CN106759597A - 一种转动挖掘灌注装置及其施工法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种转动挖掘灌注装置及其施工法，其用于基础底部的转动挖掘灌注装置1由回转式挖掘装置2、机架3、岩土输送装置4和灌注装置5组成，装置1转动前的厚度小于或等于基础的厚度；施工时，回转式挖掘装置2绕机架3的轴或孔转动同时挖掘岩土，岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方，灌注装置5灌注混凝土，施工完成后产生一个大于其上部基础宽度的底部。施工法分A法和B法，回转式挖掘装置2有两种结构形式：铅直转动式，水平回转式。优点：可以在已开槽内施工，也可以利用装置1自带的挖掘装置挖掘岩土下降，施工简单，且施工完成后产生一个底部宽上部窄的基础，大大增加基础承载能力，特别适合于地面空间受限的基础施工。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种转动挖掘灌注装置及其施工法,属于土木工程基础施工技术领域。
背景技术
现有扩展基础施工一般均采用明挖法，工序主要为测量放样、基坑开挖、垫层浇筑、钢筋安装、模板安装、浇筑砼、砼养护、拆模、扩大基础回填。工程量大，且对地面影响比较大。
现有独立基础，按施工方法可分有预制基础和灌注基础，沿着轴向方向的上下截面相差不大，在地面施工区域受限的情况下普通基础的承载能力有限。
发明内容
本发明提出的是一种转动挖掘灌注装置及其施工法，其目的旨在克服现有技术存在的缺陷，其主要优点：可以在已开槽达到设定深度的槽内施工，也可以利用转动挖掘灌注装置自带的挖掘装置挖掘岩土下降至设计深度，施工简单，且施工完成后产生一个底部宽上部窄的基础，大大增加基础承载能力，特别适合于地面空间受限的基础施工。
本发明的技术解决方案 ：用于基础底部的转动挖掘灌注装置1由回转式挖掘装置2、机架3、岩土输送装置4和灌注装置5组成，装置1转动前的厚度小于或等于基础的厚度；施工时，回转式挖掘装置2绕机架3的轴或孔转动同时挖掘岩土，岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方，灌注装置5灌注混凝土，施工完成后产生一个大于其上部基础宽度的底部，是基础的组成部分。
施工法分A法和B法：
A法包括如下步骤：
1）在现场开槽达到设定的深度；
2）将装置1放入槽内；
3）回转式挖掘装置2绕机架3的轴或孔转动并挖掘岩土；
4）岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方；
5）灌注装置5灌注混凝土；
6）回转式挖掘装置2转动至设定位置，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
7）部分或全部拆除装置1；
8）进行基础其它部分的施工直至全部结束；
B法包括如下步骤：
1）在现场开槽达到设定的深度；
2）将装置1放入槽内；
3）回转式挖掘装置2绕机架3的轴或孔转动，转动时只挖掘岩土不灌注混凝土；
4）岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方；
5）回转式挖掘装置2转动至设定位置；
6）拆除部分装置1；
7）灌注装置5灌注混凝土，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
8）进行基础其它部分的施工直至全部结束。
回转式挖掘装置2是铅直转动的回转式挖掘装置2A，回转式挖掘装置2A由机架2A-1、轨道、链刀、链刀传动装置、回转动力装置组成；轨道上装有切削岩土的链刀，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，链刀传动装置主要由链条驱动装置和链轮组成；施工时回转动力装置使机架转动，链条驱动装置驱动链条，链条带动刀具运行，刀具挖掘岩土，岩土输送装置4将已挖掘的岩土输送至上方，回转式挖掘装置2A回转至设定位置后拆除链刀。
