CN113006067B - 一种灌注桩钻孔沉渣清除装置 - Google Patents

Abstract

本发明为了解决现有技术的不足，提供了一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，包括机架，机架上通过振动机构连接有沉渣清除机构，沉渣清除机构包括两个对称设置于机架上的抓斗，抓斗通过摆臂铰接安装于机架上，振动机构传动连接至摆臂。本发明由机械装置和电机组成，除了摇臂外，不产生横向力，对压装在钻孔中的钢护筒不产生横向冲击，操作与维护容易，独立于旋挖机工作，不占用旋挖机工作时间，外部只需供给动力电即可工作，抓斗形状与钻孔底部相一致，单次沉渣清除量相对更多。

Description

一种灌注桩钻孔沉渣清除装置

技术领域

本发明涉及基建设备领域，尤其涉及一种灌注桩钻孔沉渣清除装置。

背景技术

灌注桩是一种就位成孔，灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩，常用的有：

(1)钻孔灌注桩：用螺旋钻机、潜水钻机等就地成孔灌注混凝土而成桩，施工时无振动、不挤土，但桩的沉降量稍大。螺旋钻机宜用于地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土等，钻削下来的土块沿钻杆上的螺旋叶片上升排出孔外，孔径300mm左右，钻孔深度8～12m，根据土质和含水量选择钻杆。潜水钻机宜用于粘性土、砂土、淤泥和淤泥质土等，尤宜于地下水位较高的土层中成孔。钻孔时为防止坍孔用泥浆护壁。在粘土中用清水钻进，自造泥浆护壁；在砂土中应注入制备的泥浆钻进。利用泥浆循环排除钻削下的土屑，钻至要求深度后要清孔以排除沉在孔底的土屑，减少桩的沉降量。目前在高层建筑和桥梁等大型工程中推广应用的大直径钻孔灌注桩多用此法施工，桩径多在1m以上，桩底部还可扩孔，单桩承载能力可达数千吨；

(2)沉管灌注桩：用锤击或振动将带有钢筋混凝土桩靴(桩尖)或活瓣式桩靴的钢管沉入土中，然后灌注混凝土同时拔管而成桩。用锤击沉管、拔管者称锤击灌注桩；用激振器的振动沉管、拔管者称振动灌注桩。此法成桩易发生断桩、缩颈、吊脚桩、桩靴进水和进泥等弊病，施工中注意检查并及时处理。此外，还有用炸药使桩孔底部形成扩大头以增大承载能力的爆扩灌注桩。

灌注桩成孔是用钻孔机在地面钻出很深的孔洞，底部会残留沉渣，目前清除沉渣的方法主要有：1)浇筑混凝土时，利用混凝土的动力将沉渣冲散；2)利用换浆工艺将沉渣从成孔中置换出来；3)在钻孔机上更换属具进行沉渣清除。各种方案的缺点如下：1)用混凝土将沉渣冲散，实际上难以清除沉渣；2)换浆工艺方法需要预备专门的装备和施工方法，工程与费效比较差；3)在钻孔机上更换属具，占用钻孔机的施工时间，影响钻孔作业进度与整体作业效率。

进行基础建设需要在地面上预制灌注桩，而灌注桩成孔通常由钻孔机械完成。但是钻孔机械在完成钻孔作业后，钻孔底部会残留由泥土和岩片构成的沉渣，具有一定的量。因为灌注桩钻孔直径较小，且深入底层，这些沉渣难以清除，会影响灌注桩浇筑的质量。

基建之前的灌注桩预制通常采用钻孔机械在地面上进行钻孔作业，钻孔深度达到岩层，深达几十米，孔径较小，成孔底部会残留沉渣，影响灌注桩浇筑工艺和质量，容易产生基础沉降的严重后果。由于灌注桩钻孔较深，孔径又小，难以用常规方式清除沉渣。工程中，通常采用混凝土冲击或换浆工艺来解决沉渣的问题。但是混凝土冲击难以彻底清除沉渣，而换浆工艺需要进行一定的辅助设置和施工工序来保证，费事费时。另外，在钻孔机械完成钻孔作业后，可以换装属具完成沉渣清除，但是换装属具需要时间，并且占用钻孔机械，影响整体施工进度和生产效率。故独立于钻孔机械的沉渣清除装置，对沉渣进行移除作业，是优选方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，包括机架，其特征在于：

