CN110374090B - 一种软土地基混凝土灌注桩施工装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，包括用于放置于桩孔中的支撑骨架，呈圆周状均匀穿插固定在支撑骨架上的多个钢筋，用于固定支撑骨架以及穿插钢筋的操作平台，以及用于举升、降低操作平台的提升机构；本发明提升了钻孔灌注桩的定位精度和安装施工效率。

Description

一种软土地基混凝土灌注桩施工装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种灌注桩施工装置，具体涉及一种软土地基混凝土灌注桩施工装置及其施工方法。

背景技术

钻孔灌注桩具有承载能力高、施工质量可靠等优点，目前已广泛应用于建筑工程和桥梁工程中。但是，在灌注桩诸多施工环节中，尚存在固定护筒精确定位、钢筋笼快速吊装、孔渣高效提取、桩头绿色截桩等问题尚未得到可靠解决。

现有技术中已有一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于将钻机安装就位，泥浆稠度满足护壁要求和孔壁压力，当泥浆量和泥浆的技术指标达到要求时开始钻进；钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径检测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔，冲击钻机清孔采用掏碴筒；按照设计图纸及施工规范要求进行钢筋笼的制作，安装导管和第二次清孔，混凝土灌注采用导管水下灌注，浇筑开始时，要连续有节奏地进行，桩孔的施工顺序安排上采用跳桩法施工，并待相邻孔混凝土强度达到要求后方可施钻。该施工方法虽然解决了孔渣提取效率低的问题，并在一定程度上提高了施工效率，但是在钢筋笼吊装难度降低、施工护筒安装定位精度提高等方面尚存改进之处。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，提升钻孔灌注桩的定位精度和安装施工效率。

具体的技术方案如下：

一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，包括用于放置于桩孔中的支撑骨架，呈圆周状均匀穿插固定在支撑骨架上的多个钢筋，用于固定支撑骨架以及穿插钢筋的操作平台，以及用于举升、降低操作平台的提升机构。

进一步的，支撑骨架包括主支撑柱，主支撑柱的顶部设有外螺纹，主支撑柱的底部用于插入固定在桩孔的底部，主支撑柱的外壁上交替性的焊接固定第一支承环和第二支承环，第一支承环和第二支承环均与桩孔间隙配合；第一支承环和第二支承环均包括环体，环体上呈圆周状的均布多个第一内螺纹孔，相邻的两个第一内螺纹孔之间设有一个第一插接槽；多个第一支承环的第一内螺纹孔对应设置，第一支承环的第一内螺纹孔与第二支承环的第一插接槽对应设置。

进一步的，钢筋的顶部和底部的外壁均为光滑面，钢筋的两段光滑面之间设有外螺纹。

进一步的，操作平台包括平台主体，平台主体的中心处设有第一插孔，第一插孔中可通过螺栓锁紧固定一个锁紧柱，锁紧柱的底部设有一个承插槽，承插槽的内壁上设有内螺纹，主支撑柱的顶部通过螺纹配合锁紧固定在承插槽中；

第一插孔的外周设有多个第二插孔，第二插孔分别与第一支承环上的第一内螺纹孔、第一插接槽对应设置；每个第二插孔上可转动的设有一个插套，插套内可拆卸的设有紧固垫，钢筋过盈配合的穿过插套插入位于最上方的第一支承环和第二支承环相应的第一内螺纹孔中，插套的外壁上设有一圈第一齿条，插套通过齿轮传动机构驱动转动、从而在第一内螺纹孔的作用下向下移动、直至钢筋的底部插入桩孔的底部。

进一步的，齿轮传动机构包括可转动的固定在操作平台上的齿环，齿环套设在所有的插套的外部，齿环的内壁设有一圈第二齿条，齿环的内壁设有一圈第三齿条，齿环上的第二齿条与所有插套上的第一齿条分别啮合，齿环上的第三齿条与主动齿轮相啮合，主动齿轮固定在步进电机的输出轴上，步进电机通过电机支架固定在操作平台上；

步进电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动齿环转动，齿环同步的带动所有的插套转动，插套过盈配合的带动钢筋进行转动，从而使钢筋与第一内螺纹孔螺纹配合的向下移动。

