CN109024576A - 一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑设备领域，特别涉及一种建筑桩基沉管扩底取土装置，包括有扩底装置、旋转装置、定位装置和控制装置，所述扩底装置包括有刮土机构和驱动机构，所述旋转装置包括有圆柱桶和旋转机构，所述定位装置包括有定位机构和用于驱动定位机构外扩的外扩机构，所述控制装置包括有控制器和与控制器电性连接的传感器组件，能够实现扩底和取土一体化，简化施工步骤，缩减工作时间，改变取土方式，避免较大的真空吸土功率消耗，提高取土效率，降低工作成本，定位机构能够实现扩底取土装置定位在空腔的任意位置，对空腔的任意位置进行扩孔，满足扩孔的多样性，提高设备的利用率。

Description

一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法

技术领域

本发明涉及建筑设备领域，特别涉及一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法。

背景技术

沉管夯扩灌注桩，简称夯扩桩。它是利用打桩锤将内外桩管同步沉入土层中，通过锤击内桩管夯扩端部混凝土，使桩端形成扩大头，再灌注桩身混凝土，拔外桩管时，用内桩管和桩锤压顶在管内混凝土面上，使桩身密实成行。

所有建筑物是靠坚固稳定的基础工程来支撑的，为提高单桩的承载能力普遍采用沉管预制钢砼扩底的基础工程，施工时将带有预制金属桩头的沉管压入设计标高的硬土层后，取出金属桩头，再将扩底桩的扩底设备下入沉管定位后开机形成扩底座空腔，并将土体粉碎，吊出扩底设备，接着是将腰系绳索的人下入几十米深的沉管底部清理扩底空腔中的散土，工作效率很低。

为解决上述问题，公开了CN201721236825.9的一种建筑用取土设备，一种建筑用取土设备，包括桶体，所述桶体上螺纹连接有顶盖，所述顶盖上固定连接有吊绳，所述顶盖内设有真空装置，所述桶体内固定连接有由桶体内穿出至桶体外部的吸管，所述桶体底部升降连 接有活动块，所述桶体侧壁内升降连接有顶杆，所述顶杆上设有使其弹出桶体的第二弹簧， 所述顶杆弹出长度大于吸管伸出桶体外长度，所述第二弹簧两端分别与顶杆和桶体固定连接，所述桶体内设有使顶杆和桶体固定的固定机构，所述固定机构上设有由活动块驱动解 锁的联动机构，当桶体底部与沉管底部接触时，活动块 受挤压向上运动，在联动机构的作用下，第二楔形块脱出第一凹槽，顶杆在第二弹簧回复力的作用下向外弹出，将桶体顶起使吸管远离沉管底部，然后利用真空装置将散土吸入到桶体内，达到了当桶体底部接触沉管底部时顶杆能自动将桶体顶起使吸管的口部远离沉管底部的效果。

上述方案存在的问题，扩底和取土是分不同步骤进行的，增加施工步骤，延长工作时间，而且单纯从上述方案无法实现扩底，上述方案是通过真空装置将土吸出，其吸土效率较低，空腔较深，需要的功率较大，增加工作成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种建筑桩基沉管扩底取土装置。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种建筑桩基沉管扩底取土装置，包括有用于对桩基浇筑孔底部进行扩底的扩底装置、用于驱动扩底装置旋转的旋转装置、用于对旋转装置与扩底装置进行定位的定位装置和控制装置，所述定位装置、旋转装置和扩底装置自上而下依次设置且均与控制装置电性连接，所述扩底装置包括有刮土机构和用于驱动刮土机构外扩的驱动机构，所述旋转装置包括有设置在扩底装置正上方的圆柱桶和用于驱动圆柱桶旋转的旋转机构，所述定位装置包括有定位机构和用于驱动定位机构外扩的外扩机构，所述控制装置包括有控制器和与控制器电性连接的传感器组件。

在本发明一较佳实施例中，所述刮土机构包括有若干个弧面结构的刮土板和用于驱动刮土板旋转的转动组件，所有刮土板配合形成一个与圆柱桶的轴线重合的圆管，所述刮土板的底部水平设置有承托圆盘，所有刮土板底部铰接设置有轴线水平指向承托圆盘的导向杆，所述导向杆与承托圆盘滑动配合。

