CN111794205B - 一种防塌陷旋挖桩施工装置及其施工方法 - Google Patents

一种防塌陷旋挖桩施工装置及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种防塌陷旋挖桩施工装置及其施工方法，涉及建筑施工技术领域；包括安装柱和用于支护桩孔的护筒，护筒套设于安装柱上，所述护筒开设有灌注孔；所述安装柱上活动设置有喷头，所述安装柱上设置有用于驱动喷头插入或脱离灌注孔的驱动源；还包括混凝土喷涂机，所述混凝土喷涂机包括出料管，出料管的一端与喷头连通。施工时，将安装柱同轴固定安装在旋挖钻机的钻杆上，并将护筒套设于安装柱上，然后通过旋挖钻机将安装杆以及护筒伸入到易塌陷土层处；通过驱动源驱动喷头插入灌注孔内，启动混凝土喷涂机，喷头向护筒外的易塌陷土层内灌注混凝土；实现固定易塌陷土层的目的，预防桩孔塌陷，提高施工质量。

Description

一种防塌陷旋挖桩施工装置及其施工方法
技术领域
本申请涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种防塌陷旋挖桩施工装置及其施工方法。
背景技术
旋挖桩是指通过旋挖机施工形成的孔桩，施工时旋挖机首先通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将破碎岩土装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻头提出孔桩外斜土，这样往复循环，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。
旋挖桩已广泛使用于公路、铁路、桥梁和大型建筑等领域。对于粘接性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁，当在一些地下软弱层、砂卵层较厚的地区，需要通过泥浆护壁。但是当地下土质为空隙较大的卵石层、回填碎石层等土质时，泥浆护壁难以实现，干成孔常常会出现塌孔现象，而用钢管做护筒又成本太多，且工期增加过多。
在施工过程中，经常会出现桩壁松散土层的垮塌，松土层的部分泥土掉入桩孔底部或混凝土中并在凝固后的混凝土桩体存在，降低混凝土桩体的质量，使桩基的承载能力降低。
发明内容
为了预防桩孔塌陷，提高施工质量，本申请提供一种防塌陷旋挖桩施工装置及其施工方法。
第一方面，本申请提供的一种防塌陷旋挖桩施工装置，采用如下的技术方案：
一种防塌陷旋挖桩施工装置，包括安装柱和用于支护桩孔的护筒，护筒套设于安装柱上，所述护筒开设有灌注孔；所述安装柱上活动设置有喷头，所述安装柱上设置有用于驱动喷头插入或脱离灌注孔的驱动源；还包括混凝土喷涂机，所述混凝土喷涂机包括出料管，出料管的一端与喷头连通。
通过采用上述技术方案，施工时，将安装柱同轴固定安装在旋挖钻机的钻杆上，并将护筒套设于安装柱上，然后通过旋挖钻机将安装杆以及护筒伸入到易塌陷土层处；通过驱动源驱动喷头插入灌注孔内，启动混凝土喷涂机，喷头向护筒外的易塌陷土层内灌注混凝土；实现固定易塌陷土层的目的，预防桩孔塌陷，提高施工质量。
优选的：所述护筒包括护板和补偿板，所述护板和补偿板均至少设置两块，补偿板设置于相邻两护板之间，所述安装柱上设置有用于驱动护板沿安装柱的径向运动的第一驱动件，所述安装柱上设置有用于驱动补偿板沿安装柱的径向运动的第二驱动件。
