CN105507357A - 挖孔装置和使用其的挖孔方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明公开了挖孔装置和使用其的挖孔方法，挖孔装置包括：多对掘进板，每个包括注水口、腔体、突刺、掘进刀、齿轮、电磁铁和高压喷水口；高压水泵；提升机；及电脑，其中高压水泵与掘进板的注水口连接用于将水注入腔体内以控制掘进板的突刺的刺入运动，以及电脑分别与高压水泵、掘进板和提升机连接，用于控制高压喷水口、掘进刀、齿轮、电磁铁和提升机的工作启动与停止。本发明利用相邻掘进板间相互提供反力向下掘进，利用高压水对土体进行切割，利用电磁铁磁力使掘进板围拢，利用掘进板的内突刺将土体拖出孔外，通过电脑编程可实现自动化施工，同时还可降低噪声污染和减少水的使用量。
Description
技术领域
本发明涉及建设工程中工程桩的施工领域，尤其涉及一种灌注桩的孔洞的施工。
背景技术
目前公知的灌注桩施工形式主要有人力挖掘、钢管挤土和机械钻孔等三种。人力挖掘成孔最为严重的问题是不安全，且需耗费大量劳动力和时间，效率低下，对于人力成本日趋上涨及工期紧张的建筑行业来说越来越不适用。钢管挤土成孔效率相对较高，但仅适用于土质较软场地，也不适合大直径桩成孔，且在施工过程中会产生较大的噪声污染。机械钻孔成孔是当下应用最为广泛的一种方式，但钻孔机械都比较笨重，且施工过程中同样会产生大量噪声，影响周边居民的生活，同时施工过程中需制备泥浆和不断的用水去冲洗泥浆，需要使用大量的水，且场地无法保持干净、整洁。
需要一种新型的挖孔装置，既能提高施工效率，且能降低成本，降低噪声等环境污染，降低水资源的浪费，还便携安全。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种挖孔装置和使用其的挖孔方法。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一方面，提供一种挖孔装置，包括：多对掘进板，包括注水口、腔体、突刺、掘进刀和高压喷水口；高压水泵；提升机；及电脑，其中，所述高压水泵与所述掘进板的所述注水口连接用于将水注入所述腔体内以控制所述掘进板的所述突刺的刺入运动，以及其中，所述电脑分别与所述高压水泵、所述掘进板和所述提升机连接，用于控制所述高压喷水口、所述掘进刀和所述提升机的工作启动与停止。
优选地，所述掘进板还包括：调宽螺母、齿轮、插销、电磁铁、伸缩装置、锚栓及把手部分；其中，所述高压水泵通过高压水管与所述掘进板的所述注水口连接将水注入所述腔体内，所述高压水泵通过数据线与所述电脑连接；其中，所述提升机主要由滑轮、计数器及提升索组成，所述提升索带有距离刻度绕过所述滑轮系在所述掘进板的所述把手根上，所述计数器安装在所述滑轮上，根据所述滑轮转动圈数计算提升距离；其中，所述电脑通过电缆与所述掘进板连接，控制所述齿轮、所述电磁铁、所述掘进刀、所述高压喷水口的工作启动与停止，所述电脑通过数据线与所述高压水泵、所述提升机连接控制所述高压水泵、所述提升机的工作。
根据待施工孔径决定所述掘进板数量组合成掘进环，通过所述调宽螺母微调所述掘进板宽度达到目标孔径大小，转动所述齿轮轴至相邻所述掘进板的所述齿轮面完全咬合。将掘进环定位至待施工孔处，将组合成掘进环的所述掘进板按顺时针或逆时针编号，先将单号所述掘进板固定，启动所述双号掘进板的所述掘进刀，启动所述齿轮使所述单号掘进板外侧所述齿轮向下转动所述双号掘进板外侧所述齿轮向上转动(工作模式A)，从而使所述双号掘进板向下掘进，待掘进至所述双号掘进板露出地面高度为2H1时停止齿轮转动并停止所述双号掘进板的掘进刀工作，启动所述高压水泵将水从所述双号掘进板的所述注水口注入所述双号掘进板的所述腔体内同时保持高压喷水口处于关闭状态，待所述腔体内水压力达到额定工作压力时(此时所述腔体内外两侧的所述突刺均可突起)即可将所述双号掘进板上的所述突刺顶起，进而刺入所述双号掘进板两侧土体中，解除所述单号掘进板的固定状态，同时启动所述齿轮使其逆向转动，使所述单号掘进板外侧所述齿轮向上转动所述双号掘进板外侧所述齿轮向下转动(工作模式B)，从而使所述单号掘进板向下掘进。