一种灌注桩桩孔侧壁加固装置的制作方法

专利检索2022-05-11  1



1.本发明涉及地下工程施工设备技术领域,具体涉及一种灌注桩桩孔侧壁加固装置。


背景技术:

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术,而不必然地构成现有技术。
3.大直径桩基一般深度较深,同时由于桩基穿越地层复杂,在局部有不良地质发育的地区,更易发生塌孔等问题。目前一般采用泥浆护壁或采用一定长度的钢套筒等方法来应对,但发明人发现,采用泥浆护壁或钢套筒来对大直径桩基的桩孔进行加固时,由于桩孔深度较深,采用的加固材料较多,增大了施工成本,而桩孔往往只有设定的部分具有不良地质,因此造成了加固材料的浪费。


技术实现要素:

4.本发明的目的是为克服现有技术的不足,提供了一种灌注桩桩孔侧壁加固装置,桩孔加固成本低,适用于大直径桩基的施工。
5.为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
6.本发明的实施例提供了一种灌注桩桩孔侧壁加固装置,包括升降机构,升降机构与驱动机构连接,驱动机构与竖向同轴设置的内管和外管连接,能够带动内管和外管做同步反向运动,内管插入外管内部并与外管滑动连接,外管与第一铰接杆的一端铰接,第一铰接杆的另一端与连接板铰接,连接板与第二铰接杆的一端铰接,第二铰接杆的另一端与内管铰接,连接板通过连接构件可拆卸连接有加固元件,加固元件用于对桩孔的土体进行加固。
7.可选的,所述驱动机构包括外壳,所述外壳与升降机构连接,所述外壳内部设置有驱动件,驱动件通过传动机构与内管和外管连接,驱动件能够通过传动机构带动内管和外管做同步的反向运动。
8.可选的,所述传动机构包括与驱动件连接的第一锥齿轮,第一锥齿轮与第二锥齿轮和第三锥齿轮相啮合,第二置齿轮与第一连杆的一端固定,第一连杆的另一端通过第一中间杆与第二连杆的一端铰接,第二连杆的另一端与外管铰接,第三锥齿轮与第三连杆的一端固定,第三连杆的另一端与第四连杆的一端铰接,第四连杆的另一端通过第二中间杆与内管铰接,外管管壁设有用于第二中间杆运动的长条孔。
9.可选的,所述外壳内设置有定位杆,定位杆插入外管中,外管与定位杆滑动连接,定位杆能够对外管的运动进行导向。
10.可选的,所述连接构件包括顶杆,所述顶杆的一端与连接板固定,顶杆的另一端滑动连接有圆板,圆板的边缘处设置有环形板,环形板弹性连接有多个卡紧件,卡紧件用于将加固元件卡紧。
11.可选的,所述卡紧件包括与环形板通过弹簧弹性连接的卡紧杆,所述卡紧杆端部
设有圆锥状的卡头,卡头的尖角能够与加固元件的外周面接触,卡头的圆锥面能够与加固元件端部设置的环状凸台接触。
12.可选的,所述加固元件采用注浆管。
13.可选的,配套使用的第一铰接杆、第二铰接杆及连接板沿圆周设置多组,所述连接构件在连接板上沿竖向设置多个,所述加固元件采用锚杆,锚杆可拆卸的连接在连接构件,多个锚杆穿过同一个垫片,相邻连接板的连接构件所连接的垫片之间设有土工织布。
14.可选的,还包括探查组件,所述探查组件包括压力检测元件及探头,所述探头能够与连接构件可拆卸连接,所述压力检测元件用于设置在连接构件与探头之间,用与检测探头对连接构件施加的轴向荷载。
15.可选的,所述升降机构包括行走车,所述行走车安装有卷扬机构,卷扬机构通过起吊线与驱动机构连接。
16.本发明的有益效果:
17.1.本发明的灌注桩桩孔侧壁加固装置,通过升降机构能够带动连接板和加固元件沿竖向运动,从而实现对桩孔竖向的设定所需要加固的位置进行加固,大大降低了塌孔风险,无需采用钢护筒或泥浆护壁对整个桩孔进行加固,节省了加固材料的使用,费用低廉,降低了施工成本和摩擦阻力损失。