回转式挖掘装置2是水平回转式挖掘装置2B，回转式挖掘装置2B由机架2B-1、链刀、链刀传动装置、回转动力装置组成，机架上设有轨道，轨道上装有切削岩土的链刀，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，链刀传动装置主要由链条驱动装置和链轮组成；施工时回转动力装置使机架转动，链刀驱动装置驱动链条，链条带动刀具沿着轨道运行，刀具挖掘岩土，岩土输送装置将已挖掘的岩土输送至上方，回转式挖掘装置2B回转至设定位置后拆除链刀。
本发明的优点：可以在已开槽达到设定深度的槽内施工，也可以利用转动挖掘灌注装置自带的挖掘装置挖掘岩土下降至设计深度，施工简单，且施工完成后产生一个底部宽上部窄的基础，大大增加基础承载能力，特别适合于地面空间受限的基础施工。
附图说明
图1是基础3的底部有挖掘岩土的链刀6，回转式挖掘装置2A是铅直转动的结构示意图，也是由链轮和链刀等组成基础3的底部挖掘装置3-2的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图，也是链刀6在基础3底部既挖掘岩土又是岩土水平输送的结构示意图，也是基础3上的轨道3-1的结构示意图；
图3是图1的B-B剖视图，也是由链刀6和侧面罩组成的垂直岩土输送装置的结构示意图；
图4是图1的C向视图，也是铅直回转式挖掘装置2A未旋转即0°时的结构示意图；
图5是图1的D向视图,也是由驱动装置2-2-1和链轮2-2-2组成的链刀传动装置2-2的结构示意图；
图6是链刀6的结构示意图，（a）是链条6-1和刀具6-2的结构示意图，也是由A十字节6-1-1和B十字节6-1-2组成的链条6-1的十字节的结构示意图；也是链条6-1实现空间弯曲的结构示意图。（b）是链刀6由柔性带6-1B和刀具6-2B组成的结构示意图；也是柔性带6-1B和刀具6-2B的结构示意图；
图7是基础3的底部没有链刀6的结构示意图，也是带有铅直回转式挖掘装置2A的装置1放入现场已开好的沟槽内的结构示意图；
图8是图7的A向视图，也是铅直回转式挖掘装置2A未旋转即0°时的结构示意图，也是铅直回转机架2A-1上的轨道2A-1-1的结构示意图；
图9是回转式挖掘装置2A旋转90°后的结构示意图；
图10是图7的B向视图, 铅直回转式挖掘装置2A未旋转即0°状态的示意图；
图11是装置1的铅直回转式挖掘装置2A旋转 90°时的结构示意图，也是铅直回转式挖掘装置2A前端挖掘岩土、边转动、后端边铺设钢板及钢板支护系统的结构示意图；
图12是装置1的铅直回转式挖掘装置2A旋转 180°时的结构示意图；
图13是在铅直回转式挖掘装置2A旋转 180°后形成的腔体内架设钢筋笼、灌注混凝土的结构示意图；
图14是基础3的底部没有链刀6的结构示意图，也是带有水平回转式挖掘装置2B的装置1放入现场已开好的沟槽内的结构示意图；
图15是图14的A向视图，也是水平回转式挖掘装置2B是水平运行的结构示意图，也是水平回转式挖掘装置2B的水平回转机架2B-1的结构示意图；
图16是水平回转式挖掘装置2B转动并挖掘岩土，灌注装置5灌注混凝土的结构示意图，也是水平回转式挖掘装置2B的回转动力来自混凝土喷嘴5-1，灌注时混凝土对回转式挖掘装置2后部的压力使其转动的结构示意图；
图17是基础3的底部设有链刀6，基础3底部运行的链刀挖掘岩土，基础3和装置2一起下降的结构示意图，也是由链刀和驱动装置组成的挖掘装置3-2的结构示意图；
图18是图17的C向视图，也是由回转机架2B-1和链刀6组成的水平回转式挖掘装置2B的结构示意图，也是回转动力来源的混凝土喷嘴5-1的结构示意图；
图19是装置1随基础底部同步下沉至设计深度的结构示意图；
图20是水平回转式挖掘装置2B的左右两边回转机架2B-1边挖掘岩土边喷注混凝土至90°状态的结构示意图；
图21是水平回转式挖掘装置2B的左右两边回转机架2B-1边挖掘岩土边喷注混凝土至180°状态的结构示意图；
图22是基础的底部轨道和侧面轨道的结构示意图，轨道的类型包括a1、a2、b、 c和d 共5种，其中a1、a2是凹型，b是平面型，c是凸型；
图23是d为纵向多排轨道错开成锥型的结构示意图；
图24是d型轨道和多排链刀的结构示意图；
