CN112681311B - 改进设备进行松木桩的无扰动围护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种松木桩无扰动围护施工的改进设备及其施工方法，改进设备包括车体、发动机组件、操作室、履带运行系统、第一、第二机械臂和第一、第二、第三液压缸，第二机械臂的上端设有第三液压缸,第三液压缸的伸缩杆连接位于第二机械臂前端的抓压装置，第二机械臂的下端设有钻孔装置。本发明方法包括设备改进、备料、施工放样、植桩施工分为植桩为间隔跳跃式植桩作业等步骤。本发明可在距离历史保护建筑、居民区、医院较近空间内作业，能减少对表层土的扰动，具有用人少、施工速度快和能对现有设备快速进行改进以适用松木桩围护施工的优点。

Description

改进设备进行松木桩的无扰动围护施工方法

技术领域

本发明属于一种松木桩无扰动围护施工的改进设备及其施工方法。

背景技术

对于历史建筑需要保护，因此在历史建筑周边地下施工的难度较大，通常要求施工时对历史建筑不产生扰动或扰动越小越好，当前地下施工多采用钢板桩围护，存在施工成本高，施工过程中对土体挤压及振动较大，围护施工过程对历史保护建筑损害大等问题，在居民区和医院附近进行围护施工也存在上述问题。现有的松木桩围护施工是用人工配合气锤机打桩，存压对土体挤压和振动大、用人多、施工速度慢的不足。

发明内容

本发明的目的是设计一种松木桩无扰动围护施工的改进设备及其施工方法，可在距离历史保护建筑、居民区、医院较近空间内作业，能减少对表层土的扰动，具有用人少、施工速度快和能对现有设备进行快速改进以适用松木桩围护施工的优点。

为此,本发明一种松木桩无扰动围护施工的改进设备，包括车体、发动机组件、操作室、履带运行系统、第一、第二机械臂和第一、第二、第三液压缸，其特征在于：第二机械臂的上端设有第三液压缸,第三液压缸的伸缩杆连接位于第二机械臂前端的抓压装置，第二机械臂的下端设有钻孔装置。

所述钻孔装置是第二机械臂的下端两侧臂外端面上纵向接有两导轨，活动台座滑配在两导轨上，活动台座的外侧面位于导轨外端且其上固定有钻孔电机，钻孔电机下端的活动台座上设有减速箱，钻孔电机带动减速箱的输入端，减速箱的输出端与钻杆上端固定，钻杆外周壁上设有螺旋翅，活动台座的内侧面位于第二机械臂的内侧，活动台座的内侧面下端中部设有台座连接耳，第四液压缸的伸缩杆通过轴栓和固定螺母轴接在台座连接耳上，第四液压缸的后端轴接在第二机械臂下端的两侧臂上端中部，位于活动台座内下端的第二机械臂的中间固定板上设有供活动台座通过的凹槽空间，第二机械臂下端的两侧臂下部设有限位孔板，钻杆的螺旋翅外周壁滑配在限位孔板中部孔内。

所述导轨的横截面呈凹字形，导轨上呈间隔距离设有螺孔，与螺孔对应的两侧臂外端面上设有内螺孔，导轨通过固轨螺栓拧设在螺孔和内螺孔中固定在两侧臂外端面上。所述活动台座的侧面呈Z字形，活动台座的内侧两边设有滑配在横截面呈凹字形导轨内的凸边沿，位于导轨外端的活动台座外侧面上设有电机固定架，电机固定在电机固定架上。