在本发明一较佳实施例中，所述驱动机构包括有安装在圆柱桶的内侧底部的液压缸、两个沿着液压缸的输出轴线间隔排列的铰接机构，所述液压缸的输出方向垂直于承托圆盘的所在平面，所有铰接机构均包括有若干个与所有刮土板的中段一一铰接的铰接组件，所述铰接组件包括有连接杆，所述连接杆的一端与液压缸的输出轴铰接，所述连接杆的另一端与刮土板的中段铰接。

在本发明一较佳实施例中，所述转动组件包括有与圆柱桶底部滑动配合的圆弧环、设置在圆柱桶内的电磁阀和设置在电磁阀输出端上的楔形块，所述圆柱桶的底部设置有供圆弧环滑动的滑块，所述圆弧环的一端倒有与楔形块的斜面抵触的楔面，每个刮土板的上段均固定安装有水平指向圆柱桶轴线的限位杆，每个限位杆均套设有滑套，每个滑套均通过竖直设置的转动轴与圆弧环转动配合。

在本发明一较佳实施例中，所述旋转机构包括有安装圆盘和设置在安装圆盘上的旋转电机，所述圆柱桶的顶部设置有内齿圈，所述旋转电机的输出轴设置有与内齿圈啮合的齿轮，所述安装圆盘的底部设置有圆环型滑道，所述圆柱桶的顶部与圆环型滑道滑动配合。

在本发明一较佳实施例中，所述定位机构包括有若干个弧面状的砧板，所有砧板配合形成一个与圆柱桶轴线重合的圆筒，所有砧板均与外扩机构传动配合。

在本发明一较佳实施例中，所述外扩机构包括有传动组件和驱动组件，所述驱动组件包括有与安装圆盘所在平面平行的支撑圆盘和安装在支撑圆盘上的驱动电机，所有砧板的顶部均设置有水平指向支撑圆盘的圆心的滑轨，所述驱动电机输出轴竖直朝向安装圆盘。

在本发明一较佳实施例中，所述传动组件包括有若干个与所有砧板的中段固定连接的螺纹套筒，所述螺纹套筒的轴线均沿着安装圆盘的径向水平垂直于圆柱桶的轴线，所有螺纹套筒均螺纹连接有丝杆，所述驱动电机输出轴上设置有第一伞齿，所有丝杆的一端均通过第二伞齿与第一伞齿啮合。

在本发明一较佳实施例中，所述传感器组件包括有设置在旋转电机上的角度传感器和设置在驱动电机上的扭矩传感器，所述扭矩传感器和角度传感器均与控制器电性连接。

本发明通过改进在此提供一种建筑桩基沉管扩底取土装置，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

1）能够实现扩底和取土一体化，简化施工步骤，缩减工作时间。

2）改变取土方式，避免较大的真空吸土功率消耗，提高取土效率，降低工作成本。

3）定位机构能够实现扩底取土装置定位在空腔的任意位置，对空腔的任意位置进行扩孔，满足扩孔的多样性，提高设备的利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:

图1是本发明的立体结构示意图一；

图2是本发明的俯视图；

图3是图2沿A-A线的剖视图；

图4是本发明的立体结构示意图二；

图5是本发明的立体结构示意图三；

图6是本发明扩底装置的立体结构示意图一；

图7是本发明扩底装置的立体结构示意图二；

图8是本发明旋转装置的局部立体结构示意图；

图9是本发明定位装置的立体结构示意图；

附图标记说明：扩底装置1，刮土机构11，刮土板111，承托圆盘112，导向杆113，圆弧环114，电磁阀115，楔形块116，限位杆117，滑套118，转动轴119，驱动机构12，液压缸121，铰接组件122，连接杆123，旋转装置2，圆柱桶21，旋转机构22，安装圆盘221，旋转电机222，齿轮223，圆环型滑道224，内齿圈225，定位装置3，定位机构31，砧板311，外扩机构32，驱动电机321，滑轨322，支撑圆盘323，螺纹套筒324，丝杆325，第一伞齿326，第二伞齿327。

