一种压桩反力架装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及锚杆静压桩技术领域，具体涉及一种压桩反力架装置及其施工方法。

背景技术

锚杆静压桩是指利用锚固于原有基础中的锚杆提供的反力实施压桩，压入桩一般为小截面桩，主要用于基础的加固处理。其优点是所用机具简单，易于操作，施工不影响工期，可在狭小的空间内作业，传荷过程和受力性能明确，施工简便，质量可靠。其一般用于改造项目室内净高受限情况下无法采用大型打桩机械情况下的小型预制桩施工(方砼桩、圆砼桩、钢管桩等)。

现有公开号为CN111809625B公开了一种重力型锚杆静压桩支架及使用方法，其反力架包括两侧的反力架竖杆，两侧的反力架竖杆顶端通过横梁进行连接，横梁的下表面设置千斤顶，千斤顶用于压桩，反力架竖杆位于桩体的两侧。

在实际使用中，由于千斤顶的反力较大，反力架中水平设置的横梁易发生形变，不仅造成千斤顶无法对桩体进行试压，且横梁发生形变不符合施工安全要求的规范。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种压桩反力架装置及其施工方法，解决了现有反力架中的横梁容易因千斤顶压桩的反力发生形变的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，提供一种压桩反力架装置，包括：反力架，反力架固定在桩孔的正上方；承重梁，承重梁用于承受桩体顶部千斤顶的反力，其向下凸起设置且呈悬链线状，并纵向移动设置在反力架上；移动组件，移动组件用于纵向移动承重梁并对承重梁进行纵向限位，其固定在反力架的顶部。

本方案中，承重梁悬链线形状的设置，相较于现有水平的设置的横梁，提高了承载千斤顶竖直向上的反力，避免发生形变，且相较于现有技术的横梁只改变了形状，改造成本低；移动组件不仅便于移动承重梁，且能够同样能够支撑承重梁，对承重梁限位的同时提供撑力，进一步防止承重梁发生形变。

进一步地，反力架包括两根对称设置在桩孔两侧的立柱，两根立柱的顶部通过顶梁固定连接；两根立柱的相邻面上均设置有U型槽，承重梁的两端分别位于两个U型槽内；每个U型槽的两侧面上均开设有多个与阻拦件贯穿配合的拦截孔，阻拦件用于限制承重梁上移。阻拦件的设置可以作为承重梁提供主要的撑力，避免承重梁向上移动。

进一步地，移动组件包括丝杆机构和限位机构，丝杆机构包括：电机，电机固定在顶梁上；丝杆，丝杆竖直设置在顶梁中部，其顶端与电机的输出轴固定连接；丝杆筒，丝杆筒包括筒体和底座，筒体与丝杆的底端螺纹连接；两个导轨，两个导轨分别对称设置在丝杆的两侧，每个导轨均依次穿过承重梁并与承重梁滑动连接；限位机构固定在底座上并与承重梁连接，用于限制承重梁在两个导轨上的位移。丝杆机构的设置不仅便于纵向移动承重梁，且丝杆可以为承重梁的中部施加力，抵抗千斤顶的反力，减少承重梁发生形变的可能性；限位机构的设置使承重梁固定在导轨上，从而使导轨和阻拦件同时支撑承重梁；且限位机构的设置可以在千斤顶反力较小时，无需在立柱上插入阻拦件，加快施工效率。

进一步地，限位机构包括：弹簧减震器，弹簧减震器与底座固定连接；连接板，连接板固定在减震器和承重梁上；两个安全钳，两个安全钳分别固定在承重梁的两侧，并分别滑动设置在两个导轨上，分别用于钳紧两个导轨；两个连接件，两个连接件均呈倒L型且对称固定在底板上，两个连接件分别与两个安全钳上的拉杆通过铰接块铰接。由于丝杆机构带动承重梁上下移动，为了避免承重梁与阻拦件存在间隙，从而只以丝杆作为受力件，弹簧减震器的设置不仅具有缓冲减震的作用，更重要的是使承重梁在千斤顶的反力作用下具有一定上升距离，该上升距离能够弥补承重梁与阻拦件的间隙，使阻拦件作为主要受力件，丝杆为次受力件，且该上升距离能够使连接件拉起安全钳上的拉杆从而使安全钳固定在导轨上，使两个导轨同时限制承重梁纵向位移，最后承重梁可以通过两个阻拦件、丝杆和两个导轨来抵抗形变，相较于现有横梁只有两端受力，承重梁受力更加均匀，更加难以发生形变。

