CN110914499A - 液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，该装置能够使在旋转时对扭转剪切破坏脆弱的由混凝土或塑料制作的圆管以保持在其内壁整体均匀产生的夹持力的状态，顺利地旋转插入地基。本发明的适当的实施方式的液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置用于圆管的旋转插入，其包括：旋转头，从外部接收旋转力；一个以上的中空轴，在旋转头的中心轴上向下部串联排列；轴连接套筒，使旋转头及与其连接的首个中空轴以及其余相邻的中空轴之间彼此结合，以传递旋转头的旋转力；一个以上的夹持模块，设置于中空轴，通过在旋转头侧所产生的液压而紧贴于圆管的内表面，从而产生夹持力。

Description

液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置

技术领域

本发明涉及一种能够使圆管旋转插入地基的装置，尤其是涉及一种液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，该装置能够使在旋转时对扭转剪切破坏脆弱的由混凝土或塑料制作的圆管以保持在其内壁整体均匀产生的夹持力的状态，顺利地旋转插入地基。

背景技术

通常，在建筑或土木领域中，用于桩施工的钢管对于扭转具有良好的耐久性，然而，当将由混凝土或塑料材料制作的圆管(PHC桩、塑料下水管等)旋转插入地基时，由于抗拉强度低，因此，对扭转破坏脆弱。

因此，当将桩、竖井等的圆管垂直插入地表面时和当通过暗挖法来对于地表面水平地开凿隧道或将诸如下水管渠等圆管插入地基时，或将圆管倾斜地插入地基时，产生的问题在于，无法应用由混凝土或塑料材料制作的圆管。

即，在旋转插入由混凝土或塑料制作的圆管时，当夹持圆管后端并使其旋转时，由于地基与圆管的内外壁之间存在较大摩擦，因此需要较大的旋转力，当将该较大的旋转力施加于圆管时，抗拉强度远远小于抗压强度的由混凝土或塑料材料制作的圆管会发生扭转破坏。因此，至今难以通过旋转插入法来对于对扭转应力脆弱的的圆管进行施工。

韩国授权专利授权号第10-0994374号作为本发明的背景技术，提出了“旋转插入型桩埋入装置及其方法”。该装置包括：壳体(casing)，为圆筒状，插入于桩(pile)的中孔内，并且上端与打桩机结合；挖掘部件，通过打桩机的旋转力来被旋转压入地下；以及连接部件，连接所述壳体与所述挖掘部件，并具备插入部和固定部，该插入部插入并固定于所述壳体的下端，该固定部位于所述连接部件的下部并固定于所述挖掘部件的上端，其中，由于壳体与连接部件的插入部被临时固定，因此，当壳体旋转并使挖掘部件插入到选定的深度之后拔出壳体时，只有挖掘部件、桩以及连接部件埋于地面，因此，具有易于埋桩的优点。

然而，该背景技术因挖掘时通过挖掘部件来进行挖掘，因此，桩(或壳体)与钻孔之间存在空隙，从而需要额外的灌浆操作。另外，在施工后，将预计具有相当重量的挖掘部件及连接部件留在地基，因此，安装费用上升。另外，该背景技术是旋转与桩尖连接的挖掘部件的方式，而本发明是使桩自身旋转的方式，因此不同。

韩国授权专利授权号第10-0841735号作为本发明的另一背景技术，提出了“基于旋转压入的无噪音无振动螺旋预制桩插入基础施工方法”。该背景技术是通过在桩的表面形成螺旋部并进行基础工程的施工方法，因此，存在的问题在于难以应用于表面没有螺旋部的现有的PHC桩。另外，难以应用于由塑料制作的一般的下水管。另外，由于夹持由混凝土材料制作的螺旋预制桩的后端并使其旋转，因此，对扭转剪切破坏脆弱。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，该装置能够使在旋转时对扭转剪切破坏脆弱的由混凝土或塑料制作的圆管以保持在其内壁整体均匀产生的夹持力的状态，顺利地旋转插入地基。