18.2.本发明的灌注桩桩孔侧壁加固装置,通过驱动机构能够实现内管和外管做同步的沿竖向的反向运动,进而使得连接板和加固元件只在水平方向上产生移动而在竖直方向上不会产生移动,从而保证了加固位置的精确性,保证了加固效果。
19.3.本发明的灌注桩桩孔侧壁加固装置,加固元件通过卡紧件与环状板卡接固定,且卡紧件与环状板弹性连接,使得顶杆将加固元件插入土体后,卡紧件能够与加固元件的环状凸台分离,从而实现了顶杆随连接板回缩时将加固元件留在土体内部,而无需人工将加固元件与连接构件分离,自动化程度高,降低了施工人员的劳动强度。
20.4.本发明的灌注桩桩孔侧壁加固装置,具有探查组件,能够与整个装置配合,对不良地质进行探查,对不良地质发育的侧向土的范围有一个大致的了解,特别是可以对于存在溶洞、土洞发育的情况做出更合理的判断,可以直接获得原位土的物理力学指标,方便获取待加固的范围。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解,本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术,并不构成对本技术的限定。
22.图1为本发明实施例1整体结构示意图;
23.图2为本发明实施例1驱动机构结构示意图;
24.图3为本发明图1中的a处放大示意图;
25.其中,1.行走车,2.卷筒,3.吊装绳,4.滑轮,5.吊臂,6.外管,7.内管,8.外壳,9.驱动件,10.第一锥齿轮,11.第二锥齿轮,12.第三锥齿轮,13.第一连杆,14.第二连杆,15.第一中间杆,16.限位块,17.第三连杆,18.第四连杆,19.第二中间杆,20.定位杆,21.第一铰接杆,22.第二铰接杆,23.连接板,24.顶杆,25.圆形板,26.环形板,27.卡紧杆,28.卡头,29.弹簧,30.限位板,31.环状凸台,32.锚杆,33.垫片,34.土工织布,35.辅助支架。
具体实施方式
26.实施例1
27.本实施例提供了一种灌注桩桩孔侧壁加固装置,如图1-图3所示,包括升降机构,所述升降机构包括行走车1,所述行走车采用现有行走车辆即可,其具体结构在此不进行详细叙述,所述行走车1上安装有卷扬机构,所述卷扬机构采用现有设备即可,包括安装在行走车上的卷筒2,所述卷筒2与电机连接,电机能够带动卷筒的转动,卷筒上缠绕有吊装绳3,所述吊装绳3的活动端绕过滑轮4后与驱动机构连接,所述滑轮4转动连接在吊臂5的端部,所述吊臂5与行走车1连接。
28.电机转动,能够带动卷筒2转动,进而通过滑轮4带动吊装绳3活动端进行升降运动。
29.在其他一些实施例中,所述升降机构也可采用现有的吊车,本领域技术人员可根据实际需要进行选择。
30.所述驱动机构与轴线竖向设置的外管6和内管7连接,内管7和外管6同轴设置,内管7插入外管6内部并且与外管6滑动连接,驱动机构能够带动外管6和内管7做同步的沿竖向的反向运动。
31.本实施例中,所述驱动机构包括外壳8,所述外壳8通过吊环与吊装绳3的活动端固定连接,所述外壳8内部安装有驱动件9,所述驱动件9通过传动机构与外管6和内管7连接。
32.在一种实施例中,所述驱动件9采用电机和减速机,电机和减速机设置在外壳8内部并且与外壳8固定连接。
33.在另外一种实施方式中,所述驱动件也可采用液压马达或舵机等,只要能够输出转动运动即可。
34.所述驱动件9的输出轴与第一锥齿轮10连接,能够带动第一锥齿轮10转动,第一锥齿轮10和第二锥齿轮11、第三锥齿轮12相啮合,且第二锥齿轮11、第三锥齿轮12同轴设置,第一锥齿轮10能够带动第二锥齿轮11和第三锥齿轮12做同步的反向转动,所述第二锥齿轮11和第三锥齿轮12通过齿轮轴和轴承与外壳8转动连接。