所述抓压装置是抓压底座呈匚字形，抓压底座的内侧面下端中部固定连接架的一端，连接架的另一端通过顶轴杆轴设在第二机械臂的前端，抓压底座的内侧面上端中部固定有抓压连接耳，第三液压缸通过第一轴杆轴设在第二机械臂的上端中部,第三液压缸的伸缩杆通过第二轴杆轴接传动杆和弧形杆的一端，传动杆的另一端轴设在抓压连接耳上，弧形杆的另一端轴设在顶轴杆上，抓压底座的外侧面上、下端轴接呈八字形向外侧展开的抓齿架中部，呈八字形向外侧展开的抓齿架两外侧架的端部上分为别有轴孔，左右两外侧架端部对应的上下轴孔内分别轴设有左、右齿架轴，左、右齿架轴的上下端部分别固定有左、右抓齿的一端，左、右抓齿的另一端向外呈弧形伸展，左、右齿架轴的中部分别固定有左、右带动板，抓齿液压缸的两端轴设在左、右带动板内侧面上端，抓齿液压缸外侧的抓齿架两端之间设有弧形挡板，抓压底座的一侧边与对应侧的抓齿架之间设有第五液压缸，抓压底座的下端设压桩盘。所述抓齿架呈匚字形，抓齿架的俯视图呈八字形，抓齿架的中部上下端分别设有齿架轴，抓齿架通过齿架轴与抓压底座的外侧面上、下端轴接。所述左抓齿与右抓齿分别呈弧形，左抓齿与右抓齿的齿柱运行在相错开的平面上。

一种用改进设备进行松木桩的无扰动围护施工方法,包括如下步骤：

(1)设备改进：对现有的挖掘机、抓木机进行改进，卸掉现有挖掘机或抓木机的第二机械臂前端的挖斗或抓木系统，在第二机械臂的上端和前端设置抓压装置，在第二机械臂的下端设置钻孔装置，形成松木桩的无扰动围护施工的改进设备。

(2)备料：将松木桩运至施工现场，围绕施工现场周边分别等距均匀堆放，将松木桩的顶端加工成尖头状。

(3)施工放样：根据设计的松木桩的围护区域测量放样出施工区域，用白灰标出围护区各松木桩的排列位置。

(4)植桩施工分为：

(a)植桩为间隔跳跃式植桩作业，间隔跳跃式植桩作业是间隔1～2个相邻桩位进行植桩，用于减少植桩施工对地面的扰动。

(b)钻孔装置钻挖和定位桩孔：启动改进设备的车体行至待施工桩位，启动第一、二液压缸带动第一、二机械臂使位于第二机械臂下端钻孔装置上的钻杆垂直对准桩位，锁闭第一、二液压缸，启动第四液压缸和钻孔电机，钻孔电机通过减速箱带动钻杆和螺旋翅转动，第四液压缸的伸缩杆带动活动台座沿导轨向下运行，活动台座上固定的钻孔电机、减速箱和钻杆亦同步向下运行，旋转钻杆和螺旋翅钻入桩位地面下1.2～1.5m后，关闭钻孔电机和第四液压缸，启动第一液压缸带动第一机械臂上升，亦带动第二机械臂上升，将钻杆和螺旋翅从桩位地面抽出，螺旋翅将桩孔内土带出形成桩孔。

(c)卸下螺旋翅上的土，收缩第四液压缸的伸缩杆带动活动台座沿导轨向上运行复位，启动第一、第二、第三液压缸和齿架液压缸带动第一、二机械臂用抓压装置完成抓取松木桩、将抓取的松木桩放置插在打出的桩孔内、压桩、确保松木桩垂直打入持力层。

(5) 松木桩围护形成：完成一圈间隔跳跃式植桩作业后，再进行相邻两松木桩之间的桩位植桩作业，至松木桩围护形成。

所述压桩是用改进设备第二机械臂前端的抓压底座下端的压桩盘击压插在桩孔内的松木桩头，直到松木桩头无明显打入量为止。所述间隔跳跃式植桩作业是顺时针向间隔跳跃式植桩。

上述改进设备和方法达到了本发明的目的。

本发明可在距离历史保护建筑、居民区、医院较近空间内作业，能减少对表层土的扰动，具有用人少、施工速度快和能对现有设备快速进行改进以适用松木桩围护施工的优点。

本发明与现有技术相比，有以下优点和积极效果：

（1）本发明可在距离历史保护建筑、居民区、医院较近空间内作业，能减少对表层土的扰动，钻孔装置先进行钻引孔，可取出桩内部分土体，减少松木桩施打过程中对土的挤压，减少对表层土扰动，保证松木桩的垂直度，可确保松木桩静力压入和植桩质量，拓宽松木桩的应用范围。