通过采用上述技术方案，为便于旋挖钻机的钻头正常施工，护筒的内径与桩孔的直径相等，在将护筒送至易塌陷土层处的过程中，护板以及补偿板相互靠近安装柱，进而减小体积，以便于护筒顺利到达易塌陷土层处；待到达易塌陷土层处时，先通过第一驱动件驱动护板向相互远离处移动至复位，即两正对的护板之间的间距等于护筒的直径；然后再通过第二驱动件驱动补偿板向外运动，直到补偿板与护板的端壁抵紧，此时护板与补偿板围成完整的圆柱状的护筒，起到支撑桩孔的目的。
优选的：所述第一驱动件包括固定设置于安装柱上的第一气缸，所述护板靠近安装柱的侧壁开设有第一插槽，所述第一气缸的活塞杆靠近护筒的一端固定设置有用于插入第一插槽的第一定位块；所述第二驱动件包括固定设置于安装柱上的第二气缸，所述补偿板靠近安装柱的侧壁开设有第二插槽，所述第二气缸的活塞杆靠近补偿板的一端固定设置有用于插入第二插槽的第二定位块。
通过采用上述技术方案，第一定位块与第一插槽卡接，起到对护板定位的作用，使得向桩孔内移动护板时，保证护板的稳定。
优选的：所述第一插槽和第二插槽内固定设置有挂环，所述第一定位块和第二定位块远离安装柱的侧壁开设有开槽，所述第一定位块和第二定位块的侧壁开设有贯穿至开槽的开孔，所述挂环内穿设有拉绳，所述拉绳的两端沿开槽穿出开孔外，且拉绳的两端沿安装柱伸出桩孔外。
通过采用上述技术方案，使用时，先将拉绳穿过挂环，且在插入护筒的过程中，始终保持将拉绳的两端拉紧的状态，以使护板和补偿板保持稳定；待移动到易塌陷土层处时，松开拉绳的一端，然后拉动拉绳的另一端，以抽出拉绳，然后再驱动第一定位块以及第二定位块脱离第一插槽以及第二插槽即可，以便于抽出安装柱。
优选的：所述补偿板的两端靠近安装柱的侧壁开设有嵌设槽，所述护板的两端设置有与嵌设槽相适配的凸块。
通过采用上述技术方案，待补偿板复位后，再驱动护板向靠近补偿板运动时，当补偿板的凸块与嵌设槽地接时，此时补偿板的端壁与护板的端壁重合，即完成复位，嵌设槽与凸块配合，起到防止补偿板因受力过大而导致护板错位。
优选的：所述喷头上设置有用于防止混凝土泄漏的堵头。
通过采用上述技术方案，灌注混凝土的过程中，堵头与护板靠近安装柱的侧壁抵紧，有效的起到防止混凝土从灌注孔泄漏的目的。
优选的：所述护筒远离安装柱的侧壁开设有若干相互连通的灌注槽。
通过采用上述技术方案，灌注槽的设置，使得灌注的混凝土能够经过灌注槽均匀的分布在护筒的周围，提高灌注质量。
第二方面，本申请提供的一种防塌陷旋挖桩施工方法，采用如下的技术方案：
一种防塌陷旋挖桩施工方法，包括以下步骤：
S1、测量放线，定位好桩孔位；
S2、检测桩孔土层类型，确定易塌陷土层的深度位置；
S3、采用旋挖钻机进行钻孔施工，待施工至易塌陷土层处时，停止钻孔；
S4、将安装柱同轴固定安装在旋挖钻机的钻杆上，并将护筒套设于安装柱上，然后通过旋挖钻机将安装杆以及护筒伸入到易塌陷土层处；
S5、通过驱动源驱动喷头插入灌注孔内，启动混凝土喷涂机，喷头向护筒外的易塌陷土层内灌注混凝土；
S6、待混凝土凝固后，拆除安装杆；然后继续通过旋挖钻机进行钻孔施工。
通过采用上述技术方案，在开挖桩孔前，检测桩孔土层的类型，确定好易塌陷土层的位置，然后钻孔到易塌陷土层处时，暂停向下钻孔，然后将护筒套设于安装柱上，通过旋挖钻机将安装杆以及护筒伸入到易塌陷土层处；并通过驱动源驱动喷头插入灌注孔内，启动混凝土喷涂机，喷头向护筒外的易塌陷土层内灌注混凝土；提高易塌陷土层处的结构强度，预防桩孔塌陷，提高施工质量。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.施工时，将安装柱同轴固定安装在旋挖钻机的钻杆上，并将护筒套设于安装柱上，然后通过旋挖钻机将安装杆以及护筒伸入到易塌陷土层处；通过驱动源驱动喷头插入灌注孔内，启动混凝土喷涂机，喷头向护筒外的易塌陷土层内灌注混凝土；实现固定易塌陷土层的目的，预防桩孔塌陷，提高施工质量；