图中的1是基础底部的转动挖掘灌注装置，由回转式挖掘装置2、机架3、岩土输送装置4、灌注装置5组成；2是回转式挖掘装置，由回转机架2-1、链刀传动装置2-2、回转动力装置2-3、岩土输送机4和链刀6组成；2是回转式挖掘装置，分两种结构：铅直回转式挖掘装置和水平回转式挖掘装置，由回转机架2-1、链刀传动装置2-2、回转动力装置2-3和链刀6组成；2A是铅直回转式挖掘装置，由铅直回转机架2A-1、链刀传动装置2-2、回转动力装置2-3和链刀6组成；2B是水平回转式挖掘装置，由水平回转机架2B-1、链刀传动装置2-2、回转动力装置2-3和链刀6组成；2-1是回转式挖掘装置2的回转机架；2A-1是铅直回转式挖掘装置2A的铅直回转机架；2B-1是水平回转式挖掘装置2B的水平回转机架；2-1-1是回转机架2-1上的轨道；2A-1-1是铅直回转机架2A-1上的轨道；2B-1-1是水平回转机架2B-1上的轨道；2-2是链刀传动装置；2-2-1是链刀传动装置2-2的驱动装置；2-2-2是链刀传动装置2-2的链轮；2-3是回转动力装置；3是机架也是基础；3-1是基础3上的轨道；3-2是基础3的底部挖掘装置；4是岩土输送装置；5是灌注装置，也可以是独立的灌注设备；5-1是灌注装置5的喷头；6是组成挖掘装置1的链刀；6-1是组成链刀6的链条，包括履带、绳索和柔性带；6-1-1是组成链条6-1的十字节的A十字节；6-1-2是组成链条6-1的十字节的B十字节；6-1B是组成链刀6的柔性带；6-2是固定在链条6-1上的挖掘岩土的刀具；6-2B是固定在柔性带6-1B上的挖掘岩土的刀具。
具体实施方式
转动挖掘灌注装置1由回转式挖掘装置2、机架3、岩土输送装置4和灌注装置5组成，装置1转动前的厚度小于或等于基础的厚度；施工时，回转式挖掘装置2绕机架3的轴或孔转动同时挖掘岩土，岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方，灌注装置5灌注混凝土，施工完成后产生一个大于其上部基础宽度的底部，是基础的组成部分。
所述的施工法分A法和B法：
A法包括如下步骤：
1）在现场开槽达到设定的深度；
2）将装置1放入槽内；
3）回转式挖掘装置2绕机架3的轴或孔转动并挖掘岩土；
4）岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方；
5）灌注装置5灌注混凝土；
6）回转式挖掘装置2转动至设定位置，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
7）部分或全部拆除装置1；
8）进行基础其它部分的施工直至全部结束；
B法包括如下步骤：
1）在现场开槽达到设定的深度；
2）将装置1放入槽内；
3）回转式挖掘装置2绕机架3的轴或孔转动，转动时只挖掘岩土不灌注混凝土；
4）岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方；
5）回转式挖掘装置2转动至设定位置；
6）拆除部分装置1；
7）灌注装置5灌注混凝土，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
8）进行基础其它部分的施工直至全部结束。
所述的回转式挖掘装置2是铅直转动的回转式挖掘装置2A，回转式挖掘装置2A由机架2A-1、轨道、链刀、链刀传动装置、回转动力装置组成；轨道上装有切削岩土的链刀，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，链刀传动装置主要由链条驱动装置和链轮组成；施工时回转动力装置使机架转动，链条驱动装置驱动链条，链条带动刀具运行，刀具挖掘岩土，岩土输送装置4将已挖掘的岩土输送至上方，回转式挖掘装置2A回转至设定位置后拆除链刀。
所述的回转式挖掘装置2是水平回转式挖掘装置2B，回转式挖掘装置2B由机架2B-1、链刀、链刀传动装置、回转动力装置组成，机架上设有轨道，轨道上装有切削岩土的链刀，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，链刀传动装置主要由链条驱动装置和链轮组成；施工时回转动力装置使机架转动，链刀驱动装置驱动链条，链条带动刀具沿着轨道运行，刀具挖掘岩土，岩土输送装置将已挖掘的岩土输送至上方，回转式挖掘装置2B回转至设定位置后拆除链刀。
所述的回转动力装置是混凝土喷嘴，灌注时混凝土对回转式挖掘装置2后部的压力使其转动。
所述的机架3是基础。
所述的基础3施工时包括由链刀和驱动装置组成的挖掘装置3-2，基础3底部设有链刀运行的轨道，施工时基础3底部运行的链刀挖掘岩土，基础3随之下降。