具体实施方式

下面将结合附图1-图9对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1至图9所示的一种建筑桩基沉管扩底取土装置，包括有用于对桩基浇筑孔底部进行扩底的扩底装置1、用于驱动扩底装置1旋转的旋转装置2、用于对旋转装置2与扩底装置1进行定位的定位装置3和控制装置，所述定位装置3、旋转装置2和扩底装置1自上而下依次设置且均与控制装置电性连接，所述扩底装置1包括有刮土机构11和用于驱动刮土机构11外扩的驱动机构12，所述旋转装置2包括有设置在扩底装置1正上方的圆柱桶21和用于驱动圆柱桶21旋转的旋转机构22，所述定位装置3包括有定位机构31和用于驱动定位机构31外扩的外扩机构32，所述控制装置包括有控制器和与控制器电性连接的传感器组件，通过卷扬机将扩底取土装置放入空腔，当扩底取土装置放在空腔内的规定位置，所述控制器控制外扩机构32驱动所有砧板311抵触到空腔的内侧，从而将扩底取土装置的位置固定，当传感器组件检测到驱动电机321的扭矩大于预设值的时候，传送一个电信号给控制器，控制器控制外扩机构32停止旋转，使得刮土板111的刮刀朝外，然后控制器控制驱动机构12使得所有刮土板111外扩，同时控制器控制旋转电机222驱动圆柱桶21旋转，使得所有刮土板111外扩的时候，对空腔的内侧进行刮土，当外扩结束的时候，控制器控制旋转电机222反向旋转，使得所有刮下来的土收集到承托圆盘112上，然后控制器控制卷扬机将扩底取土装置带着土壤上升。

所述刮土机构11包括有若干个弧面结构的刮土板111和用于驱动刮土板111旋转的转动组件，所有刮土板111配合形成一个与圆柱桶21的轴线重合的圆管，所述刮土板111的底部水平设置有承托圆盘112，所有刮土板111底部铰接设置有轴线水平指向承托圆盘112的导向杆113，所述导向杆113与承托圆盘112滑动配合，所有刮土板111能够沿着承托圆盘112的径向向外扩展。

所述驱动机构12包括有安装在圆柱桶21的内侧底部的液压缸121、两个沿着液压缸121的输出轴线间隔排列的铰接机构，所述液压缸121的输出方向垂直于承托圆盘112的所在平面，所有铰接机构均包括有若干个与所有刮土板111的中段一一铰接的铰接组件122，所述铰接组件122包括有连接杆123，所述连接杆123的一端与液压缸121的输出轴铰接，所述连接杆123的另一端与刮土板111的中段铰接，液压缸121的输出轴伸出，使得连接杆123趋于水平使得所有刮土板111外扩，同时控制器控制旋转电机222驱动圆柱桶21旋转，使得所有刮土板111外扩的时候，对空腔的内侧进行刮土。

所述转动组件包括有与圆柱桶21底部滑动配合的圆弧环114、设置在圆柱桶21内的电磁阀115和设置在电磁阀115输出端上的楔形块116，所述圆柱桶21的底部设置有供圆弧环114滑动的滑块，所述圆弧环114的一端倒有与楔形块116的斜面抵触的楔面，每个刮土板111的上段均固定安装有水平指向圆柱桶21轴线的限位杆117，每个限位杆117均套设有滑套118，每个滑套118均通过竖直设置的转动轴119与圆弧环114转动配合，控制器控制电磁阀115驱动楔形块116下降，使得圆弧环114沿着自身中点水平旋转，使得刮土板111的刮刀朝外。

所述旋转机构22包括有安装圆盘221和设置在安装圆盘221上的旋转电机222，所述圆柱桶21的顶部设置有内齿圈225，所述旋转电机222的输出轴设置有与内齿圈225啮合的齿轮223，所述安装圆盘221的底部设置有圆环型滑道224，所述圆柱桶21的顶部与圆环型滑道224滑动配合旋转电机222驱动齿轮223旋转，使得内齿圈225带动圆柱桶21旋转，从而实现扩底装置1旋转。

所述定位机构31包括有若干个弧面状的砧板311，所有砧板311配合形成一个与圆柱桶21轴线重合的圆筒，所有砧板311均与外扩机构32传动配合，当扩底取土装置放在空腔内的规定位置，所述控制器控制外扩机构32使得所有砧板311抵触到空腔的内侧，从而将扩底取土装置的位置固定。