进一步地，每个安全钳均包括底部固定在承重梁上的壳体，壳体的中部设置有与导轨配合的通槽；壳体至少包括两个上下互相连通的腔体，每个腔体内均设置有钳紧机构；每个钳紧机构均包括两个固定在壳体两侧面上的楔形块，两个楔形块之间设置有两个呈楔形的钳块，两个钳块的楔面分别滑动设置在两个楔形块的楔面上，两个钳块的平面分别位于导轨两侧；两个拉杆穿过壳体顶部与位于壳体最上方的两个钳块固定连接，纵向相邻两个钳块之间通过连杆固定连接。两个钳块在两个楔形块之间上移从而能够夹紧导轨，起到限位的作用，且至少两个钳紧机构的设置相较于单个设置能够减少楔形块楔面的倾斜角度，使钳块能够夹紧导轨。

进一步地，导轨的两侧面上分别开设有多个凹槽，每个钳块的靠近导轨的平面上均设置有多个与凹槽配合的凸起。多个凸起分别钳入多个凹槽中，进一步提高了纵向上的接触面积，能够更好的抵抗千斤顶反力，且能够在千斤顶反力不大的时候，直接利用限位机构来限制承重梁的纵向位移，无需手动插入并取出阻拦件，减少了操作步骤，提高了施工效率。

进一步地，每个楔形块的楔面上设置有滑层。滑层可以采用铍青铜片、含钼高速钢片或者凯氏合金片，滑层的设置可以降低钳块与楔形块之间的磨损。

进一步地，承重梁的拱高为两根立柱间距的1/15～1/25。承重梁的拱高设置不仅可以增加强度，且可以在压桩过程中提高承重梁两端离地面的高度，避免施工人员在立柱上的拦截孔内插入阻拦件需要弯腰，方便拆装阻拦件。

进一步地，以承重梁的拱面顶点为原点并建立直角坐标系，y轴为承重梁的中心线，承重梁的悬链线形状符合函数形状：

a为常数；x为承重梁拱面上的点到y轴的距离，单位为cm；s为两个立柱之间的间距，单位为cm。

另一方面，提供压桩反力架装置的施工方法，包括以下步骤：

S1、将桩体埋设在桩孔内，在施工地面上通过植入锚杆固定反力架装置；

S2、在桩体顶面上安装千斤顶；

S3、启动电机带动承重梁在反力架下移并靠近千斤顶，将两个阻拦件分别贯穿设置反力架的两个立柱上，两个阻拦件与承重梁的两端的顶部存在间距；

S4、启动千斤顶，千斤顶的顶头向上推动承重梁上移直至承重梁与阻拦件抵触；同时承重梁上移过程中弹簧减震器收缩带动安全钳上移，两个连接件拉起两个安全钳上的拉杆，两个安全钳分别钳紧两个导轨；

S5、千斤顶受到承重梁上反力，千斤顶的底座将桩体压入桩孔中直至抵达千斤顶极限行程；

S6、将千斤顶顶头回缩；

S7、重复S3～S6直至将桩体压入桩孔到指定深度，完成压桩过程。

本发明公开了一种压桩反力架，其有益效果为：

本发明的承重梁采用悬链线结构在不改变材料属性的情况下能极大提高承受竖直向上方向的力，避免在千斤顶的反力作用下发生形变，且改造成本低；移动组件不仅便于移动承重梁，且能够同样能够支撑承重梁，对承重梁限位的同时提供撑力，进一步防止承重梁发生形变。

