CN104727300A - 袋装砂井灌砂装置及灌砂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种袋装砂井灌砂装置，包括支架、储砂漏斗、操作平台、砂袋槽、砂袋槽导轨、锁定及限位机构、砂袋滑移斜面、砂袋槽左侧板打开挡板、平面旋转铰轴、定位桩板。本发明的袋装砂井灌砂装置是在将储砂漏斗架设在支架上，通过倾斜的砂袋槽灌装砂袋，砂袋槽灌砂时倾斜角度大于砂的内摩擦角(即大于自然休止角)，根据土力学原理，既可以保证砂在自重作用下顺利灌满织袋，又能保障灌装不会太密实，砂袋放下、运输、送入井孔过程中安全而不爆裂。

Description

袋装砂井灌砂装置及灌砂方法

技术领域

    本发明属于建筑施工领域，具体是一种袋装砂井灌砂装置及灌砂方法。

背景技术

淤泥及淤泥质软土，具有含水量高，孔隙比大，高压缩性，灵敏，承载力低，变形持续时间长，易触变失稳的特点。根椐固结理论，软粘土固结所需时间的长短与其相排水距离的平方成正比。为了加速地基的固结，最有效的方法就是增加土层的排水途径，减小排水距离,袋装砂井就是为此目的而设置的。袋装砂井处理深厚软土具有良好的经济性，并且技术成熟，在全国软土地区被广泛应用。在上部荷载的作用下，产生的附加应力使土颗粒间的孔隙水通过插在软土层中的砂井排出地层外面以达到土颗粒间位移密实,从而大大加速了地基的固结与沉降，减少压缩性,降低孔隙比和含水量,增加土体密实度,在较短时间内达到较高的固结度,以提高软土的承载力和抗剪能力,从而保证地基的稳定。所谓袋装砂井，就是将砂灌入织袋放进孔内形成的井。通常使用的袋装砂井长径比大，直径7—10cm、长度800—1600cm为多。人工装填砂袋劳动强度大、施工速度慢。技术人员制作了施工机具，在高支架上架设储砂漏斗，将织袋吊起灌砂，制作速度提高了几十倍。实践发现砂袋灌装完成后，由于砂的自重大，灌装太过密实，在放下砂袋过程中，约有20%砂袋爆裂，在运输、填入井孔过程中又有近20%爆裂，损失严重。无奈之下只能继续采用人工装填砂袋。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种袋装砂井灌砂装置，包括支架、储砂漏斗、操作平台、砂袋槽、砂袋槽导轨、锁定及限位机构、砂袋滑移斜面、砂袋槽左侧板打开挡板、平面旋转铰轴、定位桩板，还包括储砂漏斗控制阀，储砂漏斗控制阀设置在储砂漏斗下面；操作平台、储砂漏斗、砂袋槽导轨、砂袋槽左侧板打开挡板、砂袋滑移斜面、定位桩板固定设置在支架上；还包括砂袋槽铰链、砂袋槽底板、砂袋槽右侧板、砂袋槽下端板、砂袋槽左侧板、砂袋槽左侧板下端挡板、下端夹紧弹簧、下端夹紧弹簧轴及轴帽、砂袋槽下端底轮、上端夹紧弹簧、拐子板竖板、拐子板横板、上端夹紧弹簧轴及轴帽，所述砂袋槽左侧板打开挡板位置低于砂袋槽铰链位置，平面旋转铰轴一端固定设置在支架上，另一端铰接于砂袋槽底板。

进一步的，所述上端夹紧弹簧轴及轴帽、下端夹紧弹簧轴及轴帽固定设置在砂袋槽底板上；砂袋槽底板、砂袋槽右侧板、砂袋槽下端板固定设置在一起；砂袋槽左侧板下端挡板固定设置在砂袋槽左侧板上；砂袋槽左侧板通过砂袋槽铰链与砂袋槽底板铰接在一起。

