CN112281849B - 一种混凝土灌注桩施工设备及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种混凝土灌注桩施工设备及施工方法，该混凝土灌注桩施工设备包括基座、机架、立柱、升降平台、伸缩测量杆、导管、液压推杆、水泥泵、柔性供料管、限位滑环和控制开关。其中，升降平台上设有用于柔性供料管穿过的通孔，柔性供料管的一端从下往上依次从限位滑环中穿过并从导管的顶端开口伸入导管的顶部。所述液压推杆和水泥泵均与控制开关通过导线电性连接本申请属于建筑工程的领域，其具有提高施工速度的优点。

Description

一种混凝土灌注桩施工设备及施工方法

技术领域

本申请涉及建筑工程的领域，尤其是涉及一种混凝土灌注桩施工设备及施工方法。

背景技术

目前，混凝土灌注桩施工过程中，在对桩孔进行清孔后向桩孔中浇筑混凝土时，施工人员需先用起重机吊装钢筋笼，使钢筋笼埋入桩孔中，然后再用起重机安装多根导管并在最上面的导管顶部安装漏斗，并向导管中加入浮力球，然后用混凝土罐装车向漏斗中倒入混凝土，此时浮力球会在混凝土的重力作用下往导管底部移动，最终从导管底部进入桩孔内的泥浆中，并重新浮上来，然后将导管往上移动一根，并将最上面的导管拆下，并重新吊装余下的导管，如此往复，直至桩孔被混凝土填满为止。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在施工过程费时费力导致施工速度慢的缺陷。

发明内容

为了提高施工速度，本申请提供一种混凝土灌注桩施工设备及施工方法。

第一方面，本申请提供了一种混凝土灌注桩设备，采用如下的技术方案：

一种混凝土灌注桩施工设备，包括设在地面上的基座、竖直设在基座顶面上的机架、对称设在机架其中两个相互平行的侧面上的立柱、套在立柱上的升降平台、竖直向下设在升降平台底面上的伸缩测量杆、与升降平台的底面可拆卸连接的导管、设在基座顶面上用于驱动升降排平台升降的液压推杆、设在基座上的水泥泵、一端与水泥泵排料端连通的柔性供料管、与机架的侧面滑移连接的限位滑环和设在机架侧面上的控制开关；

所述升降平台上设有用于柔性供料管穿过的通孔；

所述柔性供料管的一端从下往上依次从限位滑环中穿过并从导管的顶端开口伸入导管的顶部；

所述液压推杆和水泥泵均与控制开关通过导线电性连接。

通过采用上述技术方案，液压推杆能推动升降平台沿立柱上下移动，而吊装在升降平台上的导管能随之上下移动，随着混凝土灌注桩施工的进行，只需将导管不断提升，并通过柔性供料管和水泥泵不断向导管内提供混凝土即可。柔性供料管能随着限位滑环的滑动以及升降平台的升降而上下滑动，进而使柔性供料管被展开或卷收。使用该设备进行混凝土灌注桩施工无需反复的拆卸导管安装料斗，这样即节省施工人员的体力又节省了施工时间，提高了施工速度。

优选的，所述基座的顶面上设有多个用于放置机架的卡槽。

通过采用上述技术方案，卡槽的设置使得机架能快速对准基座上的卡槽进行安装，也使机架安装在基座上时更稳定。

优选的，所述基座顶面上设有储料箱，所述水泥泵与储料箱相连通。

通过采用上述技术方案，储料箱能储存一定量的混凝土料，防止因连续的灌注桩施工导致罐装车内的混凝土料不足，导致中途需要更换水泥泵上的管道而花费大量的时间等待，进一步的提高了施工的效率。

优选的，所述伸缩测量杆包括顶端与升降平台底面螺纹连接的第一管体、穿设在第一管体中并与第一管体滑移连接的第二管体和穿设在第二管体中并与第二管体内侧面滑移连接的第三管体；

所述第一管体、第二管体和第三管体的外侧面上均设有刻度表。

通过采用上述技术方案，伸缩测量杆由第一管体、第二管体和第三管体组成，通过观察伸缩测量杆上伸长时对应的第一管体、第二管体和第三管体上的刻度表上的读数，施工人员可快速得出导管上升的速度，并根据注入导管混凝土料的速度确保导管的底端始终埋在混凝土中。

