CN112921948B - 一种用于风积沙地层的地基处理振密装置及振密方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于风积沙地层的地基处理振密装置及振密方法，该装置包括安装有压辊的底板，底板上设有配重和与拍实机构相连接的第一液压缸，第一液压缸可驱动拍实机构往复移动；拍实机构上设有支架，支架顶部设有顶板，顶板上设有振密机构，振密机构中有升降机构，该升降机构上安装有中空的侧壁上有通孔的振捣管。将振密装置推至液化积沙旁，使振捣管位于液化积沙上方，将旋转的振捣管同时沉入液化积沙，留振，上提一段距离再留振，直至振捣管完全上提，使拍实机构位于振密后的液化积沙上方，进行拍实。该振密装置无需人工手持振密，且集振密、拍打紧实于一体，提高工作效率，且能避免在振密后的液化积沙中形成孔洞。

Description

一种用于风积沙地层的地基处理振密装置及振密方法

技术领域

本发明属于积沙液化振捣设备技术领域，涉及一种用于风积沙地层的地基处理振密装置；本发明还涉及一种用该振密设备对液化积沙进行振密的方法。

背景技术

风积沙液化现象，是指砂土或粉土趋于密实，导致孔隙水压力急剧增加，急剧上升的孔隙水压力来不及消散，使有效应力减小，当有效应力完全消失时，砂土颗粒局部或全部处于悬浮状态，此时，土体抗剪强度等于零，形成“液体”现象，致使铁轨旁地基不够稳定，对铁轨造成较大威胁，在铁轨铺建过程中，需要将液化积砂振捣加密，提高积沙强度。现有技术中通常是将振捣棒直接沉入液化砂进行振捣，但会造成多个孔洞，且振捣棒沉入过程缓慢费力，且直线插入易损坏振捣管。

发明内容

本发明的目的是提供一种能避免在液化沙中形成孔洞的用于风积沙地层的地基处理振密装置。

本发明的另一个目的是提供一种用上述振密装置对液化积沙进行振密的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于风积沙地层的地基处理振密装置，包括底板和拍实机构，底板下面安装有两个压辊，底板上设有配重和支撑架，支撑架上安装有活塞杆与拍实机构相连接的第一液压缸；底板朝向拍实机构的一端设置有滑轨，拍实机构置于该滑轨上，并可沿该滑轨往复移动；

所述的拍实机构包括基板，基板上设置有支撑板和可上下往复移动的导杆，导杆下端固接有拍打板，拍打板位于基板下方，拍打板通过多根复位弹簧与基板相连接；支撑板上安装有第一电机，第一电机的电机轴上安装有偏心轮，偏心轮的外轮廓与导杆上端相接触；支撑板背离导杆的端面与第一液压缸的活塞杆相连接；基板放置于底板上设置的滑轨上，并可沿该滑轨往复移动，基板远离底板的一端安装有支架，导杆位于支撑板和支架之间；支架顶部安装有方形的顶板，顶板上安装有振密机构；

所述的振密机构包括并排安装于顶板上的两台第二液压缸以及并排固接于顶板下方的两块导向板；沿导向板的长度方向、导向板上设有滑槽，两块导向板上的滑槽相对设置；两台第二液压缸的活塞杆穿过顶板，从顶板下方伸出，并与托板固接，托板的两端分别位于两块导向板上的滑槽内，托板可沿滑槽上下往复移动，托板上安装有第二电机，托板下方竖直安装有倒置的桶形的振捣管，振捣管上端与第二电机相连接，振捣管的侧壁上设有若干通孔。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种用上述振密装置振密风积沙地层的方法，具体按以下步骤进行：

1）推动该振密装置至液化积沙旁，启动第一液压缸，第一液压缸推动拍实机构向远离第一液压缸的方向移动，拍实机构通过支架和顶板带动振密机构移动，当振密机构位于液化积沙上方时，关闭第一液压缸；

