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申请/专利权人：江苏省地质矿产局第三地质大队;南京吉欧地下空间科技有限公司

摘要：本发明提供了一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置及方法，属于桥梁结构改造技术领域。解决了现有技术中存在的在狭小空间施工难度大、对周围环境影响大、施工成本高的技术问题。其技术方案为：一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置，包括桩头拔除机构和桩身拔除结构两部分。本发明的有益效果为：本发明通过H型钢与长方体钢块对桩体进行分段上拔，既保证了拔桩的可靠性，又在有限地下空间做到高效施工，减少对上部结构物或周围建筑物的影响，同时，采用钢护筒沉入将桩身与土体分离减摩的方法，具有稳定性高，施工速度快等优势。

主权项：1.一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置，其特征在于，包括桩头拔除机构和桩身拔除机构两部分；所述桩头拔除机构包括钢护筒1、H型钢2、若干加劲钢板4和钢垫板5，所述H型钢2下翼缘内侧与桩体7顶部接触部分沿腹板对称焊接所述钢垫板5，原桩主筋10由下向上依次穿过所述H型钢2底板和所述钢垫板5；所述桩身拔除机构包括长方体钢块3、千斤顶6、钢垫块8和若干个螺纹钢筋9，所述若干个螺纹钢筋9沿所述长方体钢块3横截面方向与竖向若干原桩主筋10相互垂直交叉焊接，所述长方体钢块3置于所述螺纹钢筋9与所述原桩主筋10形成的框架内，所述长方体钢块3两侧下方依次放置所述千斤顶6和所述钢垫块8；沿所述H型钢2纵向在所述钢护筒1两侧以及所述H型钢2下方各设置一个所述千斤顶6；所述千斤顶6下方设有所述钢垫块8，所述钢垫块8通过底部施工平台作为拔桩反力装置；其中，所述桩头拔除机构中的若干加劲钢板4沿所述H型钢2腹板对称布置，其两端分别焊接在所述H型钢2的上下翼缘内侧，靠近腹板的一侧与腹板焊接固定；所述加劲钢板4的高度与所述H型钢2腹板高度相等，所述加劲钢板4的宽度为所述H型钢2翼缘宽度的一半；所述桩头拔除机构中的所述钢垫板5与所述原桩主筋10焊接部位通过设置若干个水平方向所述螺纹钢筋9进行加强固定；所述钢护筒1呈中空圆柱体结构，其顶部低于所述桩体7的顶部。

全文数据：一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置及方法技术领域本发明涉及桥梁结构改造技术领域，尤其涉及一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置及方法。背景技术随着城市人口及车辆的增多,城市地铁交通建设已经成为各大城市解决交通拥挤的首选方案。尽管地铁线路的布置在原则上尽量避免对原有建筑物的影响,但是仍有部分地铁线路会穿越既有桥梁桩基础。因此，为保证城市地铁线路的正常施工，需要对已有桥梁桩基础进行拔除施工，而且桥梁下方的桩基拔除只能在非常狭窄的有限空间内进行。通过查阅相关资料，对于桥面下这一有限空间的拔桩研究比较少，目前还没有完全成熟的技术方案，传统的拔桩方式都是通过专用的拔桩机、起重机等器械直接上拔，在拔桩过程中桩表面和泥土之间粘附力大，造成桩不容易被拔出。《软土盾构掘进区穿越既有桥梁拔桩装置》201720235220.1，通过全套管机驱动全套管旋转沉入原有桩，利用全套管底部安装的刀片及与原有桩之间设置的倒三角锤进行桩体切割，完成拔桩。