一种根键顶进装置及根键顶进施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种根键顶进装置及根键顶进施工方法。


背景技术：

2.根键灌注桩是在钢筋笼下放到设计标高后顶推预制根键而形成的一种仿生桩基，其独特的结构形式将对桩基结构形式带来新一轮的变革与进步。其采用专用顶进装置将根键挤扩到基础周边土体中利用土体对根键的握裹力，增大基础的稳定性和承载力，减轻结构自重。在深厚覆盖层地区、软土地区等土类地基和软岩地基中，利用顶进根键的方式，可以充分调动周围土体的承载力，从而提高基础的承载力、减少沉降,进而缩短桩长或减小基础的规模。因此，根键桩直径越大，根键桩伸出距离越长，可设置的根键数量就越多，所调用的周围土体承载力就越大，越能充分发挥根键桩的优势。
3.相关技术中，顶进方式多为径向方向多处同步顶进，然而受限于顶推装置施工复杂以及桩孔内有限的空间，导致从业人员无法选用较长的根键进行顶进施工。


技术实现要素：

4.针对现有技术中受限于顶推装置施工复杂以及桩孔内有限的空间，导致从业人员无法选用较长的根键进行顶进施工得问题。本技术提供一种根键顶进装置，其包括：吊装平台、顶进反力组件和顶进组件；其中，
5.顶进反力组件，其组设于所述吊装平台上，所述顶进反力组件包括反力座、顶进滑道，所述反力座与所述顶进滑道连为一体，所述顶进滑道一端设有开口；
6.顶进组件，其组设于所述顶进滑道中，所述顶进组件可与所述顶进滑道锁紧或解锁，所述顶进组件用于在水下对处于所述顶进滑道中的顶进根键进行单侧顶进；其中，
7.当所述顶进组件与所述顶进滑道锁紧时，所述反力座可为所述顶进组件的顶进动作提供反力支撑，当所述顶进组件与所述顶进滑道解锁时，所述顶进组件可沿所述顶进滑道滑动。
8.一些实施例中，所述顶进组件包括：
9.顶进千斤顶，其设于所述顶进滑道中，且所述顶进千斤顶可沿所述顶进滑道滑动；
10.锁紧部，其设于所述顶进千斤顶上，所述锁紧部用于与所述顶进滑道锁紧以限制所述顶进千斤顶在所述顶进滑道中的滑动。
11.一些实施例中，所述顶进滑道相对的两个侧壁上设置有多个所述预留孔，多个所述预留孔沿所述顶进滑道的长度方向间隔设置，且位于两个所述侧壁上的所述预留孔两两位置对应；
12.所述锁紧部包括至少两个锁紧千斤顶，两个所述锁紧千斤顶以所述顶进千斤顶中心对称设置，所述锁紧千斤顶的执行端可伸出并进入所述预留孔内，以锁紧所述顶进千斤顶，或缩回以解锁所述顶进千斤顶。
13.一些实施例中，位于所述顶进滑道同一个侧壁上的相邻的两个预留孔之间的间距与所述顶进千斤顶的执行端的一个顶进行程相等。
14.一些实施例中，所述顶进组件还包括：
15.驱动部,其组设在位于所述顶进滑道中的所述顶进根键上，所述驱动部用于驱使处于解锁状态下的所述顶进千斤顶向所述顶进根键移动。
16.一些实施例中，所述驱动部包括磁铁件，所述磁铁件设于顶进根键远离所述开口的一端，所述磁铁件用于吸引所述顶进千斤顶向所述顶进根键移动。
17.另一方面，本技术提供一种利用上述的根键顶进装置的根键顶进施工方法，其包括如下步骤：
18.步骤s1.对空心桩分级成孔，并在所述空心桩的侧壁预留多个顶进槽口；