所述机架上通过振动机构连接有沉渣清除机构。

所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述沉渣清除机构包括两个对称设置于机架上的抓斗，抓斗通过摆臂铰接安装于机架上，振动机构传动连接至摆臂。

所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述两个抓斗在同一竖直面同步反向转动、完成开合动作。

所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述振动机构包括驱动电机，驱动电机通过齿轮箱滑动安装于机架上，齿轮箱下端面安装有缸套，缸套内滑动安装连杆，齿轮箱内转动安装有从动轮，驱动电机驱动从动轮，从动轮通过偏心轴驱动摇臂带动连杆上下往复运动；

振动机构还包括下缸体，下缸体固定安装于连接梁上，下缸体上端面设有带台肩的孔，连杆下端伸入该孔内，且其孔内部分外依次套接有上弹簧座、储能弹簧、下弹簧座，其中下弹簧座通过锁块固定于连杆外壁上；

下缸体下端固定安装有连接梁，连接梁两端均通过一个铰接安装的连接板连接至摆臂上，以驱动对应的抓斗铰接转动。

所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述机架上设有导向板、对应的齿轮箱外壁上设有带导向槽的导向滑块，二者滑动配合。

所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述连杆由活塞部和杆件组成，活塞部与摇臂铰接、并滑动设置于缸套内孔。

一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述缸套下侧部设有导向键，对应的下缸体上设置导向槽，二者配合。

本发明的有益效果是：

1、本发明是在钻孔机完成成孔后进行沉渣清除，避免占用钻孔机的作业时间，也避免采用繁杂的换浆工艺方法。

2、本发明由机械装置和电机组成，除了摇臂外，不产生横向力，对压装在钻孔中的钢护筒不产生横向冲击，操作与维护容易，独立于旋挖机工作，不占用旋挖机工作时间，外部只需供给动力电即可工作，抓斗形状与钻孔底部相一致，单次沉渣清除量相对更多。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明齿轮箱的结构示意图；

图3本发明基架的结构示意图；

图4本发明缸套的结构示意图；

图5本发明下缸体的结构示意图；

图6本发明连接梁抓斗的结构示意图；

图7本发明连杆的结构示意图；

图8本发明摇臂的结构示意图；

图9本发明从动轮的结构示意图；

图10本发明抓斗的结构示意图；

图11本发明动力传递路线的结构示意图；

图12本发明工作环境的结构示意图；

图13本发明抓斗张开的结构示意图；

图14本发明抓斗合拢的结构示意图；

图15本发明的分解结构示意图；

附图标记：1、电机；2、连接板；3、抓斗；4、基架；5、齿轮箱；6、缸套；7、下缸体；8、连接梁；9、锁块；10、下弹簧座；11、蓄能弹簧；12、上弹簧座；13、连杆；14、销；15、轴承；16、摇臂；17、从动轮；18、导向板；19、导向滑块；20、主动轴；21、摆臂；22、端盖。

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和附图，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。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

如图1所示：本发明提出的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，基架4下部通过销孔与抓斗3的摆臂21端部的销孔铰接，抓斗3的摆臂21下部的销孔与连接板2下部的销孔铰接，连接板2上部销孔与连接梁8下部的销孔铰接，连接梁8通过上部的螺孔与下缸体7固接，下缸体7的圆柱部分置于缸套6中上下移动、互不干扰，缸套6与齿轮箱5下部固接，齿轮箱5两侧设带导向槽的导向滑块、与基架4两侧导向板18配合，可相对基架4上下移动；