所述外扩机构32包括有传动组件和驱动组件，所述驱动组件包括有与安装圆盘221所在平面平行的支撑圆盘323和安装在支撑圆盘323上的驱动电机321，所有砧板311的顶部均设置有水平指向支撑圆盘323的圆心的滑轨322，所述驱动电机321输出轴竖直朝向安装圆盘221，当扩底取土装置放在空腔内的规定位置，所述控制器控制驱动电机321通过第一伞齿326驱动所有丝杆325旋转，使得所有螺纹套筒324沿着支撑圆盘323的径向向外扩展。

所述传动组件包括有若干个与所有砧板311的中段固定连接的螺纹套筒324，所述螺纹套筒324的轴线均沿着安装圆盘221的径向水平垂直于圆柱桶21的轴线，所有螺纹套筒324均螺纹连接有丝杆325，所述驱动电机321输出轴上设置有第一伞齿326，所有丝杆325的一端均通过第二伞齿327与第一伞齿326啮合，当扩底取土装置放在空腔内的规定位置，所述控制器控制驱动电机321通过第一伞齿326驱动所有丝杆325旋转，使得所有螺纹套筒324沿着支撑圆盘323的径向向外扩展。

所述传感器组件包括有设置在旋转电机222上的角度传感器和设置在驱动电机321上的扭矩传感器，所述扭矩传感器和角度传感器均与控制器电性连接，当扭矩传感器检测到驱动电机321的扭矩大于预设值的时候，传送一个电信号给控制器，控制器控制驱动电机321停止旋转，当角度传感器检测到旋转电机222旋转角度大于预设值的时候，传送一个电信号给控制器，控制器控制旋转电机222停止或者反向旋转，角度传感器、扭矩传感器和控制器的型号均为现有技术，此处不再详述。

工作原理：通过卷扬机将扩底取土装置放入空腔，当扩底取土装置放在空腔内的规定位置，所述控制器控制驱动电机321通过第一伞齿326驱动所有丝杆325旋转，使得所有螺纹套筒324沿着支撑圆盘323的径向向外扩展，使得所有砧板311抵触到空腔的内侧，从而将扩底取土装置的位置固定，当扭矩传感器检测到驱动电机321的扭矩大于预设值的时候，传送一个电信号给控制器，控制器控制驱动电机321停止旋转，然后控制器控制电磁阀115驱动楔形块116下降，使得圆弧环114沿着自身中点水平旋转，使得刮土板111的刮刀朝外，然后控制器控制液压缸121的输出轴伸出，使得连接杆123趋于水平使得所有刮土板111外扩，同时控制器控制旋转电机222驱动圆柱桶21旋转，使得所有刮土板111外扩的时候，对空腔的内侧进行刮土，当外扩结束的时候，控制器控制旋转电机222反向旋转，使得所有刮下来的土收集到承托圆盘112上，然后控制器控制卷扬机将扩底取土装置带着土壤上升。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，包括以下步骤：

通过卷扬机将扩底取土装置放入空腔，当扩底取土装置放在空腔内的规定位置，所述控制器控制驱动电机通过第一伞齿驱动所有丝杆旋转，使得所有螺纹套筒沿着支撑圆盘的径向向外扩展，使得所有砧板抵触到空腔的内侧，从而将扩底取土装置的位置固定，当扭矩传感器检测到驱动电机的扭矩大于预设值的时候，传送一个电信号给控制器，控制器控制驱动电机停止旋转，然后控制器控制电磁阀驱动楔形块下降，使得圆弧环沿着自身中点水平旋转，使得刮土板的刮刀朝外，然后控制器控制液压缸的输出轴伸出，使得连接杆趋于水平使得所有刮土板外扩，同时控制器控制旋转电机驱动圆柱桶旋转，使得所有刮土板外扩的时候，对空腔的内侧进行刮土，当外扩结束的时候，控制器控制旋转电机反向旋转，使得所有刮下来的土收集到承托圆盘上，然后控制器控制卷扬机将扩底取土装置带着土壤上升。