技术方案

本发明的的适当的实施方式的液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置用于圆管的旋转插入，其包括：旋转头(rotating head)，从外部接收旋转力；一个以上的中空轴，在旋转头的中心轴上向下部串联排列；轴连接套筒，使旋转头及与其连接的首个中空轴以及其余相邻的中空轴之间彼此结合，以传递旋转头的旋转力；一个以上的夹持模块(clampmodule)，设置于中空轴，通过在旋转头侧所产生的液压而紧贴于圆管的内表面，从而产生夹持力。

另外，旋转头包括：头连接轴，为中空形状，具有多边形连接部；头外壳(headhousing)，安装于所述头连接轴的上端；蓄电池，安装于所述头外壳的内部；液压泵，通过与所述蓄电池电连接而驱动；电磁阀(solenoid valve)，连接在所述液压泵的吐出口侧，用于控制液压油；控制器(controller)，与液压泵及电磁阀电连接，并具备用于从外部远程控制的通信部。

另外，轴连接套筒具有以多边形截面贯通内部的多边形连接孔和按两列以圆形排列的螺栓装配孔；中空轴具备多边形连接部，该多边形连接部具有与轴连接套筒的多边形连接孔相同的多边形截面并与多边形连接部连接。

另外，所述夹持模块包括：一对夹盘(clamp chuck)，彼此对置；一对液压千斤顶，通过枢轴销分别与一对夹盘的面对面的两端连接，以通过液压使一对夹盘沿半径方向移动，其中，夹盘包括：环板，具有与圆管的内表面相同的曲率半径；一对液压千斤顶连接板，接合于环板的内表面，以上下隔开间隔对称的方式设置，用于对液压千斤顶进行枢转支撑；旋转卡合板，用于在一对液压千斤顶连接板之间的中央形成键槽；以及摩擦垫，接合于环板的外周表面。

另外，所述夹持模块包括：一对夹盘，彼此对置；液压千斤顶，通过枢轴销与一对夹盘的面对面的一端连接，以通过液压使一对夹盘沿半径方向移动；铰链板，通过枢轴销与一对夹盘的面对面的另一端连接，同时连接固定于中空轴，其中，夹盘包括：环板，具有与圆管的内表面相同的曲率半径；一对液压千斤顶连接板，接合于环板的内表面，以上下隔开间隔对称的方式设置，用于对液压千斤顶进行枢转支撑；以及摩擦垫，接合于环板的外周表面。

有益效果

根据本发明的液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，当旋转插入时，通过以液压千斤顶方式对圆管的内表面所产生的均匀的压力来保持夹持力。因此，能够排除在圆管的某一个特定部分发生引起破坏的应力。由此，能够使对扭转剪切破坏脆弱的由混凝土或塑料制作的圆管不受破损/破坏地顺利地旋转插入地基。

另外，当本发明的圆管旋转插入装置应用于带有螺纹的混凝土螺旋桩时，不仅不会产生噪音和振动，而且能够改善由于在放入桩之前提前钻大于桩径的孔而使周边地基变得松弛并导致被埋入的桩的圆周面摩擦力变小的问题，并缩短工期。当然，带有螺纹的混凝土螺旋桩能够以更小的旋转力插入地基。

另外，由于不需要开凿孔壁，因此，不需要为了在预挖掘时稳定孔壁而注入水泥砂浆，因此，能够减少材料费。

附图说明

在本说明书中，以下附图用于例示本发明的优选实施例，与发明的详细的说明一同起到进一步理解本发明的技术思想的作用，因此，本发明并非仅限定于附图中所记载的事项。

图1是本发明的圆管旋转插入装置的立体图。

图2是示出利用图1的圆管旋转插入装置来旋转插入圆管时的施工状态的图。

图3是示出图1的圆管旋转插入装置的上部侧的旋转头侧内部的立体图。

图4是示于图3的圆管旋转插入装置的旋转头从中空轴分离的局部立体图。

图5是应用于本发明的中空轴的立体图。

图6是应用于本发明的中空轴与夹持模块之间结合的立体图。

图7是应用于本发明的一实施方式的夹持模块的立体图。

图8是应用于本发明的另一实施方式的夹持模块的立体图。

图9是图7的夹持模块夹持圆管的动作状态图。

图10是图8的夹持模块夹持圆管的动作状态图。

具体实施方式

以下，参照附图中所示的实施例，对本发明进行详细的说明，但是所示的实施例为示例性的，用于明确理解本发明，因此本发明并非限定于此。

如图1及图2所示，本发明的圆管旋转插入装置10用于旋转插入圆管5。例如，圆管5可以包括垂直施工的PHC桩、水平施工的下水管等。下水管可以由包含金属的合成树脂制作。