2）启动第二液压缸，第二液压缸推动托板沿导向板向下移动，同时启动第二电机，第二电机驱动振捣管旋转，当振捣管沉入液化积沙中指定的深度后，关闭第二液压缸，第二电机驱动振捣管继续旋转1～9分钟后，上提振捣管，每上提一段设定的距离后进行留振，直至振捣管完全上提离开地基，关闭第二电机；

3）推动振密装置向振密后的液化积沙区域移动，使拍打板位于该振密后的液化积沙区域上方，启动第一电机，第一电机带动偏心轮旋转，在偏心轮和复位弹簧的共同作用下，导杆和拍打板上下往复移动，拍打板对振密后的液化积沙区域进行拍打，使液化积沙严实；

4）完成拍实作业后，关闭第一电机，启动第一液压缸，使第一液压缸的活塞杆回缩，带动拍实机构沿滑轨向底板的方向移动，复位；然后推动振密装置向下一个需振密的液化积沙区域移动。

本发明振密装置具有如下优点：

1）通过顶板四周安装的水平尺，可以观察装置是否保持水平放置，防止因装置倾斜造成的振捣管无法沉入指定深度，并防止装置倾斜过度而倾倒。在振密机构的作用下，通过振捣管表面开设的多个通孔，可以防止振捣管造成的液化积沙孔洞，且通过第一电机可以带动振捣管转动，使其沉入地下时更为轻松。

2）在稳定机构的作用下，转动第一螺纹杆与第二螺纹杆，可以使其伸缩外板支撑在地面，使其装置更为稳定，防止装置出现剧烈的晃动或倾倒的情况发生，且可以将装置在平整的地面，进行支撑使其保持水平。

3）在拍实机构的作用下，通过第二电机可以带动着偏心轮转动，偏心轮可以带动着拍打板反复升降移动，通过拍打板可以将液化砂拍打的更为严实，提高液化砂的紧密度。

4）无需人工手持振密，且集振密、拍打紧实于一体。

附图说明

图1是本发明振密装置的示意图。

图2是本发明振密装置中拍实机构的示意图。

图3是图2的右视图。

图4是本发明振密装置中振密机构的示意图。

图5是本发明振密装置中稳定机构的示意图。

图6是图5所示稳定机构中伸缩外板和伸缩内板的装配示意图。

图7是本发明振密装置中限位机构的示意图。

图中：1.压辊，2.底板，3.配重，4.拍实机构，5.支架，6.水平尺，7.顶板，8.稳定机构，9.振密机构，10.限位机构，11.第一液压缸，12.支撑架，13.基板，14.复位弹簧，15.拍打板，16.支撑板，17.第一电机，18.偏心轮，19.导杆，20.导管，21.第二液压缸，22.导向板，23.托板，24.振捣管，25.通孔，26.滑槽，27.第二电机，2.套筒，29.第一螺杆，30.第二螺杆，31.伸缩内板，32.伸缩外板，33.导向槽，34.滑块，35.基座，35.螺栓，37.压板，38.按压开关，39.蜂鸣器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明振密装置，包括底板2和拍实机构4，底板2下面安装有两个压辊1，底板2上的一端设有配重3，底板2上的还设有支撑架12，支撑架12上安装有第一液压缸11，第一液压缸11的活塞杆朝向背离配重3的方向，第一液压缸11的活塞杆与拍实机构4相连接；底板2朝向拍实机构4的一端设置有滑轨，拍实机构4放置于该滑轨上，并可沿该滑轨往复移动。

如图2和图3所示，本发明振密装置中的拍实机构4，包括基板13，基板13上并排设置有支撑板16和导管20；导管20的下端穿过基板13，从基板13下端伸出，导管20内设有可沿导管20轴线上下往复移动的导杆19，导杆19的纵截面为“T”形；导杆19下端固接有拍打板15，拍打板15位于基板13下方，拍打板15通过多根复位弹簧14与基板13相连接。

支撑板16下端与基板2固接，支撑板16上安装有第一电机17，第一电机17的电机轴穿过支撑板16，该电机轴上安装有偏心轮18，偏心轮18的外轮廓与导杆19上端相接触；支撑板16背离导杆19的端面与第一液压缸11的活塞杆相连接。基板13放置于底板2上设置的滑轨上，并可沿该滑轨往复移动，第一电机17朝向第一液压缸11。基板13远离底板2的一端安装有支架5，导杆19位于支撑板16和支架5之间。