待所述单号掘进板掘进至与所述双号掘进板的接触长度为2H1时停止所述单号掘进板的所述掘进刀工作，同时使所述齿轮再逆向转动(工作模式A)，从而让所述单号掘进板向上运动，当所述单号掘进板上升至与所述双号掘进板齐平时，通过所述高压水泵将水从所述单号掘进板的所述注水口注入所述单号掘进板的所述腔体内，同时使所述单号掘进板和所述双号掘进板的所述高压喷水口保持打开状态，从所述高压喷水口喷出的高压水可将所述掘进环内与所述高压喷水口齐平处的土体截断，然后关闭所述高压喷水口使所述腔体内水压力达到半额定工作压力时(此时，所述掘进板的所述腔体内侧的所述突刺突起刺入土中，而外侧所述突刺没有达到工作压力，不会处于突起状态)，打开所述电磁铁使其处于工作状态，进而使相邻所述掘进板产生相互吸引力，从而将所述掘进环内土体牢牢抱在一起，启动所述提升机，将所述掘进环连带土体拉出施工孔洞外置于泥头车上后，关闭所述电磁铁和所述高压水泵工作状态，在所述掘进环内土体与所述掘进环缺失摩阻力后即可落入泥头车内，再将所述单号掘进板插入预先掘进的槽内，启动高压水泵往所述单号掘进板的所述腔体内注入高压水，使所述腔体内压力达到额定工作压力，进而使所述单号掘进板内外两侧所述突刺刺入土中，将所述双号掘进板置于相邻所述单号掘进板的间距内并使相邻两单双掘进板接触处的所述齿轮完全咬合，启动所述双号掘进板的所述掘进刀，同时启动所述齿轮使其处于工作模式A，进而可使所述双号掘进板向下掘进，重复上述过程直至设计孔深，在孔内下放钢筋笼后浇灌混凝土即可成桩。
根据本发明的另一方面，还提供一种使用所述挖孔装置的挖孔方法，所述挖孔方法包括步骤：a)定位待施工孔位，根据待施工孔径大小计算所述掘进板的对数以组合成掘进环，将组合成所述掘进环的所述掘进板按顺时针或逆时针编号；b)先将所述单号掘进板固定，启动所述双号掘进板的所述掘进刀，使相邻的单号掘进板和双号掘进板间相互提供反力，由此使所述双号掘进板向下掘进到预定深度；c)启动所述高压水泵，将水从所述双号掘进板的所述注水口注入所述双号掘进板的所述腔体内使所述腔体内外两侧的所述突刺均突起时，解除所述单号掘进板的固定状态，同时使所述单号掘进板向下掘进到预定深度；d)使所述单号掘进板向上运动，当所述单号掘进板上升至与所述双号掘进板齐平时，停止单号掘进板的运动；以及e)通过所述高压水泵将水从所述单号掘进板的所述注水口注入所述单号掘进板的所述腔体内，使从所述高压喷水口喷出的高压水将所述掘进环内与所述高压喷水口齐平处的土体截断，然后关闭所述高压喷水口仅使得所述单号和双号掘进板的所述腔体内侧的所述突刺突起刺入土中，启动所述提升机，将所述掘进环连带土体拉出施工孔洞外。
本发明利用相邻掘进板突起的突刺与土体的摩阻力作为反力向下掘进，利用高压水对土体进行切割，利用电磁铁磁力使掘进板围拢，利用掘进板的内突刺将土体拖出孔外，通过电脑编程可实现自动化施工，无需动用大型的钻孔机械即可成孔，对场地的负载条件要求不高，单片式掘进板便于携带搬运，避免了大型钻孔机械对周边居民的噪声污染，且减少了水的使用量，同时突起的突刺在孔洞壁上会留有小洞，浇灌混凝土后也会形成一个个小突刺，大大增强了灌注桩的承载力。通过掘进板不同型式的组合，可以施工各种桩径和各种型式的桩，既可以施工圆型桩也可以施工方型桩，还可以施工地下连续墙。若掘进板数量充足可以同时多点施工，大大缩短了工期。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1为本发明中掘进板的正面示意图；
图2为本发明中掘进板的左视图；
