CN101492913A - 灌注桩液压扩桩工程车及液压多缸同步扩桩机 - Google Patents
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Abstract
一种灌注桩液压扩桩工程车及液压多缸同步扩桩机，工程车包括汽车起重机和液压多缸同步扩桩机，其特征在于扩桩机卧式置于驾驶室和吊车操作室之间，液压泵站安装在起重机操作室的右侧转盘上，在配重平台上面安装着一体同轴的油管卷扬滚筒，油管卷扬滚筒中间有隔板分别卷绕着进油管和回油管，各油管接到液压扩装机上的进油口和回油口上，形成了液压多缸同步扩桩机动力输送运行系统。液压多缸同步扩桩机有双向和单向油缸，每个扩桩机内至少有六节油缸安装骨架，安装骨架分为A－E五种类型。该设备能够满足大型桩基工程需要和工业化标准化发展需求，适用于建筑工程、高速公路桥梁工程、铁路桥梁工程、港口码头及大型储油库中的桩基工程。
Description
技术领域
本发明涉及土建工程用机械和工程车，一种运载及桩基工程施工的扩桩工程车液压多缸同步扩桩机。
背景技术
目前，国内外建筑工程和高速公路桥桩工程中的设计用桩主选桩型是圆柱体形的钻孔灌注桩型，这种桩型特点是桩径大、单桩承载力高桩长易施工，弱点是耗费材料多，90年代初建筑工程中又发明了液压挤扩型灌注桩，液压挤扩型灌注桩特点是单桩承载力高，弱点是施工成本高，如ZL99246620.2钻孔液压扩孔机、ZL00129938.7多节三叉挤扩桩的挤扩装置等类似的液压挤扩桩型，经过十几年的实际应用已在北京市、山东省、江苏省、河北省先后建立了地方标准，液压挤扩型的桩型的技术优点是：同等条件下可提高一倍的单桩承载力。然而，在液压扩装设备施工技术的使用推广中暴露的问题是：液压扩桩施工设备都是散装部件，到施工现场再组装、运输和施工全过程都需配备中型以上的吊车，液压挤扩型灌注桩施工设备的实际效果是：业主节省了桩基工程投资成本、而施工企业却提高了桩基工程施工成本、降低了施工企业利润，导致施工企业的项目综合成本上升。
尽管液压扩桩孔设备已经历十几年的市场检验并在各地都在继续使用推广着，在使用中暴露出的主要技术缺陷是：全国各地的挤扩机都是一个类似的结构形式：液压扩桩机圆桶形状的外壳中间是竖向安装着一只油缸、油缸中伸出的活塞杆端点用镙栓联接着如同撑伞道理的对称安装两块弓形扩张臂，弓形扩张臂由两块钢板构成中间有联接轴、下端用轴固定在扩桩机底盘上。动力传递方式是用液压泵站输出的油压推力推动竖向安装的活塞杆和弓形扩桩臂后，扩桩臂接受到竖向压力后其中间联接轴部位被迫如同撑伞方式向外扩展，这样挤扩钻孔壁土体形成孔洞，弓形扩桩臂宽度的设计是根据承力盘直径为宽度设计，一般取承力盘直径的1/8----1/12、弓形扩桩臂宽度为200-400mm，每挤扩一次油缸复位后扩桩机水平转向再做挤扩，重复多次即在钻孔壁土体上形成一个圆形的盘状孔，和桩同时浇灌进混凝土后就是一个承力盘。圆柱体型的液压扩桩机设备目前国内各地是基本相同的功能：扩一个圆形承力盘的1/8-1/12，在一根桩的钻孔内上用扩孔机重复多次挤扩形成多个直径的承力盘在是可行的，但在实际使用中有许多实际问题如：挤扩三个承力盘需100分钟左右，如在20米桩长以上则还慢，因为这种技术的施工中是用吊车吊着扩桩机工作、人工水平推转扩桩机变换挤扩角度、扩桩机本身几吨重再加圆柱体型的液压扩桩机的摩阻力，泥浆护壁施工法时圆柱体型的液压扩桩机的转动很困难、超过20米则十分困难，这些原因再加地下看不见的原因和人的操作技术偏差，使其挤扩施工质量就产生了变数，造成检测不合格或与设计核算书的单桩承载力相差太大。