35.第二锥齿轮11的齿轮轴伸出至外壳8外部并与第一连杆13的一端通过套筒固定连接,第一连杆13的另一端通过销轴与第二连杆14的一端铰接,第二连杆14的另一端与第一中间杆15的一端铰接,第一中间杆15的另一端穿过外管6并且与外管6铰接,第一中间杆15上设置有两个限位块16,两个限位块16位于外管6的两侧,防止第一中间杆15从外管6上脱离。
36.第三锥齿轮12的齿轮轴伸出至外壳8外部并与第三连杆17的一端通过套筒固定连接,第三连杆17的另一端通过销轴与第四连杆18的一端铰接,第四连杆18的另一端与第二中间杆19的一端铰接,第二中间19杆穿过外管6后与内管7铰接,所述外管6上设有用于第二中间杆19穿过的长条孔,所述长条孔的轴线平行于外管6的轴线。
37.驱动件9能够带动第一锥齿轮10转动,进而带动第二锥齿轮11和第三锥齿轮12做同步的反向转动,进而通过四根连杆带动外管6和内管7做同步的竖向反向运动。
38.进一步的,为了对外管6的运动进行导向,所述外壳8固定有定位杆20,所述定位杆20插入外管6内部,并且与外管6滑动连接。
39.所述内管7和外管6之间设置有多组配套使用的第一铰接杆21和第二铰接杆22,第
一铰接杆21和第二铰接杆22的数量根据实际需要进行设置。
40.所述第一铰接杆21的一端与外管6的底端铰接,第一铰接杆21的另一端与连接板23铰接,第二铰接杆22的一端与连接板23铰接,第二铰接杆22的另一端与内管7的底端铰接。
41.内管7和外管6的竖向运动能够通过第一铰接杆21和第二铰接杆22转换为连接板23的水平运动。
42.所述连接板23上安装有连接构件,所述连接构件与加固元件可拆卸固定连接。
43.所述连接构件包括顶杆24,所述顶杆24的一端与连接板23固定连接,顶杆24的另一端套有圆形板25,圆形板25与顶杆24同轴设置,且圆形板25与顶杆24滑动连接,圆形板25能够沿顶杆24轴线方向运动,所述圆形板25远离连接板23的端面边缘处设置有环形板26。
44.环形板26弹性连接有多个卡紧件,所述卡紧件用于夹持固定加固元件。
45.所述卡紧件采用卡紧杆27,卡紧杆27轴线沿环形板的径向设置,卡紧杆27与环形板26滑动连接,卡紧杆27的端部设有卡头28,所述卡头28采用圆锥型结构,其尖角能够与加固元件的外周面接触,对加固元件进行夹紧,卡头28和环形板26的内侧面之间设有弹簧29,弹簧29套在卡紧杆27外周,所述卡紧杆27的一端设有卡头28,另一端设有限位板30,限位板30能够与环形板的外侧面接触,对卡紧杆进行限位。
46.所述加固元件的端部外周设有环状凸台31,环状凸台31能够与卡头28的圆锥面接触。
47.本实施例中,第一铰接杆21和第二铰接杆22能够带动连接板23做水平向运动,进而带动顶杆24做水平向运动,顶杆24带动加固元件做水平向运动,直至加固元件开始插入土体,当环形板26端面与土体接触后,不再进行水平位置的移动,此时,加固元件继续做插入土体的运动,环状凸台31通过卡头28带动卡紧件沿径向运动,使得卡紧件越过环状凸台,并与加固元件脱离,连接板23缩回时,连接构件随连接板缩回,加固元件留在土体中。
48.本实施例中,所述加固元件采用注浆管,所述注浆管采用花管,卡紧件能够卡住注浆管,注浆管的端部设有环状凸台且能够与注浆设备连接,注浆管插入土体后能够进行注浆加固。
49.在另一种实施方式中,所述连接板上设置多个连接构件,优选的设置两个连接构件,所述加固元件采用锚杆32,卡紧件能够卡住锚杆,两个锚杆32穿过同一个垫片33。