齿轮箱5内装有主动轴，主动轴上齿轮与从动轮17啮合传动，从动轮17上设偏心轴，摇臂16通过轴承15套装在从动轮17偏心轴上，摇臂16下部通过销14与连杆13铰接；连杆13下部深入下缸体7中，靠下缸体内的连杆13上部位置设置上弹簧座12，并依次套装储能弹簧11和下弹簧座10，最后用锁块9限位下弹簧座10于连杆13上；

电机1固接在齿轮箱5上，其主轴通过联轴器、平键传动连接主动轴，齿轮箱5上另设端盖22，以便于日常维护。

如图2所示：本发明中的齿轮箱5，用于放置并支撑主动轴，一端安装端盖22，从动轮17转动安装于齿轮箱5内；

另一端可安装电机1，下部设孔，摇臂16可穿过该孔，并设平面与螺纹孔用于固接缸套6，两侧设导向滑块，导向滑块中设导向槽，导向槽的净宽度与基架4导向板18的最小间距相配合，保证齿轮箱5在基架中上下移动，不至于翻转。

如图3所示：本发明的基架4，可由型材、管材和板材焊接而成，外廓尺寸与灌注桩钻孔直径一致，具有设定高度，放置于灌注桩钻孔中能保持直立，中间两侧设有导向板18，引导齿轮箱5上下移动，底部设销孔，与抓斗3横梁上部的销孔相配合，上缘板上设孔，用于吊装。

如图4所示：本发明的缸套6，整体为回转体，上部设法兰与齿轮箱5固接，中间圆柱形孔直径大小分别与连杆13的上部活塞部和下缸体7的圆柱体相配合，使连杆13和下缸体7可在缸套6中上下移动，缸套6下侧部具有导向键，与下缸体7上的导向槽配合，限制下缸体7的转动。

如图5所示：本发明的下缸体7，整体为回转体，中部圆柱体部分可在缸套6中上下移动，圆柱体上设导向槽，与缸套6上的导向键配合，限制下缸体5的转动；上部设台肩，用于放置上弹簧座12，下部设法兰与连接梁8固接。

如图6所示：本发明的连接梁8，主体为圆柱体与横梁结构，圆柱体上部设法兰与下缸体7固接，横梁下部设销孔与连接板2上部销孔铰接，横梁上设孔，用于吊装。

如图7所示：本发明的连杆13，由活塞部和杆件组成，活塞部与缸套6内孔配合，在其中上下移动，活塞部中空，设销孔通过销14与摇臂16铰接，杆件部分设台肩，杆件上套装上弹簧座12、储能弹簧11和下弹簧座10，端部设锁块9，限定下弹簧座10。

如图8所示：本发明的摇臂16，上部有孔，通过轴承15连接从动轮17的偏心轴，下部设孔，通过销14与连杆13活塞部铰接。

如图9所示：本发明的从动轮17，主体为齿轮，与主动轴上齿轮相啮合，中间有轴，通过轴承、轴承安装在端盖22的轴承座中，另设偏心轴，用于安装摇臂16。

如图10所示，本发明的抓斗3，主体成球形，半径与灌注桩钻孔相一致，中间设摆臂21，摆臂21上部设孔，用于铰接基架4下部的销孔，下部设孔，用于铰接连接板2下部的销孔。

如图11所示：电机工作后，驱动力依次通过联轴器、主动轴、从动轮17、摇臂16、连杆13、锁块9、下弹簧座10、储能弹簧11、上弹簧座12、下缸体7、连接梁8、连接板2传递到抓斗3的摆臂21上，以驱动其摆动；

电机1驱动主动轴旋转，从动轮17通过齿轮啮合降低了旋转速度并放大了驱动力，其上偏心轴转动，带动摇臂16摆动，由于摇臂铰接连杆13，且连杆13安装在缸套6和下缸体7中，连杆13下部安装的上弹簧座12受到下缸体7中台肩限制，连杆13向上移动过程中，压缩储能弹簧11，连杆13向下移动过程中，储能弹簧11释放能量，下缸体7就会产生相对于缸套6的上下移动，并驱动连接板2带动抓斗3振动。