进一步的，操作平台的底部设有支撑架，支撑架用于对操作平台进行支撑固定。

进一步的，操作平台其中相对的两侧上分别设有至少两个固定吊耳，固定吊耳通过钢丝绳固定在卷扬机上，卷扬机固定在提升机构上。

进一步的，提升机包括底座，底座上设有支撑杆，支撑杆的顶部设有支撑平台，卷扬机固定在支撑平台上。

进一步的，使用上述软土地基混凝土灌注桩施工装置进行施工的方法为：

(1)将锁紧柱通过螺栓锁紧固定在操作平台上，将第一支承环和第二支承环在主支撑柱上焊接成型后，将锁紧柱的承插槽与主支撑柱通过螺纹配合的锁紧固定；

(2)将卷扬机的钢丝绳固定在操作平台的固定吊耳上，向上提升操作平台的同时将支撑骨架也向上提升，直至支撑骨架离开地面；

(3)将支撑骨架移动至预挖好的桩孔处，向下移动操作平台，使支撑骨架移入桩孔中，当主支撑柱的底部与桩孔的底部相接触时，对操作平台施以向下的压力直至主支撑柱的底部插入桩孔中，同时也通过支撑架将操作平台支撑固定在地面上；此时，设置在最上方的第一支承环位于桩孔内；

(4)自上而下的将钢筋分别插入相应的插套，钢筋过盈配合的穿过插套插入位于最上方的第一支承环和第二支承环相应的第一内螺纹孔中，启动步进电机，步进电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动齿环转动，齿环同步的带动所有的插套转动，插套过盈配合的带动钢筋进行转动，从而使钢筋与第一内螺纹孔螺纹配合的向下移动、直至钢筋的底部插入桩孔的底部；

(5)通过注浆机桩孔内灌注混凝土，直至与设置在最上方的第一支承环相齐平后停止；

(6)静置1-3h后，松开锁紧柱的螺栓，取下锁紧柱，通过卷扬机控制操作平台向上移动至顶部；

(7)通过注浆机再次向桩孔内灌注混凝土，直至与地面相齐平即可。

本发明的有益效果为：

本发明避免了繁琐的钢筋笼的制作过程，降低了施工难度，通过支撑骨架和钢筋相配合起到支撑固定的作用，提升钻孔灌注桩的定位精度和安装施工效率，保证了灌注桩的稳定性和牢固性。

附图说明

图1为本发明放置支撑骨架时的剖视图；

图2为本发明第一次灌注混凝土时的剖视图；

图3为本发明第二次灌注混凝土时的剖视图；

图4为图1中A部分放大图；

图5为操作平台剖视图；

图6为操作平台俯视图；

图7为第一支承环或第二支承环的俯视图；

图8为钢筋的结构图。

附图标记

支撑骨架10、主支撑柱101、第一支承环102、第二支承环103、环体104、第一内螺纹孔105、第一插接槽106；

钢筋20、光滑面201；

操作平台30、平台主体301、锁紧柱302、承插槽303、插套304、第一齿条305、齿环306、第二齿条307、第三齿条308、主动齿轮309、步进电机310、电机支架311、支撑架312、固定吊耳313、紧固垫314；

提升机构40、底座401、支撑杆402、支撑平台403、卷扬机404、钢丝绳405；

桩孔50；

混凝土60；

第一注浆通道701、第二注浆通道702。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

如图所示一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，包括用于放置于桩孔50中的支撑骨架10，支撑骨架包括主支撑柱101，主支撑柱的顶部设有外螺纹，主支撑柱的底部用于插入固定在桩孔的底部，主支撑柱的外壁上交替性的焊接固定第一支承环102和第二支承环103，第一支承环和第二支承环均与桩孔间隙配合；第一支承环和第二支承环均包括环体104，环体上呈圆周状的均布多个第一内螺纹孔105，相邻的两个第一内螺纹孔之间设有一个第一插接槽106；多个第一支承环的第一内螺纹孔对应设置，第一支承环的第一内螺纹孔与第二支承环的第一插接槽对应设置；

支撑骨架上呈圆周状均匀穿插固定多个钢筋20,钢筋的顶部和底部的外壁均为光滑面201，钢筋的两段光滑面之间设有外螺纹；

固定支撑骨架以及穿插钢筋均通过操作平台30加以实现，操作平台包括平台主体301，平台主体的中心处设有第一插孔，第一插孔中可通过螺栓锁紧固定一个锁紧柱302，锁紧柱的底部设有一个承插槽303，承插槽的内壁上设有内螺纹，主支撑柱的顶部通过螺纹配合锁紧固定在承插槽中；

第一插孔的外周设有多个第二插孔，第二插孔分别与第一支承环上的第一内螺纹孔、第一插接槽对应设置；每个第二插孔上可转动的设有一个插套304，插套内可拆卸的设有紧固垫314，钢筋过盈配合的穿过插套插入位于最上方的第一支承环和第二支承环相应的第一内螺纹孔中，插套的外壁上设有一圈第一齿条305，插套通过齿轮传动机构驱动转动、从而在第一内螺纹孔的作用下向下移动、直至钢筋的底部插入桩孔的底部。