这些负面影响使没使用过液压挤扩桩技术的设计单位和业主对这种技术产生了质疑，至今我国使用扩桩机施工的范围仍停滞在桩径600mm以内、桩长在20米以内小桩径的一般工程，也检索不到可以适用于800m以上、桩长30米以上的液压扩桩孔的施工机械，这也是目前我国的高速公路桥梁工程、铁路桥梁工程、港口码头及大型储油库的建设中为什么没有液压挤扩桩型施工实例的原因，因为大桩径的工程设计时的桩型选择受到了施工机械性能的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种灌注桩液压扩桩工程车及液压多缸同步扩桩机，作业效率高、降低桩基础投资、降低了桩基施工企业的项目综合成本，设备机动性高，适用于高层建筑和桥梁的桩基工程扩桩施工。
一种灌注桩液压扩桩工程车，包括汽车起重机专用底盘、起重机、液压多缸同步扩桩机，其特征在于液压多缸同步扩桩机通过卧装固定卡具和扩桩机底部固定销卧式置于驾驶室和吊车操作室之间的起重机吊臂下方、汽车超重机专用底盘承重台上，向液压多缸同步扩桩机提供液压动力的液压泵站安装在起重机操作室的右侧转盘上，在起重机后部配重平台上面安装着一体同轴的油管卷扬滚筒，油管卷扬滚筒中间有隔板，在隔板两边分别卷绕进油管和回油管，各油管通过安装在起重机吊臂上部或两侧上的油管行走轮、油管升降滑轮至吊臂前端、接到液压扩装机上的进油口和回油口上，形成了液压多缸同步扩桩机动力输送运行系统。液压多缸同步扩桩机有双向和单向油缸，按油缸安装骨架分为A-E五种类型。
本发明扩桩机施工的优化摩阻力钻孔灌注桩(另案申请)和目前建筑工程中沿用多年至今普遍采用的圆柱体形的钻孔灌注桩相比，其桩身上增加的多个径向矩形混凝土承力锥体，模拟试验计算结果表明优化摩阻力钻孔灌注桩型与圆柱体型的钻孔灌注桩相比等桩长同等桩径情况下：优化摩阻力钻孔灌注桩身提高了40％的桩身摩擦力和五位以上的端承力，同等的单桩承载力提高一倍以上，可节能50％以上的桩身结构材料。所述扩桩机与工程车取各自优点结构合成一台具有整体行驶功能、起重机功能、液压扩桩孔功能的桩基施工机械。该设备能够满足大型桩基工程需要和工业化标准化发展需求，适用于建筑工程、高速公路桥梁工程、铁路桥梁工程、港口码头及大型储油库中的桩基工程。
本发明扩桩机的油缸安装骨架有A-E五种形式。其中6C型的液压多缸同步扩桩机适用于桩径超过一米的桩基工程液压扩桩孔施工、在桩孔壁的四个方向竖向同轴左右对称的挤扩出混凝土承力锥孔。
附图说明
图1是本发明有扩桩机的工程车结构示意侧视图；
图2是上述工程车中液压泵站在起重机操作室旁的侧视图；
图3是有双向油缸结构的液压多缸同步扩桩机结构剖面图；
图4.1是用于双向油缸结构的液压多缸同步扩桩机油路系统示意图；
图4.2是用于单向油缸结构的液压多缸同步扩桩机油路系统示意图；
图5a是扩桩机双向油缸矩形安装骨架611a侧视图；
图5b是图5a的俯视图；
图6a是扩桩机单向油缸矩形安装骨架611b侧视图；
图6b是图6a的俯视图；
图7a是双向油缸板式十字型安装骨架611c侧视图；
图7b是图7a的俯视图；
图8a是单向油缸板式十字型安装骨架611d；
图8b是图8a的俯视图；
图9a是单向油缸板式一字型安装骨架611e侧视图；