优选的，所述升降平台的底面上位于通孔两侧的位置对称设有吊绳，所述吊绳的底端连接有用于夹持导管的夹板，所述夹板的两端设有使两个夹板相互靠拢的紧固螺栓。

通过采用上述技术方案，吊绳能提供牵引力，夹板和紧固螺栓配合使用将导管的顶部夹紧固定，使得吊管快速的完成安装，使导管的安装速度提高且更牢固。

优选的，所述升降平台的底面上向下倾斜设有多个支撑杆；

所述支撑杆的顶端与升降平台的底面转动连接，所述支撑杆的底端与导管的外侧面抵接。

通过采用上述技术方案，多个支撑杆的底端能给导管的侧面提供支撑力，避免导管在施工过程中发生过大的晃动，影响施工质量。

优选的，所述导管包括多根首尾螺纹连接的导料管体和设在导料管体顶端内壁上的密封垫圈；

所述导料管体的顶端开口的直径相较于底端开口的直径大。

通过采用上述技术方案，多根导料管体首尾螺纹连接，使导管的安装和拆卸更方便，进一步的提高施工速度，密封圈的设置使导料管体组装时两根相邻的导料管体连接的密封性更好。

优选的，所述柔性供料管上靠近排料口的一端设有定位罩，所述定位罩与导管的顶端可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，定位罩与导管顶端可拆卸连接，使得柔性供料管在向导管中供料的时候不容易发生晃动引发混凝土料甩出导管外，需要人工清理，从而影响施工进度，进一步使混凝土灌注桩施工更快速。

优选的，所述机架上的侧面上设有导杆，所述导杆的侧面上沿竖直方向设有用于安装限位滑环的滑槽，所述限位滑环由与一端插入滑槽中并沿竖直方向在导杆上往复滑动的滑杆和与滑杆的另一端固定连接的限位环组成。

通过采用上述技术方案，滑杆带动限位环能在滑槽中沿导杆从下往上的方向往复移动，当柔性供料管随升降平台上下移动时，柔性供料管会被展开或卷收。限位环能防止柔性供料管折弯过大，导致混凝土灌注速度过慢从而影响施工进度。

第二方面，本申请提供了一种混凝土灌注桩施工方法，使用了第一方面所提供的一种混凝土灌注桩设备进行施工，包括如下步骤：

在预先挖好的桩孔正上方的地面上架设混凝土灌注桩施工设备；

在地面上拼接导管；

将拼接好的导管吊装在升降平台的底面上；

用控制开关控制液压推杆下移动进而带动升降平台，使导管的底端距离桩孔底部至公分的时候停止；

用控制开关启动水泥泵将混凝土抽取，使混凝土经由柔性供料管和导管落到桩孔底部；

再逐渐使升降平台向上移动，同时观察伸缩测量杆上的读数，确保导管在向上移动的过程中导管的底端始终埋在桩孔内的混凝土中，直到灌注混凝土的操作全部完成后将导管取出即可。

通过采用上述技术方案，使混凝土灌注桩施工过程中无需对导管进行拆装，直到施工完成后，直接将整个导管从桩孔中提出即可，节省了人力和施工时间，使施工速度加快。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中的控制开关能使液压推杆推动升降平台沿立柱上下移动，而吊装在升降平台上的导管也能随之上下移动，随着混凝土灌注桩施工的进行，只需将导管不断提升，并通过柔性供料管和水泥泵不断向导管内提供混凝土即可。柔性供料管能随着限位滑环的滑动以及升降平台的升降而上下滑动，进而使柔性供料管被展开或卷收。使用该设备进行混凝土灌注桩施工无需反复的拆卸导管安装料斗，这样即节省施工人员的体力又节省了施工时间，提高了施工速度；

2.储料箱能储存一定量的混凝土料，防止因连续的灌注桩施工导致罐装车内的混凝土料不足，导致中途需要更换水泥泵上的管道而花费大量的时间等待，进一步的提高了施工的效率；

3.多根导料管体首尾螺纹连接，使导管的安装和拆卸更方便，进一步的提高施工速度，密封圈的设置使导料管体组装时两根相邻的导料管体连接的密封性更好。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中升降平台的结构示意图。

