桩顶支撑步履式移动打桩平台专利背景

水上桩基施工常规采用自升式平台或者搭设的固定作业平台作为基础进行工程桩的施打。自升式平台作为专用设备，可以适应不同水深和波浪环境下的打桩作业，但是造价高昂，需要专业人员进行操作，且移位时受波浪周期影响大，移动和定位耗时长，受海况环境影响大，每次位置转换时定位精度不高，工效相对较低；以固定平台作为基础进行工程桩施打时，定位精度高，在平台范围内进行位置转换时非常方便，但是大面积的固定平台搭设成本高，适用范围窄，仅能进行平台范围内的打桩作业，且环境适应性差，一般仅用于内河和湖泊环境，无法在外海等恶劣环境搭设平台，对环境也有较大影响。

桩顶支撑步履式移动打桩平台专利目的

《桩顶支撑步履式移动打桩平台》的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，该打桩平台利用顶推定位装置进行移动，并通过大小排架导向架进行打桩施工操作，可满足复杂环境的施工要求，实用性强。

桩顶支撑步履式移动打桩平台技术方案

《桩顶支撑步履式移动打桩平台》包括设置于工程桩顶部的桩顶顶推定位装置，所述桩顶顶推定位装置上设置有承重平台，所述承重平台上设置有作业平台，所述作业平台的前部设置有大排架导向架，所述承重平台的左右两侧分别设置有一个小排架导向架，所述承重平台的前后两侧在与工程桩的对应位置处设置有安装平台。

进一步的，所述承重平台包括多根平行设置的主纵梁，所述主纵梁之间固定连接有多根与主纵梁垂直的横梁，所述主纵梁的后端部上固定有与横梁平行的联系梁，所述联系梁上固定有安装平台，所述主纵梁的前端也固定有安装平台。

进一步的，所述承重平台最左侧和最右侧的两根主纵梁的中部分别设置有一个导向支撑架，所述小排架导向架设置于导向支撑架上。

进一步的，所述大排架导向架包括大排架支架，所述大排架支架的顶部固定有大排架导向轨道，底部固定有大排架架体支撑架，所述大排架导向轨道上设置有滑块，所述滑块与横移油缸一侧的油缸轴固定连接，所述横移油缸另一侧的油缸轴固定连接大排架导向架体，所述大排架导向架体顶部设有大排架导向支撑架，所述大排架导向支撑架设置于大排架导向轨道内，所述大排架导向架体的底部设置于大排架架体支撑架内。

进一步的，所述桩顶顶推定位装置包括桩顶定位座，所述桩顶定位座底部开有与工程桩桩顶配合的定位槽；所述桩顶定位座上方设有支撑架，所述支撑架与桩顶定位座之间连接有升降调节装置；所述支撑架的顶板上固定有三向千斤顶和与承重平台底板配合固定的锁紧装置。

进一步的，所述升降调节装置包括设置于桩顶定位座顶部的螺纹套筒，所述螺纹套筒内螺纹连接有内外螺纹套管，所述内外螺纹套管内螺纹连接有螺杆，所述螺杆顶部固定于支撑架内。

进一步的，所述螺杆的顶部中央开有定位通孔，所述定位通孔的前后两侧分别设有一块螺杆定位板，所述两块螺杆定位板与螺杆的定位通孔之间连接有定位销轴，所述螺杆定位板固定于支撑架内；所述升降调节装置的顶部还固定有球铰螺母，所述球铰螺母中配合有球铰螺栓，所述球铰螺栓顶部连接有球铰，所述球铰与支撑架的底部贴合压紧。

进一步的，所述支撑架的顶板两侧对称固定有一个锁紧装置；所述锁紧装置包括锁紧支架，所述锁紧支架顶部配合固定有锁紧调节板，所述锁紧调节板上开有纵向螺纹孔，所述纵向螺纹孔内配合有压紧承重平台底板的锁紧螺栓。