如图1至图5所示，圆管旋转插入装置10包括：旋转头20，从外部接收旋转力；一个以上的中空轴30，在旋转头20的中心轴上向下部串联排列；轴连接套筒40，使旋转头20及与其连接的首个中空轴30以及其余相邻的中空轴30之间彼此结合，以传递旋转头20的旋转力；一个以上的夹持模块50，设置于中空轴30，通过在旋转头20侧所产生的液压而紧贴于圆管5的内表面，从而产生夹持力。

例如，旋转头20可以与螺旋钻(auger drill)设备的驱动器(drive)连接，以接收旋转力。中空轴30和夹持模块50的设置数量可以根据单一圆管5的长度来增减。中空轴30具备用于旋转夹持模块50的键30a。

如图3所示，旋转头20包括：头连接轴201，为中空形状，具有形成有螺栓紧固孔201b的多边形连接部201a；头外壳202，安装于头连接轴201的上端，并在外周表面具有旋转键202a；蓄电池203，安装于头外壳202的内部；液压泵204，通过与蓄电池203电连接而驱动；电磁阀205，连接在液压泵204的吐出口侧，用于控制液压油；控制器206，与液压泵204及电磁阀205电连接，并具备用于从外部远程控制的通信部206a。

电磁阀205通过接收控制器206的电信号而被切换，并根据其切换位置来控制液压油的吐出。因此，能够通过未示出的遥控器与控制器206进行通信，以进行液压泵204的驱动及电磁阀205的方向切换。

轴连接套筒40具有以多边形截面贯通内部的多边形连接孔401和按两列以圆形排列的螺栓装配孔402。另外，中空轴30具备多边形连接部301，该多边形连接部301具有与轴连接套筒40的多边形连接孔401相同的多边形截面并与多边形连接部连接。因此，中空轴30、30能够在多边形连接部301以嵌入方式与轴连接套筒40的多边形连接孔401装配的状态下，将螺栓42插入螺栓装配孔402，并螺纹紧固于螺栓紧固孔301a，从而彼此结合。此时，中空轴30、30之间形成有多边形截面的结合，因此，彼此之间能够传递旋转力。

如图6及图7所示，夹持模块50在多个中空轴30上分别以隔开规定间隔的方式沿长度方向排列。因此，由于夹持模块50在多个中空轴30上沿长度方向均匀配置，本发明的圆管旋转插入装置10能够使用圆管5的内部整体来发挥均匀的夹持力，以旋转插入圆管5。因此，被旋转插入的圆管5能够排除在某一个特定部分发生引起破坏的应力。夹持模块50包括：一对夹盘51、51，彼此对置，分别沿半径方向进行扩张动作；一对液压千斤顶53，通过枢轴销52分别与一对夹盘51的面对面的两端连接，以通过液压使一对夹盘51沿半径方向移动。此时，各个液压千斤顶53通过液压软管P与液压泵204连接。

其中，设置于夹持模块50之间的液压软管P之间的连接可以使用公知的液压耦合件，在连接有该液压耦合件的部分可以设置未示出的开闭阀，以控制液压软管P的开闭。

如图7及图9所示，夹盘51包括：环板511，具有与圆管5的内表面相同的曲率半径；一对液压千斤顶连接板512、512，接合于环板511的内表面，以上下隔开间隔对称的方式设置，用于对液压千斤顶53进行枢转支撑；旋转卡合板513，用于在一对液压千斤顶连接板512之间的中央形成键槽513a；以及摩擦垫514，接合于环板511的外周表面。摩擦垫514可以由橡胶制作而成，以便保护圆管5的内壁，同时提高摩擦力。其中，夹盘51的键槽513a结合有中空轴30侧的键30a。因此，中空轴30的旋转力能够通过键30a与键槽513a之间的结合，传递至夹盘51。在本实施例中，虽然各个中空轴30设置有三列夹持模块50，但是也可以设置为根据中空轴30的长度而进行增减。