所述的具体施工法包括如下步骤：
1）在工厂预制基础3，在基础3的底部预留安装装置1的空间和结构；
2）将装置1安装在基础3的底部；
3）在施工现场安装基础3并蹲位，基础3包括挖掘装置；
4）装置1随基础3同步下沉；
5）基础3下降到设定高度；
6）回转式挖掘装置2挖掘岩土，灌注装置5灌注混凝土；
7）回转式挖掘装置5转动至设定位置，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
8）部分或全部拆除装置1；
9）进行基础其它部分的施工直至全部结束。
所述的链刀为多排链刀，多排链刀根据需要进行同时挖掘或分别挖掘。
所述的组成链刀的链条是广义的链条，包括履带、绳索和柔性带。
下面结合附图进一步描述本发明：
如图1～图6所示，转动挖掘灌注装置1由铅直回转式挖掘装置2A、机架3和岩土输送装置4组成，装置2A绕机架3的轴或孔转动，装置1转动前的厚度小于或等于基础的厚度，施工完成后产生一个底部宽上部窄的基础；转动挖掘灌注装置1的装置2A是铅直转动的，装置2A由铅直回转机架2A-1、链刀传动装置2-2、回转动力装置2-3、岩土输送机4和链刀6组成，铅直回转机架2A-1上的轨道上装有切削岩土的链刀6，链刀6由链条6-1和固定于链条6-1上的刀具6-2组成，链刀传动装置2-2主要由链条驱动装置2-2-1和链轮2-2-2组成；施工时回转动力装置2-3使铅直回转机架2A-1转动，链条驱动装置2-2-1驱动链条6-1，链条6-1带动刀具6-2运行，刀具6-2挖掘岩土，岩土输送装置4将已挖掘的岩土输送至上方，装置2A回转至设定位置后拆除链刀6。
如图7～图13所示，动挖掘灌注装置的施工法其中的B法包括如下步骤：
1）在现场开槽达到设定的深度；
2）将装置1放入槽内；
3）铅直回转式挖掘装置2A绕机架3的轴或孔转动，转动时只挖掘岩土不灌注混凝土；
4）岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方；
5）回转式挖掘装置2转动至设定位置；
6）拆除部分装置1；
7）灌注装置5灌注混凝土，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
8）进行基础其它部分的施工直至全部结束。
如图14～图16所示，动挖掘灌注装置的施工法其中的A法包括如下步骤：
1）在现场开槽达到设定的深度；
2）将装置1放入槽内；
3）水平回转式挖掘装置2B绕机架3的轴或孔转动并挖掘岩土；
4）岩土输送装置4将已挖掘的岩土送至上方；
5）灌注装置5灌注混凝土；
6）水平回转式挖掘装置2B转动至设定位置，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
7）部分或全部拆除装置1；
8）进行基础其它部分的施工直至全部结束。
如图17～图18所示，水平回转式挖掘装置2B是水平运行的，装置2B由水平回转机架机架2-1、链刀6、链刀传动装置2-2、回转动力装置2-3和岩土输送机4组成，机架上设有轨道，轨道上装有切削岩土的链刀6，链刀6由链条6-1和固定于链条6-1上的刀具6-2组成，链刀传动装置2-2主要由链条驱动装置2-2-1和链轮2-2-2组成；回转动力装置2-3也是混凝土喷嘴5-1，灌注时混凝土对装置2后部的压力使其转动。
如图17～图21所示，基础底部带有挖掘岩土的链刀6，装有转动挖掘灌注装置1，其具体的施工法包括如下步骤：
1）在工厂预制基础3，在基础3的底部预留安装装置1的空间和结构；
2）将装置1安装在基础3的底部；
3）在施工现场安装基础3并蹲位，基础3包括挖掘装置；
4）装置1随基础3同步下沉；
5）基础3下降到设定高度；
6）回转式挖掘装置2挖掘岩土，灌注装置5灌注混凝土；
7）回转式挖掘装置2转动至设定位置，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
8）部分或全部拆除装置1；
9）进行基础其它部分的施工直至全部结束。
Claims (10)