进一步的，齿轮传动机构包括可转动的固定在操作平台上的齿环306，齿环套设在所有的插套的外部，齿环的内壁设有一圈第二齿条307，齿环的内壁设有一圈第三齿条308，齿环上的第二齿条与所有插套上的第一齿条分别啮合，齿环上的第三齿条与主动齿轮309相啮合，主动齿轮固定在步进电机310的输出轴上，步进电机通过电机支架311固定在操作平台上；

步进电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动齿环转动，齿环同步的带动所有的插套转动，插套过盈配合的带动钢筋进行转动，从而使钢筋与第一内螺纹孔螺纹配合的向下移动。

进一步的，操作平台的底部设有支撑架312，支撑架用于对操作平台进行支撑固定；

操作平台的举升、降低通过提升机构40加以实现，提升机包括底座401，底座上设有支撑杆402，支撑杆的顶部设有支撑平台403，卷扬机404固定在支撑平台上，操作平台其中相对的两侧上分别设有至少两个固定吊耳313，固定吊耳通过钢丝绳405固定在卷扬机上。

进一步的，使用上述软土地基混凝土灌注桩施工装置进行施工的方法为：

(1)将锁紧柱通过螺栓锁紧固定在操作平台上，将第一支承环和第二支承环在主支撑柱上焊接成型后，将锁紧柱的承插槽与主支撑柱通过螺纹配合的锁紧固定；

(2)将卷扬机的钢丝绳固定在操作平台的固定吊耳上，向上提升操作平台的同时将支撑骨架也向上提升，直至支撑骨架离开地面；

(3)将支撑骨架移动至预挖好的桩孔处，向下移动操作平台，使支撑骨架移入桩孔中，当主支撑柱的底部与桩孔的底部相接触时，对操作平台施以向下的压力直至主支撑柱的底部插入桩孔中，同时也通过支撑架将操作平台支撑固定在地面上；此时，设置在最上方的第一支承环位于桩孔内；

(4)自上而下的将钢筋分别插入相应的插套，钢筋过盈配合的穿过插套插入位于最上方的第一支承环和第二支承环相应的第一内螺纹孔中，启动步进电机，步进电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动齿环转动，齿环同步的带动所有的插套转动，插套过盈配合的带动钢筋进行转动，从而使钢筋与第一内螺纹孔螺纹配合的向下移动、直至钢筋的底部插入桩孔的底部；

(5)通过注浆机向桩孔内灌注混凝土60，直至与设置在最上方的第一支承环相齐平后停止；

(6)静置1-3h后，松开锁紧柱的螺栓，取下锁紧柱，通过卷扬机控制操作平台向上移动至顶部；

(7)通过注浆机再次向桩孔内灌注混凝土，直至与地面相齐平即可。

实施例二

在实施例一的基础上，作为进一步的优化，在锁紧柱上设置顶部开口的第一注浆通道701，第一注浆通道的底部设有多个第二注浆通道702，第二注浆通道倾斜的贯穿锁紧柱的侧壁、并且与桩孔相连通；第一注浆通道可与注浆机的注浆管703相连接，通过注浆机向桩孔内灌注混凝土。

使用上述软土地基混凝土灌注桩施工装置进行施工的方法为：

(1)将锁紧柱通过螺栓锁紧固定在操作平台上，将第一支承环和第二支承环在主支撑柱上焊接成型后，将锁紧柱的承插槽与主支撑柱通过螺纹配合的锁紧固定；

(2)将卷扬机的钢丝绳固定在操作平台的固定吊耳上，向上提升操作平台的同时将支撑骨架也向上提升，直至支撑骨架离开地面；

(3)如图1所示将支撑骨架移动至预挖好的桩孔处，向下移动操作平台，使支撑骨架移入桩孔中，当主支撑柱的底部与桩孔的底部相接触时，对操作平台施以向下的压力直至主支撑柱的底部插入桩孔中，同时也通过支撑架将操作平台支撑固定在地面上；此时，设置在最上方的第一支承环位于桩孔内；

(4)自上而下的将钢筋分别插入相应的插套，钢筋过盈配合的穿过插套插入位于最上方的第一支承环和第二支承环相应的第一内螺纹孔中，启动步进电机，步进电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动齿环转动，齿环同步的带动所有的插套转动，插套过盈配合的带动钢筋进行转动，从而使钢筋与第一内螺纹孔螺纹配合的向下移动、直至钢筋的底部插入桩孔的底部；

(5)如图2所示将注浆机的注浆管与第一注浆通道相连接，向桩孔内第一次灌注混凝土，直至与设置在最上方的第一支承环相齐平后停止；

(6)如图3所示静置1-3h后，松开锁紧柱的螺栓，取下锁紧柱，通过卷扬机控制操作平台向上移动至顶部；

(7)通过注浆机再次向桩孔内第二次灌注混凝土，直至与地面相齐平即可。

Claims (6)