图3为本发明中掘进板的俯视图；
图4为本发明挖孔装置的工作原理示意图；
图5为本发明的挖掘方法的掘进步骤示意图；
图6为本发明的挖掘方法的掘进步骤示意图展开图。
其中，1、调宽螺母；2、齿轮；3、插销；4、腔体；5、注水口；6、电磁铁；7、伸缩装置；8、突刺；9、高压喷水口；10、掘进刀；11、锚栓；12、把手；13、接线口；14、高压水泵；15、提升机；16、电脑；17、高压注水管；18、电脑与掘进机连接线；19、提升索；20、提升机与电脑连接线；21、电脑与高压水泵连接线；①、①号掘进板；②、②号掘进板；③、③号掘进板；④、④号掘进板；⑤、⑤号掘进板；⑥、⑥号掘进板；⑦、⑦号掘进板；⑧、⑧号掘进板。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，具体地，图1为本发明中掘进板的正面示意图，图2为本发明中掘进板的左视图，图3为本发明中掘进板的俯视图，以及图4为本发明的工作原理示意图。
本发明提供的挖孔装置包括：多对掘进板、高压水泵14、提升机15及电脑16。作为一种具体实施形式，所述掘进板包括：调宽螺母1、齿轮2、插销3、腔体4、注水口5、电磁铁6、伸缩装置7、突刺8、高压喷水口9、掘进刀10、锚栓11及把手12等部分。所述高压水泵14通过高压水管17与所述掘进板的所述注水口5连接将水注入所述腔体4内，所述高压水泵14通过数据线21与所述电脑16连接。作为一种具体实施形式，所述提升机15主要由滑轮、计数器及所述提升索19组成，所述提升索19带有距离刻度绕过所述滑轮系在所述掘进板的所述把手12上，所述计数器安装在所述滑轮上，根据所述滑轮转动圈数计算提升距离。所述电脑16通过电缆18与所述掘进板连接，控制所述齿轮2、所述电磁铁6、所述掘进刀10、所述高压喷水口9的工作启动与停止，所述电脑16通过数据线21与所述高压水泵14连接，通过数据线20与所述提升机15连接，控制所述高压水泵14和所述提升机15的工作。
也就是说，具体如图4所示，本发明的挖孔装置包括多对掘进板(为了清楚起见，图4中仅示出了一个掘进板)、高压水泵14、提升机15及电脑16，所述高压水泵14与所述掘进板的所述注水口5连接用于将水注入所述掘进板的所述腔体4内以控制所述掘进板的所述突刺8的刺入运动，以及所述电脑16分别与所述高压水泵14、所述掘进板和所述提升机15连接，用于控制所述高压喷水口9、所述掘进刀10和所述提升机15的工作启动与停止。
在具体工程施工前，需检查装置各部件，确保各部件能正常工作，对于不能正常工作的部件需立即更换或维修。使用本发明挖孔装置的挖孔方法的具体实施过程如下：
第一步，定位待施工孔位，根据待施工孔径大小计算所述掘进板的对数组合成掘进环，通过所述调宽螺母1微调所述掘进板宽度L(L为40～70cm)达到目标孔径大小，调节所述齿轮2的咬合线(指向掘进环外侧方向)与所述掘进板宽度方向的夹角α(α角度范围值为：左侧：90°～135°，右侧：45°～90°)至相邻所述掘进板的所述齿轮2的咬合面完全咬合；
第二步，将所述掘进环定位至待施工孔处，将组合成所述掘进环的所述掘进板按顺时针或逆时针编号，如图5(a)和图6(a)；
第三步，先将所述单号掘进板固定，启动所述双号掘进板的所述掘进刀10，启动所述齿轮2使所述单号掘进板外侧所述齿轮2向下转动所述双号掘进板外侧所述齿轮2向上转动(工作模式A)，从而使所述双号掘进板向下掘进，待掘进至所述双号掘进板露出地面高度为2H1时停止所述齿轮2转动并停止所述双号掘进板的掘进刀10工作，如图5(b)和图6(b)；