进一步的，所述拐子板横板与拐子板竖板固定设置在一起，并固定设置在砂袋槽左侧板上；砂袋槽下端底轮铰接在砂袋槽底板下端，砂袋槽上端同样设置有底轮。

进一步的，所述锁定及限位机构包括下锁舌、上锁舌、支撑弹簧、提手，设置在操作平台预留孔内。

进一步的，所述砂袋槽左侧板受拐子板横板和砂袋槽左侧板下端挡板限定，收起时达到竖直状态。

进一步的，所述砂袋槽绕平面旋转铰轴转动，砂袋槽在平面旋转铰轴以上段长度大于以下段长度。

进一步的，所述砂袋槽自重重心位于平面旋转铰轴以下段；所述砂袋槽及砂袋合成重心位于平面旋转铰轴以上段。

进一步的，所述砂袋槽被限位在与与砂袋下滑方向有一定夹角。

本发明还提供了一种使用上述袋装砂井灌砂装置的灌砂方法，扎紧织袋一端放入砂袋槽，打开储砂漏斗控制阀给织袋上端灌砂，砂在自重作用下，沿着大于自然休止角的斜面灌入织袋中，织袋灌满后扎紧织袋上端，上提锁定及限位机构的提手，砂袋槽逆时针旋转，到达水平位置，砂袋槽左侧板被打开，砂袋向下滑出；砂袋滑出后，砂袋槽左侧板在夹紧弹簧作用下竖起；砂袋槽顺时针自动旋转归位、锁定。

进一步的，通过重量配置，砂袋槽自重重心位于平面旋转铰轴下段，未灌砂时砂袋槽下段位于下方，织袋灌砂后，砂袋槽及砂袋共有自重重心发生上移，位于平面旋转铰轴上段，因灌砂位置设置为砂袋槽与下滑方向存在一定夹角，砂袋槽及砂袋共有自重对平面旋转铰轴产生力矩，打开锁定装置后，砂袋槽逆时针旋转，砂袋槽到达水平位置时，砂袋槽拐子板竖板下端受到砂袋槽左侧板打开挡板阻挡,砂袋槽左侧板被打开，砂袋下滑；同时定位桩板控制砂袋槽停止旋转，砂袋滑出砂袋槽后，砂袋槽重心重回下段，对平面旋转铰轴产生反向力矩，砂袋槽顺时针向回旋转，自动回到灌砂位置。

本发明的袋装砂井灌砂装置及灌砂方法是在将储砂漏斗架设在支架上，通过倾斜的砂袋槽灌装砂袋，砂袋槽灌砂时倾斜角度大于砂的内摩擦角（即自然休止角），根据土力学原理，既可以保证砂在自重作用下顺利灌满织袋，又能保障灌装不会太密实，砂袋放下、运输、送入井孔过程中安全而不爆裂。

附图说明

图1是本发明的袋装砂井灌砂装置示意图；

图2是该装置砂袋槽下端详图示意；

图3是该装置砂袋槽上端详图示意；

图4是该装置砂袋灌砂前位置及重心示意图；

图5是该装置砂袋灌砂后位置及总重心示意图；

图6是该装置砂袋灌砂后旋转示意图；

图7是该装置旋转到水平位置、砂袋槽左侧板被打开示意图；

图8是该装置旋转到水平位置砂袋滑下、砂袋槽回旋示意图；

图9是该装置锁定及限位机构锁定前示意图；

图10是该装置锁定及限位机构锁定并限位示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-10所示，本发明的袋装砂井灌砂装置由支架1、储砂漏斗2、储砂漏斗控制阀21、操作平台3、砂袋槽4、砂袋槽铰链41、砂袋槽底板42、砂袋槽右侧板43、砂袋槽下端板44、砂袋槽左侧板45、砂袋槽左侧板下端挡板46、下端夹紧弹簧47、下端夹紧弹簧轴及轴帽48、砂袋槽下端底轮49、上端夹紧弹簧410、拐子板竖板411、拐子板横板412、上端夹紧弹簧轴及轴帽413、砂袋槽导轨5、锁定及限位机构6、下锁舌61、上锁舌62、支撑弹簧63、提手64、砂袋滑移斜面7、砂袋槽左侧板打开挡板8、平面旋转铰轴9、定位桩板10组成。