2.在将护筒送至易塌陷土层处的过程中，护板以及补偿板相互靠近安装柱，进而减小体积，以便于护筒顺利到达易塌陷土层处；待到达易塌陷土层处时，先通过第一驱动件驱动护板向相互远离处移动至复位，即两正对的护板之间的间距等于护筒的直径；然后再通过第二驱动件驱动补偿板向外运动，直到补偿板与护板的端壁抵紧，此时护板与补偿板围成完整的圆柱状的护筒，起到支撑桩孔的目的；
3.使用时，先将拉绳穿过挂环，且在插入护筒的过程中，始终保持将拉绳的两端拉紧的状态，以使护板和补偿板保持稳定；待移动到易塌陷土层处时，松开拉绳的一端，然后拉动拉绳的另一端，以抽出拉绳，然后再驱动第一定位块以及第二定位块脱离第一插槽以及第二插槽即可，以便于抽出安装柱。
附图说明
图1是本申请整体的结构示意图；
图2是本申请护筒的结构示意图；
图3是本申请护筒的爆炸图；
图4是图3中A部分的放大图。
附图标记说明：1、混凝土喷涂机；11、出料管；12、喷头；121、堵头；3、安装柱；31、驱动源；32、第一气缸；321、第一定位块；33、第二气缸；331、第二定位块；34、导向轮；4、护筒；41、护板；411、第一插槽；412、灌注孔；42、补偿板；421、第二插槽；43、灌注槽；5、挂环；51、拉绳；61、开槽；62、开孔；71、嵌设槽；72、凸块。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种防塌陷旋挖桩施工装置。
如图1、2所示，一种防塌陷旋挖桩施工装置，包括安装柱3和用于支护桩孔的护筒4，护筒4套设于安装柱3上；使用时，将安装柱3竖直安装固定在旋挖钻机的钻杆的端部，通过旋挖钻机将安装柱3送入桩孔内。
如图2、3所示，护筒4包括护板41和补偿板42，护板41和补偿板42均至少设置两块，补偿板42设置于相邻两护板41之间。本实施例中，护板41和补偿板42设置为两块，补偿板42对应的圆心角小于护板41对应的圆心角。护板41与补偿板42围成圆柱状的护筒4，护筒4的内径等于桩孔的直径。
其中，如图3所示，补偿板42的两端靠近安装柱3的侧壁开设有嵌设槽71，护板41的两端设置有与嵌设槽71相适配的凸块72。当补偿板42的凸块72与嵌设槽71地接时，此时补偿板42的端壁与护板41的端壁重合，即完成复位，嵌设槽71与凸块72配合，起到防止补偿板42因受力过大而导致护板41错位。
如图3、4所示，安装柱3上设置有用于驱动护板41沿安装柱3的径向运动的第一驱动件，第一驱动件包括固定设置于安装柱3上的第一气缸32；第一气缸32沿安装柱3的径向设置。
其中，如图3、4所示，护板41靠近安装柱3的侧壁开设有第一插槽411，第一插槽411为方形槽，第一气缸32的活塞杆靠近护筒4的一端固定设置有用于插入第一插槽411的第一定位块321，第一定位块321设置为与第一插槽411相适配的方形块。
如图3、4所示，安装柱3上设置有用于驱动补偿板42沿安装柱3的径向运动的第二驱动件，第二驱动件包括固定设置于安装柱3上的第二气缸33，第二气缸33沿安装柱3的径向设置。
如图3、4所示，补偿板42靠近安装柱3的侧壁开设有第二插槽421，第二气缸33的活塞杆靠近补偿板42的一端固定设置有用于插入第二插槽421的第二定位块331，第二插槽421与第二定位块331相适配。