第四步，启动所述高压水泵14将水从所述双号掘进板的所述注水口5注入所述双号掘进板的所述腔体4内同时保持所述高压喷水口9处于关闭状态，待所述腔体4内水压力达到额定工作压力时(此时所述腔体4内外两侧的所述突刺8均可突起)即可将所述双号掘进板上的所述突刺8顶起，进而刺入所述双号掘进板两侧土体中，解除所述单号掘进板的固定状态，同时启动所述齿轮2使其逆向转动，使所述单号掘进板外侧所述齿轮2向上转动所述双号掘进板外侧所述齿轮2向下转动(工作模式B)，从而使所述单号掘进板向下掘进。待所述单号掘进板掘进至与所述双号掘进板的接触长度为2H1时停止所述齿轮2转动，并停止所述单号掘进板的所述掘进刀10工作，如图5(c)和图6(c)；
第五步，启动所述齿轮2使其逆向转动(工作模式A)，从而让所述单号掘进板向上运动，当所述单号掘进板上升至与所述双号掘进板齐平时，停止所述齿轮2转动，如图5(d)和图6(d)；
第六步，通过所述高压水泵14将水从所述单号掘进板的所述注水口5注入所述单号掘进板的所述腔体4内，同时使所述单号掘进板和所述双号掘进板的所述高压喷水口9保持打开状态，从所述高压喷水口9喷出的高压水可将所述掘进环内与所述高压喷水口9齐平处的土体截断，然后关闭所述高压喷水口9使所述腔体4内水压力达到半额定工作压力时(此时，所述单号和双号掘进板的所述腔体4内侧的所述突刺8突起刺入土中，而外侧所述突刺8没有达到工作压力，不会处于突起状态)，此时，为了更好的挖掘效果，还可以打开所述电磁铁6使其处于工作状态，进而使相邻所述掘进板产生相互吸引力，从而将所述掘进环内土体牢牢抱在一起，之后，启动所述提升机15，将所述掘进环连带土体拉出施工孔洞外置于泥头车上后，关闭所述电磁铁6和所述高压水泵14工作状态，在所述掘进环内土体与所述掘进环缺失摩阻力后即可落入泥头车内；
第七步，再将所述单号掘进板插入预先掘进的槽内，启动高压水泵14往所述单号掘进板的所述腔体4内注入高压水，使其达到额定工作压力，进而使所述单号掘进板内外两侧所述突刺8刺入土中，将所述双号掘进板置于相邻所述单号掘进板的间距内并使相邻两单双掘进板接触处的所述齿轮2完全咬合，启动所述双号掘进板的所述掘进刀10，同时启动所述齿轮2使其处于工作模式A，进而可使所述双号掘进板向下掘进，如图5(e)和图6(e)；
第八步，重复上述过程直至设计孔深，在孔内下放钢筋笼后浇灌混凝土即可成桩。
当然，如果在第六步骤完成后已达到设计的挖掘深度，则没必要进行后面的处理。
本发明利用相邻掘进板间相互提供反力向下掘进，利用高压水对土体进行切割，利用电磁铁磁力使掘进板围拢，利用掘进板的内突刺将土体拖出孔外，通过电脑编程可实现自动化施工。本发明对场地的负载条件要求不高，单片式掘进板便于携带搬运，避免了大型钻孔机械对周边居民的噪声污染，且减少了水的使用量，同时突起的突刺在孔洞壁上会留有小洞，浇灌混凝土后也会形成一个个小突刺，大大增强了灌注桩的承载力。通过掘进板不同型式的组合，可以施工各种桩径和各种型式的桩，既可以施工圆型桩也可以施工方型桩，还可以施工地下连续墙。若掘进板数量充足可以同时多点施工，大大缩短了工期。
尽管上面已经对本发明的挖孔装置和方法进行了具体说明，但本领域普通技术人员也可以修改上述中的某些具体结构或者设想其它的等效过程来实现。因此，本发明并不具体限于上述实施方式的具体结构和过程，本发明的发明点主要在于通过使用多对包括突刺的掘进板，通过高压水泵控制突刺刺入土体来实现本发明的挖孔装置；以及通过利用相邻掘进板间相互提供反力向下掘进，利用高压水对土体进行切割，利用掘进板的内突刺将土体拖出孔外来实施本发明的挖孔方法。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种挖孔装置，其特征在于，所述挖孔装置包括：多对掘进板，每个掘进板包括注水口、腔体、突刺、掘进刀和高压喷水口；高压水泵；提升机；及电脑，其中，
所述高压水泵与所述掘进板的所述注水口连接用于将水注入所述腔体内以控制所述掘进板的所述突刺的刺入运动，以及
其中，所述电脑分别与所述高压水泵、所述掘进板和所述提升机连接，用于控制所述高压喷水口、所述掘进刀和所述提升机的工作启动与停止。