（2）本发明实现了机械化施工，且施工机械可实现一机多用，清理场地、钻孔装置完成桩位钻引孔、抓压装置完成抓取松木桩、将抓取的松木桩放置插在打出的桩孔内、压桩、形成松木桩围护，施工全程仅用一台改进的机械配合一人即可完成，操作简单易行。

（3）本发明降低了工程成本，本发明实施成本低，设备布置所用时间短，能在大幅度提高施工速度的同时降低施工成本，测算表明本发明能使施工成本降低60%，施工速度提高3倍以上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的局部结构示意图。

图3是本发明的钻孔装置的活动台座和导轨的局部结构示意图。

图4是本发明的抓压装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验、设备连接等方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、设备、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

如图1至图4所示，一种松木桩无扰动围护施工的改进设备，包括车体11、发动机组件9、操作室7、履带运行系统10、第一机械臂5、第二机械臂4、第一液压缸6、第二液压缸8、第三液压缸3和液压控制系统等，第一机械臂5的前端与第二机械臂4的后端通过连臂轴501轴接。上述设备为现有的挖掘机或抓木机己有的设备。本发明是在第二机械臂的上端设有第三液压缸,第三液压缸的伸缩杆连接位于第二机械臂前端的抓压装置2，第二机械臂的下端设有钻孔装置1。

如图1至图3所示：所述钻孔装置1的结构是：第二机械臂4的下端两侧臂外端面上纵向接有两导轨102，所述导轨的横截面呈凹字形，导轨上呈间隔距离设有螺孔，与螺孔对应的两侧臂外端面上设有内螺孔404，导轨通过固轨螺栓116拧设在螺孔和内螺孔中, 实现两导轨102固定在两侧臂外端面上。

活动台座103滑配在两导轨上，活动台座的外侧面位于导轨外端且其上固定有钻孔电机104。钻孔电机下端的活动台座上固定有减速箱105，钻孔电机的输出端带动减速箱105的输入端，减速箱的输出端与钻杆107上端固定。所述活动台座103的侧面呈Z字形，活动台座的内侧两边设有滑配在横截面呈凹字形导轨内的凸边沿115，位于导轨外端的活动台座外侧面上设有电机固定架111，电机固定在电机固定架上。

钻杆107外周壁上设有螺旋翅106。活动台座的内侧面位于第二机械臂的内侧，活动台座的内侧面下端中部设有台座连接耳113，第四液压缸101的伸缩杆108前端通过轴栓112和固定螺母114轴接在台座连接耳上，第四液压缸101的后端通过第三轴杆110轴接在第二机械臂下端的两侧臂上端中部。第四液压缸101的伸缩杆可带动活动台座沿导轨上下运行。位于活动台座内下端的第二机械臂的各中间固定板403上设有供活动台座通过的凹槽空间402，以方便第四液压缸的伸缩杆带动活动台座沿导轨运行在第二机械臂的下端面。

第二机械臂下端的两侧臂下部设有限位孔板109，钻杆的螺旋翅106外周壁滑配在限位孔板中部孔内，以方便运行限位钻杆和螺旋翅。

如图1、2和图4所示：所述抓压装置2的结构是：抓压底座203呈匚字形。抓压底座的内侧面下端中部固定连接架202的一端，连接架的另一端通过顶轴杆401轴设在第二机械臂的前端。抓压底座的内侧面上端中部固定有抓压连接耳209。第三液压缸3通过第一轴杆303轴设在第二机械臂的上端中部,第三液压缸的伸缩杆301的前端通过第二轴杆302轴接传动杆207和弧形杆201的一端，传动杆207的另一端轴设在抓压连接耳209上，弧形杆的另一端轴设在顶轴杆401上。