为便于旋挖钻机的钻头正常施工，护筒4的内径与桩孔的直径相等，在将护筒4送至易塌陷土层处的过程中，护板41以及补偿板42相互靠近安装柱3，且补偿板42相对于护板41更靠近安装柱3，进而减小整个护筒4的体积，以便于护筒4能够顺利到达易塌陷土层处。
待到达易塌陷土层处时，先通过第一气缸32驱动护板41向相互远离处移动至复位，即两正对的护板41之间的间距等于护筒4的直径；然后再通过第二气缸33驱动补偿板42向外运动，直到补偿板42与护板41的端壁抵紧，此时护板41与补偿板42围成完整的圆柱状的护筒4，起到支撑桩孔的目的。
其中，如图3、4所示，第一插槽411和第二插槽421内固定设置有挂环5，挂环5的高度不大于第一插槽411和第二插槽421的深度。第一定位块321和第二定位块331远离安装柱3的侧壁开设有开槽61，第一定位块321和第二定位块331的侧壁开设有贯穿至开槽61的开孔62。
如图3、4所示，挂环5内穿设有拉绳51，拉绳51的长度大于易坍塌层到桩孔外距离的两倍。拉绳51的两端沿开槽61穿出开孔62外，且拉绳51的两端沿安装柱3伸出桩孔外。安装柱3上设置有导向轮34，拉绳51经过导向轮34导向后沿着安装柱3伸出桩孔外。
使用时，先将拉绳51穿过挂环5，且在插入护筒4的过程中，始终保持将拉绳51的两端拉紧的状态，以使护板41和补偿板42保持稳定；待移动到易塌陷土层处时，松开拉绳51的一端，然后拉动拉绳51的另一端，以抽出拉绳51，然后再驱动第一定位块321以及第二定位块331脱离第一插槽411以及第二插槽421即可，以便于抽出安装柱3。
如图3、4所示，安装柱3上活动设置有喷头12，喷头12上设置有用于防止混凝土泄漏的堵头121，堵头121采用橡胶制成，堵头121靠近护筒4的侧壁设置为与护筒4的内壁贴合的弧形面。
另外，如图2所示，为了使得灌注的混凝土能够经过灌注槽43均匀的分布在护筒4的周围，提高灌注质量；在护筒4远离安装柱3的侧壁开设有若干相互连通的灌注槽43。
如图1所示，还包括混凝土喷涂机1，混凝土喷涂机1包括出料管11，出料管11的一端与喷头12（参见图4）连通；出料管11的长度不低于桩孔的易坍塌层的深度，易坍塌层是指容易发生坍塌的土层，通常为松土层，且出料管11为软管。
如图3、4所示，护筒4开设有灌注孔412，安装柱3上设置有用于驱动喷头12插入或脱离灌注孔412的驱动源31；驱动源31为固定设置在安装柱3上的驱动气缸，驱动气缸的活塞杆与喷头12固定连接。
实施原理为：施工时，将安装柱3同轴固定安装在旋挖钻机的钻杆上，并将护筒4套设于安装柱3上，此时护板41和补偿板42处于靠近安装柱3的收缩状态，且补偿板42距离安装柱3的距离更近。
待到达易塌陷土层处时，先通过第二气缸33驱动补偿板42向外运动至复位，即两正对的补偿板42之间的间距等于护筒4的直径；然后再通过第一气缸32驱动护板41向相互远离处移动至复位，即补偿板42与护板41的端壁抵紧，此时护板41与补偿板42围成完整的圆柱状的护筒4。
然后通过驱动源31驱动喷头12插入灌注孔412内，启动混凝土喷涂机1，喷头12向护筒4外的易塌陷土层内灌注混凝土；实现固定易塌陷土层的目的，预防桩孔塌陷，提高施工质量。
本申请实施例还公开一种防塌陷旋挖桩施工方法。
一种防塌陷旋挖桩施工方法，包括以下步骤：
S1、测量放线，定位好桩孔位；对作业场地进行平整，将旋挖钻机和混凝土喷涂机1移动就位，通过全站仪、水准仪等仪器定位好桩孔位；
S2、检测桩孔土层类型，确定易塌陷土层的深度位置，并记录深度位置；