图3是本申请实施例中伸缩测量管的结构示意图。

图4是本申请实施例中导管中两根相邻的导料管体的拆卸状态示意图。

图5是为了展示本申请实施例中定位罩的结构示意图。

附图标记说明：11、基座；12、机架；13、储料箱；14、导杆；141、滑槽；21、立柱；31、升降平台；311、通孔；32、伸缩测量杆；321、第一管体；322、第二管体；323、第三管体；324、刻度表；33、吊绳；34、夹板；35、紧固螺栓；36、支撑杆；41、导管；411、导料管体；412、密封垫圈；42、液压推杆；51、水泥泵；52、柔性供料管；53、定位罩；61、限位滑环；611、滑杆；612、限位环；71、控制开关。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开了一种混凝土灌注桩施工设备，其包括基座11、机架12、立柱21、升降平台31、伸缩测量杆32、导管41、液压推杆42、水泥泵51、柔性供料管52、限位滑环61和控制开关71。

参照图1，基座11铺设在地面上，基座11可采用矩形的预制混泥土板或钢构件，基座11上居中设有供导管41通过的圆孔，圆孔的中心与桩孔的中心在同一竖直线上。基座11的顶面上开设有多个用于放置机架12的卡槽，使机架12的底部能对准插入卡槽中。另外，基座11的顶面上还设置了储料箱13，储料箱13可采用钢板冲压而成且上端开口的矩形箱，可直接放置在基座11的顶面上靠近水泥泵51的位置。

参照图1，机架12可以是由至少四根竖杆和多根将竖杆水平固定连接起来的横杆组成的矩形框架，竖杆和横杆的连接方式可以是焊接或螺栓连接。竖杆的底端可插入基座11顶面上的卡槽中。机架12上设有立柱21的其中一个侧面上还设置了导杆14，导杆可采用横截面为矩形的金属杆制成，导杆的侧面上开设了滑槽141，滑槽141用于安装限位滑环61，使限位滑环61能沿竖直方向在导杆14上往复移动。

立柱21为可采用表面光滑的铁杆或钢管制成，立柱21对称设在机架12其中两个相互平行的侧面上，立柱21的顶端和底端分别与机架12侧面上的顶部横杆和底部横杆固定连接，连接方式可以是焊接。

参照图1和图2，升降平台31套在立柱21上，升降平台31可以是矩形金属板如铁板、钢板或铝合金板制成，可以理解的是，升降平台31上应对称开设两个供立柱21穿过的圆孔，立柱21与圆孔间隙配合，升降平台31能在液压推杆42的推动下以及立柱21的限位作用下沿竖直方向往复移动。此外，升降平台31上还开设有用于柔性供料管52穿过的通孔311。

参照图1和图3，伸缩测量杆32竖直向下设置在升降平台31的底面上，伸缩测量杆32用于观察施工过程中导管41上升的高度。伸缩测量杆32包括第一管体321、第二管体322和第三管体323。

其中，第一管体321与升降平台31的底面螺栓连接，第二管体322穿设在第一管体321中并与第一管体321滑动连接，第三管体323则穿设在第二管体322中并与第二管体322滑动连接，本申请实施例中，第一管体321和第二管体322的内侧面上沿轴向设有条形槽，条形槽的长度应小于第一管体321和第二管体322的长度，而第二管体322和第三管体323的外侧面上靠近顶端的位置上设置滑块，滑块与第二管体322和第三管体323的外侧面的连接方式可以是或螺栓连接。此外，第一管体321、第二管体322和第三管体323的外侧面上均设置有刻度表324，刻度表324的设置便于施工人员读数。

当升降平台31向下移动时，第一管体321向下移动，使第二管体322逐渐收回第一管体321内，然后是第二管体322与第一管体321一起向下移动，使第三管体323逐渐收回第二管体322中，当升降平台31上升时，第一管体321向上移动的过程中，第二管体322暂时在重力作用下不向上移动，直到第二管体322顶端的滑块第一管体321内侧面上的长条槽的底端时，第一管体321随之带动第二管体322向上移动。

参照图1，升降平台31的底面上还设置有吊绳33，吊绳33的顶端与升降平台31的底面固定连接，连接方式可以是焊接。吊绳33的底端连接有用于夹持导管41的夹板34，夹板34可以是几字形V形铁板或几字形弧形铁板，本申请实施例中，夹板34为几字形弧形铁板，夹板34的两端设置了紧固螺栓35，紧固螺栓35穿过两个夹板34，当紧固螺栓35拧紧的过程中，两个夹板34相互靠拢，可将导管41夹紧固定吊起。

另外，升降平台31的底面上还向下倾斜设置了多个支撑杆36，支撑杆36的顶端与升降平台31的底面转动连接，支撑杆36的底端与导管41的外侧面抵接，多个支撑杆36分别抵在导管41外侧面上的不同位置，起到了对导管41限位的作用，也使导管41的吊装更稳定。