抓压底座203的外侧面上、下端分别通过齿架轴208轴接呈八字形向外侧展开的抓齿架205中部。呈八字形向外侧展开的抓齿架205两外侧架的端部上分为别有轴孔。左、右外侧架两端部对应的上下轴孔内分别轴设有左齿架轴217和右齿架轴218。左、右齿架轴的上下端部分别固定左抓齿206和右抓齿210的一端，左、右抓齿的另一端向外呈弧形伸展，用于抱抓松木桩。左、右齿架轴的中部分别固定有左带动板216和右带动板213，抓齿液压缸215的两端通过螺栓轴212分别活动接在左、右带动板内侧面上端。抓齿液压缸的伸缩杆的伸缩可通过左、右带动板带动左、右齿架轴及左、右抓齿张开或合拢抓紧。

抓齿液压缸外侧的抓齿架两端之间设有弧形挡板211，以方便配合左、右抓齿抱抓松木桩。抓压底座的一侧边与对应侧的抓齿架之间轴设有第五液压缸214，第五液压缸214的作用是使抓齿架205及左、右抓齿在抓压底座203上绕齿架轴208左、右移动，以方便调整左、右抓齿的左、右移动角度。

第三液压缸3通过传动杆207、弧形杆201和传动杆207带动抓压底座203沿顶轴杆401在第二机械臂的前端上、下移动，以方便调整左、右抓齿的上、下移动角度。

第一液压缸6的作用是升降第一机械臂5和第二机械臂4，第二液压缸8的作用是升降第二机械臂。

抓压底座的下端设压桩盘204，压桩盘204为圆形台，用于锤压松木桩上端部。

所述抓齿架205呈匚字形，抓齿架的俯视图呈八字形，抓齿架的中部上下端分别设有齿架轴208，抓齿架通过齿架轴与抓压底座的外侧面上、下端轴接。

所述左抓齿与右抓齿分别呈弧形，左抓齿与右抓齿的齿柱运行在相错开的平面上, 以方便抱抓松木桩。

一种用所述的改进设备进行松木桩的无扰动围护施工方法,包括如下步骤：

(1)设备改进：对现有的挖掘机、抓木机进行改进，卸掉现有挖掘机或抓木机的第二机械臂前端的挖斗或抓木系统，在第二机械臂的上端和前端设置抓压装置，在第二机械臂的下端设置钻孔装置，形成松木桩的无扰动围护施工的改进设备。对施工区域地面进行清理和挖掘时，仍采用挖掘机的挖斗。

(2)备料：将松木桩运至施工现场，围绕施工现场周边分别等距均匀堆放，将松木桩的顶端加工成尖头状，松木桩的锤打顶部可包绕加固铁丝以防止松木桩端头劈裂，松木桩的外周壁可涂沥青，以防水防腐。

(3)施工放样：根据设计的松木桩的围护区域测量放样出施工区域，用白灰标出围护区各松木桩的排列位置。

(4)植桩施工分为：

(a)植桩为间隔跳跃式植桩作业，间隔跳跃式植桩作业是间隔1～2个相邻桩位进行植桩，用于减少植桩施工对地面的扰动。所述间隔跳跃式植桩作业是顺时针向间隔跳跃式植桩，如按顺时针向先进行第1、3、5…奇数桩位的相邻1个施工、或进行1、4、7…相邻2个桩位的施工，而后再依次进行相邻桩位之间的桩位施工，即利于植桩样正和围护植桩质量，也大幅度减少植桩施工对地面的扰动。