1.一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，其特征为，包括用于放置于桩孔中的支撑骨架，呈圆周状均匀穿插固定在支撑骨架上的多个钢筋，用于固定支撑骨架以及穿插钢筋的操作平台，以及用于举升、降低操作平台的提升机构;支撑骨架包括主支撑柱，主支撑柱的顶部设有外螺纹，主支撑柱的底部用于插入固定在桩孔的底部，主支撑柱的外壁上交替性的焊接固定第一支承环和第二支承环，第一支承环和第二支承环均与桩孔间隙配合；第一支承环和第二支承环均包括环体，环体上呈圆周状的均布多个第一内螺纹孔，相邻的两个第一内螺纹孔之间设有一个第一插接槽；多个第一支承环的第一内螺纹孔对应设置，第一支承环的第一内螺纹孔与第二支承环的第一插接槽对应设置;钢筋的顶部和底部的外壁均为光滑面，钢筋的两段光滑面之间设有外螺纹;操作平台包括平台主体，平台主体的中心处设有第一插孔，第一插孔中通过螺栓锁紧固定一个锁紧柱，锁紧柱的底部设有一个承插槽，承插槽的内壁上设有内螺纹，主支撑柱的顶部通过螺纹配合锁紧固定在承插槽中；

第一插孔的外周设有多个第二插孔，第二插孔分别与第一支承环上的第一内螺纹孔、第一插接槽对应设置；每个第二插孔上可转动的设有一个插套，插套内可拆卸的设有紧固垫，钢筋过盈配合的穿过插套插入位于最上方的第一支承环和第二支承环相应的第一内螺纹孔中，插套的外壁上设有一圈第一齿条，插套通过齿轮传动机构驱动转动、从而在第一内螺纹孔的作用下向下移动、直至钢筋的底部插入桩孔的底部。

2.如权利要求1所述的一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，其特征为，齿轮传动机构包括可转动的固定在操作平台上的齿环，齿环套设在所有的插套的外部，齿环的内壁设有一圈第二齿条，齿环的内壁设有一圈第三齿条，齿环上的第二齿条与所有插套上的第一齿条分别啮合，齿环上的第三齿条与主动齿轮相啮合，主动齿轮固定在步进电机的输出轴上，步进电机通过电机支架固定在操作平台上；

步进电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动齿环转动，齿环同步的带动所有的插套转动，插套过盈配合的带动钢筋进行转动，从而使钢筋与第一内螺纹孔螺纹配合的向下移动。

3.如权利要求1所述的一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，其特征为，操作平台的底部设有支撑架，支撑架用于对操作平台进行支撑固定。

4.如权利要求3所述的一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，其特征为，操作平台其中相对的两侧上分别设有至少两个固定吊耳，固定吊耳通过钢丝绳固定在卷扬机上，卷扬机固定在提升机构上。

5.如权利要求4所述的一种软土地基混凝土灌注桩施工装置，其特征为，提升机包括底座，底座上设有支撑杆，支撑杆的顶部设有支撑平台，卷扬机固定在支撑平台上。

6.使用如权利要求5所述的软土地基混凝土灌注桩施工装置进行施工的方法为：

(1)将锁紧柱通过螺栓锁紧固定在操作平台上，将第一支承环和第二支承环在主支撑柱上焊接成型后，将锁紧柱的承插槽与主支撑柱通过螺纹配合的锁紧固定；

(2)将卷扬机的钢丝绳固定在操作平台的固定吊耳上，向上提升操作平台的同时将支撑骨架也向上提升，直至支撑骨架离开地面；

(3)将支撑骨架移动至预挖好的桩孔处，向下移动操作平台，使支撑骨架移入桩孔中，当主支撑柱的底部与桩孔的底部相接触时，对操作平台施以向下的压力直至主支撑柱的底部插入桩孔中，同时也通过支撑架将操作平台支撑固定在地面上；此时，设置在最上方的第一支承环位于桩孔内；

(4)自上而下的将钢筋分别插入相应的插套，钢筋过盈配合的穿过插套插入位于最上方的第一支承环和第二支承环相应的第一内螺纹孔中，启动步进电机，步进电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动齿环转动，齿环同步的带动所有的插套转动，插套过盈配合的带动钢筋进行转动，从而使钢筋与第一内螺纹孔螺纹配合的向下移动、直至钢筋的底部插入桩孔的底部；

(5)通过注浆机桩孔内灌注混凝土，直至与设置在最上方的第一支承环相齐平后停止；

(6)静置1-3h后，松开锁紧柱的螺栓，取下锁紧柱，通过卷扬机控制操作平台向上移动至顶部；

(7)通过注浆机再次向桩孔内灌注混凝土，直至与地面相齐平即可。

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