附图说明

图1为压桩反力架的结构示意图；

图2为安全钳内部结构示意图；

图3为安全钳闭合的结构示意图；

图4为带有凹槽导轨的结构示意图；

图5为阻拦件的结构示意图；

图6承重梁的结构示意图；

其中：1、反力架；110、立柱；111、拦截孔；112、阻拦件；113、锚杆；120、顶梁；2、承重梁；3、丝杆机构；310、电机；320、丝杆；330、丝杆筒；331、筒体；332、底座；340、导轨；341、凹槽；4、限位机构；410、弹簧减震器；420、连接板；430、连接件；440、安全钳；441、壳体；450、钳紧机构；451、楔形块；452、钳块；453、连杆；454、拉杆；455、滑层；456、凸起；5、千斤顶；6、桩体。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

参考图1，一方面，本实施例提供一种压桩反力架装置，包括反力架1、承重梁2和移动组件。

反力架1固定在桩孔的正上方。

反力架1包括两根对称设置在桩孔两侧的立柱110，两根立柱110的顶部通过顶梁120固定连接

两根立柱110的相邻面上均设置有U型槽，承重梁2的两端分别位于两个U型槽内；每个U型槽的两侧面上均开设有多个与阻拦件112贯穿配合的拦截孔111，阻拦件112用于限制承重梁2上移。

参考图5，阻拦件112可以为圆柱金属件，阻拦件112的设置可以作为承重梁2提供主要的撑力，避免承重梁2向上移动。

承重梁2向下凸起设置且呈悬链线状，并纵向移动设置在反力架1上，用于承受桩体6顶部千斤顶5的反力。

承重梁2悬链线形状的设置，相较于现有水平的设置的横梁，提高了承载千斤顶5竖直向上的反力，避免发生形变，且相较于现有技术的横梁只改变了形状，改造成本低。

具体的，承重梁2的拱高为两根立柱110间距的1/15～1/25。承重梁2的拱高设置不仅可以增加强度，且可以在压桩过程中提高承重梁2两端离地面的高度，避免施工人员在立柱110上的拦截孔111内插入阻拦件112需要弯腰，方便拆装阻拦件112。

以承重梁2的拱面顶点为原点并建立直角坐标系，y轴为承重梁2的中心线，承重梁2的悬链线形状符合函数形状：

a为常数；x为承重梁2拱面上的点到y轴的距离，单位为cm；s为两个立柱110之间的间距，单位为cm。本实施例中a为1/25，s为60cm，参考图6。

移动组件固定在反力架1的顶部，用于纵向移动承重梁2并对承重梁2进行纵向限位。

移动组件不仅便于移动承重梁2，且能够同样能够支撑承重梁2，对承重梁2限位的同时提供撑力，进一步防止承重梁2发生形变。

具体的，参考图1，移动组件包括丝杆机构3和限位机构4。

丝杆机构3包括电机310、丝杆320、丝杆筒330和两个导轨340。

电机310固定在顶梁120上，用于带动丝杆320旋转。

丝杆320竖直设置在顶梁120中部，其顶端与电机310的输出轴固定连接，底端与丝杆筒330螺纹连接。

丝杆筒330包括筒体331和底座332，筒体331与丝杆320的底端螺纹连接。

两个导轨340分别对称设置在丝杆320的两侧，每个导轨340的两端分别固定在顶梁120和立柱110的底座上。每个导轨340均依次穿过承重梁2并与承重梁2滑动连接，起到导向丝杠筒和限制承重梁2纵向位移的作用。

限位机构4固定在丝杆筒330的底座332上并与承重梁2连接，用于限制承重梁2在两个导轨340上的位移。

本实施例中，丝杆机构3的设置不仅便于纵向移动承重梁2，且丝杆320可以为承重梁2的中部施加力，抵抗千斤顶5的反力，减少承重梁2发生形变的可能性；限位机构4的设置使承重梁2固定在导轨340上，从而使导轨340和阻拦件112同时支撑承重梁2；且限位机构4的设置可以在千斤顶5反力较小时，无需在立柱110上插入阻拦件112，加快施工效率。

限位机构4包括弹簧减震器410、连接板420、两个安全钳440和两个连接件430。

弹簧减震器410与底座332固定连接，用于缓冲吸振并提供承重梁2一定上升距离。

连接板420的顶面和底面分别固定在减震器和承重梁2上，起到连接作用。

两个安全钳440分别固定在承重梁2的两侧，并分别滑动设置在两个导轨340上，分别用于钳紧两个导轨340。

两个连接件430均呈倒L型且对称固定在底板上，两个连接件430分别与两个安全钳440上的拉杆454固定连接，用于提起拉杆454使两个安全钳440分别钳紧导轨340。