19.步骤s2.在所述空心桩内设置空心桩内模板，并在水下浇筑所述空心桩；
20.步骤s3.使用起重装置将所述吊装平台下放至所述空心桩内腔，并使所述顶进滑道中的顶进根键与所述顶进槽口对准，同时使所述反力座与所述空心桩内表面抵紧；
21.步骤s4.控制所述顶进组件对所述顶进根键进行顶进，直至所述顶进根键移动至预设位置。
22.一些实施例中，所述控制所述顶进组件对所述顶进根键进行顶进，包括：
23.将所述顶进组件与所述顶进滑道锁紧，并驱使所述顶进组件对所述顶进根顶推一个行程；
24.解锁所述顶进组件并驱使所述顶进组件向所述开口方向移动一个行程。
25.一些实施例中，所述将所述顶进组件与所述顶进滑道锁紧，包括：
26.控制所述顶进组件的锁紧千斤顶的执行端伸出并伸入所述顶进滑道的预留孔中，锁紧所述锁紧千斤顶的执行端。
27.一些实施例中，所述驱使所述顶进组件向所述开口方向移动一个行程，包括：
28.通过所述顶进组件的磁铁件吸引所述顶进千斤顶，直至所述顶进千斤顶移动一个行程距离后，使用所述锁紧千斤顶对所述顶进千斤顶进行锁紧。
29.与现有技术相比，本发明根键顶进装置通过顶进滑道和顶进反力组件的配合实现了大直径空心钻孔桩内腔空间狭小的情况下，超长根键水下自动顶进，确保了根键施工质量。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例中根键顶进装置的主视图；
32.图2为本发明实施例中根键顶进装置的俯视图；
33.图3为本发明实施例中根键顶进装置的左视图；
34.图4为本发明实施例中顶推施工的准备状态的示意图；
35.图5为本发明实施例中顶推施工的顶进过程中的示意图；
36.图6为本发明实施例中空心桩顶进施工完成后的示意图。
37.图中：1、吊装平台；2、顶进反力组件；21、顶进滑道；211、预留孔；22、开口；23、反力座；3、顶进组件；31、顶进千斤顶；32、锁紧部；321、锁紧千斤顶；33、驱动部；4、顶进根键；5、空心桩；51、顶进槽口；52、空心桩内模板。
具体实施方式
38.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。针对现有技术中受限于顶推装置施工复杂以及桩孔内有限的空间，导致从业人员无法对较长的根键进行顶进施工的问题，如图1、图2和图3所示，本技术提供一种根键顶进装置，包括：吊装平台1、顶进反力组件2和顶进组件3；其中，
40.顶进反力组件2，其组设于所述吊装平台1上，所述顶进反力组件2包括反力座23、顶进滑道21，所述反力座23与所述顶进滑道21连为一体，所述顶进滑道21一端设有开口22；顶进组件3，其组设于所述顶进滑道21中，所述顶进组件3可与所述顶进滑道21锁紧或解锁，所述顶进组件3用于在水下对处于所述顶进滑道21中的顶进根键4进行单侧顶进；其中，
41.当所述顶进组件3与所述顶进滑道21锁紧时，所述反力座23可为所述顶进组件3的顶进动作提供反力支撑，当所述顶进组件3与所述顶进滑道21解锁时，所述顶进组件3可沿所述顶进滑道21滑动。