储砂漏斗控制阀21设置在储砂漏斗2下面；操作平台3、储砂漏斗2、砂袋槽导轨5、砂袋槽左侧板打开挡板8、砂袋滑移斜面7、定位桩板10固定设置在支架1上；砂袋槽左侧板打开挡板8位置低于砂袋槽铰链41位置，平面旋转铰轴9一端固定设置在支架1上，另一端铰接于砂袋槽底板42；上端夹紧弹簧轴及轴帽47、下端夹紧弹簧轴及轴帽48固定设置在砂袋槽底板42上；砂袋槽底板42、砂袋槽右侧板43、砂袋槽下端板44固定设置在一起；砂袋槽左侧板下端挡板46固定设置在砂袋槽左侧板45上；砂袋槽左侧板45通过砂袋槽铰链41与砂袋槽底板42铰接在一起；拐子板横板412与拐子板竖板411固定设置在一起，并固定设置在砂袋槽左侧板45上；砂袋槽下端底轮49铰接在砂袋槽底板42下端，砂袋槽4上端同样设置有底轮，保障砂袋槽4沿砂袋槽导轨5滑动；锁定及限位机构6设置在操作平台预留孔内，由支撑弹簧63保障上锁舌处于最低位。砂袋槽左侧板45受拐子板横板412和砂袋槽左侧板下端挡板46限定，收起时只能达到竖直状态。

本发明的袋装砂井灌砂装置通过倾斜的砂袋槽灌装砂袋，砂袋槽灌砂时倾斜角度大于砂的内摩擦角（即自然休止角），根据土力学原理，既可以保证砂在自重作用下顺利灌满织袋，又能保障灌装不会太密实，砂袋放下、运输、送入井孔过程中安全而不爆裂。设置的砂袋槽可以绕平面旋转铰轴转动、砂袋槽平面旋转铰轴以上段长度大于以下段长度、通过重量配置，砂袋槽自重重心位于平面旋转铰轴下段，未灌砂时能保障砂袋槽下段位于下方、织袋灌砂后，砂袋槽及砂袋共有自重重心发生上移，位于平面旋转铰轴上段，因为灌砂位置设置为砂袋槽与下滑方向存在一定夹角，所以砂袋槽及砂袋共有自重对平面旋转铰轴产生力矩，能保障打开锁定装置时，砂袋槽逆时针旋转。砂袋槽到达水平位置时，砂袋槽拐子板竖板下端受到砂袋槽左侧板打开挡板阻挡,砂袋槽左侧板被打开，砂袋下滑；同时定位桩板控制砂袋槽停止旋转，砂袋滑出砂袋槽后，砂袋槽重心重回下段，对平面旋转铰轴产生反向力矩，砂袋槽顺时针向回旋转，自动回到灌砂位置，以此类推。

本发明的袋装砂井灌砂装置使用时，扎紧织袋一端放入砂袋槽，打开储砂漏斗控制阀给织袋上端灌砂，砂在自重作用下，沿着大于自然休止角的斜面灌入织袋中，织袋灌满后扎紧织袋上端，上提锁定及限位机构提手，砂袋槽逆时针旋转，到达水平位置，砂袋槽左侧板被打开，砂袋向下滑出；砂袋滑出后，砂袋槽左侧板在夹紧弹簧作用下竖起；砂袋槽顺时针自动旋转归位、锁定。重复上述步骤。

Claims (10)

1.一种袋装砂井灌砂装置，包括支架（1）、储砂漏斗（2）、操作平台（3）、砂袋槽（4）、砂袋槽导轨（5）、锁定及限位机构(6)、砂袋滑移斜面(7)、砂袋槽左侧板打开挡板(8)、平面旋转铰轴(9)、定位桩板（10），其特征在于：还包括储砂漏斗控制阀（21），储砂漏斗控制阀（21）设置在储砂漏斗（2）下面；操作平台（3）、储砂漏斗（2）、砂袋槽导轨（5）、砂袋槽左侧板打开挡板（8）、砂袋滑移斜面（7）、定位桩板（10）固定设置在支架（1）上；还包括砂袋槽铰链（41）、砂袋槽底板（42）、砂袋槽右侧板（43）、砂袋槽下端板（44）、砂袋槽左侧板（45）、砂袋槽左侧板下端挡板（46）、下端夹紧弹簧（47）、下端夹紧弹簧轴及轴帽（48）、砂袋槽下端底轮（49）、上端夹紧弹簧（410）、拐子板竖板（411）、拐子板横板（412）、上端夹紧弹簧轴及轴帽（413），所述砂袋槽左侧板打开挡板（8）位置低于砂袋槽铰链（41）位置，平面旋转铰轴（9）一端固定设置在支架（1）上，另一端铰接于砂袋槽底板（42）。