如图12所示：灌注桩成孔深入地下，直径小，纵深长，底部沉渣由泥土与岩片构成，具有一定的深度和重量，人力难以清理，因此本发明可以很好的解决沉渣清理的问题。

如图13所示：将外设的钢丝绳(图中未示出)穿过连接梁8横梁上的吊装孔，向上拉起，连接梁8会沿基架4导向板18向上移动，带动下缸体7、缸套6、齿轮箱5以及它们为基础安装的部件向上移动，同时通过连接板2带动抓斗3板围绕基架4底部的销孔转动，抓斗3张开，直到连接板2与抓斗3上边缘形成机械干涉，抓斗彻底张开。

如图14所示：松开连接梁8横梁上的吊装钢丝绳，由于自身重力的作用，连接梁8、下缸体7、缸套6、齿轮箱5及以它们为基础安装的部件沿基架4两侧导向板18向下移动，抓斗3绕基架4底部销孔转动，直到抓斗下边缘相接触，抓斗3合拢，其上形成的空间可用于盛放沉渣。

实际应用中，连接梁8横梁上的吊装孔与基架4上的吊装孔分别穿入钢丝绳。先拉紧连接梁8上的钢丝绳，提起本发明灌注桩钻孔沉渣清除装置，抓斗3张开，放入灌注桩钻孔中，待其落到沉渣上，松开连接梁8上的钢丝绳，接通电机1工作回路，电机1旋转工作，产生作用力主动轴旋转，驱动从动轮17，其上偏心轴产生周期性转动，带动摇臂16摆动，然后带动连杆13在缸套6内上下移动，由于连杆13上套装的上弹簧座12受下缸体7约束，储能弹簧11在连杆13上移过程中会被压缩，下移过程中舒张，导致下缸体7及与之关联的连接梁8、连接板2、抓斗3产生周期性的振动，抓斗3除了自身重力之外，获得向下作用力，同时由于周期振动，使沉渣与抓斗3之间的摩擦力减小，抓斗3逐渐合拢，到抓斗3合拢后，断开电机1工作回路，收紧基架4上吊装钢丝绳，将本发明灌注桩钻孔沉渣清除装置提出钻孔，再收紧连接梁8上的钢丝绳，使抓斗3张开，抓斗3中的沉渣在自身重力的作用下自然掉落，完成沉渣清除的一个工作循环。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，包括机架，其特征在于：

所述机架上通过振动机构连接有沉渣清除机构；

所述振动机构包括驱动电机，驱动电机通过齿轮箱滑动安装于机架上，齿轮箱下端面安装有缸套，缸套内滑动安装连杆，齿轮箱内转动安装有从动轮，驱动电机驱动从动轮，从动轮通过偏心轴驱动摇臂带动连杆上下往复运动；

振动机构还包括下缸体，下缸体固定安装于连接梁上，下缸体上端面设有带台肩的孔，连杆下端伸入该孔内，且其孔内部分外依次套接有上弹簧座、储能弹簧、下弹簧座，其中下弹簧座通过锁块固定于连杆外壁上；

下缸体下端固定安装有连接梁，连接梁两端均通过一个铰接安装的连接板连接至摆臂上，以驱动对应的抓斗铰接转动。

2.根据权利要求1所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述沉渣清除机构包括两个对称设置于机架上的抓斗，抓斗通过摆臂铰接安装于机架上，振动机构传动连接至摆臂。

3.根据权利要求2所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述两个抓斗在同一竖直面同步反向转动、完成开合动作。

4.根据权利要求1所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述机架上设有导向板、对应的齿轮箱外壁上设有带导向槽的导向滑块，二者滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述连杆由活塞部和杆件组成，活塞部与摇臂铰接、并滑动设置于缸套内孔。

6.根据权利要求1所述的一种灌注桩钻孔沉渣清除装置，其特征在于：

所述缸套下侧部设有导向键，对应的下缸体上设置导向槽，二者配合。

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