42.可以理解的是，所述反力座23用于与预先浇筑的空心桩内模板52抵紧。如此一来，顶进组件3与反力座23中的顶进滑道21锁紧时，顶进组件3执行端对顶进根键4进行顶进时，反力座23由于与空心桩内模板52抵紧，可以为顶进组件3提供反力支撑。
43.具体地，所述顶进组件3包括：顶进千斤顶31和锁紧部32；其中，
44.顶进千斤顶31设于所述顶进滑道21中，且所述顶进千斤顶31可沿所述顶进滑道21滑动。锁紧部32设于所述顶进千斤顶31上，所述锁紧部32用于与所述顶进滑道21锁紧以限制所述顶进千斤顶31在所述顶进滑道21中的滑动。
45.可以理解的是，顶进千斤顶31的执行端朝向顶进根键4，锁紧部32设于顶进千斤顶31的侧面，两者互不干扰。
46.一些具体地实施例中，顶进滑道21在其轴向方向上的截面呈u型。顶进滑道21包括两个侧壁面和一个底部，开口向上。且顶进滑道21的长度大于顶进千斤顶31和顶进根键4的总长。顶进滑道21的用于收容顶进组件3和顶进根键4。所述反力座23一端为平面并与顶进滑道21相连，另一端为与空心桩内腔相适应的弧形面，用于空心桩内模板52抵紧。
47.一些优选地实施例中，所述顶进滑道21的侧壁面设有多个预留孔211，多个所述预留孔211沿所述顶进滑道21的长度方向间隔设置。锁紧部32则可以通过与预留孔211限位配合达到锁紧顶进千斤顶31，以使顶进千斤顶31不能相对顶进滑道21移动。
48.可选地，所述锁紧部32包括至少一个锁紧千斤顶321，所述锁紧千斤顶321的执行端可通过伸出进入所述预留孔211内，以锁紧所述顶进千斤顶31，或缩回以解锁所述顶进千
斤顶31。
49.优选地，位于所述顶进滑道21同一个侧壁上的相邻的两个预留孔211之间的间距与所述顶进千斤顶31的执行端的一个顶进行程相等。
50.如此一来，当顶进千斤顶31对顶进根键4顶进一个行程后，执行端缩回。只需要驱动顶进千斤顶31在顶进滑道21中向顶进根键4移动并与顶进根键4尾部抵持，即可以让锁紧千斤顶321的执行端与下一组预留孔211对准。
51.一些实施例中，为了适用较长距离的顶进需求，所述顶进滑道21相对的两个侧壁上设置有多个所述预留孔211，位于两个所述侧壁上的所述预留孔211两两位置对应。所述锁紧部32包括至少两个所述锁紧千斤顶321，两个所述锁紧千斤顶321以所述顶进千斤顶31中心对称设置。
52.需要锁紧时，两个锁紧千斤顶321执行端伸入相对得两个预留孔211中，以对锁紧千斤顶321进行限位。
53.一些优选地实施例中，所述顶进组件3还包括：驱动部33,驱动部33组设在位于所述顶进滑道21中的所述顶进根键4上，所述驱动部33用于驱使处于解锁状态下的所述顶进千斤顶31向所述顶进根键4移动。
54.可选地，所述驱动部33包括磁铁件，所述磁铁件设于顶进根键4远离所述开口22的一端，所述磁铁件用于吸引所述顶进千斤顶31向所述顶进根键4移动。如此一来，所述顶进组件3吸附于顶进根键4尾部，并以顶进根键4为支撑沿所述顶进滑道21滑动
55.另一方面，本技术还提供一种利用上述根键顶进装置的根键顶进施工方法，需要说明的是，本技术顶推施工中均是在水下进行施工，因而需要使用到上述根键顶进装置。其施工方法包括如下步骤：
56.s1.对空心桩5分级成孔，并在所述空心桩5的侧壁预留多个顶进槽口51.