上述方法通常在宽阔场地能够有效进行，然而，当地下施工空间十分有限时，大型机器不方便操作，拔桩难度非常大，很容易影响到上部结构物或周围建筑物的安全，存在风险高、成本大等问题。发明内容本发明的目的在于解决现有技术中存在的在狭小空间施工难度大、对周围环境影响大、施工成本高的技术问题，并提供一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置及方法。本发明是通过如下措施实现的：一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置，其中，包括桩头拔除机构和桩身拔除结构两部分；所述桩头拔除机构包括钢护筒1、H型钢2、若干加劲钢板4和钢垫板5，所述H型钢2下翼缘内侧与桩体7顶部接触部分沿腹板对称焊接所述钢垫板5，原桩主筋10由下向上依次穿过所述H型钢2底板和所述钢垫板5；所述桩身拔除结构包括长方体钢块3、千斤顶6、钢垫块8和若干个螺纹钢筋9，所述若干个螺纹钢筋9沿所述长方体钢块3横截面方向与竖向若干原桩主筋10垂直交叉焊接，所述长方体钢块3置于所述螺纹钢筋9与所述原桩主筋10形成的框架内，所述长方体钢块3两侧下方依次放置所述千斤顶6和所述钢垫块8；沿所述H型钢2纵向在所述钢护筒1两侧以及所述H型钢2下方各设置一个所述千斤顶6；所述千斤顶6下方设有所述钢垫块8，所述钢垫块8通过底部施工平台作为拔桩反力装置。作为本发明提供的一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的进一步优化方案，所述桩头拔除装置中的若干加劲钢板4沿所述H型钢2腹板对称布置，其两端分别焊接在所述H型钢2的上下翼缘内侧，靠近腹板的一侧与腹板焊接固定；所述加劲钢板4的高度与所述H型钢2腹板高度相等，所述加劲钢板4的宽度为所述H型钢2翼缘宽度的一半。作为本发明提供的一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的进一步优化方案，所述桩头拔除装置中的所述钢垫板5与所述原桩主筋10焊接部位通过设置若干个水平方向所述螺纹钢筋9进行加强固定。作为本发明提供的一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的进一步优化方案，所述钢护筒1呈中空圆柱体结构，其顶部低于所述桩体7的顶部。一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的拔桩方法，包括以下步骤：1、拔桩前完成施工平台的浇筑，满足千斤顶6及拔桩设备的施工要求；2、固定压入钢护筒1设备，与桩体7中心对准定位，在预拔除的桩周围压入钢护筒1，并用高压水枪冲刷钢护筒1内的桩体7侧土体；3、若干加劲钢板4沿H型钢2腹板对称布置，两端分别焊接在H型钢2的上下翼缘内侧，靠近腹板的一侧与腹板焊接固定；4、桩体7顶部放置H型钢2，与桩体7顶部接触部分的H型钢2下翼缘内侧对称焊接钢垫板5；5、凿除桩体7顶部的混凝土，将裸露出的原桩主筋穿过H型钢2下翼缘及钢垫板5与H型钢2焊接固定，钢垫板5与原桩主筋10焊接部位通过设置若干水平方向螺纹钢筋9进行加强固定；6、若干个加劲钢板4强化位置处的H型钢2下方沿桩体7两侧各布置一个千斤顶6，并在千斤顶6下端放置钢垫块8，与钢垫块8底部接触的施工平台作为拔桩反力装置，通过千斤顶6分级施加荷载产生的推力带动H型钢2竖直向上移动，从而实现拔桩；7、在桩体7上拔一段距离后，取下H型钢2并截断拔出的部分桩体，保留部分主筋并与若干水平方向的螺纹钢筋9焊接固定；8、长方体钢块3放置于螺纹钢筋9与原桩主筋10形成的框架内，长方体钢块3底部与千斤顶6接触，利用千斤顶6继续施加荷载，从而将桩逐节拔起；9、取下长方体钢块3，截断拔出的部分桩体，保留部分主筋并与若干水平方向螺纹钢筋9焊接固定，并重复步骤8，直至桩体全部拔除。