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，各種機械設(shè)備難以得到利用；同時因樁基入土較深，樁側(cè)摩阻力大，使得在水中拔樁困難較大。一般采用潛水員對水中外漏部分的圓管樁進行切割，入土部分因為空間高度不足，無法拔出，造成了大量材料的浪費，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，其特點是：施工方法是用浮船進行撥樁，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，其特點是：鋼管樁撥樁拉力使浮船下沉采用浮船固裝卷揚機，卷揚機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，其特點是：將鋼管樁撥出時采用震錘震動鋼管樁，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，其特點是：鋼管樁撥出按照浮船浮動高度分次進行。

本發(fā)明的目的之二是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單，組裝緊湊，施工方便，撥樁承載能力大，施工效率高等特點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，其特點是：拔樁施工裝置包括浮船、震錘和浮力產(chǎn)生機構(gòu)，震錘和浮力產(chǎn)生機構(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，其特點是：浮力產(chǎn)生機構(gòu)為卷揚機、機架和滑輪，卷揚機、機架安裝于浮船上，滑輪安裝于機架上，卷揚機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，其特點是：機架上裝有震錘。

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

本發(fā)明拔樁裝置由浮船、震錘、卷揚機和反力架等組成，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，由卷揚機提供拔樁力將鋼管樁提升并將浮船壓低，最后卷揚機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。

整個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：

浮船的作用是為拔樁施工提供安全的操作平臺，同時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。為此所設(shè)計的浮船在保證施工使用過程中安全性的同時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算，浮船在承受一定壓力的情況下的吃水深度。

2、震動錘：

作為拔樁施工中另外一個關(guān)鍵設(shè)備的震動錘設(shè)計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力通過鋼絲繩傳遞對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破壞樁側(cè)土體減小樁側(cè)摩阻力。震動錘通過鋼絲繩經(jīng)兩組動、定滑輪及橫向工字鋼梁與卷揚機相連。

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、卷揚機：

設(shè)置兩臺卷揚機用于拔樁，卷揚機布設(shè)于浮船頂板上，卷揚機通過定滑輪組的轉(zhuǎn)向和動滑輪的減力可將已被高頻震動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)置卷揚機(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。振錘通過滑輪與卷揚機相連，并通過自身的夾子對鋼管樁進行拔除。

(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.啟動震錘震動圓管樁，利用震錘的高頻擊震力將圓管樁周圍土體震松。

3.啟動卷揚機牽引提供拔樁力，隨著卷揚機牽引力的提高，浮船因受力將會向下沉。當浮船吃水足夠多以至于可以將管樁拔除時(參考之前測算的浮力與吃水情況的關(guān)系)，停止卷揚機工作。管樁隨浮船上浮而拔出。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果：

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)簡單，組裝緊湊，撥樁承載大，操作安全，施工方便，組裝快捷，省時省力，施工成本低，施工效率高等特點。

附圖說明

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.卷揚機，3.震錘，4.連接架，5.機架，6.橫梁，7.鋼管樁，8.變電箱，9.滑輪。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

參閱附圖1、圖2、圖3和圖4。

實施例1

低空間水中鋼管樁拔樁施工方法，利用浮船進行撥樁，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揚機，卷揚機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。

在將鋼管樁撥出時采用震錘震動鋼管樁，使鋼管樁周圍土體震松，利于撥樁。

實施例2

低空間水中鋼管樁拔樁施工裝置，包括浮船1、震錘3、機架5和滑輪9，浮船1由兩個船體構(gòu)成，兩個船體間有連接架4。每個浮船各固一個卷場機2，機架5安裝于兩個浮船1上，滑輪9安裝于機架5橫梁6的中間，卷揚機2鋼絲繩通過滑輪連接鋼管樁7。浮船1通過卷揚機7鋼絲繩連接撥樁施工的鋼管樁7，震錘3接觸震動鋼管樁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說明如下：

(一)拔樁裝置：

1、浮船結(jié)構(gòu)：

1)設(shè)計荷載：

浮船設(shè)計承受荷載包括拔樁力、浮船自重、兩臺卷揚機及拔樁架等設(shè)備自重，同時考慮人員及零星設(shè)備物件荷載之和。鋼管樁上拔力設(shè)計為40噸，浮船自重為27噸，兩臺卷揚機自重約6噸，拔樁架為3噸，操作人員及零星荷載預(yù)設(shè)3噸，合計荷載為79噸。

2)結(jié)構(gòu)設(shè)計：

浮船設(shè)計兩個，每個長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號槽鋼作為主要框架受力桿件并配以10號槽鋼、10號角鋼作為輔助受力桿件。

3)細部結(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械設(shè)備自重為39噸，浮船此時沉入水中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)的不對稱性及前端加設(shè)連接架后的影響，浮船前后兩側(cè)相對幾何中心線為非對稱結(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關(guān)鍵設(shè)備的震動錘設(shè)計成為扁平狀以減少其所利用的拔樁空間。高度為78厘米，長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力通過鋼絲繩傳遞對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。震動錘通過鋼絲繩經(jīng)兩組動、定滑輪及橫向工字鋼梁與卷揚機相連。

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。兩對滑輪組對稱布置與橫梁兩側(cè)，與震錘上的動滑輪組位置相對應(yīng)。

4、拔樁架：

拔樁架設(shè)計采用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600厘米、橫梁長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，輔助吊耳設(shè)置在滑輪旁邊。

5、卷揚機：

設(shè)置兩臺5噸慢轉(zhuǎn)卷揚機布設(shè)于浮船頂板上。卷揚機的鋼絲繩通過轉(zhuǎn)向裝置先穿過定滑輪再穿過動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。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號槽鋼和10號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、拔樁前準備工作：

1).利用兩臺潛水泵同時向兩浮船前端設(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、進行拔樁施工：

1)利用卷揚機將震錘掛設(shè)于鋼管樁頂部，并開啟油泵使震錘夾緊鋼管樁管壁。

2)啟動震錘進行震動，利用震錘的高頻擊震力使鋼管樁下沉10-20厘米左右后，啟動卷揚機牽引提供拔樁力。

3)隨著卷揚機牽引力的提高，浮船因受力將會向下沉，當浮船下沉60厘米左右后將基本停止，此時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)當鋼管樁被拔出至支架高度允許長度后停止牽引，放松震錘。此時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浮船。

5)將浮船開至同排下一個預(yù)拔樁位置進行拔樁同時將周轉(zhuǎn)運輸船駛?cè)?，用周轉(zhuǎn)運輸船上切割設(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至周轉(zhuǎn)運輸船運輸上岸。