图9b是图9a的俯视图；
具体实施方式
灌注桩液压扩桩工程车，包括汽车吊车底盘、起重机、液压扩桩机和液压动力与输送系统，例1见附图1，其特征在于：液压多缸同步扩桩机6由车体底盘3上的卧装卡具7和扩装机底部装车固定架18卧式置于汽车驾驶室9和起重机操作室12之间的起重机吊臂10的下方，液压扩桩机高压进、回油管11a、11b和油管行走轮8安置在起重机吊臂10上部，并在起重吊臂前端设油管升降滑轮4和起重机吊装滑轮5，在起重吊臂后部两侧设有起重吊臂起降支撑油缸13、起重机的卷扬机14、高压油管卷扬滚筒15、液压泵站16；在工程车后部设有电源柜和工具箱1，车体中、后部对称设置两对水平垂直液压支撑17。
例2的灌注桩液压扩桩工程车，如图2所示，其特征在于还可将该工程车上的高压油管卷扬滚筒15安装在工程车配重台的下边、把液压泵站16安装在起重机操作室12的右侧转盘上。在配重台上按装着油管滚筒托架21、在配重台的后部边沿上、下处安装油管导向滚筒2。
起重机吊臂10可从水平角度10°升起达垂直角度80°范围内的伸缩和进行360°的水平旋转、起重机吊臂吊着液压多缸同步扩桩机进行水平位移和垂直升降作业。
液压多缸同步扩桩机的结构，图3所示是双向油缸：油缸安装骨架611的上、下端与法兰602焊为一体，法兰602周边有螺栓孔，外护筒612由螺栓603固定在与钢骨架611为一体的法兰602外周，外护筒612的圆筒壁上对称设有尺寸稍大于横向扩桩锥607外缘的矩形孔。多节这样的外护筒612连接延长成扩桩机体6；其中各个钢骨架611的中心位置分别水平地安装有双向油缸体608、垂直于钢骨架611的轴向，双向的活塞杆609相对180°地安装在油缸体608内；在钢骨架611与外护筒612之间的活塞杆609端部安装着扩桩锥607。多个油缸体608构成一扩桩机油缸组。单向油缸615在钢骨架中偏向一侧固定。法兰602上面有吊桩器601、油路进口605、油路回口606、扩桩机转向管629和转向管联接法兰616、法兰602用螺栓603与外护筒612结合成一体，扩桩机下端有扩桩机座613，其外侧有水平运输固定板614。双向油缸608或单向油缸615上伸出的活塞位移传感器的信号传输电缆617由油管与电缆穿越孔621穿出延伸到法兰602外后直通接入地面上的控制电脑中，液压扩桩孔的全过程接受控制电脑的命令进行工作，并随机经电脑系统处理后形成液压扩桩机的地下扩装孔施工质量报告。
有双向液压油缸的扩桩机6a，见图4.1，其特征在于双向油缸扩桩机中每节骨架上横向安装着多个双向油缸608组成的油缸组，双向油缸608用高压进油管610a、高压回油管610b并行联通分流阀604后再接扩桩机顶部进油口605、回油口606，由这两个油口延伸出的高压油管11a、11b经工程车的油管升降滑轮4和油管行走轮8接到并绕卷在卷扬机滚筒15上后再经过卷扬机滚筒轴端的旋转接头626与液压泵站16相通；各个油缸的进油管610a、回油管610b分别连通扩桩机内的进油主管627、回油主管628。
有单向液压油缸的扩桩机6b，见图4.2：其特征在于单向油缸扩桩机中每节骨架上横向安装着一只单向油缸615、单向油缸伸出的活塞秆609上按装着和一个扩桩锥体607，单向油缸615用进油管610a、回油管610b联通分流阀604后再接扩桩机顶部进油口605、回油口606，其余与上述相同。本发明的液压多缸同步扩桩机中设计使用的液压油缸有一体双缸和一体单缸两种结构，其特征在于扩桩机内部的油缸安装骨架611有用钢板焊制的横截面水平投影是矩形框架或方形框架结构的、有横截面水平投影十字形板式结构的、有横截面水平投影一字形板式结构的，分别表示为A型、B型、C型、D型和E型。