进一步的，所述锁紧支架包括两块正对的摇臂板，所述两块摇臂板的上部连接有连接轴，所述连接轴穿过锁紧座，所述锁紧座的顶部设有锁紧固定板，所述锁紧固定板的后部设置有锁紧支撑板；所述锁紧调节板的后部支撑在锁紧支撑板上，所述锁紧调节板底面的中部两侧分别设置有一个支撑套筒，所述锁紧固定板的后部两侧分别设置有一个纵向调节螺栓，所述纵向调节螺栓设置于支撑套筒内，所述纵向调节螺栓的顶部穿过锁紧调节板连接有锁紧螺母，所述锁紧螺栓设置于锁紧调节板的前部两侧。

更进一步的，所述锁紧调节板的两侧开有长孔，所述锁紧螺栓的顶部穿过于长孔连接锁紧螺母，所述支撑套筒的内径大于纵向调节螺栓的直径，所述锁紧固定板的后部两侧与锁紧座之间固定连接有加强板。

桩顶支撑步履式移动打桩平台有益效果

《桩顶支撑步履式移动打桩平台》的有益效果是：桩顶顶推定位装置安装于桩顶，承重平台支撑在顶推定位装置上，通过三向千斤顶实现平台的步履式顶推前移。由于平台支撑在已施工的钢管桩上，平台初定位可自动完成，通过升降调节装置、三向千斤顶和大小排架导向架共同工作可对钢管桩快速精确定位，通过导向架的横移可实现在整个平台范围内钢管桩的施工，通过安装平台可快速实现对桩顶顶推定位装置的安装拆除和桩顶后续施工。平台移动操作简单，大大提高了施工效率，减少了人工的劳动量，具有很好的实用性和市场应用价值。

图1为《桩顶支撑步履式移动打桩平台》中打桩平台的俯视图；

图2为该发明中承重平台的俯视图；

图3为该发明中小排架导向架的安装结构示意图；

图4为该发明中大排架导向架的安装结构示意图；

图5为该发明中桩顶顶推定位装置与承重平台底板配合定位的结构示意图；

图6为该发明中桩顶顶推定位装置的主视图；

图7为该发明中螺杆设置于支撑架内的结构示意图；

图8为该发明中三向千斤顶的侧视图；

图9为该发明中摇臂的侧视图；

图10为该发明中三向千斤顶的俯视图；

图11为该发明中桩顶定位座的俯视图；

图12为该发明中打桩平台工艺流程图一；

图13为该发明中打桩平台工艺流程图二；

图14为该发明中打桩平台工艺流程图三；

图15为该发明中打桩平台工艺流程图四；

图16为该发明中大排架导向架定位结构的侧视图；

图17为该发明中大排架导向架顶部定位部分的结构示意图；

图18为该发明中大排架导向架底部定位部分的结构示意图；

其中，101—桩顶定位座，101.1—螺纹套筒定位孔，101.2—球铰螺栓定位孔，102—工程桩，103—定位槽，104—支撑架，105—升降调节装置，105.1—螺纹套筒，105.2—内外螺纹套管，105.3—螺杆，106—三向千斤顶，106.1—主顶，106.2—纵移油缸，106.3—横移油缸，107—承重平台，108—锁紧装置，108.1—锁紧调节板，108.2—锁紧座，108.3—锁紧固定板，108.4—锁紧支撑板，108.5—支撑套筒，108.6—纵向调节螺栓，108.7—锁紧螺母，108.8—锁紧螺栓，108.9—加强板，109—橡胶圈，110—定位通孔，111—螺杆定位板，112—定位销轴，113—摇臂板，114—连接轴，115—球铰螺母，116—球铰螺栓，117—球铰。200—作业平台，201—大排架导向架，201.1—大排架支架，201.2—大排架导向轨道，201.3—滑块，201.4—横移油缸，201.5—大排架导向架体，201.6—大排架导向支撑架，201.7—大排架架体支撑架，202—小排架导向架，203—安装平台，204—系杆。