50.采用本实施方式时,第一铰接杆21和第二铰接杆22沿圆周设置多个,连接板23也沿圆周设置多个,相邻垫片33之间设置有土工织布34,垫片33及土工织布34能够形成一个圆柱形的维护面。
51.连接板23的水平运动能够将锚杆32插入土体中,进而将垫片33锚固在土体表面,利用土工织布34对土体起到加固作用。
52.本实施例的加固装置还包括探查组件,所述探查组件包括压力检测元件和探头,本实施例中,所述探头采用钢筋,钢筋端部设有环状凸台,钢筋利用卡紧件卡住,所述压力检测元件采用土压力计或其他类型的压力传感器,所述土压力计可拆卸的连接在顶杆的端部。
53.探头做水平运动插入土体时,土压力计能够检测探头对顶杆施加的轴向荷载,进而对不良地质发育的侧向土的范围有一个大致的了解,特别是可以对于存在溶洞、土洞发
育的情况做出更合理的判断,可以直接获得原位土的物理力学指标。
54.进一步的,所述顶杆上还安装有摄像头,用于对土体的图像进行采集。
55.所述加固装置还包括辅助支架35,辅助支架35的一端能够与行走车1的车体可拆卸连接,另一端能够与驱动机构的外壳8可拆卸连接,驱动机构升降至设定高度时,将辅助支架的一端连接行走车1,另一端连接驱动机构的外壳8,对驱动机构进行支撑,防止其晃动。
56.本实施例的灌注桩侧壁加固装置的使用方法为:
57.预先在连接构件上利用卡紧件安装探头,并在顶杆24上安装土压力机,行走车1运动至桩孔一侧,升降机构带动驱动机构做升降运动,当连接板23运动至设定高度时,驱动件9工作,带动外管6和内管7做反向运动,连接板23做水平运动,顶杆24将探头插入土体中,实时记录土压力计所受的压力荷载。
58.采用相同的方法,记录桩孔不同位置插入探头时所受的压力荷载,根据压力荷载的大小确定不良地质的范围,然后确定是采用注浆加固还时采用垫片土工织布加固。
59.当采用注浆加固时,将注浆管利用卡紧件卡紧,升降机构带动连接板23升降至需要进行注浆加固的位置,驱动件9工作,带动外管6和内管7做同步反向运动,连接板23做水平运动,将注浆管插入土体中,同时注浆管与卡紧件分离,然后利用注浆设备通过注浆管对土体进行注浆加固,注浆完成后,连接板23回缩,注浆管留在土体中,采用相同的方法对不同的需要加固的位置进行注浆加固。
60.当采用垫片加土工织布加固方式进行加固时,预先将锚杆32利用卡紧件卡紧,并将锚杆32穿过垫片33,升降机构带动连接板升降至桩孔需要加固的位置,驱动件工作,连接板做水平运动,锚杆32插入土体中,且垫片33与土体表面贴合,锚杆32将垫片33固定在土体表面,土工织布34对土体进行支撑加固,连接板23回缩,锚杆留在土体中。
61.采用相同的方法对其他需要加固的位置进行加固。
62.可以理解的时,也可采用两种加固方式相结合的方法对桩孔进行加固,本领域技术人员根据实际需要进行选择即可。
63.本实施例中,由于内管和外管做同步的沿竖向的反向运动,进而使得连接板和加固元件只在水平方向上产生移动而在竖直方向上不会产生移动,从而保证了加固位置的精确性,保证了加固效果。
64.本实施例的灌注桩侧壁加固装置,通过升降机构能够带动连接板和加固元件沿竖向运动,从而实现对桩孔竖向的设定所需要加固的位置进行加固,大大降低了塌孔风险,无需采用钢护筒或泥浆护壁对整个桩孔进行加固,节省了加固材料的使用,费用低廉,降低了施工成本和摩擦阻力损失。
65.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
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