57.s2.随后在所述空心桩5内浇筑空心桩桩身。
58.具体地，泥浆护壁条件下，大直径钻孔桩分级成孔。此时，同步进行工厂内空心桩钢筋笼分节制造，制造过程中预留顶进根键4顶进槽口；随后进行钢筋笼下放并在桩孔底部水下浇筑封底混凝土；最后水下安装空心桩内模板，浇筑空心桩桩身混凝土。
59.s3.使用起重装置将所述吊装平台1下放至所述空心桩5内，并使所述顶进滑道21中的顶进根键4与所述顶进槽口51对准，同时使所述反力座23与所述空心桩内模板52抵紧。
60.s4.控制所述顶进组件3对所述顶进根键4进行顶进，直至所述顶进根键4移动至预设位置。
61.具体地，控制所述顶进组件3的锁紧千斤顶321的执行端伸出并伸入所述顶进滑道21的预留孔211中，锁紧所述锁紧千斤顶321的执行端。此时，通过顶进千斤顶31伸出使顶进根键4移动一个行程。
62.然后，控制所述锁紧千斤顶321缩回，以解锁顶进千斤顶31。随即，通过所述顶进组件3的磁铁件吸引所述顶进千斤顶31，直至所述顶进千斤顶31移动一个行程距离后，使用所述锁紧千斤顶321再次对所述顶进千斤顶31进行锁紧，并通过顶进千斤顶31对顶进根键执行顶进施工使其在所述顶进滑道21内移动一个行程的距离。。
63.如图4和图5所示，重复上述锁紧、解锁和顶推步骤对顶进根键4进行顶推，直至顶进根键4移动至预设位置。
64.可以理解的是，本技术中施工方法中，桩身施工先于根键顶进施工。使得根键顶进装置利用了优先施工完成好的空心桩桩身作为根键顶进装置的顶推反力装置。相关技术中，多采用优先对顶进根键4进行顶进施工，再施工空心桩。对于小尺寸的顶进根键4进行顶进施工时，可以采用对顶施工，两个小尺寸的顶进根键4互为反力支撑。而对于超长的顶进根键4(即长度与空心桩内腔直径之比大于50％的顶进根键4)，受限于空心桩内腔的空间较小，从业人员难以采用对顶施工对超长的顶进根键4进行顶进。
65.而本技术施工方法中，针对于对超长的顶进根键4进行顶进施工。优先对空心桩进行施工，使得空心桩内模板52为超长的顶进根键4的单侧顶进提供一个反力支撑点。使得本技术顶进装置可以在内腔空间较小的环境下对超长的顶进根键4进行顶进施工。
66.综上所述，本发明通过优先施工空心桩，再利用根键顶进装置通过顶进滑道和顶进反力组件的配合对超长的顶进根键4进行施工，如图6所示实现了大直径空心钻孔桩内腔空间狭小的情况下，对于超长根键水下自动顶进，确保了根键施工质量。
67.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
68.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
69.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种根键顶进装置，其特征在于，包括：吊装平台(1)；顶进反力组件(2)，其组设于所述吊装平台(1)上，所述顶进反力组件(2)包括反力座(23)、顶进滑道(21)，所述反力座(23)与所述顶进滑道(21)连为一体，所述顶进滑道(21)一端设有开口(22)；顶进组件(3)，其组设于所述顶进滑道(21)中，所述顶进组件(3)可与所述顶进滑道(21)锁紧或解锁，所述顶进组件(3)用于在水下对处于所述顶进滑道(21)中的顶进根键(4)进行单侧顶进；其中，当所述顶进组件(3)与所述顶进滑道(21)锁紧时，所述反力座(23)可为所述顶进组件(3)的顶进动作提供反力支撑，当所述顶进组件(3)与所述顶进滑道(21)解锁时，所述顶进组件(3)可沿所述顶进滑道(21)滑动。2.如权利要求1所述的根键顶进装置，其特征在于，所述顶进组件(3)包括：顶进千斤顶(31)，其设于所述顶进滑道(21)中，且所述顶进千斤顶(31)可沿所述顶进滑道(21)滑动；锁紧部(32)，其设于所述顶进千斤顶(31)上，所述锁紧部(32)用于与所述顶进滑道(21)锁紧以限制所述顶进千斤顶(31)在所述顶进滑道(21)中的滑动。3.