CN110374107A - 软土地基桩孔护壁的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桩孔护壁的施工装置及其施工方法，包括支撑架，支撑架的顶部水平的设有固定架，固定架上可水平移动的设有第一竖直升降组件和第二竖直升降组件，第一竖直升降组件的底部设有喷浆机构，第二竖直升降组件的底部设有安装机构，喷浆机构用于对桩孔的内壁喷涂水泥砂浆，安装机构用于向桩孔内壁上加装加强组件；本发明施工过程简单，提高了护壁的稳定性和安全性，节约了人力物力资源。

Description

软土地基桩孔护壁的施工装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种桩孔护壁的施工装置，属于建筑领域技术领域。

背景技术

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大的特点。

设置灌注桩是对软土地基的处理方法之一，灌注桩按其成孔方法不同，可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩；人工挖孔是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。为了确保人工挖孔桩施工过程中的安全，施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象发生，制定合理的护壁措施。

当前，虽然对于挖孔桩护壁的研究较多，提出的专利项目也较多，但是许多专利针对的问题主要是预制挖孔桩护壁的拼接成型，由于拼接预制护壁缺少整体性，因此其强度有限，特别是对于大直径挖孔桩以及较深桩体的施工，依然存在较大的风险。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种软土地基桩孔护壁的施工装置及其施工方法，施工过程简单，提高了护壁的稳定性和安全性，节约了人力物力资源。

具体的技术方案如下：

软土地基桩孔护壁的施工装置，包括支撑架，支撑架的顶部水平的设有固定架，固定架上可水平移动的设有第一竖直升降组件和第二竖直升降组件，第一竖直升降组件的底部设有喷浆机构，第二竖直升降组件的底部设有安装机构，喷浆机构用于对桩孔的内壁喷涂水泥砂浆，安装机构用于向桩孔内壁上加装加强组件。

进一步的，第一竖直升降组件和第二竖直升降组件均包括操作平台，操作平台上竖直的设有第一通道，传动板竖直且可移动的穿过第一通道，传动板的其中相对的两个侧壁上设有齿条；

操作平台的底部设有齿轮箱，齿轮箱内设有一组第一齿轮组和一组第二齿轮组，第一齿轮组包括多个在竖直方向上叠加设置的第一齿轮，第二齿轮组包括多个在竖直方向上叠加设置的第二齿轮，传动板穿过第一齿轮组和第二齿轮组之间，传动板两侧的齿条分别与第一齿轮、第二齿轮相啮合；

第一齿轮组的第一齿轮和第二齿轮组的第二齿轮分别由第一电机和第二电机驱动进行反向转动转动，从而控制传动板进行上下移动。

进一步的，固定架上水平的设有第一调节腔，第一调节腔中可转动的设有丝杠，丝杠的一端穿过第一调节腔、与设置在第二调节腔中的第三电机的输出轴相连接；第一竖直升降组件和第二竖直升降组件的操作平台上分别设有多个滑块，滑块上设有内螺纹孔，滑块插入式的设置在第一调节腔中、使丝杠螺纹配合的穿过内螺纹孔；

第三电机控制丝杠转动，从而控制第一竖直升降组件和第二竖直升降组件在固定架上进行水平方向的往复移动。

进一步的，喷浆机构包括上固定腔，上固定腔通过紧固件锁紧固定在第一竖直升降组件的传动板的底部，上固定腔的底部可转动的设有第一主支撑轴，第一主支撑轴的顶部插入上固定腔中、并与第三扇形齿轮相连接，第三扇形齿轮与固定在第四电机上的第四扇形齿轮相啮合，第四电机固定在上固定腔中；

第一主支撑轴上设有至少一个刮平组件和至少一个喷涂组件；第四电机控制第四扇形齿轮转动，从而带动第一主支撑轴转动，第一主支撑轴带动刮平组件和喷涂组件随之转动，转动过程中，喷涂组件用于对桩孔内壁喷涂水泥砂浆，刮平组件用于将水泥砂浆刮平。