为了更好的实现本发明目的，本发明还提供一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置，包括桩体拔除结构和两相对设置的桩头夹紧机构两部分；所述桩体拔除结构包括两个钢垫块8，分别设置在所述两个钢垫块8上的两千斤顶6，以及设置在两所述千斤顶6顶部的长方体钢块3和等间距设置在所述长方体钢块3中部顶面的若个螺纹钢筋9；所述桩头夹紧机构包括设置在所述长方体钢块3顶面的底座11，设置在所述底座11上的移动导向件12，分别活动连接在所述移动导向件12的两支撑臂120上的主联动件13和副联动件14，分别由所述主联动件13和所述副联动件14驱动端的顶压元件15驱动的若干个弹性夹紧组件16，所述若干个弹性加紧组件16等间距并排设置在所述底座11一端的支撑板上；还包括设置在所述移动导向件12上，贯穿所述底座11上的支撑柱的导向螺杆。作为本发明提供的一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的进一步优化方案，所述移动导向件12底面分别并排设置两个导向块121，所述导向块121横截面为梯形状，且两所述导向块121分别与所述底座11上的横截面为倒立梯形槽相互滑动配合。作为本发明提供的一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的进一步优化方案，所述主联动件13呈凹型，其横向臂130铰接于所述移动导向件12的其中一支撑臂120上，两个动力臂131分别铰接于所述顶压元件15。作为本发明提供的一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的进一步优化方案，所述副联动件14由铰接于所述移动导向件12另一个所述支撑臂120的连接臂140，设置在所述连接臂140一端部的驱动臂141，活动连接于所述驱动臂141驱动端的所述顶压元件15，所述连接臂140另一端与所述主联动件13的横向臂122活动连接。作为本发明提供的一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的进一步优化方案，所述弹性夹紧组件16包括与外侧所述螺纹钢筋9相互接触的挤压杆160，设置在所述挤压杆160上的回位弹簧161。为了更好的实现本发明目的，本发明还提供了使用盾构穿越既有桥梁拔桩装置的拔桩方法，包括以下步骤：1、拔桩前完成施工平台的浇筑，满足千斤顶6及拔桩设备的施工要求；2、固定压入钢护筒设备，与桩体7中心对准定位，在预拔除的桩体周围压入钢护筒，并用高压水枪冲刷钢护筒内的桩体7侧土体；3、凿除桩体7顶部的混凝土，将裸露出的原桩主筋穿过长方体钢块3顶面若个螺纹钢筋9之间间隙进行加强固定；4、使得导向螺杆旋转进而推动移动导向件12沿底座11移动，从而驱动主联动件13和副联动件14驱动端的顶压元件15挤压其端部若干个弹性夹紧组件16的挤压杆160以及外侧的螺纹钢筋9，通过千斤顶6分级施加荷载产生竖直向上推力带动原桩主筋10与桩体7一起竖直向上移动，从而实现拔桩；5、在桩体7上拔一段距离后，反向旋转导向螺杆，桩头夹紧机构脱离外侧的螺纹钢筋9，并截断拔出的部分桩体，通过千斤顶6从而将桩体逐节拔起；6、取下长方体钢块3，截断拔出的部分桩体，保留部分主筋并与若干水平方向螺纹钢筋9夹紧固定，并重复步骤3至步骤5，直至桩体全部拔除。