夹桩机构及压桩机的制作方法

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其是在沉桩作业过程中使用的压桩机的夹桩机构。本实用新型还涉及设有所述夹桩机构的压桩机。

背景技术：

混凝土预制桩承载力高、抗弯性能好、成桩质量可靠，采取工业化生产，有成熟的工艺和完善的质量管理体系做保证，可在生产过程中施行有效的质量控制，适用于工业与民用建筑低承台桩基础，铁路、公路与桥梁、港口、码头、水利、市政、构筑物及大型设备等工程基础。

预制桩的施工方法主要有锤击法和静压法两种，锤击法采用柴油锤或液压锤进行作业，静压法用抱压式液压压桩机或顶压式液压压桩机进行作业。由于静压法施工简便、速度快，施工质量易保证，且能控制压力，一般采用的较多。

抱压式液压静力压桩机的压桩过程是通过夹持机构"抱"住桩身侧面，由此产生摩擦传力来实现的；而顶压式液压静力压桩机则是从预制桩的顶端施压，将其压入地基的。由于施压传力方式不同，这两种桩机结构形式、性能特点、适用范围也有显著不同，其中，抱压式桩机主要由压桩系统和夹桩机构组成，而顶压式桩机主要由压桩系统和桩帽组成。

常规的顶压式压桩机由于其结构及工作特点，使其工作重心较高、安全性较差，并且存在压桩力较小、压入桩的垂直度保障能力差等问题，因而其应用受到限制；而抱压式压桩机结构紧凑、操作简便、工作重心低、移动平稳、转场方便、施工效率高，因此，抱压式压桩机已经占绝对主导地位。

但是，由于重达数吨或几十吨的多边形预制桩在生产过程中为了便于脱模方便，桩身通常设置拔模斜度，如方形预制桩1的桩身断面形状一般呈倒梯形结构(见图1)，并不是严格规整的方形。限于现有压桩机上夹桩机构(又称抱压箱或夹桩箱)的夹块夹紧方向是固定不变的，因而在对断面形状大致呈方形的方桩进行沉桩施工时，夹桩机构在抱夹方桩的过程中通常会造成夹块的夹面仅局部与桩身表面接触(如仅竖向线接触)，更有甚者会出现完全未接触的情况，存在虚抱的情况，导致抱锁强度降低，出现滑桩，存在一定的安全隐患。虽然可以采用与桩身相匹配的夹块来加以解决，但是需要夹块与桩型一对一匹配，宽窄方位也要对准，存在通用性差和施工调整难度大的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种夹桩机构。该夹桩机构的夹块具有浮动调节功能，能够保证夹块的作用面与桩身贴合压紧，从而满足不同方桩的抱夹要求，具有更强的通用性。

本实用新型的另一目的是提供一种设有所述夹桩机构的压桩机。

为实现上述目的，本实用新型提供一种夹桩机构，包括夹桩承载件，所述夹桩承载件的内部形成有可供预制桩竖向穿过的夹桩空间，所述夹桩承载件于所述夹桩空间的周围设有夹桩油缸，各所述夹桩油缸位于所述夹桩承载件内侧的伸缩部位设有夹块，所述夹块通过可活动的连接结构连接于所述伸缩部位，以使所述夹块具有相对于所述伸缩部位的伸缩方向偏摆的横向自由度。

优选地，所述可活动的连接结构包括接触配合的第一球面和第二球面；所述第一球面包括设于所述夹块背部的凸起球面，所述第二球面包括设于所述伸缩部位的内凹球面，或者，所述第一球面包括设于所述夹块背部的内凹球面，所述第二球面包括设于所述伸缩部位的凸起球面。

优选地，所述可活动的连接结构包括接触配合的第一弧面和第二弧面；所述第一弧面包括设于所述夹块背部的凸起弧面，所述第二弧面包括设于所述伸缩部位的内凹弧面，或者，所述第一弧面包括设于所述夹块背部的内凹弧面，所述第二弧面包括设于所述伸缩部位的凸起弧面。

优选地，经过所述第一弧面圆心的中轴线和经过所述第二弧面圆心的中轴线均平行于所述夹桩空间的纵向中心线。

优选地，所述可活动的连接结构包括连接件，所述夹块设有用于穿过所述连接件的连接孔，所述连接件与连接孔之间具有横向的活动余量，且所述连接件的限位面与伸缩部位的连接表面之间具有夹块沿着连接件移动或摆偏的活动余量。