进一步的，刮平组件和喷涂组件的数量相同，且刮平组件和喷涂组件交替设置在第一主支撑轴上。

进一步的，刮平组件包括第一支撑框架，第一支撑框架通过第一液压缸可水平移动的固定在第一主支撑轴的侧壁上，第一支撑框架上可旋转的设有辊筒，辊筒的轴线方向竖直设置。

进一步的，喷涂组件包括第二支撑框架，第二支撑框架通过第二液压缸可水平移动的固定在第一主支撑轴上，第二支撑框架上设有多个喷头，喷头在竖直方向上依次排列。

进一步的，喷头分别通过第一管道与回转接头的出料口相连接，回转接头的进料口通过第二管道与设置在固定架上的水泥砂浆储罐相连接，第二管道上连接设有高压泵，高压泵将水泥砂浆储罐中的水泥砂浆通过喷头喷出。

进一步的，回转接头包括圆环形结构的转移腔，转移腔固定在上固定腔的外壁上，转移腔的顶部设有进料口，转移腔的底部可转动的设有圆环形结构的转接板，转接板上与喷涂组件数量对应的设有多个出料口。

进一步的，安装机构包括上固定板，上固定板通过紧固件水平的固定在第二竖直升降组件的传动板的底部，上固定板的底部的最外缘出呈圆周状的均布多个气动夹爪，气动夹爪用于夹持固定网格状加强筋，网格状加强筋上呈矩阵式的设有多个穿透孔；

上固定板的下方水平的设有下固定板，下固定板通过第二液压缸推动进行上下移动，下固定板上呈圆周状的均布多个穿针组件，穿针组件用于推动固定钢筋，将固定钢筋过盈配合的穿过网格状加强筋的穿透孔并加以固定。

进一步的，穿针组件包括顶部开口的容纳槽，容纳槽的外侧壁上设有第一开口，容纳槽与第一开口相对的内侧壁上设有第三液压缸，第三液压缸的推杆上设有推块，推块穿过容纳槽、将依次水平叠放在容纳槽中的固定钢筋推出第一开口。

进一步的，使用施工装置的施工方法为：

1)将施工装置移动至桩孔上方；

2)使喷浆机构对应桩孔设置，通过齿轮箱控制喷浆机构随传动杆向下移动至桩孔中；

3)第四电机控制第四扇形齿轮转动，从而带动第一主支撑轴转动，第一主支撑轴带动刮平组件和喷涂组件随之转动，转动过程中，喷涂组件用于对桩孔内壁喷涂水泥砂浆，刮平组件用于将水泥砂浆刮平，从而在桩孔内壁上涂覆一层水泥内层；

4)重复步骤2)和3)，直至将桩孔内壁均涂覆一层水泥内层；

5)将喷浆机构向上移动至桩孔外，通过第三电机控制丝杠转动，从而控制安装机构移动至对应桩孔设置，通过齿轮箱控制安装机构随传动杆向下移动至桩孔中；

6)网格状加强筋固定在气动夹爪上，当安装机构移动至桩孔内时，网格状加强筋贴合在水泥内层上；

7)同时启动第三液压缸，将容纳槽中位于最底层固定钢筋穿过相应的穿透孔固定在水泥内层中；

8)向下移动下固定板，并重复步骤7)直至下固定板移动至最低位；

9)向下移动安装机构，并重复步骤7)和步骤8)，直至网格状加强筋通过固定钢筋固定在水泥内层上后，将安装机构复位；

10)通过第一液压缸和第二液压缸向内收缩刮平组件和喷涂组件，重复步骤2)、步骤3)和步骤4)直至在网格状加强筋的外部在刮涂一层水泥外层即可。

本发明的有益效果为：

本发明施工过程简单，自动化操作，节约了人力物力资源，同时，施工得到的提护壁的稳定性好，安全性高，提高了整体强度，有利于后续的施工操作。

附图说明

图1为本发明喷涂水泥内层时的剖视图；

图2为本发明加装加强组件时的剖视图；

图3为本发明喷涂水泥外层时的剖视图；

图4为图1的桩孔内的放大图；

图5为图4中A部分放大图；

图6为图2中桩孔内的放大图；

图7为图6中B部分放大图；

图8为图3中桩孔内的放大图；

图9为网格状加强筋侧视图；

图10为施工完成后的桩孔护壁剖视图。

附图标记

支撑架1、固定架2、第一竖直升降组件3、第二竖直升降组件4、喷浆机构5、安装机构6、网格状加强筋7、固定钢筋8、穿透孔9、桩孔11、水泥内层12、水泥外层13；

操作平台101、传动板102、齿轮箱103、第一齿轮组104、第二齿轮组105、第一调节腔106、丝杠107、第三电机108、滑块109；

上固定腔201、第一主支撑轴202、第三扇形齿轮203、第四电机204、第四扇形齿轮205、第一支撑框架206、第一液压缸207、辊筒208、第二支撑框架209、第二液压缸210、喷头211、第一管道212、回转接头213、出料口214、进料口215、第二管道216、水泥砂浆储罐217、转移腔218、转接板219；