本发明的有益效果为：本发明通过H型钢与长方体钢块对原有桩进行分段上拔，既保证了拔桩的可靠性，又在有限地下空间做到高效施工，减少对上部结构物或周围建筑物的影响，同时，采用钢护筒沉入将桩身与土体分离减摩的方法，具有稳定性高，施工速度快等优势；整个拔桩过程采用分段截除、多次重复的方式，有效地解决了桩长较深、整桩抗拔力较大等问题，保证施工的稳定性；钢护筒的沉入，实现了桩身与土体的分离，通过减少摩擦力降低拔桩难度，阻止护筒外的土体进入桩体，同时起到聚集水量与加快水土由护筒上侧溢出速度的效果；通过自身刚度大的H型钢与原有桩主筋焊接满足起拔时强度与刚度的双重要求，能有效拔起初始抗拔力大的原有桩，保证拔桩的可靠性，通过重量轻、体积小的长方体钢块，方便完成后续拔桩，节约人力资源，保证在狭窄空间施工的高效性；拔桩设备及拔桩方法现场适应性强，拔桩效率高，尤其是对施工场地的空间要求低。附图说明图1是本发明的H型钢拔桩装置结构示意图；图2是本发明的长方体钢块拔桩装置结构示意图；图3是本发明的H型钢拔桩装置侧视图；图4是本发明的长方体钢块与原桩体连接示意图；图5是本发明实施例2的整体结构示意图；图6是本发明实施例2的主视图；图7为图6的俯视图；图8是本发明实施例2的中的桩头夹紧机构示意图；图9是本发明实施例2中主联动件结构示意图；图10是本发明实施例2中的副联动件的结构示意图。其中，附图标记为：1、钢护筒；2、H型钢；3、长方体钢块；4、加劲钢板；5、钢垫板；6、千斤顶；7、原桩体；8、钢垫块；9、螺纹钢筋；10、原桩主筋；11、底座；12、移动导向件；120、支撑臂；121、导向块；13、主联动件；130、支撑臂；131、横向臂；14、副联动件；140、连接臂；141、驱动臂；15、顶压元件；16、弹性夹紧组；160、挤压杆；161、回位弹簧。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。实施例1参见图1至图4，本发明是：一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置，其中，包括桩头拔除机构和桩身拔除结构两部分；桩头拔除机构包括钢护筒1、H型钢2、若干加劲钢板4和钢垫板5，H型钢2下翼缘内侧与桩体7顶部接触部分沿腹板对称焊接钢垫板5，原桩主筋10由下向上依次穿过H型钢2底板和钢垫板5；桩身拔除装置包括长方体钢块3、千斤顶6、钢垫块8和若干个螺纹钢筋9，若干个螺纹钢筋9沿长方体钢块3横截面方向与竖向若干原桩主筋10垂直交叉焊接，长方体钢块3置于螺纹钢筋9与原桩主筋10形成的框架内，长方体钢块3两侧下方依次放置千斤顶6和钢垫块8；沿H型钢2纵向在钢护筒1两侧以及H型钢2下方各设置一个千斤顶6；千斤顶6下方设有钢垫块8，钢垫块8通过底部施工平台作为拔桩反力装置。具体地，桩头拔除机构中的若干加劲钢板4沿H型钢2腹板对称布置，其两端分别焊接在H型钢2的上下翼缘内侧，靠近腹板的一侧与腹板焊接固定；加劲钢板4的高度与H型钢2腹板高度相等，加劲钢板4的宽度为H型钢2翼缘宽度的一半。具体地，桩头拔除机构中的钢垫板5与原桩主筋10焊接部位通过设置若干个水平方向螺纹钢筋9进行加强固定。具体地，钢护筒1呈中空圆柱体结构，其顶部低于桩体7的顶部。