支架5顶部安装有方形的顶板7，顶板7的四个侧壁上均安装有水平尺6，顶板7上安装有振密机构9和两套稳定机构8，振密机构9位于两套稳定机构8之间，振密机构9上设有限位机构10。

如图4，本发明振密装置中的振密机构9，包括并排安装于顶板7上的两台第二液压缸21、并排固接于顶板7下方的两块导向板22以及并排安装于顶板7下方的两套稳定机构8，导向板22表面设有刻度线；沿导向板22的长度方向、导向板22上设有滑槽26，两块导向板22上的滑槽26相对设置；两台第二液压缸21的活塞杆穿过顶板7，从顶板7下方伸出，并与托板23固接，托板23的两端分别位于两块导向板22上的滑槽26内，托板23可沿滑槽26上下往复移动，托板23上安装有第二电机27，托板23下方竖直安装有倒置的桶形的（即下端开口的管状的）振捣管24，振捣管24上端与第二电机27相连接，振捣管24的侧壁上设有若干通孔25；两块导向板22上均设有可调整高度位置的限位机构10。两块导向板22位于两套稳定机构8之间。

振捣管24、两套稳定机构8和两块导向板22均悬挂在顶板7下方。

如图5和图6所示，本发明振密装置中的稳定机构8，包括套筒28和中空的伸缩外板32，套筒28的上端与顶板7下端面铰接，套筒28下端螺纹连接有中空的第一螺杆29，第一螺杆29可沿套筒28内壁上下移动，第一螺杆29下端螺纹连接有第二螺杆30，第二螺杆30可沿第一螺杆29内壁上下移动，第二螺杆30下端铰接有伸缩外板32，伸缩外板32内安装有可伸出可缩回的伸缩内板31；即，伸缩外板32相对的一组内壁上对称设有导向槽33，伸缩内板31相对的一组侧壁上分别设有滑块34，滑块34位于导向槽33内，并可沿导向槽33往复移动。

如图7所示，本发明振密装置中的限位机构10，包括水平设置的门框形的基座35，基座35的两个侧壁上均螺纹连接有螺栓36，螺栓36贯穿所处基座35上的侧壁，螺栓36伸入基座35内的一端固接有压板37，基座35底边的上端面上安装有按压开关38，基座35上安装有蜂鸣器39，按压开关38与蜂鸣器39相连接。

本发明还提供了一种用上述振密装置振密处理风积沙地基的方法，具体按以下步骤进行：

1）推动该振密装置，压辊1转动，将该振密装置移动至液化积沙旁，启动第一液压缸11，第一液压缸11的活塞杆伸出，推动拍实机构4沿滑轨向远离第一液压缸11的方向移动，拍实机构4通过支架5和顶板7带动振密机构9移动，当振密机构9位于液化积沙上方时，关闭第一液压缸11；拉动两套稳定机构8，转动第一螺杆29和第二螺杆30，使伸缩外板32与地面接触，再转动第一螺杆29和第二螺杆30，使套筒28向上移动，给顶板7施加斜向上的作用力，通过观察四根水平尺6，并不断调整两个套筒28的倾斜角度及上升高度，直至顶板7水平设置；拉出伸缩内板31，增加稳定机构8与地面接触的面积，稳定支撑；松动螺栓36，将限位机构10卡在导向板22上，使导向板22位于两块压板37之间，按压开关38朝向托板23；按照导向板22上的刻度线将限位机构10移动至预先设定的位置，拧紧螺栓36，使限位机构10紧固在导向板22上；

使用本发明振密装置时，首先要通过稳定机构8调整顶板7，使顶板7保持较为严格的水平状态，在提高稳定性的同时，使振捣管24呈垂直状伸入液化积沙内，可以观察振捣管24沉入的深度，便于掌控振密作业的深度。