由于丝杆机构3带动承重梁2上下移动，为了避免承重梁2与阻拦件112存在间隙，从而只以丝杆320作为受力件，弹簧减震器410的设置不仅具有缓冲减震的作用，更重要的是使承重梁2在千斤顶5的反力作用下具有一定上升距离，该上升距离能够弥补承重梁2与阻拦件112的间隙，使阻拦件112作为主要受力件，丝杆320为次受力件，且该上升距离能够使连接件430拉起安全钳440上的拉杆454从而使安全钳440固定在导轨340上，使两个导轨340同时限制承重梁2纵向位移，最后承重梁2可以通过两个阻拦件112、丝杆320和两个导轨340来抵抗形变，相较于现有横梁只有两端受力，承重梁2受力更加均匀，更加难以发生形变。

参考图2，作为本实施例的进一步方案，每个安全钳440均包括底部固定在承重梁2上的壳体441，壳体441的中部设置有与导轨340配合的通槽；

壳体441至少包括两个上下互相连通的腔体，每个腔体内均设置有钳紧机构450；每个钳紧机构450均包括两个固定在壳体441两侧面上的楔形块451，两个楔形块451之间设置有两个呈楔形的钳块452，两个钳块452的楔面分别滑动设置在两个楔形块451的楔面上，两个钳块452的平面分别位于导轨340两侧；

两个拉杆454穿过壳体441顶部与位于壳体441最上方的两个钳块452通过铰接块铰接，纵向相邻两个钳块452之间通过连杆453固定连接。

参考图3，两个钳块452在两个楔形块451之间上移从而能够夹紧导轨340，起到限位的作用，且至少两个钳紧机构450的设置相较于单个设置能够减少楔形块451楔面的倾斜角度，使钳块452能够夹紧导轨340。

参考图4，作为本实施例的进一步方案，导轨340的两侧面上分别开设有多个凹槽341，每个钳块452的靠近导轨340的平面上均设置有多个与凹槽341配合的凸起456，为了便于凸起456更高进入凹槽341中，每个凹槽341的高度大于每个凸起456的高度。多个凸起456分别钳入多个凹槽341中，进一步提高了纵向上的接触面积，能够更好的抵抗千斤顶5反力，且能够在千斤顶5反力不大的时候，直接利用限位机构4来限制承重梁2的纵向位移，无需手动插入并取出阻拦件112，减少了操作步骤，提高了施工效率。

优选但不局限地，每个楔形块451的楔面上设置有滑层455。滑层455可以采用铍青铜片、含钼高速钢片或者凯氏合金片，滑层455的设置可以降低钳块452与楔形块451之间的磨损。

另一方面，压桩反力架装置的施工方法，包括以下步骤：

S1、将桩体6埋设在桩孔内，在施工地面上通过植入锚杆113固定反力架装置。

S2、在桩体6顶面上安装千斤顶5。

S3、启动电机310带动承重梁2在反力架1下移并靠近千斤顶5，将两个阻拦件112分别贯穿设置反力架1的两个立柱110上，两个阻拦件112与承重梁2的两端的顶部存在间距。

S4、启动千斤顶5，千斤顶5的顶头向上推动承重梁2上移直至承重梁2与阻拦件112抵触；同时承重梁2上移过程中弹簧减震器410收缩带动安全钳440上移，两个连接件430拉起两个安全钳440上的拉杆454，两个安全钳440分别钳紧两个导轨340。

S5、千斤顶5受到承重梁2上反力，千斤顶5的底座332将桩体6压入桩孔中直至抵达千斤顶5极限行程。

此时承重梁2的上部拱面受到五处支撑力，支撑件分别为两个阻拦件112、两个安全钳440和连接板420，相较于现有横梁只有两端受力，承重梁2受力更加均匀，承重梁2和现有横梁在采用相同材料、相同厚度情况下，承重梁2具有更高的强度，不易在千斤顶5反力下发生形变。

S6、将千斤顶5顶头回缩。

S7、重复S3～S6直至将桩体6压入桩孔到指定深度，完成压桩过程。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。