《桩顶支撑步履式移动打桩平台》涉及桩基施工设备技术领域，具体地指一种桩顶支撑步履式移动打桩平台。

1.一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：它包括设置于钢管桩（102）顶部的桩顶顶推定位装置，所述桩顶顶推定位装置上设置有承重平台（107），所述承重平台（107）上固定有作业平台（200），所述作业平台（200）的前部设置有大排架导向架（201），所述承重平台（107）的左右两侧分别设置有一个小排架导向架（202），所述承重平台（107）的前后两侧在与钢管桩（102）的对应位置处设置有安装平台（203）。

2.根据权利要求1所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述承重平台（107）包括多根平行设置的主纵梁（107.1），所述主纵梁（107.1）之间固定连接有多根与主纵梁（107.1）垂直的横梁（107.2），所述主纵梁（107.1）的后端部上固定有与横梁（107.2）平行的联系梁（107.3），所述联系梁（107.3）上设置有安装平台（203），所述主纵梁（107.1）的前端也设置有安装平台（203）。

3.根据权利要求2所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述承重平台（107）最左侧和最右侧的两根主纵梁（107.1）的中部分别设置有一个导向支撑架（107.4），所述小排架导向架（202）设置于导向支撑架（107.4）上。

4.根据权利要求1所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述大排架导向架（201）包括大排架支架（201.1），所述大排架支架（201.1）的顶部设置有大排架导向轨道（201.2），底部设置有大排架架体支撑架（201.7），所述大排架导向轨道（201.2）上设置有滑块（201.3），所述滑块（201.3）与横移油缸（201.4）一侧的油缸轴连接，所述横移油缸（201.4）另一侧的油缸轴连接大排架导向架体（201.5），所述大排架导向架体（201.5）顶部设有大排架导向支撑架（201.6），所述大排架导向支撑架（201.6）设置于大排架导向轨道（201.2）内，所述大排架导向架体（201.5）的底部设置于大排架架体支撑架（201.7）内。

5.根据权利要求1所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述桩顶顶推定位装置包括桩顶定位座（101），所述桩顶定位座（101）底部开有与工程桩（102）桩顶配合的定位槽（103）；所述桩顶定位座（101）上方设有支撑架（104），所述支撑架（104）与桩顶定位座（101）之间连接有升降调节装置（105）；所述支撑架（104）的顶板上固定有三向千斤顶（106）和与承重平台（107）底板配合固定的锁紧装置（108）。

6.根据权利要求5所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述升降调节装置（105）包括设置于桩顶定位座（101）顶部的螺纹套筒（105.1），所述螺纹套筒（105.1）内螺纹连接有内外螺纹套管（105.2），所述内外螺纹套管（105.2）内螺纹连接有螺杆（105.3），所述螺杆（105.3）顶部固定于支撑架（104）内。

7.根据权利要求6所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述螺杆（105.3）的顶部中央开有定位通孔（110），所述定位通孔（110）的前后两侧分别设有一块螺杆定位板（111），所述两块螺杆定位板（111）与螺杆（105.3）的定位通孔（110）之间连接有定位销轴（112），所述螺杆定位板（111）固定于支撑架（104）内；所述升降调节装置（105）的顶部还固定有球铰螺母（115），所述球铰螺母（115）中配合有球铰螺栓（116），所述球铰螺栓（116）顶部连接有球铰（117），所述球铰（117）与支撑架（104）的底部贴合压紧。

8.根据权利要求5所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述支撑架（104）的顶板两侧对称固定有一个锁紧装置（108）；所述锁紧装置包括锁紧支架，所述锁紧支架顶部配合固定有锁紧调节板（108.1），所述锁紧调节板（108.1）上开有纵向螺纹孔，所述纵向螺纹孔内配合有压紧承重平台（107）底板的锁紧螺栓（108.8）。