S3、采用旋挖钻机进行钻孔施工，待施工至易塌陷土层处时，停止钻孔；
S4、将安装柱3同轴固定安装在旋挖钻机的钻杆上，并将护筒4套设于安装柱3上，然后通过旋挖钻机将安装杆以及护筒4伸入到易塌陷土层处；
S5、通过驱动源31驱动喷头12插入灌注孔412内，启动混凝土喷涂机1，喷头12向护筒4外的易塌陷土层内灌注混凝土；
S6、待混凝土凝固后，拆除安装杆；然后继续通过旋挖钻机进行钻孔施工。
通过采用上述技术方案，在开挖桩孔前，检测桩孔土层的类型，确定好易塌陷土层的位置，然后钻孔到易塌陷土层处时，暂停向下钻孔，然后将护筒4套设于安装柱3上，通过旋挖钻机将安装杆以及护筒4伸入到易塌陷土层处；并通过驱动源31驱动喷头12插入灌注孔412内，启动混凝土喷涂机1，喷头12向护筒4外的易塌陷土层内灌注混凝土；提高易塌陷土层处的结构强度，预防桩孔塌陷，提高施工质量。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种防塌陷旋挖桩施工装置，其特征在于：包括安装柱(3)和用于支护桩孔的护筒(4)，护筒(4)套设于安装柱(3)上，所述护筒(4)开设有灌注孔(412)；所述安装柱(3)上活动设置有喷头(12)，所述安装柱(3)上设置有用于驱动喷头(12)插入或脱离灌注孔(412)的驱动源(31)；还包括混凝土喷涂机(1)，所述混凝土喷涂机(1)包括出料管(11)，出料管(11)的一端与喷头(12)连通；
所述护筒(4)包括护板(41)和补偿板(42)，所述护板(41)和补偿板(42)均至少设置两块，补偿板(42)设置于相邻两护板(41)之间，所述安装柱(3)上设置有用于驱动护板(41)沿安装柱(3)的径向运动的第一驱动件，所述安装柱(3)上设置有用于驱动补偿板(42)沿安装柱(3)的径向运动的第二驱动件；
所述第一驱动件包括固定设置于安装柱(3)上的第一气缸(32)，所述护板(41)靠近安装柱(3)的侧壁开设有第一插槽(411)，所述第一气缸(32)的活塞杆靠近护筒(4)的一端固定设置有用于插入第一插槽(411)的第一定位块(321)；所述第二驱动件包括固定设置于安装柱(3)上的第二气缸(33)，所述补偿板(42)靠近安装柱(3)的侧壁开设有第二插槽(421)，所述第二气缸(33)的活塞杆靠近补偿板(42)的一端固定设置有用于插入第二插槽(421)的第二定位块(331)；所述补偿板(42)的两端靠近安装柱(3)的侧壁开设有嵌设槽(71)，所述护板(41)的两端设置有与嵌设槽(71)相适配的凸块(72)。
2.根据权利要求1所述的一种防塌陷旋挖桩施工装置，其特征在于：所述第一插槽(411)和第二插槽(421)内固定设置有挂环(5)，所述第一定位块(321)和第二定位块(331)远离安装柱(3)的侧壁开设有开槽(61)，所述第一定位块(321)和第二定位块(331)的侧壁开设有贯穿至开槽(61)的开孔(62)，所述挂环(5)内穿设有拉绳(51)，所述拉绳(51)的两端沿开槽(61)穿出开孔(62)外，且拉绳(51)的两端沿安装柱(3)伸出桩孔外。
3.根据权利要求1所述的一种防塌陷旋挖桩施工装置，其特征在于：所述喷头(12)上设置有用于防止混凝土泄漏的堵头(121)。
4.根据权利要求1所述的一种防塌陷旋挖桩施工装置，其特征在于：所述护筒(4)远离安装柱(3)的侧壁开设有若干相互连通的灌注槽(43)。
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