优选地，所述连接孔为纵截面的长轴处于横向方向的腰型孔。

优选地，所述腰型孔为沉孔，所述连接件具有与所述沉孔的台阶相配合的扩径部位。

优选地，所述连接件为螺栓或螺钉，所述伸缩部位设有与所述螺栓或螺钉相对应的螺纹孔，所述螺栓或螺钉的螺纹端穿过所述沉孔旋入所述螺纹孔，其螺栓头或螺钉头作为连接件的扩径部位位于所述沉孔的扩口中。

优选地，所述沉孔的内部设置有垫套，所述连接件穿过所述垫套与伸缩部位连接；所述垫套的一端与伸缩部位的连接表面相抵，另一端高于所述沉孔的台阶面与连接件的限位面相抵，所述扩径部位靠近伸缩部位的端面为与垫套相抵的限位面。

优选地，所述垫套为弹性垫套。

为实现上述另一目的，本实用新型提供一种压桩机，包括压桩系统和至少一夹桩机构，所述压桩系统用于在所述夹桩机构夹紧预制桩之后，驱动所述夹桩机构竖向上下移动，所述夹桩机构为上述任一项所述的夹桩机构。

本实用新型所提供的夹桩机构的夹块通过可活动的连接结构与夹桩油缸的伸缩部位相连接，使得夹块在外力的作用下能自动相对于伸缩部位能够在横向方向上进行偏摆。这样，在夹桩的过程中，在夹桩油缸和预制桩从两侧共同向夹块施加压力的作用下，夹块能通过摆动进行微小的浮动调节，保证夹块的作用面与桩身贴合压紧，实现抱锁，从而满足不同方桩的抱夹要求，具有更强的通用性。

本实用新型所提供的压桩机设有所述夹桩机构，由于所述夹桩机构具有上述技术效果，则设有该夹桩机构的压桩机也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为一种典型的方形混凝土预制桩的断面示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种夹桩机构的结构示意图；

图3为图2所示夹桩机构的剖视图；

图4为夹桩油缸与夹块通过可活动的连接结构相连接的剖视图；

图5为夹块背部形成有内凹弧面的结构示意图；

图6为夹桩油缸的端面形成有凸起弧面的结构示意图。

图中：

1.方形预制桩2.夹桩承载件3.夹桩空间4.夹桩油缸5.油缸安装座6.防转键7.伸缩部位8.夹块9.夹持面10.凹槽11.第一弧面12.第二弧面13.螺栓14.连接孔15.螺纹孔16.垫套

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图2、图3、图4和图6，图2为本实用新型实施例公开的一种夹桩机构的结构示意图；图3为图2所示夹桩机构的剖视图；图4为夹桩油缸与夹块通过可活动的连接结构相连接的剖视图；图6为夹桩油缸的端面形成有凸起弧面的结构示意图。

如图所示，在一种实施例中，以应用于横截面大致呈方形的预制桩的夹桩机构为例进行说明。本实施例中所提供的夹桩机构的夹桩承载件2呈箱式结构，其箱体壁为中空的双层结构，在外壁与内壁之间形成有夹层空间，箱体中部形成有竖向贯通以穿过方形预制桩的夹桩空间3，夹桩承载件2于夹桩空间3的周围在大致同一高度位置设置有四个夹桩油缸4，四个夹桩油缸4为一组且以依次垂直相交的方向(优选压桩机的前、后、左、右、四个方向)排列分布，各夹桩油缸4的伸缩方向分别与夹桩空间3的纵向中心线相垂直，箱体的外壁和内壁上开设有相应的安装孔，夹桩油缸4通过油缸安装座5与夹桩承载件2固定连接，夹桩油缸4通过防转键6与油缸安装座5连接，以防止夹桩油缸4在夹桩承载件2上转动。