油缸安装骨架611a的特征是：见图5a、图5b：由钢板焊成的方形或矩形的框架，横截面矩形框架或方形框架对称的两个侧面中部有油缸安装孔620、油缸安装骨架611a由两个横截面矩形框架竖向对接，在骨架上、中、下端加3个圆形联接盘619焊制而成一节，两个矩形框架对接时，其中的一个要水平转向90度后、联接盘619在两段框架之间焊接。联接盘619中间有油管和电缆穿越孔621。扩桩锥护框618是钢板焊成的方体形框架，方体形框架一个边焊接在骨架611a上、另一个边用镙栓联接在外护筒612上，在扩桩锥护框618内的油缸安装骨架611a体上有圆形的油缸安装孔620，油缸安装孔620圆周上有螺栓孔。联接圆盘619外周边内有油缸安装骨架联接栓孔622用镙栓与外护筒612联接。
液压多缸同步扩桩机6B型，见附图6A、6B，内有单向油缸，它与6A型的区别特征是：油缸安装骨架611b矩形高长面或方形的一个面与一个扩桩锥护框618有两直角的面焊在一起。
液压多缸同步扩桩机6C型，见附图7A、7B，安装6只以上双向油缸，其特征是：油缸安装骨架611c是一块矩形钢板中间有一矩形孔，其长边与钢板宽边平行，油缸安装孔620为矩形孔，两长边缘还有板式油缸安装螺孔625；安装时将双向油缸608的置于油缸安装骨架611c的安装孔620中，将油缸与螺孔625用螺栓紧固，在油缸安装孔620为矩形孔外有两个半圆环形大于油缸外径的油缸安装托架623焊接在板式油缸安装骨架611c上，并在矩形孔两端对称焊接着两个扩桩锥护框618；再将两段油缸安装骨架611c与三块联接圆盘619焊接后，形成一节竖向水平投影十字型的油缸安装骨架611c，一台扩桩机的油缸按装架整体由多节对接成一体，油缸安装骨架611c的竖向钢板边上焊接着竖向联接带624，竖向联接带624上有镙栓将油缸安装骨架611d与外护筒612用镙栓联接在一起。
液压多缸同步扩桩机6D型见附图8a、图8b，区别特征是：液压多缸同步扩桩机6D的油缸安装骨架611d有两块矩形钢板，均在反向长边1/2以下处有错位矩形缺口，在宽边中部有半圆缺口；两块钢板平行竖立，之间留有间隙，同时在缺口处反向地安装两只单向油缸615，在油缸体侧的长边通过竖向联接带624将油缸安装骨架611d与外护筒612用镙栓联接在一起，并在油缸安装骨架611d一侧焊接着扩桩锥护框618，再将两块的钢板同一端宽边与同一面联接圆盘619焊接，将油缸部位的钢板两外面焊上多个安装托架623。然后，再将另一上述结构的油缸安装固定架611d水平旋转90度与所述联接圆盘619用镙栓联接，即是另一种水平投影十字形结构。
6D型液压多缸同步扩桩机包括6个以上反向设置的单向油缸。
液压多缸同步扩桩机6E型见附图9a、图9b，区别特征是：油缸安装骨架611e是在一块矩形钢板上在长边1/2以下处反向地有两个矩形缺口、在两个矩形缺口内分别焊接两个扩桩锥护框618，扩桩锥护框618中有扩桩锥607，分别在同一钢板两侧反向地安装两只单向油缸615，活塞杆609在缺口处，在油缸外焊接环形油缸托环623。每节可按装两个油缸的钢板两端焊接上圆形联接板619为一节油缸安装骨架611e，在联接盘619中间有油管和电缆穿越孔621，在每节油缸安装骨架611e的钢板两个竖向边焊接着竖向联接带624，竖向联接带624上有镙栓将油缸安装骨架611e与外护筒612联接在一起。