参照图1和图4，导管41与升降平台31的底面可拆卸连接，即通过吊绳33和夹板34固定安装在升降平台31的下方。导管41包括导料管体411和密封垫圈412，多根导料管体411首尾相连组成整个导管41，导料管体411的顶端开口的直径相较于其底端开口的直径大，本申请实施例中，导料管体411与相邻的导料管体411之间可拆卸连接，连接方式可以是螺纹连接，这样是为了使导管41便于收纳，当然，导料管体411之间通过焊接的方式连接，也是可以的。密封垫圈412粘接在导料管体411顶端的内壁上，同时与另一根导料管体411的底端抵接。

参照图1，液压推杆42的底端可采用螺栓固定安装在基座11的顶面上，液压推杆42的顶端即伸缩端与升降平台31的底面通过螺栓连接。液压推杆42主要由液压油缸、与液压油缸法兰连接的驱动电机和与设在液压油缸内的活塞杆组成。本申请实施例中，液压推杆42的驱动电机通电之后，活塞杆在液压油缸的作用下伸出或收回。液压推杆42的控制输入端与通过导线与控制开关71电性连接，使施工人员能通过控制开关71启动液压推杆42，进而控制升降平台31的升降。在一些可能的实施方式中，为增大活塞杆的行程，液压油缸可选用多级液压油缸。

参照图1，水泥泵51用螺栓固定安装在基座11的顶面上，水泥泵51的进料口端通过管道与储料箱13连接，水泥泵51的排料口端与柔性供料管52法兰连接或螺纹连接。在一些可能的实施方式中，水泥泵51可采用扬程为50米以上的水泥砂浆泵。

参照图1和图5，柔性供料管52的一端与水泥泵51的排料口端连通，另一端从下往上依次从多个限位滑环61中穿过，并最终从导管41的顶端开口伸入导管41内，柔性供料管52具有一定的伸缩性，一般情况下，柔性供料管52可采用高压钢丝软管。此外，柔性供料管52的上靠近排料口的一端设置有定位罩53，定位罩53与导管41的顶端可拆卸连接，连接的方式可以是螺纹连接。定位罩53能起到对导管41固定的作用，避免导管41在输送混凝土时发生移动。

参照图1，限位滑环61的数量可以是多个，与机架12的侧面滑移连接，限位滑环61包括滑杆611和限位环612，滑杆611的一端插入机架12侧面上的导杆14的滑槽141中，当然，滑杆611的一端应焊接有滑块，滑块的横截面与滑槽141的横截面形状相同。限位环612为金属环柱体，限位环612与滑杆611的另一端固定连接，连接方式可以是焊接。

控制开关71可采用控制柜，本申请实施例中，控制柜的侧面上设置了多个控制按钮，分别用导向与控制液压推杆42和水泥泵51电性连接。一般情况下，控制开关71可采用5.5至7.5KW一控多控制柜。

本申请实施例一种混凝土灌注桩施工设备的实施原理为：

首先，在预先钻好的桩孔正上方的地面上铺设基座11，然后在基座11的顶面上架设机架12，可以理解的是，机架12、立柱21、升降平台31、伸缩测量杆32和限位滑环61均可事先组装拼接好，且在施工过程中，导管41应在灌注混凝土之前在施工现场连接好，并测试密封性和抗压性方可使用。再将导管41吊装并用夹板34和紧固螺栓35将导管41的顶部固定，然后在基座11上防置储料箱13并安装水泥泵51，然后再将柔性供料管52从下往上穿过多个限位滑环61后，将定位罩53与导管41的顶部螺纹连接。

然后，向储料斗中添加混凝土，之后就可以使用控制开关71控制水泥泵51和液压推杆42启动，并开始向桩孔中灌注混凝土作用，进行混凝土灌注桩施工作业。

本申请实施例还公开了一种混凝土灌注桩施工方法，使用了上述实施例公开的一种混凝土灌注桩设备进行施工，包括如下步骤：

首先，在预先挖好的桩孔正上方的地面上架设混凝土灌注桩施工设备，在地面上拼接导管41，然后将拼接好的导管41吊装在升降平台31的底面上，再用控制开关71控制液压推杆42下移动进而带动升降平台31，使导管41的底端距离桩孔底部30至50公分的时候停止。