一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置的拔桩方法，包括以下步骤：1、拔桩前完成施工平台的浇筑，满足千斤顶6及拔桩设备的施工要求；2、固定压入钢护筒1设备，与桩体7中心对准定位，在预拔除的桩周围压入钢护筒1，并用高压水枪冲刷钢护筒1内的原有桩7侧土体；3、若干加劲钢板4沿H型钢2腹板对称布置，两端分别焊接在H型钢2的上下翼缘内侧，靠近腹板的一侧与腹板焊接固定；4、桩体7顶部放置H型钢2，与桩体7顶部接触部分的H型钢2下翼缘内侧对称焊接钢垫板5；5、凿除桩体7顶部的混凝土，将裸露出的原桩主筋穿过H型钢2下翼缘及钢垫板5与H型钢2焊接固定，钢垫板5与原桩主筋10焊接部位通过设置若干水平方向螺纹钢筋9进行加强固定；6、若干个加劲钢板4强化位置处的H型钢2下方沿桩体7两侧各布置一个千斤顶6，并在千斤顶6下端放置钢垫块8，与钢垫块8底部接触的施工平台作为拔桩反力装置，通过千斤顶6分级施加荷载产生的推力带动H型钢2竖直向上移动，从而实现拔桩；7、在桩体7上拔一段距离后，取下H型钢2并截断拔出的部分桩体，保留部分主筋并与若干水平方向的螺纹钢筋9焊接固定；8、长方体钢块3放置于螺纹钢筋9与原桩主筋10形成的框架内，长方体钢块3底部与千斤顶6接触，利用千斤顶6继续施加荷载，从而将桩逐节拔起；9、取下长方体钢块3，截断拔出的部分桩体，保留部分主筋并与若干水平方向螺纹钢筋9焊接固定，并重复步骤8，直至桩体全部拔除。实施例2参见图5至图10，为了更好的实现本发明目的，本发明还提供一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置，包括桩体拔除结构和两相对设置的桩头夹紧机构两部分；桩体拔除结构包括两钢垫块8，分别设置在两钢垫块8上的两千斤顶6，两端分别设置在两千斤顶6顶部的长方体钢块3以及等间距设置在长方体钢块3中部顶面的若个螺纹钢筋9构成；桩头夹紧机构包括设置在长方体钢块3顶面的底座11，设置在底座11上的移动导向件12，分别活动连接在移动导向件12的两支撑臂120上的主联动件13和副联动件14，分别由主联动件13和副联动件14驱动端的顶压元件15驱动的若干个弹性夹紧组件16，若干个弹性加紧组件16等间距并排设置在底座11一端的支撑板上；还包括设置在移动导向件12上，贯穿底座11上的支撑柱的导向螺杆。具体地，移动导向件12底面分别并排设置两个导向块121，导向块121横截面为梯形状，且两导向块121分别与底座11上的横截面为倒立梯形槽相互滑动配合。具体地，主联动件13呈凹型，其横向臂130铰接于移动导向件12的其中一支撑臂120上，两个动力臂131分别铰接于顶压元件15。具体地，副联动件14包括铰接于移动导向件12另一个支撑臂120的连接臂140，设置在连接臂140一端部的驱动臂141，活动连接于驱动臂141驱动端的顶压元件15，连接臂140另一端与主联动件13的横向臂122活动连接。具体地，弹性夹紧组件16包括与外侧螺纹钢筋9相互接触的挤压杆160，设置在挤压杆160上的回位弹簧161。为了更好的实现本发明目的，本发明还提供了使用盾构穿越既有桥梁拔桩装置的拔桩方法，包括以下步骤：1、拔桩前完成施工平台的浇筑，满足千斤顶6及拔桩设备的施工要求；2、固定压入钢护筒设备，与桩体7中心对准定位，在预拔除的桩体周围压入钢护筒，并用高压水枪冲刷钢护筒内的桩体7侧土体；3、凿除桩体7顶部的混凝土，将裸露出的原桩主筋穿过长方体钢块3顶面若个螺纹钢筋9之间间隙进行加强固定；4、使得导向螺杆旋转进而推动移动导向件12沿底座11移动，从而驱动主联动件13和副联动件14驱动端的顶压元件15挤压其端部若干个弹性夹紧组件16的挤压杆160以及外侧的螺纹钢筋9，通过千斤顶6分级施加荷载产生竖直向上推力带动原桩主筋10与桩体7一起竖直向上移动，从而实现拔桩；5、在桩体7上拔一段距离后，反向旋转导向螺杆，桩头夹紧机构脱离外侧的螺纹钢筋9，并截断拔出的部分桩体，通过千斤顶6从而将桩体逐节拔起；6、取下长方体钢块3，截断拔出的部分桩体，保留部分主筋并与若干水平方向螺纹钢筋9夹紧固定，并重复步骤3至步骤5，直至桩体全部拔除。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