上固定板301、气动夹爪302、下固定板303、第二液压缸304、穿针组件305、容纳槽306、第一开口307、第三液压缸308、推块309。

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。

如图所示软土地基桩孔护壁的施工装置，包括支撑架1，支撑架的顶部水平的设有固定架2，固定架上可水平移动的设有第一竖直升降组件3和第二竖直升降组件4，第一竖直升降组件的底部设有喷浆机构5，第二竖直升降组件的底部设有安装机构6，喷浆机构用于对桩孔的内壁喷涂水泥砂浆，安装机构用于向桩孔内壁上加装加强组件，加强组件包括网格状加强筋7和用于固定网格状加强筋的固定钢筋8。

进一步的，第一竖直升降组件和第二竖直升降组件均包括操作平台101，操作平台上竖直的设有第一通道，传动板102竖直且可移动的穿过第一通道，传动板的其中相对的两个侧壁上设有齿条；

操作平台的底部设有齿轮箱103，齿轮箱内设有一组第一齿轮组104和一组第二齿轮组105，第一齿轮组包括多个在竖直方向上叠加设置的第一齿轮，第二齿轮组包括多个在竖直方向上叠加设置的第二齿轮，传动板穿过第一齿轮组和第二齿轮组之间，传动板两侧的齿条分别与第一齿轮、第二齿轮相啮合；

第一齿轮组的第一齿轮和第二齿轮组的第二齿轮分别由第一电机和第二电机驱动进行反向转动转动，从而控制传动板进行上下移动。

进一步的，固定架上水平的设有第一调节腔106，第一调节腔中可转动的设有丝杠107，丝杠的一端穿过第一调节腔、与设置在第二调节腔中的第三电机108的输出轴相连接；第一竖直升降组件和第二竖直升降组件的操作平台上分别设有多个滑块109，滑块上设有内螺纹孔，滑块插入式的设置在第一调节腔中、使丝杠螺纹配合的穿过内螺纹孔；

第三电机控制丝杠转动，从而控制第一竖直升降组件和第二竖直升降组件在固定架上进行水平方向的往复移动。

进一步的，喷浆机构包括上固定腔201，上固定腔通过紧固件锁紧固定在第一竖直升降组件的传动板的底部，上固定腔的底部可转动的设有第一主支撑轴202，第一主支撑轴的顶部插入上固定腔中、并与第三扇形齿轮203相连接，第三扇形齿轮与固定在第四电机204上的第四扇形齿轮205相啮合，第四电机的数量至少为两个，第四电机固定在上固定腔中；

第一主支撑轴上设有至少一个刮平组件和至少一个喷涂组件；第四电机控制第四扇形齿轮转动，从而带动第一主支撑轴转动，第一主支撑轴带动刮平组件和喷涂组件随之转动，转动过程中，喷涂组件用于对桩孔内壁喷涂水泥砂浆，刮平组件用于将水泥砂浆刮平。

进一步的，刮平组件和喷涂组件的数量相同，且刮平组件和喷涂组件交替设置在第一主支撑轴上。

进一步的，刮平组件包括第一支撑框架206，第一支撑框架通过第一液压缸207可水平移动的固定在第一主支撑轴的侧壁上，第一支撑框架上可旋转的设有辊筒208，辊筒的轴线方向竖直设置；辊筒可在第一主支撑轴转动的过程中因摩擦力进行转动，也可以在加装的步进电机的驱动作用下进行转动。

进一步的，喷涂组件包括第二支撑框架209，第二支撑框架通过第二液压缸210移动的固定在第一主支撑轴上，第二支撑框架上设有多个喷头211在竖直方向上依次排列。

进一步的，喷头分别通过第一管道212与回转接头213的出料口214相连接，回转接头的进料口215通过第二管道216与设置在固定架上的水泥砂浆储罐217相连接，第二管道上连接设有高压泵，高压泵将水泥砂浆储罐中的水泥砂浆通过喷头喷出。

进一步的，回转接头包括圆环形结构的转移腔218，转移腔固定在上固定腔的外壁上，转移腔的顶部设有进料口，转移腔的底部可转动的设有圆环形结构的转接板219，转接板上与喷涂组件数量对应的设有多个出料口。

