固定器安装在所述管桩底端面上。

4.如权利要求1至3任一项所述的大直径PHC预制管桩施工方法，其特征在于，所述待施工的大直径PHC预制管桩还包括首节后续PHC管桩，所述步骤(8)还包括以下步骤：

当将所述首节PHC管桩的顶部锤击送至离地50CM至100CM时，停止锤击送桩，并将所述首节后续PHC管桩的下端与所述首节PHC管桩的顶部连接，连接完成以后，再继续进行锤击送桩，直至到达桩基的设计深度。

5.如权利要求4所述的大直径PHC预制管桩施工方法，其特征在于，所述首节后续PHC管桩至少包括第二节PHC管桩、第三节PHC管桩，所述第二节PHC管桩、第三节PHC管桩的长度根据硬土层的土层性质选择，所述预引孔至少包括第二节管桩预引孔、第三节管桩预引孔，所述第二节管桩预引孔的深度比所述第二节PHC管桩的长度大,所述第三节管桩预引孔的深度比所述第三节PHC管桩的长度大，所述步骤(5)之后还包括以下步骤：

(61)、第二节PHC管桩桩基引孔，利用所述引孔装置钻取所述首节PHC管桩内的土体，并对所述首节PHC管桩下方的硬土层进行第二节管桩预引孔；

(62)、第二节PHC管桩锤击对位，向上滑动所述引孔装置，使所述引孔装置的下端滑动至所述首节PHC管桩顶部的上方；利用所述大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构，后移所述主机平台上的塔架，并使所述塔架前侧的打桩锤中心与所述首节PHC管桩的桩中心相对应；

(63)、第二节PHC管桩硬土层锤击送桩，向下滑动所述打桩锤，使所述首节PHC管桩的顶部安装在所述打桩锤下端的桩帽内，所述打桩锤将所述首节PHC管桩送至硬土层内，当将所述首节PHC管桩的顶部离地为50CM至100CM时，停止锤击送桩，并将所述第二节PHC管桩的下端与所述首节PHC管桩的顶部连接，连接完成以后，再继续进行锤击送桩，直至完成第二节PHC管桩的锤击送桩；

(64)、第三节PHC管桩引孔对位，当完成所述第二节PHC管桩的锤击送桩时，向上滑动所述打桩锤，使所述打桩锤下端的桩帽脱离所述第二节PHC管桩的顶部；利用所述大直径PHC预制管桩打桩机的移动机构，前移主机平台上的塔架，并使所述塔架内引孔装置的引孔钻孔中心与所述第二节PHC管桩的桩中心相对应；

(65)、第三节PHC管桩桩基引孔，利用所述引孔装置钻取所述首节PHC管桩、第二节PHC管桩内的土体，并对所述首节PHC管桩下方的硬土层进行第三节管桩预引孔，将预引孔钻至桩基的设计深度；

(66)、重复步骤(62)至(63)，完成所述第三节PHC管桩的锤击送桩，直至到达桩基的设计深度。

6.采用权利要求1至5任一项所述施工方法的大直径PHC预制管桩打桩机，其特征在于，该桩机设有一体化设置的锤击钻孔中心，包括主机平台、塔架、移动机构、引孔装置、打桩锤、第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆，所述塔架的下端与所述主机平台的前端铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的上端分别与所述塔架两侧的中部铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆的下端分别与所述主机平台两侧的后端铰接，所述第一伸缩斜撑杆、第二伸缩斜撑杆分别位于所述塔架的两相反侧上，所述打桩锤与所述塔架的前侧面竖向滑动连接，所述塔架的内部中空，并形成竖向滑腔，所述引孔装置安装在所述竖向滑腔内，并与其竖向滑动连接，所述塔架前侧面的下端设有管桩出口，所述管桩出口的高度大于500CM,所述管桩出口与所述竖向滑腔连通；所述移动机构安装在所述主机平台的底部。

7.如权利要求6所述的大直径PHC预制管桩打桩机，其特征在于，还包括滑轮组、挂锤卷扬机、挂锤钢丝绳，所述挂锤卷扬机安装在所述主机平台上，所述滑轮组包括多个导向滑轮，所述滑轮组安装在所述塔架的顶端，所述挂锤钢丝绳的一端与所述挂锤卷扬机连接，所述挂锤钢丝绳的另一端通过所述滑轮组与所述打桩锤的上端连接。

8.如权利要求7所述的大直径PHC预制管桩打桩机，其特征在于，所述引孔装置包括动力头、顶部支撑架、伸缩钻杆、螺旋钻具、钻具牵引卷扬机、动力头牵引卷扬机、钻具伸缩牵引钢丝绳、动力头牵引钢丝绳，所述动力头、顶部支撑架与所述竖向滑腔竖向滑动连接，所述顶部支撑架位于所述动力头的上方，所述动力头具有导套，所述伸缩钻杆包括外层杆、内层杆，所述内层杆伸缩嵌套在所述外层杆的内部，所述外层杆的的上端与所述顶部支撑架旋转连接，所述外层杆的下端穿过所述动力头导套，并与其旋转连接，所述内层杆伸缩穿过所述导套与所述螺旋钻具的上端连接；所述钻具牵引卷扬机、动力头牵引卷扬机分别安装在所述主机平台上，所述动力头牵引钢丝绳的一端与所述动力头牵引卷扬机连接，所述动力头牵引钢丝绳的另一端通过所述导向滑轮与所述动力头连接，所述钻具伸缩牵引钢丝绳的一端与所述钻具牵引卷扬机连接，所述钻具伸缩牵引钢丝绳的另一端通过所述导向滑轮与所述内层杆的上端连接。

9.如权利要求6至8任一项所述的大直径PHC预制管桩打桩机，其特征在于，所述第一伸缩斜撑杆包括第一支撑杆、第一斜撑油缸，所述第二伸缩斜撑杆包括第二支撑杆、第二斜撑油缸，所述第一斜撑油缸、第二斜撑油缸的上端分别通过所述第一支撑杆、第二支撑杆与所述塔架两侧的中部铰接，所述第一斜撑油缸、第二斜撑油缸的下端分别与所述主机平台两侧的后端铰接。

10.如权利要求1至5任一项所述的大直径PHC预制管桩打桩机，其特征在于，所述移动机构包括纵向移动机构，所述纵向移动机构包括二个长船、四个支腿油缸、二个纵向伸缩油缸、四个纵向行走轮，四个所述支腿油缸分别安装在所述主机平台两侧的前端、后端上，各所述纵向行走轮分别安装在各所述支腿油缸的下端，各所述长船的前端、后端分别与所述纵向行走轮纵向滑动连接，各所述纵向伸缩油缸的一端与各所述长船的中部铰接，各所述纵向伸缩油缸的另一端与所述纵向行走轮铰接。

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