如权利要求2所述的根键顶进装置，其特征在于：所述顶进滑道(21)相对的两个侧壁上设置有多个预留孔(211)，多个所述预留孔(211)沿所述顶进滑道(21)的长度方向间隔设置，且位于两个所述侧壁上的所述预留孔(211)两两位置对应；所述锁紧部(32)包括至少两个锁紧千斤顶(321)，两个所述锁紧千斤顶(321)以所述顶进千斤顶(31)中心对称设置，所述锁紧千斤顶(321)的执行端可伸出并进入所述预留孔(211)内，以锁紧所述顶进千斤顶(31)，或缩回以解锁所述顶进千斤顶(31)。4.如权利要求3所述的根键顶进装置，其特征在于：位于所述顶进滑道(21)同一个侧壁上的相邻的两个预留孔(211)之间的间距与所述顶进千斤顶(31)的执行端的一个顶进行程相等。5.如权利要求2所述的根键顶进装置，其特征在于，所述顶进组件(3)还包括：驱动部(33),其组设在位于所述顶进滑道(21)中的所述顶进根键(4)上，所述驱动部(33)用于驱使处于解锁状态下的所述顶进千斤顶(31)向所述顶进根键(4)移动。6.如权利要求5所述的根键顶进装置，其特征在于：所述驱动部(33)包括磁铁件，所述磁铁件设于顶进根键(4)远离所述开口(22)的一端，所述磁铁件用于吸引所述顶进千斤顶(31)向所述顶进根键(4)移动。7.一种利用如权利要求1所述的根键顶进装置的根键顶进施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1.对空心桩(5)分级成孔，并在所述空心桩(5)的侧壁预留多个顶进槽口(51)；步骤s2.在所述空心桩(5)内设置空心桩内模板(52)，并在水下浇筑所述空心桩(5)；步骤s3.使用起重装置将所述吊装平台(1)下放至所述空心桩(5)内腔，并使所述顶进滑道(21)中的顶进根键(4)与所述顶进槽口(51)对准，同时使所述反力座(23)与所述空心桩内表面抵紧；步骤s4.控制所述顶进组件(3)对所述顶进根键(4)进行顶进，直至所述顶进根键(4)移
动至预设位置。8.如权利要求7所述的根键顶进施工方法，其特征在于，所述控制所述顶进组件(3)对所述顶进根键(4)进行顶进，包括：将所述顶进组件(3)与所述顶进滑道(21)锁紧，并驱使所述顶进组件(3)对所述顶进根键(4)顶推一个行程；解锁所述顶进组件(3)并驱使所述顶进组件(3)向所述开口(22)方向移动一个行程。9.如权利要求8所述的根键顶进施工方法，其特征在于，所述将所述顶进组件(3)与所述顶进滑道(21)锁紧，包括：控制所述顶进组件(3)的锁紧千斤顶(321)的执行端伸出并伸入所述顶进滑道(21)的预留孔(211)中，锁紧所述锁紧千斤顶(321)的执行端。10.如权利要求8所述的根键顶进施工方法，其特征在于，所述驱使所述顶进组件(3)向所述开口(22)方向移动一个行程，包括：通过所述顶进组件(3)的磁铁件吸引所述顶进组件(3)的顶进千斤顶(31)，直至所述顶进千斤顶(31)移动一个行程距离后，使用所述顶进组件(3)的锁紧千斤顶(321)对所述顶进千斤顶(31)进行锁紧。

技术总结
本发明公开了一种根键顶进装置及根键顶进施工方法，涉及桥梁施工技术领域，其包括顶进反力组件，其组设于吊装平台上，顶进反力组件包括反力座、顶进滑道，反力座与顶进滑道连为一体，顶进滑道一端设有开口；顶进组件，其组设于顶进滑道中，顶进组件可与顶进滑道锁紧或解锁，顶进组件用于在水下对处于顶进滑道中的顶进根键进行单侧顶进；当顶进组件与顶进滑道锁紧时，反力座可为顶进组件的顶进动作提供反力支撑，当顶进组件与顶进滑道解锁时，顶进组件可沿顶进滑道滑动。本发明根键顶进装置通过顶进滑道和顶进反力组件的配合实现了大直径空心钻孔桩内腔空间狭小的情况下，超长根键水下自动顶进，确保了根键施工质量。确保了根键施工质量。确保了根键施工质量。


技术研发人员：李旭 赵吉祥 赵鹍鹏 姚森 代皓 牟翔 何明辉 郭尙谦 张旭 王成 黄海超 吴俊杰
受保护的技术使用者：中铁大桥局集团有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/9