进一步的，安装机构包括上固定板301，上固定板通过紧固件水平的固定在第二竖直升降组件的传动板的底部，上固定板的底部的最外缘出呈圆周状的均布多个气动夹爪302，气动夹爪用于夹持固定网格状加强筋，网格状加强筋上呈矩阵式的设有多个穿透孔9；

上固定板的下方水平的设有下固定板303，下固定板通过第二液压缸304推动进行上下移动，下固定板上呈圆周状的均布多个穿针组件305，穿针组件用于推动固定钢筋，将固定钢筋过盈配合的穿过网格状加强筋的穿透孔并加以固定。

进一步的，穿针组件包括顶部开口的容纳槽306，容纳槽的外侧壁上设有第一开口307，容纳槽与第一开口相对的内侧壁上设有第三液压缸308，第三液压缸的推杆上设有推块309，推块穿过容纳槽、将依次水平叠放在容纳槽中的固定钢筋推出第一开口。

进一步的，使用施工装置的施工方法为：

1)将施工装置移动至桩孔11上方；

2)使喷浆机构对应桩孔设置，通过齿轮箱控制喷浆机构随传动杆向下移动至桩孔中；

3)第四电机控制第四扇形齿轮转动，从而带动第一主支撑轴转动，第一主支撑轴带动刮平组件和喷涂组件随之转动，转动过程中，喷涂组件用于对桩孔内壁喷涂水泥砂浆，刮平组件用于将水泥砂浆刮平，从而在桩孔内壁上涂覆一层水泥内层12；

4)重复步骤2)和3)，直至将桩孔内壁均涂覆一层水泥内层；

5)将喷浆机构向上移动至桩孔外，通过第三电机控制丝杠转动，从而控制安装机构移动至对应桩孔设置，通过齿轮箱控制安装机构随传动杆向下移动至桩孔中；

6)网格状加强筋固定在气动夹爪上，当安装机构移动至桩孔内时，网格状加强筋贴合在水泥内层上；

7)同时启动第三液压缸，将容纳槽中位于最底层固定钢筋穿过相应的穿透孔固定在水泥内层中；

8)向下移动下固定板，并重复步骤7)直至下固定板移动至最低位；

9)向下移动安装机构，并重复步骤7)和步骤8)，直至网格状加强筋通过固定钢筋固定在水泥内层上后，将安装机构复位；

10)通过第一液压缸和第二液压缸向内收缩刮平组件和喷涂组件，重复步骤2)、步骤3)和步骤4)直至在网格状加强筋的外部在刮涂一层水泥外层13即可。

Claims (10)

1.软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，包括支撑架，支撑架的顶部水平的设有固定架，固定架上可水平移动的设有第一竖直升降组件和第二竖直升降组件，第一竖直升降组件的底部设有喷浆机构，第二竖直升降组件的底部设有安装机构，喷浆机构用于对桩孔的内壁喷涂水泥砂浆，安装机构用于向桩孔内壁上加装加强组件。

2.如权利要求1所述的软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，第一竖直升降组件和第二竖直升降组件均包括操作平台，操作平台上竖直的设有第一通道，传动板竖直且可移动的穿过第一通道，传动板的其中相对的两个侧壁上设有齿条；

操作平台的底部设有齿轮箱，齿轮箱内设有一组第一齿轮组和一组第二齿轮组，第一齿轮组包括多个在竖直方向上叠加设置的第一齿轮，第二齿轮组包括多个在竖直方向上叠加设置的第二齿轮，传动板穿过第一齿轮组和第二齿轮组之间，传动板两侧的齿条分别与第一齿轮、第二齿轮相啮合；

第一齿轮组的第一齿轮和第二齿轮组的第二齿轮分别由第一电机和第二电机驱动进行反向转动转动，从而控制传动板进行上下移动。

3.如权利要求1或2所述的软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，固定架上水平的设有第一调节腔，第一调节腔中可转动的设有丝杠，丝杠的一端穿过第一调节腔、与设置在第二调节腔中的第三电机的输出轴相连接；第一竖直升降组件和第二竖直升降组件的操作平台上分别设有多个滑块，滑块上设有内螺纹孔，滑块插入式的设置在第一调节腔中、使丝杠螺纹配合的穿过内螺纹孔；