(b)钻孔装置钻挖和定位桩孔：启动改进设备的车体行至待施工桩位，启动第一、二液压缸带动第一、二机械臂使位于第二机械臂下端钻孔装置上的钻杆垂直对准待施工桩位，锁闭第一、二液压缸。启动第四液压缸和钻孔电机，钻孔电机通过减速箱带动钻杆和螺旋翅转动，第四液压缸的伸缩杆伸出带动活动台座沿导轨向下运行，活动台座上固定的钻孔电机、减速箱和钻杆亦同步向下运行，旋转钻杆和螺旋翅钻入桩位地面下1.2～1.5m后，关闭钻孔电机和第四液压缸。启动第一液压缸带动第一机械臂上升，亦带动第二机械臂上升，将钻杆和螺旋翅从桩位地面抽出，螺旋翅将桩孔内土带出形成引桩孔；

(c) 启动第一液压缸或第二机械臂抖动第一或第二机械臂可卸下螺旋翅上的土，收缩第四液压缸的伸缩杆带动活动台座沿导轨向上运行复位，启动第一、第二、第三液压缸和齿架液压缸带动第一、二机械臂用抓压装置完成抓取松木桩、将抓取的松木桩放置插在打出的引桩孔内、再经压桩、确保松木桩垂直打入持力层。即启动的第一、二机械臂及各液压缸用抓压装置完成在桩堆上抓取一根松木桩，将抓取的松木桩的下端对齐放置插在打出的引桩孔内，而后压桩，所述压桩是用改进设备第二机械臂前端的抓压底座下端的压桩盘击压插在桩孔内的松木桩头，直到松木桩头无明显打入量为止。

(5) 松木桩围护形成：完成一圈间隔跳跃式植桩作业后，再进行相邻两松木桩之间的桩位植桩作业，至松木桩围护形成。

总之,本发明可在距离历史保护建筑、居民区、医院较近空间内作业，能减少对表层土的扰动，具有用人少、施工速度快和能对现有设备快速进行改进以适用松木桩围护施工的优点。

Claims (2)

1.一种改进设备进行松木桩的无扰动围护施工方法,其特征在于：

一种松木桩无扰动围护施工的改进设备，包括车体、发动机组件、操作室、履带运行系统、第一、第二机械臂和第一、第二、第三液压缸，第二机械臂的上端设有第三液压缸,第三液压缸的伸缩杆连接位于第二机械臂前端的抓压装置，第二机械臂的下端设有钻孔装置；

所述钻孔装置是第二机械臂的下端两侧臂外端面上纵向接有两导轨，活动台座滑配在两导轨上，活动台座的外侧面位于导轨外端且其上固定有钻孔电机，钻孔电机下端的活动台座上设有减速箱，钻孔电机带动减速箱的输入端，减速箱的输出端与钻杆上端固定，钻杆外周壁上设有螺旋翅，活动台座的内侧面位于第二机械臂的内侧，活动台座的内侧面下端中部设有台座连接耳，第四液压缸的伸缩杆通过轴栓和固定螺母轴接在台座连接耳上，第四液压缸的后端轴接在第二机械臂下端的两侧臂上端中部，位于活动台座内下端的第二机械臂的中间固定板上设有供活动台座通过的凹槽空间，第二机械臂下端的两侧臂下部设有限位孔板，钻杆的螺旋翅外周壁滑配在限位孔板中部孔内；