2.根据权利要求1所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：建筑桩基沉管扩底取土装置包括有用于对桩基浇筑孔底部进行扩底的扩底装置（1）、用于驱动扩底装置（1）旋转的旋转装置（2）、用于对旋转装置（2）与扩底装置（1）进行定位的定位装置（3）和控制装置，所述定位装置（3）、旋转装置（2）和扩底装置（1）自上而下依次设置且均与控制装置电性连接，所述扩底装置（1）包括有刮土机构（11）和用于驱动刮土机构（11）外扩的驱动机构（12），所述旋转装置（2）包括有设置在扩底装置（1）正上方的圆柱桶（21）和用于驱动圆柱桶（21）旋转的旋转机构（22），所述定位装置（3）包括有定位机构（31）和用于驱动定位机构（31）外扩的外扩机构（32），所述控制装置包括有控制器和与控制器电性连接的传感器组件。

3.根据权利要求2所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：所述刮土机构（11）包括有若干个弧面结构的刮土板（111）和用于驱动刮土板（111）旋转的转动组件，所有刮土板（111）配合形成一个与圆柱桶（21）的轴线重合的圆管，所述刮土板（111）的底部水平设置有承托圆盘（112），所有刮土板（111）底部铰接设置有轴线水平指向承托圆盘（112）的导向杆（113），所述导向杆（113）与承托圆盘（112）滑动配合。

4.根据权利要求3所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：所述驱动机构（12）包括有安装在圆柱桶（21）的内侧底部的液压缸（121）、两个沿着液压缸（121）的输出轴线间隔排列的铰接机构，所述液压缸（121）的输出方向垂直于承托圆盘（112）的所在平面，所有铰接机构均包括有若干个与所有刮土板（111）的中段一一铰接的铰接组件（122），所述铰接组件（122）包括有连接杆（123），所述连接杆（123）的一端与液压缸（121）的输出轴铰接，所述连接杆（123）的另一端与刮土板（111）的中段铰接。

5.根据权利要求4所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：所述转动组件包括有与圆柱桶（21）底部滑动配合的圆弧环（114）、设置在圆柱桶（21）内的电磁阀（115）和设置在电磁阀（115）输出端上的楔形块（116），所述圆柱桶（21）的底部设置有供圆弧环（114）滑动的滑块，所述圆弧环（114）的一端倒有与楔形块（116）的斜面抵触的楔面，每个刮土板（111）的上段均固定安装有水平指向圆柱桶（21）轴线的限位杆（117），每个限位杆（117）均套设有滑套（118），每个滑套（118）均通过竖直设置的转动轴（119）与圆弧环（114）转动配合。

6.根据权利要求5所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：所述旋转机构（22）包括有安装圆盘（221）和设置在安装圆盘（221）上的旋转电机（222），所述圆柱桶（21）的顶部设置有内齿圈（225），所述旋转电机（222）的输出轴设置有与内齿圈（225）啮合的齿轮（223），所述安装圆盘（221）的底部设置有圆环型滑道（224），所述圆柱桶（21）的顶部与圆环型滑道（224）滑动配合。

7.根据权利要求6所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：所述定位机构（31）包括有若干个弧面状的砧板（311），所有砧板（311）配合形成一个与圆柱桶（21）轴线重合的圆筒，所有砧板（311）均与外扩机构（32）传动配合。

8.根据权利要求7所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：所述外扩机构（32）包括有传动组件和驱动组件，所述驱动组件包括有与安装圆盘（221）所在平面平行的支撑圆盘（323）和安装在支撑圆盘（323）上的驱动电机（321），所有砧板（311）的顶部均设置有水平指向支撑圆盘（323）的圆心的滑轨（322），所述驱动电机（321）输出轴竖直朝向安装圆盘（221）。

9.根据权利要求8所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：所述传动组件包括有若干个与所有砧板（311）的中段固定连接的螺纹套筒（324），所述螺纹套筒（324）的轴线均沿着安装圆盘（221）的径向水平垂直于圆柱桶（21）的轴线，所有螺纹套筒（324）均螺纹连接有丝杆（325），所述驱动电机（321）输出轴上设置有第一伞齿（326），所有丝杆（325）的一端均通过第二伞齿（327）与第一伞齿（326）啮合。

10.根据权利要求9所述的一种建筑桩基沉管扩底取土装置的工作方法，其特征在于：所述传感器组件包括有设置在旋转电机（222）上的角度传感器和设置在驱动电机（321）上的扭矩传感器，所述扭矩传感器和角度传感器均与控制器电性连接。