第三电机控制丝杠转动，从而控制第一竖直升降组件和第二竖直升降组件在固定架上进行水平方向的往复移动。

4.如权利要求3所述的软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，喷浆机构包括上固定腔，上固定腔通过紧固件锁紧固定在第一竖直升降组件的传动板的底部，上固定腔的底部可转动的设有第一主支撑轴，第一主支撑轴的顶部插入上固定腔中、并与第三扇形齿轮相连接，第三扇形齿轮与固定在第四电机上的第四扇形齿轮相啮合，第四电机固定在上固定腔中；

第一主支撑轴上设有至少一个刮平组件和至少一个喷涂组件；第四电机控制第四扇形齿轮转动，从而带动第一主支撑轴转动，第一主支撑轴带动刮平组件和喷涂组件随之转动，转动过程中，喷涂组件用于对桩孔内壁喷涂水泥砂浆，刮平组件用于将水泥砂浆刮平。

5.如权利要求4所述的软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，刮平组件包括第一支撑框架，第一支撑框架通过第一液压缸可水平移动的固定在第一主支撑轴的侧壁上，第一支撑框架上可旋转的设有辊筒，辊筒的轴线方向竖直设置。

6.如权利要求5所述的软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，喷涂组件包括第二支撑框架，第二支撑框架通过第二液压缸可水平移动的固定在第一主支撑轴上，第二支撑框架上设有多个喷头，喷头在竖直方向上依次排列。

7.如权利要求6所述的软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，喷头分别通过第一管道与回转接头的出料口相连接，回转接头的进料口通过第二管道与设置在固定架上的水泥砂浆储罐相连接，第二管道上连接设有高压泵，高压泵将水泥砂浆储罐中的水泥砂浆通过喷头喷出。

8.如权利要求6所述的软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，安装机构包括上固定板，上固定板通过紧固件水平的固定在第二竖直升降组件的传动板的底部，上固定板的底部的最外缘出呈圆周状的均布多个气动夹爪，气动夹爪用于夹持固定网格状加强筋，网格状加强筋上呈矩阵式的设有多个穿透孔；

上固定板的下方水平的设有下固定板，下固定板通过第二液压缸推动进行上下移动，下固定板上呈圆周状的均布多个穿针组件，穿针组件用于推动固定钢筋，将固定钢筋过盈配合的穿过网格状加强筋的穿透孔并加以固定。

9.如权利要求8所述的软土地基桩孔护壁的施工装置，其特征为，穿针组件包括顶部开口的容纳槽，容纳槽的外侧壁上设有第一开口，容纳槽与第一开口相对的内侧壁上设有第三液压缸，第三液压缸的推杆上设有推块，推块穿过容纳槽、将依次水平叠放在容纳槽中的固定钢筋推出第一开口。

10.使用如权利要求9所述的施工装置的施工方法，其特征为，步骤如下：

1)将施工装置移动至桩孔上方；

2)使喷浆机构对应桩孔设置，通过齿轮箱控制喷浆机构随传动杆向下移动至桩孔中；

3)第四电机控制第四扇形齿轮转动，从而带动第一主支撑轴转动，第一主支撑轴带动刮平组件和喷涂组件随之转动，转动过程中，喷涂组件用于对桩孔内壁喷涂水泥砂浆，刮平组件用于将水泥砂浆刮平，从而在桩孔内壁上涂覆一层水泥内层；

4)重复步骤2)和3)，直至将桩孔内壁均涂覆一层水泥内层；

5)将喷浆机构向上移动至桩孔外，通过第三电机控制丝杠转动，从而控制安装机构移动至对应桩孔设置，通过齿轮箱控制安装机构随传动杆向下移动至桩孔中；

6)网格状加强筋固定在气动夹爪上，当安装机构移动至桩孔内时，网格状加强筋贴合在水泥内层上；

7)同时启动第三液压缸，将容纳槽中位于最底层固定钢筋穿过相应的穿透孔固定在水泥内层中；

8)向下移动下固定板，并重复步骤7)直至下固定板移动至最低位；

9)向下移动安装机构，并重复步骤7)和步骤8)，直至网格状加强筋通过固定钢筋固定在水泥内层上后，将安装机构复位；

10)通过第一液压缸和第二液压缸向内收缩刮平组件和喷涂组件，重复步骤2)、步骤3)和步骤4)直至在网格状加强筋的外部在刮涂一层水泥外层即可。