未说明的附图标记“207”为“头外壳盖板”。

对使用以此方式构成的圆管旋转插入装置10的圆管5的旋转插入施工方法进行说明。

首先，如图2所示，向圆管5的中孔插入圆管旋转插入装置10。

然后，通过远程控制来驱动旋转头20侧的液压泵204，以使设置于夹持模块50的液压千斤顶53动作，从而，如图9所示，夹盘51朝向圆管5的内壁沿半径方向扩张。由此，夹盘51侧的摩擦垫514均匀地接触并紧贴于圆管5的内壁。

然后，当旋转圆管旋转插入装置10并插入地基1时，摩擦垫514与圆管5内壁之间产生摩擦力，以使圆管5与圆管旋转插入装置10成为一体并在地基1内旋转。

此时，由于圆管旋转插入装置10以均匀地紧贴于圆管5的内壁的状态旋转，因此，扭转应力在沿圆管5的长度方向均匀地分散。因此，相比于夹持圆管5的后端并使其旋转的现有技术，能够防止扭转应力集中。

另一方面，当向坚硬的地基1插入圆管5时，如图2所示，将中央凿有孔的中空桩靴6附着于圆管5的前端，并将螺旋钻2插入圆管旋转插入装置10的中孔部。

螺旋钻2(或土钻(earth drill))在圆管5之前挖掘地基1，从而形成自由表面。当旋转插入圆管5时，中空桩靴6破碎地基并前进。中空桩靴6的外侧的土被推向外侧，并提高圆管5周围地基的密度，从而使地基变得坚硬，中空桩靴6的内侧的土被推入由螺旋钻2提前开凿的孔壁，并被螺旋钻2破碎之后，被破碎的砂土顺着旋转的螺旋钻2上升并被排出到圆管5的外部。

因此，如果应用本发明的圆管旋转插入装置10，则在旋转插入时，能够以均匀的压力对圆管5的内表面保持夹持力，从而能够使对扭转剪切破坏脆弱的由混凝土或塑料制作的圆管顺利地旋转并插入地基。另外，由于砂土顺着圆管5的内部排出，圆管5与挖掘孔之间不存在间隙，因此，不需要额外的灌浆操作。

另外，当本发明的圆管旋转插入装置10应用于带有螺纹的混凝土螺旋桩时，不仅不会产生噪音和振动，而且能够改善由于在放入桩之前提前钻大于桩径的孔而使周边地基变得松弛并导致被埋入的桩的圆周面摩擦力变小的问题，并缩短工期。另外，由于不需要开凿孔壁，因此，不需要为了在预挖掘时稳定孔壁而注入水泥砂浆，因此，能够减少材料费。

当然，圆管旋转插入装置10可以应用于预挖掘法。此时，在钻小于桩径的孔之后，利用圆管旋转插入装置10使附着有圆锥状的桩靴的桩旋转插入该孔壁内，则由于在扩张孔壁的同时旋转插入，因此，能够有效增加圆周面摩擦力。

另一方面，作为夹持模块50的另一变形例，如图8及图10所示，包括：一对夹盘51，彼此对置；液压千斤顶53，通过枢轴销52与一对夹盘51的面对面的一端连接，以通过液压使一对夹盘51沿半径方向移动；铰链板54，与一对夹盘51的面对面的另一端通过枢轴销52a来铰接。

此时，如图10所示，铰链板54连接固定于中空轴30。因此，中空轴30与铰链板54可以作为一体旋转。此时，可以去除图7的旋转卡合板513。

因此，当操作液压千斤顶53时，一对夹盘51、51以铰链板54的枢轴销52a为中心张开，同时，摩擦垫514与圆管5的内表面接触，实现夹持，从而能够以与上述相同的施工方法进行圆管5的旋转插入。