为保证被夹持的预制桩横向定位精准，优选各夹桩油缸4规格相同且同步运行。当然，作为变形例，本实用新型提供的夹桩机构可以沿纵向中心线依次排列设置两组以上夹桩油缸4。

各夹桩油缸4位于夹桩承载件内侧的伸缩部位7设有夹块8，夹块8通过可活动的连接结构连接于夹桩油缸4的伸缩部位7，以使得夹块8具有相对于伸缩部位7的伸缩方向偏摆的自由度。

这里所述的伸缩部位7既可以是夹桩油缸4的缸体，也可以是夹桩油缸4的活塞杆。当夹桩油缸4以缸体朝向夹桩空间3、活塞杆背向夹桩空间4的姿态安装于夹桩承载件2时，则夹块8连接于夹桩油缸4的缸体；当夹桩油缸4以活塞杆朝向夹桩空间3、缸体背向夹桩空间3的姿态安装于夹桩承载件2时，则夹块8连接于夹桩油缸4的活塞杆。

为了保证具有足够的夹持力，图中所示的夹桩机构设有上、下两层夹桩油缸4和夹块8，每层四个夹桩油缸4和夹块8，两层夹桩油缸4和夹块8的结构基本相同，下面以其中一个夹桩油缸4和夹块8为例，对两者之间的可活动的连接结构做更为详细的说明。

请一并参考图4、图5、图6，图4为夹桩油缸与夹块通过可活动的连接结构相连接的剖视图；图5为夹块背部形成有内凹弧面的结构示意图；图6为夹桩油缸的端面形成有凸起弧面的结构示意图。

如图所示，夹块8大体呈矩形，在夹桩油缸4的伸缩方向上具有一定厚度，其上边缘和下边缘经过倒角形成局部斜面，以便于传入、退出方形预制桩，其位于内侧的表面是在作业时与方形预制桩的表面相接触的夹持面9，为了提高夹块8在抱紧方形预制桩时的摩擦力，夹块8的夹持面9上设有若干横向延伸且间隔分布的凹槽10。

夹块8的背部设有第一弧面11，第一弧面11为一个内凹的弧面，夹桩油缸4的伸缩部位7设有第二弧面12，第二弧面12为一个凸起的弧面，夹块8通过第一弧面11与第二弧面12接触配合，且经过第一弧面11圆心的中轴线和经过第二弧面12圆心的中轴线均平行于夹桩空间3的纵向中心线。

夹块8与伸缩部位7之间通过螺栓13进行连接，本实施例以四根螺栓13连接为例进行说明。夹块8上设有四个用于穿过螺栓的连接孔14，伸缩部位7设有与螺栓相对应的螺纹孔15，每一个连接孔14为纵向截面的长轴处于横向方向的腰型孔，螺栓13与连接孔14之间具有横向的活动余量，并且螺栓13的限位面与伸缩部位7的连接表面之间具有夹块沿着连接件移动或摆偏的活动余量，而且，腰型孔为沉孔，沉孔的内部设置有垫套16，垫套16的一端与伸缩部位7的连接面相抵，另一端高于沉孔的台阶面并与螺栓13头部的限位面相抵，螺栓13的螺纹端穿过垫套16旋入伸缩部位7的螺纹孔15，螺栓13的头部位于沉孔的扩口中，避免螺栓13的头部突出夹块8的夹持面9，使夹块8的夹持面9保持平整。由于螺栓13的头部具有径向扩大的尺寸，因此，可以通过与沉孔的台阶相配合来防止夹块8脱离夹桩油缸4。

本实施例中，夹块8与夹桩油缸4通过弧面相配合，并且夹块8上设置有腰型孔，腰型孔内设置有垫套16，螺栓13穿过腰型孔内的垫套16与夹桩油缸4上的螺纹孔15连接，并且垫套16的高度要高出沉孔面，保证了螺栓13不与夹块8直接接触，防止夹块8被压死锁紧，同时夹块8上的腰型孔满足了夹块8具有相对于螺栓13的移动空间，在夹桩的过程中，在夹桩油缸4和预制桩施于夹块8压力的作用下，夹块8能在弧面上进行微小的浮动调节，使两个夹块8的夹持面形成的夹角自适应于桩身两个侧壁面间的夹角，保证夹块8的夹持面9与桩身贴合压紧，实现抱锁。作为优选，垫套16采用弹性垫套，当螺栓13穿过位于腰型孔内的垫套16时，垫套16被胀紧与腰型孔短轴上的两个面相抵，避免了夹块8在未夹桩状态时出现晃动，同时也起到了减震降噪的效果。