9.根据权利要求8所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述锁紧支架包括两块正对的摇臂板（113），所述两块摇臂板（113）的上部之间连接有连接轴（114），所述连接轴（114）穿过锁紧座（108.2），所述锁紧座（108.2）的顶部设有锁紧固定板（108.3），所述锁紧固定板（108.3）的后部设置有锁紧支撑板（108.4）；所述锁紧调节板（108.1）的后部支撑在锁紧支撑板（108.4）上，所述锁紧调节板（108.1）底面的中部两侧分别设置有一个支撑套筒（108.5），所述锁紧固定板（108.3）的后部两侧分别设置有一个纵向调节螺栓（108.6），所述纵向调节螺栓（108.6）设置于支撑套筒（108.5）内，所述纵向调节螺栓（108.6）的顶部穿过锁紧调节板（108.1）连接有锁紧螺母（108.7），所述锁紧螺栓（108.8）设置于锁紧调节板（108.1）的前部两侧。

10.根据权利要求9所述的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台，其特征在于：所述锁紧调节板（108.1）的两侧开有长孔，所述锁紧螺栓（108.8）的顶部穿过于长孔连接锁紧螺母（108.7），所述支撑套筒（108.5）的内径大于纵向调节螺栓（108.6）的直径，所述锁紧固定板（108.3）的后部两侧与锁紧座（108.2）之间固定连接有加强板（108.9）。

如图1—4所示的桩顶支撑步履式移动打桩平台，包括固定于钢管桩102顶部的桩顶顶推定位装置，桩顶顶推定位装置上固定有承重平台107，承重平台107上固定有作业平台200，作业平台200的前部固定有大排架导向架201，承重平台107的左右两侧分别固定有一个小排架导向架202，承重平台107的前后两侧在与钢管桩102的对应位置处固定有安装平台203。

如图2所示，承重平台107包括多根平行设置的主纵梁107.1，主纵梁107.1之间固定连接有多根与主纵梁107.1垂直的横梁107.2，主纵梁107.1的后端部上固定有与横梁107.2平行的联系梁107.3，联系梁107.3上固定有安装平台203，主纵梁107.1的前端也固定有安装平台203。主纵梁107.1支撑在桩顶顶推定位装置上。

上述技术方案中，承重平台107最左侧和最右侧的两根主纵梁107.1的中部分别固定有一个导向支撑架107.4，小排架导向架202固定于导向支撑架107.4上。导向支撑架107.4加强小排架导向架202的结构强度。

如图4、图16—18所示，大排架导向架201包括大排架支架201.1，大排架支架201.1的顶部固定有大排架导向轨道201.2，底部固定有大排架架体支撑架201.7，大排架导向轨道201.2上设置有滑块201.3，滑块201.3与横移油缸201.4一侧的油缸轴固定连接，横移油缸201.4另一侧的油缸轴固定连接大排架导向架体201.5，大排架导向架体201.5顶部设有大排架导向支撑架201.6，大排架导向支撑架201.6设置于大排架导向轨道201.2内，大排架导向架体201.5的底部设置于大排架架体支撑架201.7内。滑块201.3由横移油缸201.4驱动，在大排架导向轨道201.2上滑动，滑块201.3到达预定位置后通过螺栓固定在大排架导向轨道201.2上，横移油缸201.4再次动作拉动大排架导向架体201.5在大排架导向轨道201.2上滑动到达指定位置，再配合履带吊进行喂桩操作，可在移动平台的前进方向上打一排钢管桩102。

如图5—11所示，桩顶顶推定位装置包括桩顶定位座101，桩顶定位座101底部开有与钢管桩102桩顶配合的定位槽103；桩顶定位座101上方设有支撑架104，支撑架104与桩顶定位座101之间连接有升降调节装置105；支撑架104的顶板上固定有三向千斤顶106和与承重平台107底板配合固定的锁紧装置108。桩顶定位座101根据钢管桩102顶部的形状进行设计，与钢管桩102配合定位，调节升降调节装置105调节支撑架104的高度，当平台处于施工位置处时，操作锁紧装置108锁紧平台，当平台需要移动时，松开锁紧装置108，通过三向千斤顶106对平台进行顶推和移动。