然后用控制开关71启动水泥泵51将混凝土从储料箱13中抽取，使混凝土经由柔性供料管52和导管41落到桩孔内的底部，首次灌注混凝土时需要加浮力球，以将导管41内的水或泥浆排出。

再利用控制开关71使升降平台31逐渐向上移动，同时观察伸缩测量杆32上的读数，确保导管41在向上移动的过程中导管41的底端始终埋在桩孔内的混凝土中，直到灌注混凝土的操作全部完成后将导管取出即可。

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 (9)

1.一种混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：包括设在地面上的基座（11）、竖直设在基座（11）顶面上的机架（12）、对称设在机架（12）其中两个相互平行的侧面上的立柱（21）、套在立柱（21）上的升降平台（31）、竖直向下设在升降平台（31）底面上的伸缩测量杆（32）、与升降平台（31）的底面可拆卸连接的导管（41）、设在基座（11）顶面上用于驱动升降排平台升降的液压推杆（42）、设在基座（11）上的水泥泵（51）、一端与水泥泵（51）排料端连通的柔性供料管（52）、与机架（12）的侧面滑移连接的限位滑环（61）和设在机架（12）侧面上的控制开关（71）；

所述升降平台（31）上设有用于柔性供料管（52）穿过的通孔（311）；

所述柔性供料管（52）的一端从下往上依次从限位滑环（61）中穿过并从导管（41）的顶端开口伸入导管（41）的顶部；

所述液压推杆（42）和水泥泵（51）均与控制开关（71）通过导线电性连接；

所述柔性供料管（52）上靠近排料口的一端设有定位罩（53），所述定位罩（53）与导管（41）的顶端可拆卸连接；

首次灌注混凝土时，在导管（41）内加入浮力球。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述基座（11）的顶面上设有多个用于放置机架（12）的卡槽（111）。

3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述基座（11）顶面上设有储料箱（13），所述水泥泵（51）与储料箱（13）相连通。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述伸缩测量杆（32）包括顶端与升降平台（31）底面螺纹连接的第一管体（321）、穿设在第一管体（321）中并与第一管体（321）滑移连接的第二管体（322）和穿设在第二管体（322）中并与第二管体（322）内侧面滑移连接的第三管体（323）；

所述第一管体（321）、第二管体（322）和第三管体（323）的外侧面上均设有刻度表（324）。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述升降平台（31）的底面上位于通孔（311）两侧的位置对称设有吊绳（33），所述吊绳（33）的底端连接有用于夹持导管（41）的夹板（34），所述夹板（34）的两端设有使两个夹板（34）相互靠拢的紧固螺栓（35）。

6.根据权利要求1或5所述的一种混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述升降平台（31）的底面上向下倾斜设有多个支撑杆（36）；

所述支撑杆（36）的顶端与升降平台（31）的底面转动连接，所述支撑杆（36）的底端与导管（41）的外侧面抵接。

7.根据权利要求1或5所述的一种混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述导管（41）包括多根首尾螺纹连接的导料管体（411）和设在导料管体（411）顶端内壁上的密封垫圈（412）；

所述导料管体（411）的顶端开口的直径相较于底端开口的直径大。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土灌注桩施工设备，其特征在于：所述机架（12）上的侧面上设有导杆（14），所述导杆（14）的侧面上沿竖直方向设有用于安装限位滑环（61）的滑槽（141），所述限位滑环（61）由与一端插入滑槽（141）中并沿竖直方向在导杆（14）上往复滑动的滑杆（611）和与滑杆（611）的另一端固定连接的限位环（612）组成。

9.一种混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，使用了权利要求1至8中任一权利要求所述的一种混凝土灌注桩施工设备进行施工，包括如下步骤：

在预先挖好的桩孔正上方的地面上架设混凝土灌注桩施工设备；

在地面上拼接导管（41）；

将拼接好的导管（41）吊装在升降平台（31）的底面上；

用控制开关（71）控制液压推杆（42）下移动进而带动升降平台（31），使导管（41）的底端距离桩孔底部30至50公分的时候停止；

用控制开关（71）启动水泥泵（51）将混凝土抽取，使混凝土经由柔性供料管（52）和导管（41）落到桩孔底部；

再逐渐使升降平台（31）向上移动，同时观察伸缩测量杆（32）上的读数，确保导管（41）在向上移动的过程中导管（41）的底端始终埋在桩孔内的混凝土中，直到灌注混凝土的操作全部完成后将导管取出即可。

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