所述导轨的横截面呈凹字形，导轨上呈间隔距离设有螺孔，与螺孔对应的两侧臂外端面上设有内螺孔，导轨通过固轨螺栓拧设在螺孔和内螺孔中固定在两侧臂外端面上；

所述活动台座的侧面呈Z字形，活动台座的内侧两边设有滑配在横截面呈凹字形导轨内的凸边沿，位于导轨外端的活动台座外侧面上设有电机固定架，电机固定在电机固定架上；

所述抓压装置是抓压底座呈匚字形，抓压底座的内侧面下端中部固定连接架的一端，连接架的另一端通过顶轴杆轴设在第二机械臂的前端，抓压底座的内侧面上端中部固定有抓压连接耳，第三液压缸通过第一轴杆轴设在第二机械臂的上端中部,第三液压缸的伸缩杆通过第二轴杆轴接传动杆和弧形杆的一端，传动杆的另一端轴设在抓压连接耳上，弧形杆的另一端轴设在顶轴杆上，抓压底座的外侧面上、下端轴接呈八字形向外侧展开的抓齿架中部，呈八字形向外侧展开的抓齿架两外侧架的端部上分为别有轴孔，左右两外侧架端部对应的上下轴孔内分别轴设有左、右齿架轴，左、右齿架轴的上下端部分别固定有左、右抓齿的一端，左、右抓齿的另一端向外呈弧形伸展，左、右齿架轴的中部分别固定有左、右带动板，抓齿液压缸的两端轴设在左、右带动板内侧面上端，抓齿液压缸外侧的抓齿架两端之间设有弧形挡板，抓压底座的一侧边与对应侧的抓齿架之间设有第五液压缸，抓压底座的下端设压桩盘；

所述抓齿架呈匚字形，抓齿架的俯视图呈八字形，抓齿架的中部上下端分别设有齿架轴，抓齿架通过齿架轴与抓压底座的外侧面上、下端轴接；

所述左抓齿与右抓齿分别呈弧形，左抓齿与右抓齿的齿柱运行在相错开的平面上；

无扰动围护施工方法，包括如下步骤：

(1)设备改进：对现有的挖掘机、抓木机进行改进，卸掉现有挖掘机或抓木机的第二机械臂前端的挖斗或抓木系统，在第二机械臂的上端和前端设置抓压装置，在第二机械臂的下端设置钻孔装置，形成松木桩的无扰动围护施工的改进设备；

(2)备料：将松木桩运至施工现场，围绕施工现场周边分别等距均匀堆放，将松木桩的顶端加工成尖头状；

(3)施工放样：根据设计的松木桩的围护区域测量放样出施工区域，用白灰标出围护区各松木桩的排列位置；

(4)植桩施工分为：

(a)植桩为间隔跳跃式植桩作业，间隔跳跃式植桩作业是间隔1～2个相邻桩位进行植桩，用于减少植桩施工对地面的扰动；

(b)钻孔装置钻挖和定位桩孔：启动改进设备的车体行至待施工桩位，启动第一、二液压缸带动第一、二机械臂使位于第二机械臂下端钻孔装置上的钻杆垂直对准桩位，锁闭第一、二液压缸，启动第四液压缸和钻孔电机，钻孔电机通过减速箱带动钻杆和螺旋翅转动，第四液压缸的伸缩杆带动活动台座沿导轨向下运行，活动台座上固定的钻孔电机、减速箱和钻杆亦同步向下运行，旋转钻杆和螺旋翅钻入桩位地面下1.2～1.5m后，关闭钻孔电机和第四液压缸，启动第一液压缸带动第一机械臂上升，亦带动第二机械臂上升，将钻杆和螺旋翅从桩位地面抽出，螺旋翅将桩孔内土带出形成桩孔；

(c)卸下螺旋翅上的土，收缩第四液压缸的伸缩杆带动活动台座沿导轨向上运行复位，启动第一、第二、第三液压缸和齿架液压缸带动第一、二机械臂用抓压装置完成抓取松木桩、将抓取的松木桩放置插在打出的桩孔内、压桩、确保松木桩垂直打入持力层；所述压桩是用改进设备第二机械臂前端的抓压底座下端的压桩盘击压插在桩孔内的松木桩头，直到松木桩头无明显打入量为止；

(5) 松木桩围护形成：完成一圈间隔跳跃式植桩作业后，再进行相邻两松木桩之间的桩位植桩作业，至松木桩围护形成。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述间隔跳跃式植桩作业是顺时针向间隔跳跃式植桩。

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