Claims (10)
1、一种灌注桩液压扩桩工程车，包括汽车起重机专用底盘、起重机、液压多缸同步扩桩机，其特征在于液压多缸同步扩桩机通过卧装固定卡具和扩桩机底部固定销卧式置于驾驶室和吊车操作室之间的起重机吊臂下方、汽车起重机专用底盘承重台上，向液压多缸同步扩桩机提供液压动力的液压泵站安装在起重机操作室的右侧转盘上，在吊车后部配重平台上面安装着一体同轴的油管卷扬滚筒，从液压油管卷扬机滚筒上伸出进油管和回油管各一条、中间有档板相隔，安装在吊车吊臂上部或两侧上的油管行走轮把高压油管送向吊臂前端、并绕过油管升降滑轮延伸并接到液压扩装机上的进油口和回油口上，形成了液压多缸同步扩桩机动力制造与输送运行系统。
2、根据权利要求1所述的灌注桩液压扩桩工程车，其特征在于起重机吊臂(10)可从水平角度10°升起达垂直角度80°范围内的伸缩和进行360°的水平旋转、起重机吊臂吊着液压多缸同步扩桩机进行水平位移和垂直升降作业。
3、一种权利要求1所述的灌注桩液压扩桩工程车，包括车载扩桩机，其区别特征在于还可将该工程车中高压油管卷扬滚筒(15)安装在配重台的下边、把液压泵站(16)安装在起重机操作室(12)的右侧转盘上；在配重台的上、下方，增加安装油管滚筒托架(21)、在吊钩滑轮处加油管导向滚筒(2)。
4、一种权利要求1所述灌注桩液压扩桩工程车上的液压多缸同步扩桩机，包括双向油缸钢骨架和单向油缸钢骨架，其特征是油缸安装骨架(611)的上、下端与法兰(602)焊为一体，法兰(602)周边有螺栓孔，外护筒(612)由螺栓(603)固定在与钢骨架(611)为一体的法兰(602)外周，外护筒(612)的圆筒壁上有尺寸稍大于横向扩桩锥(607)外缘的孔、孔内有扩桩锥护框(618)，多节外护筒(612)连接延长成扩桩机体(6)；其中每节钢骨架(611)的中心位置分别水平地安装有横向推出的油缸体(608)、垂直于钢骨架(611)的轴向，双向的活塞杆(609)相对180°地安装在油缸筒体(608)内，将活塞杆(609)端安装扩桩锥(607)，使扩桩锥(607)在外护筒(612)的孔内，多个油缸体(608)构成一扩桩机油缸组，单向油缸(615)在钢骨架中偏向一侧固定；将油路进口(605)、油路回口(606)用法兰(602)、螺栓(603)与外护筒(612)结合封在起吊端，起吊端法兰(602)上面有吊桩器(601)、转向管联接法兰，底节外护筒(612)下有扩桩机座(613)，其外侧有水平运输固定板(614)；双向油缸(608)或单向油缸(615)上伸出的活塞位移传感器的传输线(617)由油管与与电缆孔(621)穿过并行在起吊端法兰(602)外接到扩桩施工控制电脑中。
5、根据权利要求4所述的液压多缸同步扩桩机，有双向液压油缸或单向油缸，其特征在于油缸用高压进油管(610a)、高压回油管(610b)联通分流阀(604)后再接扩桩机顶部进油口(605)、回油口(606)，由这两口延伸出的高压油管(11a)、(11b)经工程车的油管升降滑轮(4)和油管行走轮(8)接到卷扬机滚筒(15)上，经过卷扬机滚筒轴端的旋转接头(626)再用液压油管与车尾的液压泵站(16)相通；各个油缸的高压油管(610a)、(610b)分别连通扩桩机内的进油主管(627)、回油主管(628)。