如图5、图7—9所示，桩顶定位座101的定位槽103的周向槽壁上固定有橡胶圈109。提高桩顶定位座101与钢管桩102桩顶配合定位的结构稳定性。

如图5—9所示，升降调节装置105包括设置于桩顶定位座101顶部的螺纹套筒105.1，螺纹套筒105.1内螺纹连接有内外螺纹套管105.2，内外螺纹套管105.2内螺纹连接有螺杆105.3，螺杆105.3顶部固定于支撑架104内；所述升降调节装置105的顶部还固定有球铰螺母115，所述球铰螺母115中配合有球铰螺栓116，所述球铰螺栓116顶部连接有球铰117，所述球铰117与支撑架104的底部贴合压紧。如图10所示，桩顶定位座101的顶部周向上均匀间隔开有螺纹套筒定位孔101.1和球铰螺栓定位孔101.2，螺纹套筒105.1固定于螺纹套筒定位孔101.1内，球铰螺栓116设置于球铰螺栓定位孔101.2内。通过球铰117的结构，保证支撑座104水平，确保顶升稳定。旋转内外螺纹套管105.2，使螺杆105.3上下移动，从而调整支撑架104的高度。

如图7所示，螺杆105.3的顶部中央开有定位通孔110，定位通孔110的前后两侧分别设有一块螺杆定位板111，两块螺杆定位板111与螺杆105.3的定位通孔110之间连接有定位销轴112，螺杆定位板111固定于支撑架104内。螺杆105.3与支撑架104之间存在小的活动空间，可使螺杆105.3在承受支撑架104重量时进行自我补偿，进一步提高结构稳定性。

如图6所示，支撑架104的顶板两侧对称固定有一个锁紧装置108；锁紧装置包括锁紧支架，锁紧支架顶部配合固定有锁紧调节板108.1，锁紧调节板108.1上开有纵向螺纹孔，纵向螺纹孔内配合有压紧承重平台107底板的锁紧螺栓108.8。

如图6和图9所示，所述锁紧支架包括两块正对的摇臂板113，所述两块摇臂板113的上部设有连接轴114（是一根通长的轴），所述连接轴114穿过锁紧座108.2，所述锁紧座108.2的顶部设有锁紧固定板108.3，所述锁紧固定板108.3的后部设置有锁紧支撑板108.4；所述锁紧调节板108.1的后部支撑在锁紧支撑板108.4上，所述锁紧调节板108.1底面的中部两侧分别设置有一个支撑套筒108.5，所述锁紧固定板108.3的后部两侧分别设置有一个纵向调节螺栓108.6，所述纵向调节螺栓108.6设置于支撑套筒108.5内，所述纵向调节螺栓108.6的顶部穿过锁紧调节板108.1连接有锁紧螺母108.7，所述锁紧螺栓108.8设置于锁紧调节板108.1的前部两侧。

上述技术方案中，锁紧调节板108.1的两侧开有长孔，锁紧螺栓108.8的顶部穿过于长孔连接锁紧螺母108.7，支撑套筒108.5的内径大于纵向调节螺栓108.6的直径，锁紧支撑板108.3的后部两侧与锁紧支架板108.2之间固定连接有加强板108.9。进一步加强锁紧支撑板108.3的结构强度，保证对承重平台107底板的锁紧效果。

如图12—15所示，桩顶定位座101之间还固定连接有系杆，使顶推装置连接成一体，确保顶升稳定。

《桩顶支撑步履式移动打桩平台》所设计的打桩平台的移动过程是：如图1所示，步履式移动打桩平台包括搭设在钢管桩102桩顶的桩顶顶推定位装置、搭设在桩顶顶推定位装置上的承重平台107、在承重平台107上搭设作业平台200、在作业平台200和承重平台107上分别搭设大小排架导向架，在承重平台107的前后搭设安装平台203。