2.如权利要求1所述的袋装砂井灌砂装置，其特征在于：所述上端夹紧弹簧轴及轴帽（47）、下端夹紧弹簧轴及轴帽（48）固定设置在砂袋槽底板（42）上；砂袋槽底板（42）、砂袋槽右侧板（43）、砂袋槽下端板（44）固定设置在一起；砂袋槽左侧板下端挡板（46）固定设置在砂袋槽左侧板（45）上；砂袋槽左侧板（45）通过砂袋槽铰链（41）与砂袋槽底板（42）铰接在一起。

3.如权利要求2所述的袋装砂井灌砂装置，其特征在于：所述拐子板横板（412）与拐子板竖板（411）固定设置在一起，并固定设置在砂袋槽左侧板（45）上；砂袋槽下端底轮（49）铰接在砂袋槽底板（42）下端，砂袋槽（4）上端同样设置有底轮。

4.如权利要求2所述的袋装砂井灌砂装置，其特征在于：所述锁定及限位机构（6）包括下锁舌（61）、上锁舌（62）、支撑弹簧（63）、提手（64），设置在操作平台预留孔内。

5.如权利要求2所述的袋装砂井灌砂装置，其特征在于：所述砂袋槽左侧板（45）受拐子板横板（412）和砂袋槽左侧板下端挡板（46）限定，收起时达到竖直状态。

6.如权利要求2所述的袋装砂井灌砂装置，其特征在于：所述砂袋槽（4）绕平面旋转铰轴（9）转动，砂袋槽（4）在平面旋转铰轴（9）以上段长度大于以下段长度。

7.如权利要求2所述的袋装砂井灌砂装置，其特征在于：所述砂袋槽（4）自重重心位于平面旋转铰轴（9）以下段；所述砂袋槽（4）及砂袋合成重心位于平面旋转铰轴（9）以上段。

8.如权利要求2所述的袋装砂井灌砂装置，其特征在于：所述砂袋槽（4）被限位在与与砂袋下滑方向有一定夹角。

9.一种使用如权利要求1-8之一的袋装砂井灌砂装置的灌砂方法，其特征在于：扎紧织袋一端放入砂袋槽（4），打开储砂漏斗控制阀（21）给织袋上端灌砂，砂在自重作用下，沿着大于自然休止角的斜面灌入织袋中，织袋灌满后扎紧织袋上端，上提锁定及限位机构的提手（64），砂袋槽（4）逆时针旋转，到达水平位置，砂袋槽左侧板（45）被打开，砂袋向下滑出；砂袋滑出后，砂袋槽左侧板在夹紧弹簧作用下竖起；砂袋槽顺时针自动旋转归位、锁定。

10.如权利要求7所述的灌砂方法，其特征在于：通过重量配置，砂袋槽自重重心位于平面旋转铰轴下段，未灌砂时砂袋槽下段位于下方，织袋灌砂后，砂袋槽及砂袋共有自重重心发生上移，位于平面旋转铰轴上段，因灌砂位置设置为砂袋槽与下滑方向存在一定夹角，砂袋槽及砂袋共有自重对平面旋转铰轴产生力矩，打开锁定装置后，砂袋槽逆时针旋转，砂袋槽到达水平位置时，砂袋槽拐子板竖板下端受到砂袋槽左侧板打开挡板阻挡,砂袋槽左侧板被打开，砂袋下滑；同时定位桩板控制砂袋槽停止旋转，砂袋滑出砂袋槽后，砂袋槽重心重回下段，对平面旋转铰轴产生反向力矩，砂袋槽顺时针向回旋转，自动回到灌砂位置。