2）启动第二液压缸21，第二液压缸21的活塞杆向下伸出，推动托板23沿导向板22向下移动，同时启动第二电机27，第二电机27驱动振捣管24旋转，当振捣管24沉入液化积沙中指定的深度后，托板23挤压按压开关38，按压开关38向蜂鸣器39发出信号，蜂鸣器39蜂鸣，提醒工作人员振捣管24已伸入预定深度；此时，关闭第二液压缸21，第二电机27驱动振捣管24继续旋转，也就是振捣管24在一定深度进行留振，留振1～9分钟后，上提振捣管24，每上提一段设定的距离后留振一段时间，直至振捣管24完全上提离开地基，关闭第二电机27，收起稳定机构8；

第二电机27驱动振捣管24旋转，能使振捣管24更易沉入液化积沙。振捣管24的下降速度为0.5～2m/min；如果下降速度过快，容易造成振捣管24受反力过猛，出现损坏，过慢则影响作业效率。

振捣管24表面开设有若干个通孔25，振捣过程中，液化积沙可以通过通孔25进入振捣管24内部，防止振捣管24提起时，造成孔洞。这是因为振捣管24为管状结构部件，且自身具有一定的横截面积，振捣管24插入液化积沙中，液化积沙通过通孔25进入振捣管24内，振捣管24作业过程中，积沙不断的通过通孔25进入振捣管24内，直至振捣管24外的液化积沙振密严实，此时，在振捣管24内形成振密砂桩，在振捣管24外形成振密影响区，当振捣管24从振密后的积沙中抽出时，振捣管24内形成的振密砂桩会从振捣管24下端掉出，填补在振密影响区内，使得不易在液化积沙中造成孔洞。若振捣管24为实心，液化积沙中则会出现孔洞。

按压开关39和蜂鸣器39可以防止作业过程中振捣管24未沉入预定深度，影响振密质量。

3）推动振密装置向经过振捣管24振密后的液化积沙区域移动，使拍打板15位于该振密后的液化积沙区域上方，启动第一电机17，第一电机17带动偏心轮18旋转，由于拍打板15通过多根复位弹簧14与基板13相连接，在复位弹簧14弹力的作用下，拍打板15始终处于向上的趋势；偏心轮18旋转过程中，在偏心轮18和复位弹簧14的共同作用下，导杆19和拍打板15上下往复移动，拍打板15对振密后的液化积沙区域进行拍打，使液化积沙严实。

完成拍实作业后，关闭第一电机17，启动第一液压缸11，使第一液压缸11的活塞杆回缩，带动拍实机构4沿滑轨向底板2的方向移动，复位；然后推动振密装置向下一个需振密区域移动。

Claims (3)

1.一种用于风积沙地层的地基处理振密装置，其特征在于，包括底板（2）和拍实机构（4），底板（2）下面安装有两个压辊（1），底板（2）上设有配重（3）和支撑架（12），支撑架（12）上安装有活塞杆与拍实机构（4）相连接的第一液压缸（11）；底板（2）朝向拍实机构（4）的一端设置有滑轨，拍实机构（4）置于该滑轨上，并可沿该滑轨往复移动；

所述的拍实机构（4）包括基板（13），基板（13）上设置有支撑板（16）和可上下往复移动的导杆（19），导杆（19）下端固接有拍打板（15），拍打板（15）位于基板（13）下方，拍打板（15）通过多根复位弹簧（14）与基板（13）相连接；支撑板（16）上安装有第一电机（17），第一电机（17）的电机轴上安装有偏心轮（18），偏心轮（18）的外轮廓与导杆（19）上端相接触；支撑板（16）背离导杆（19）的端面与第一液压缸（11）的活塞杆相连接；基板（13）放置于底板（2）上设置的滑轨上，并可沿该滑轨往复移动，基板（13）远离底板（2）的一端安装有支架（5），导杆（19）位于支撑板（16）和支架（5）之间；支架（5）顶部安装有方形的顶板（7），顶板（7）上安装有振密机构（9）；