当然，夹块8的第一弧面11也可以与伸缩部位7的第二弧面12互换，也就是说，夹块8的第一弧面11为凸起的弧面，伸缩部位7的第二弧面12为内凹的弧面，同样能够实现使夹块浮动的目的。

此外，传统油缸安装在夹桩机构内部，因空间小导致油缸不能选择大行程油缸，而本实施例中，夹桩承载件2呈箱式结构，其箱体壁为中空的双层结构的设计，夹桩承载件2单侧由内之外的空间均可作为夹桩油缸4的安装空间，可满足大行程油缸的安装，进而能适用于更多规格预制桩的抱压。

夹块8的摆动可以有设定的幅度，由于预制桩的表面倾斜的角度通常来讲相对较小，因此只要夹块8的摆动角度大于预制桩表现的最大倾斜角度即可满足使用要求，例如，从夹块8的正面观察时，夹块向左和向右摆动的角度可以是±5°、±6°或±10°，等等。

在另外一些实施例中，夹块8与夹桩油缸4可采用球头进行活动链接，例如，在夹块8的背部设计内凹的第一球面，在伸缩部位7设计凸起的第二球面，通过第一球面与第二球面的接触配合实现浮动的目的，或者，在夹块8的背部设计凸起的第一球面，在伸缩部位7设计内凹的第二球面，通过第一球面与第二球面的接触配合实现浮动的目的。这样的结构设计，相对于第一弧面11和第二弧面12的而言，具有球面的夹块8还具有相对于夹桩承载件纵向中轴线偏摆的纵向自由度，当预制桩的桩身表面出现纵向的倾斜时，具有球面的夹块8在外力作用下可实现在任意方向摆偏进而与桩身表面适配后夹紧。

若采用球头进行活动连接，则这种活动连接结构除了可以使夹块8相对于伸缩部位7横向摆动之外，还可以使夹块8相对于伸缩部位7在其他方向上移动，从而具有更大的灵活性和通用性，可适用于更多类型的预制桩和更复杂的工况。

上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，夹块8与夹桩油缸4的伸缩部位7之间仅在中央位置设有一根螺栓，或者，采用四根螺钉来代替四根螺栓，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

上文主要以方形预制桩为例进行介绍，可以理解，本实用新型提供的夹桩机构同样可以用于夹持圆桩和其他多边形预制桩，如三角形桩、八边形桩等。正因为夹块8具有横向自由度，当夹桩机构抱夹的预制桩型为三角形桩时，夹桩机构可包括相对于三角形桩三个侧面分布的三个夹桩油缸4，三个夹桩油缸4分别施压抱紧三角形桩的三个侧壁面。作为变形例，夹块8还可以竖向开设v型通槽与多边形桩的棱边相适配，用于抱夹多边形桩的棱边处，此处不再赘述。

另外，对于沿长度方向包含大截面段和小截面段的变截面预制桩，夹桩油缸4的伸缩部位7的伸缩长度范围大于大截面段与小截面段间的单边差值，这样的尺寸设计方便夹桩机构随意抱夹变截面预制桩的大截面段或小截面段。

除了上述夹桩机构，本实用新型还提供一种压桩机，该压桩机包括压桩系统和至少一个夹桩机构，夹桩机构可通过导轮与压桩机上导柱的导向面滚动配合，并通过压桩系统与压桩机相连，在压桩系统的驱动下带动夹桩机构沿着导柱的导向面竖向上下移动，配合由压桩机液压控制系统驱动的夹桩油缸，完成预制桩的沉桩施工。在压桩机具有两个以上夹桩机构的情形下，各夹桩机构可间隔布置且在压桩机的竖向上相对齐，当然，两个以上夹桩机构也可以做成一体结构或进行可拆卸装配，这样的设计，使得沉桩施工时预制桩的桩身竖直度更高，防止桩身倾斜。压桩系统用于在夹桩机构夹紧预制桩之后，驱动夹桩机构向下移动，以执行压桩动作，其中，夹桩机构为上文所描述的夹桩机构，关于压桩机的其余结构，请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本实用新型所提供的夹桩机构及压桩机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

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