权利要求：1.一种盾构穿越既有桥梁拔桩装置，其特征在于，包括桩头拔除机构和桩身拔除结构两部分；所述桩头拔除机构包括钢护筒1、H型钢2、若干加劲钢板4和钢垫板5，所述H型钢2下翼缘内侧与桩体7顶部接触部分沿腹板对称焊接所述钢垫板5，原桩主筋10由下向上依次穿过所述H型钢2底板和所述钢垫板5；所述桩身拔除装置包括长方体钢块3、千斤顶6、钢垫块8和若干个螺纹钢筋9，所述若干个螺纹钢筋9沿所述长方体钢块3横截面方向与竖向若干原桩主筋10相互垂直交叉焊接，所述长方体钢块3置于所述螺纹钢筋9与所述原桩主筋10形成的框架内，所述长方体钢块3两侧下方依次放置所述千斤顶6和所述钢垫块8；沿所述H型钢2纵向在所述钢护筒1两侧以及所述H型钢2下方各设置一个所述千斤顶6；所述千斤顶6下方设有所述钢垫块8，所述钢垫块8通过底部施工平台作为拔桩反力装置。2.根据权利要求1所述的盾构穿越既有桥梁拔桩装置，其特征在于，所述桩头拔除装置中的若干加劲钢板4沿所述H型钢2腹板对称布置，其两端分别焊接在所述H型钢2的上下翼缘内侧，靠近腹板的一侧与腹板焊接固定；所述加劲钢板4的高度与所述H型钢2腹板高度相等，所述加劲钢板4的宽度为所述H型钢2翼缘宽度的一半。3.根据权利要求1所述的盾构穿越既有桥梁拔桩装置，其特征在于，所述桩头拔除装置中的所述钢垫板5与所述原桩主筋10焊接部位通过设置若干个水平方向所述螺纹钢筋9进行加强固定。4.根据权利要1所述的盾构穿越既有桥梁拔桩装置，其特征在于，所述钢护筒1呈中空圆柱体结构，其顶部低于所述桩体7的顶部。5.一种利用权利要求1-4任一项所述的盾构穿越既有桥梁拔桩装置的拔桩方法，其特征在于，包括以下步骤：1、拔桩前完成施工平台的浇筑，满足千斤顶6及拔桩设备的施工要求；2、固定压入钢护筒1设备，与桩体7中心对准定位，在预拔除的桩周围压入钢护筒1，并用高压水枪冲刷钢护筒1内的桩体7侧土体；3、若干加劲钢板4沿H型钢2腹板对称布置，两端分别焊接在H型钢2的上下翼缘内侧，靠近腹板的一侧与腹板焊接固定；4、桩体7顶部放置H型钢2，与桩体7顶部接触部分的H型钢2下翼缘内侧对称焊接钢垫板5；5、凿除桩体7顶部的混凝土，将裸露出的原桩主筋穿过H型钢2下翼缘及钢垫板5与H型钢2焊接固定，钢垫板5与原桩主筋10焊接部位通过设置若干水平方向螺纹钢筋9进行加强固定；6、若干个加劲钢板4强化位置处的H型钢2下方沿桩体7两侧各布置一个千斤顶6，并在千斤顶6下端放置钢垫块8，钢垫块8底部接触的施工平台作为拔桩反力装置，通过千斤顶6分级施加荷载产生的推力带动H型钢2竖直向上移动，从而实现拔桩；7、在桩体7上拔一段距离后，取下H型钢2并截断拔出的部分桩体，保留部分主筋并与若干水平方向的螺纹钢筋9焊接固定；8、长方体钢块3放置于螺纹钢筋9与原桩主筋10形成的框架内，长方体钢块3底部与千斤顶6接触，利用千斤顶6继续施加荷载，从而将桩逐节拔起；9、取下长方体钢块3，截断拔出的部分桩体，保留部分主筋并与若干水平方向螺纹钢筋9焊接固定，并重复步骤8，直至桩体全部拔除。

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