1.一种转动挖掘灌注装置，其特征是用于基础底部的转动挖掘灌注装置（1）由回转式挖掘装置(2)、机架(3)、岩土输送装置(4)和灌注装置（5）组成，装置（1）转动前的厚度小于或等于基础的厚度；施工时，回转式挖掘装置（2）绕机架(3)的轴或孔转动同时挖掘岩土，岩土输送装置（4）将已挖掘的岩土送至上方，灌注装置（5）灌注混凝土，施工完成后产生一个大于其上部基础宽度的底部，是基础的组成部分。
2.根据权利要求1所述的一种转动挖掘灌注装置的施工法，其特征是所述的施工法分A法和B法：
A法包括如下步骤：
1）在现场开槽达到设定的深度；
2）将装置（1）放入槽内；
3）回转式挖掘装置（2）绕机架(3)的轴或孔转动并挖掘岩土；
4）岩土输送装置（4）将已挖掘的岩土送至上方；
5）灌注装置(5）灌注混凝土；
6）回转式挖掘装置（2）转动至设定位置，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
7）部分或全部拆除装置（1）；
8）进行基础其它部分的施工直至全部结束；
B法包括如下步骤：
1）在现场开槽达到设定的深度；
2）将装置（1）放入槽内；
3）回转式挖掘装置（2）绕机架(3)的轴或孔转动，转动时只挖掘岩土不灌注混凝土；
4）岩土输送装置（4）将已挖掘的岩土送至上方；
5）回转式挖掘装置（2）转动至设定位置；
6）拆除部分装置（1）；
7）灌注装置(5）灌注混凝土，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
8）进行基础其它部分的施工直至全部结束。
3.根据权利要求1所述的一种转动挖掘灌注装置，其特征是所述的回转式挖掘装置（2）是铅直转动的回转式挖掘装置（2A），回转式挖掘装置（2A）由机架（2A-1）、轨道、链刀、链刀传动装置、回转动力装置组成；轨道上装有切削岩土的链刀，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，链刀传动装置主要由链条驱动装置和链轮组成；施工时回转动力装置使机架转动，链条驱动装置驱动链条，链条带动刀具运行，刀具挖掘岩土，岩土输送装置（4）将已挖掘的岩土输送至上方，回转式挖掘装置（2A）回转至设定位置后拆除链刀。
4.根据权利要求1所述的一种转动挖掘灌注装置，其特征是所述的回转式挖掘装置（2）是水平回转式挖掘装置（2B），回转式挖掘装置（2B）由机架（2B-1）、链刀、链刀传动装置、回转动力装置组成，机架上设有轨道，轨道上装有切削岩土的链刀，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，链刀传动装置主要由链条驱动装置和链轮组成；施工时回转动力装置使机架转动，链刀驱动装置驱动链条，链条带动刀具沿着轨道运行，刀具挖掘岩土，岩土输送装置将已挖掘的岩土输送至上方，回转式挖掘装置（2B）回转至设定位置后拆除链刀。
5.根据权利要求3、4所述的一种转动挖掘灌注装置，其特征是所述的回转动力装置是混凝土喷嘴，灌注时混凝土对回转式挖掘装置（2）后部的压力使其转动。
6.根据权利要求3、4所述的一种转动挖掘灌注装置，其特征是所述的机架（3）是基础。
7.根据权利要求6所述的一种转动挖掘灌注装置，其特征是所述的基础（3）施工时包括由链刀和驱动装置组成的挖掘装置（3-2），基础（3）底部设有链刀运行的轨道，施工时基础（3）底部运行的链刀挖掘岩土，基础（3）随之下降。
8.根据权利要求7所述的一种转动挖掘灌注装置，其特征是所述的具体施工法包括如下步骤：
1）在工厂预制基础（3），在基础（3）的底部预留安装装置（1）的空间和结构；
2）将装置（1）安装在基础（3）的底部；
3）在施工现场安装基础(3）并蹲位，基础（3）包括挖掘装置；
4）装置（1）随基础（3）同步下沉；
5）基础（3）下降到设定高度；
6）回转式挖掘装置（2）挖掘岩土，灌注装置（5）灌注混凝土；
7）回转式挖掘装置（2）转动至设定位置，即完成大于其上部宽度的底部基础的施工；
8）部分或全部拆除装置（1）；
9）进行基础其它部分的施工直至全部结束。
9.根据权利要求3、4所述的一种转动挖掘灌注装置，其特征是所述的链刀为多排链刀，多排链刀根据需要进行同时挖掘或分别挖掘。
10.根据权利要求1所述的一种转动挖掘灌注装置,其特征是所述的组成链刀的链条是广义的链条，包括履带、绳索和柔性带。
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