到此为止，参照所示的实施例，对本发明进行了详细的说明，但是本领域技术人员可以参照所示的实施例，在不超出本发明的技术思想的范围内，进行多种变更及修改发明。本发明并非限定于这种变更及修改发明，仅由所附的权利要求书限定。

工业实用性

本发明的液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置能够使在旋转时对扭转剪切破坏脆弱的由混凝土或塑料制作的圆管以保持在其内壁整体均匀产生的夹持力的状态，顺利地旋转插入地基中。

另外，本发明具有以下优点，圆管旋转插入装置也能应用于钢管，在夹持与直径相比厚度较薄的钢管的后端的状态下，将其旋转插入地基，从而能够在防止屈曲和扭转破坏的情况下插入地基中。

Claims (5)

1.一种液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，用于圆管(5)的旋转插入，其特征在于，包括：

旋转头(20)，从外部接收旋转力；

一个以上的中空轴(30)，在旋转头(20)的中心轴上向下部串联排列；

轴连接套筒(40)，使旋转头(20)及与其连接的首个中空轴(30)以及其余相邻的中空轴(30、30)之间彼此结合，以传递旋转头(20)的旋转力；

一个以上的夹持模块(50)，设置于中空轴(30)，通过在旋转头(20)侧所产生的液压而紧贴于圆管(5)的内表面，从而产生夹持力。

2.根据权利要求1所述的液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，其特征在于，

旋转头(20)包括：

头连接轴(201)，为中空形状，具有多边形连接部(201a)；

头外壳(202)，安装于头连接轴(201)的上端；

蓄电池(203)，安装于所述头外壳(202)的内部；

液压泵(204)，通过与所述蓄电池(203)电连接而驱动；

电磁阀(205)，连接在所述液压泵(204)的吐出口侧，用于控制液压油；

控制器(206)，与液压泵(204)及电磁阀(205)电连接，并具备用于从外部远程控制的通信部(206a)。

3.根据权利要求1所述的液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，其特征在于，

轴连接套筒(40)具有以多边形截面贯通内部的多边形连接孔(401)和按两列以圆形排列的螺栓装配孔(402)，

中空轴(30)具备多边形连接部(301)，该多边形连接部(301)具有与轴连接套筒(40)的多边形连接孔(401)相同的多边形截面，并与多边形连接孔(401)连接。

4.根据权利要求1所述的液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，其特征在于，

所述夹持模块(50)包括：

一对夹盘(51、51)，彼此对置；

一对液压千斤顶(53)，通过枢轴销(52)分别与一对夹盘(51、51)的面对面的两端连接，以通过液压使一对夹盘(51、51)沿半径方向移动，

其中，夹盘(51)包括：

环板(511)，具有与圆管(5)的内表面相同的曲率半径；

一对液压千斤顶连接板(512、512)，接合于环板(511)的内表面，以上下隔开间隔对称的方式设置，用于对液压千斤顶(53)进行枢转支撑；

旋转卡合板(513)，用于在一对液压千斤顶连接板(512、512)之间的中央形成键槽(513a)；以及

摩擦垫(514)，接合于环板(511)的外周表面。

5.根据权利要求1所述的液压千斤顶扩张方式的圆管旋转插入装置，其特征在于，

所述夹持模块(50)包括：

一对夹盘(51、51)，彼此对置；

液压千斤顶(53)，通过枢轴销(52)与一对夹盘(51、51)的面对面的一端连接，以通过液压使一对夹盘(51、51)沿半径方向移动；

铰链板(54)，与一对夹盘(51、51)的面对面的另一端通过枢轴销52a来铰接，同时连接固定于中空轴(30)，

其中，夹盘(51)包括：

环板(511)，具有与圆管(5)的内表面相同的曲率半径；

一对液压千斤顶连接板(512、512)，接合于环板(511)的内表面，以上下隔开间隔对称的方式设置，用于对液压千斤顶(53)进行枢转支撑；以及

摩擦垫(514)，接合于环板(511)的外周表面。

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