如图12所示，根据现场测量数据，调整好桩顶顶推定位装置的高度后，依次进行安装整个平台，平台安装到位后，用锁紧装置108将承重平台107锁定。平台调试完成后将通过大排架导向架201或小排架导向架202进行打桩施工。

如图13所示，工程桩施打完成后，借助安装平台203在对应新施工钢管桩102的桩顶安装桩顶顶推定位装置。

如图14所示，安装完成后，三向千斤顶106将承重平台107顶离支座并推动承重平台107同步前移，前移一个行程后，三向千斤顶106下降，承重平台107落在桩顶顶推定位装置上，纵移油缸106.2回油，如此循环往复，将整个平台同步顶推前进。发生偏移时，三向千斤顶106的横移油缸106.3可推动平台进行横向纠偏。

如图15所示，平台同步顶推到位后，平台落在锁紧装置108两侧上并锁定，借助安装平台203拆除后排桩桩顶上的桩顶顶推定位装置，进行下一排桩施打。

2020年7月14日，《桩顶支撑步履式移动打桩平台》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。 2100433B

专用于水中打桩作业的工程船。按打桩架性能和打桩方式分类见图2。使用的多是以柴油机液压式为动力的变幅式打桩船。其工作机构有设在艏的桩架及其变幅机构。桩架上有打桩锤及其起落架、替打和抱桩器 (背板)以及供其上、下移动的龙口，桩架顶部设有多组滑轮、吊钩和两侧的升降平台、船体调平装置、锚和锚缆等。打桩锤有蒸汽锤、柴油锤、液压锤、振动锤等。柴油锤又分筒式和导杆式两种。筒式柴油锤具有打桩效率高的优点，因此使用广泛。桩架变幅机构有丝槓和油缸两种型式，桩架高度小于30米的多采用丝槓型式。船体调平装置多采用平衡水舱式。为长途拖航安全，有的打桩船还设有桩架放倒装置。打桩船一般为非自航、靠锚缆的收、放来移位。

打桩打桩机

打桩机是指把桩打入地层的建筑机械。由桩锤、桩架(有的无桩架而有吊架)组成。桩锤沿桩架(或导杆)上下运动，冲击桩顶，使桩下沉。主要用于架设低水桥或水面下桥时打桥脚桩，也可用其打工事的基础桩、被覆桩等。

打桩过程分为三个阶段：

①重锤自由下 落。先用卷扬设备将重锤提起，使其具有足够 的重力势能，重锤释放后作自由落体运动，其全 部重力势能转变为动能。

②重锤与桩的完全非弹性碰撞。由于重锤与桩 之间相互作用的冲力极大，桩所受到地面的阻 力可忽略，碰撞时重锤与桩的总动量保持守恒。 根据动量守恒定律，有mv=(m M)V，其中 m与v为重锤的质量和其碰撞前的速度，M为桩的质量，V为重锤和桩在碰撞后的共同速度。

③重锤与桩共同运动。它们共同的质量为 m M，初速度为V，所遇到的土壤阻力比其重 力大很多，重力可忽略。利用碰撞后重锤与桩 的剩余动能，使它们克服土壤的阻力作功而进入土层。

打桩打桩船

打桩船是指水工建筑打基桩和拔桩用的工程船。通常以打桩长度命名，如36米打桩船，54米打桩船等。船型为钢制箱型结构，非自航。船艏正中设有坚固的三角桁架式桩架机构和打桩锤。作业时，通过钢缆、滑轮、绞车等连动机构完成吊桩、移船、定位工作，借助桩锤爆发力将桩打入水下。换上沉拔桩锤，可以把打入土中的桩拔起。去掉桩锤可作起重船使用。打桩船可在一定水深的沿海和江河、湖泊上作业。作业时需要抛锚船、拖船、桩驳配合。2100433B