所述的振密机构（9）包括并排安装于顶板（7）上的两台第二液压缸（21）以及并排固接于顶板（7）下方的两块导向板（22）；沿导向板（22）的长度方向、导向板（22）上设有滑槽（26），两块导向板（22）上的滑槽（26）相对设置；两台第二液压缸（21）的活塞杆穿过顶板（7），从顶板（7）下方伸出，并与托板（23）固接，托板（23）的两端分别位于两块导向板（22）上的滑槽（26）内，托板（23）可沿滑槽（26）上下往复移动，托板（23）上安装有第二电机（27），托板（23）下方竖直安装有倒置的桶形的振捣管（24），振捣管（24）上端与第二电机（27）相连接，振捣管（24）的侧壁上设有若干通孔（25）；

所述顶板（7）的下端面上安装有两套稳定机构（8），两块导向板（22）位于两套稳定机构（8）之间，导向板（22）上设有限位机构（10）；

所述的稳定机构（8）包括套筒（28）和中空的伸缩外板（32），套筒（28）的上端与顶板（7）下端面铰接，套筒（28）下端螺纹连接有中空的第一螺杆（29），第一螺杆（29）可沿套筒（28）内壁上下移动，第一螺杆（29）下端螺纹连接有第二螺杆（30），第二螺杆（30）可沿第一螺杆（29）内壁上下移动，第二螺杆（30）下端铰接有伸缩外板（32），伸缩外板（32）内安装有可伸出可缩回的伸缩内板（31）；

所述的限位机构（10）包括水平设置的门框形的基座（35），基座（35）的两个侧壁上均螺纹连接有螺栓（36），螺栓（36）贯穿所处基座（35）上的侧壁，螺栓（36）伸入基座（35）内的一端固接有压板（37），基座（35）底边的上端面上安装有按压开关（38），基座（35）上安装有蜂鸣器（39），按压开关（38）与蜂鸣器（39）相连接；

所述顶板（7）的四个侧壁上均安装有水平尺（6）。

2.一种用权利要求1所述的用于风积沙地层的地基处理振密装置振密风积沙地层的方法，其特征在于，该振密方法具体按以下步骤进行：

1）推动该振密装置至液化积沙旁，启动第一液压缸（11），第一液压缸（11）推动拍实机构（4）向远离第一液压缸（11）的方向移动，拍实机构（4）通过支架（5）和顶板（7）带动振密机构（9）移动，当振密机构（9）位于液化积沙上方时，关闭第一液压缸（11）；

2）启动第二液压缸（21），第二液压缸（21）推动托板（23）沿导向板（22）向下移动，同时启动第二电机（27），第二电机（27）驱动振捣管（24）旋转，当振捣管（24）沉入液化积沙中指定的深度后，关闭第二液压缸（21），第二电机（27）驱动振捣管（24）继续旋转1～9分钟后，上提振捣管（24），每上提一段设定的距离后进行留振，直至振捣管（24）完全上提离开地基，关闭第二电机（27）；

振捣过程中，液化积沙不断通过通孔（25）进入振捣管（24）内部，直至振捣管（24）外的液化积沙振密严实，此时，在振捣管（24）内形成振密砂桩，在振捣管（24）外形成振密影响区，当振捣管（24）从振密后的积沙中抽出时，振捣管（24）内形成的振密砂桩会从振捣管（24）下端掉出，填补在振密影响区内，使得不易在液化积沙中造成孔洞；

3）推动振密装置向振密后的液化积沙区域移动，使拍打板（15）位于该振密后的液化积沙区域上方，启动第一电机（17），第一电机（17）带动偏心轮（18）旋转，在偏心轮（18）和复位弹簧（14）的共同作用下，导杆（19）和拍打板（15）上下往复移动，拍打板（15）对振密后的液化积沙区域进行拍打，使液化积沙严实；

4）完成拍实作业后，关闭第一电机（17），启动第一液压缸（11），使第一液压缸（11）的活塞杆回缩，带动拍实机构（4）沿滑轨向底板（2）的方向移动，复位；然后推动振密装置向下一个需振密的液化积沙区域移动。

3.如权利要求2所述的振密风积沙地层的方法，其特征在于，所述步骤2）中，振捣管（24）的下降速度为0.5～2m/min。

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