2.根据权利要求1所述的挖孔装置，其特征在于
所述掘进板还包括：调宽螺母、齿轮、插销、电磁铁、伸缩装置、锚栓及把手等部分；所述高压水泵通过高压水管与所述掘进板的所述注水口连接将水注入所述腔体内，所述高压水泵通过数据线与所述电脑连接；所述提升机包括滑轮、计数器及提升索，所述提升索带有距离刻度绕过所述滑轮系在所述掘进板的所述把手根上，所述计数器安装在所述滑轮上，根据所述滑轮转动圈数计算提升距离；所述电脑通过电缆与所述掘进板连接，控制所述齿轮、所述电磁铁、所述掘进刀、所述高压喷水口的工作启动与停止，所述电脑通过数据线与所述高压水泵、所述提升机连接控制所述高压水泵、所述提升机的工作。
3.根据权利要求2所述的挖孔装置，其特征在于，根据待施工孔径的大小决定所述掘进板数量组合成掘进环，通过所述调宽螺母微调所述掘进板宽度达到目标孔径大小，转动所述齿轮轴至相邻所述掘进板的所述齿轮面完全咬合。
4.根据权利要求2所述的挖孔装置，其特征在于，利用相邻掘进板突起的突刺与土体的摩阻力作为反力向下掘进，利用高压水对土体进行切割，利用电磁铁磁力使掘进板围拢，利用掘进板的内突刺将土体拖出孔外，通过电脑编程实现自动化施工。
5.根据权利要求2所述的挖孔装置，其特征在于，突起的突刺在孔洞壁上会留有小洞，浇灌混凝土后也会形成一个个小突刺，增强了灌注桩的承载力。
6.根据权利要求2所述的挖孔装置，其特征在于，通过掘进板不同型式的组合，用于施工各种桩径的和各种型式的桩，所述桩是圆型桩或方型桩，还可以施工地下连续墙，若掘进板数量充足可以同时多点施工。
7.一种使用权利要求1或2所述挖孔装置的挖孔方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
a)定位待施工孔位，根据待施工孔径大小计算所述掘进板的对数以组合成掘进环，将组合成所述掘进环的所述掘进板按顺时针或逆时针编号；
b)先将所述单号掘进板固定，启动所述双号掘进板的所述掘进刀，使相邻的单号掘进板和双号掘进板间相互提供反力，由此使所述双号掘进板向下掘进到预定深度；
c)启动所述高压水泵，将水从所述双号掘进板的所述注水口注入所述双号掘进板的所述腔体内使所述腔体内外两侧的所述突刺均突起时，解除所述单号掘进板的固定状态，同时使所述单号掘进板向下掘进到预定深度；
d)使所述单号掘进板向上运动，当所述单号掘进板上升至与所述双号掘进板齐平时，停止单号掘进板的运动；以及
e)通过所述高压水泵将水从所述单号掘进板的所述注水口注入所述单号掘进板的所述腔体内，使从所述高压喷水口喷出的高压水将所述掘进环内与所述高压喷水口齐平处的土体截断，然后关闭所述高压喷水口仅使得所述单号和双号掘进板的所述腔体内侧的所述突刺突起刺入土中，启动所述提升机，将所述掘进环连带土体拉出施工孔洞外。
8.根据权利要求7所述的挖孔方法，其特征在于，所述挖孔方法还包括步骤：
f)将所述单号掘进板插入预先掘进的槽内，启动高压水泵使所述单号掘进板内外两侧所述突刺刺入土中，启动所述双号掘进板的所述掘进刀使其向下掘进；
g)重复上述c)、d)、e)步骤直至设计孔深。
9.根据权利要求7或8所述的挖孔方法，其特征在于，所述步骤e)中关闭所述高压喷水口仅使得所述单号和双号掘进板的所述腔体内侧的所述突刺突起刺入土后还包括步骤：打开所述挖孔装置的电磁铁使相邻所述掘进板产生相互吸引力，由此将所述掘进环内土体牢牢抱在一起。
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|---|---|---|---|---|
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2016
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