6、根据权利要求4所述的液压多缸同步扩桩机，其特征在于油缸安装骨架的结构分为五种形式：6A 6B 6C 6D 6E；
6A型的双向油缸安装骨架(611a)，水平横向安装着一体双向油缸(608)，特征是：由钢板焊成方形体或矩形的框架，矩形长边与高边形成的两侧面或方形立面中部有油缸安装孔(620)、两矩形宽端面或方形横面中间有油管和电缆孔(621)；油缸安装骨架(611a)两侧面分别与两个扩桩锥护框(618)有两直角的面焊接为一体，各自的油缸安装孔(620)相邻，并用螺栓紧固；油缸安装骨架(611a)矩形宽端或方形横面与联接圆盘(619)焊接为一体，安装联接时，油缸安装骨架(611a)上一节与下一节宽端在联接圆盘(619)两面水平旋转90度相交，并焊在一起；三个联接圆盘(619)与两个油缸安装骨架(611a)构成一节，每个扩桩机至少由三节构成。
7、根据权利要求4所述的液压多缸同步扩桩机，6B型油缸安装骨架内有单向油缸，它与6A型的区别特征是：油缸安装骨架(611b)矩形高长边或方形的一个面与一个扩桩锥护框(618)有两直角的面焊在一起。
8、根据权利要求4所述的液压多缸同步扩桩机，6C型有水平双向油缸，其特征是：油缸安装骨架(611c)是一块矩形钢板中间有一矩形孔，其长边与钢板宽边平行，矩形孔长边有油缸安装孔(625)；安装时将容纳双向油缸的油缸筒体(608)置于油缸安装骨架(611c)矩形孔中，在油缸安装孔(625)紧固螺栓并在油缸筒体(608)外用两个半圆环形安装托架(623)与油缸安装骨架(611c)钢板两侧焊为一体，并在矩形孔两端焊接两个扩桩锥护框(618)；再将两个油缸安装骨架(611c)与三块联接圆盘(619)焊接后，形成竖向水平投影十字型的油缸安装骨架(611c)。
9、根据权利要求4所述的液压多缸同步扩桩机，6D型内的单向油缸相互垂直反向，其特征是：液压多缸同步扩桩机6D的油缸安装骨架(611d)有两块矩形钢板，均在反向长边1/2以下处有错位矩形缺口，在宽边中部有半圆缺口；两块钢板平行竖立，之间留有间隙，同时在缺口处反向地安装两只单向油缸(615)，在油缸体侧的长边通过联接带(624)将油缸安装骨架(611d)与外护筒(612)用镙栓联接在一起，并在油缸安装骨架(611d)一侧焊接着扩桩锥护框(618)，两块的钢板同一端宽边与联接圆盘(619)同一面焊接，将油缸部位的钢板两面焊上多个安装托架(623)，再将另一上述结构的油缸安装固定架(611d)水平旋转90度与所述联接圆盘(619)用镙栓联接，即是另一种水平投影十字形结构。
10、根据权利要求4所述的液压多缸同步扩桩机，6E型的单向油缸垂直反向，其特征是：油缸安装骨架(611e)是一块矩形钢板上在长边1/2以下处反向地有两个矩形缺口、宽边中部有半圆缺口，分别在同一钢板两侧反向地安装两只单向油缸(615)，在矩形钢板的侧面缺口处分别焊接两个扩桩锥护框(618)，在油缸外焊接环形油缸托环(623)；将两个油缸安装骨架(611e)宽边垂直相对地焊接在联接圆盘(619)的两面构成一节，与下一节相接时，也同样垂直相接；在油缸体侧的钢板长边通过联接带(624)将油缸安装骨架(611d)与外护筒(612)用镙栓联接在一起。
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