CN113136864B - 一种加固软土路基的施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种加固软土路基的施工装置及施工方法，属于施工装置领域，其包括竖直设置的管桩，还包括用于设置于地面的机体，机体上设置有行走机构；管桩的外侧壁沿自身长度方向设置有齿条，机体上设置有套设管桩与齿条的套环，管桩与齿条在套环内竖直滑动；机体上竖直转动连接有螺杆，螺杆的螺纹部分位于齿条上对应位置的齿槽内；机体上设置有驱动电机，驱动电机上设置有用于将驱动电机的动力输出到螺杆的传动组件。通过行走机构将机体移动到施工位置，启动驱动电机，通过传动组件使螺杆转动。螺杆的螺纹与齿条的齿槽配合，管桩沿竖直方向插入软土层中完成植桩工作。本申请具有提高施工效率的效果。

Description

一种加固软土路基的施工装置及施工方法

技术领域

本申请涉及施工装置领域，尤其是涉及一种加固软土路基的施工装置及施工方法。

背景技术

目前在水利工程的建设或对道路及桥梁进行施工的过程中，施工地点会碰到湖泊等水域的边缘区域。因为施工地点相邻水域，因此地基的下方常常会夹杂富水的软土层。软土层的土质较差且软土层的稳定性较差，通常不会在软土层上直接进行建筑，现有会将软土层中的水分大量排出使地基稳定后进行建设。

相关技术中，人工在软土层中插入管桩，利用泵体将软土层中的水通过管桩抽出，减少软土层中的水含量。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有插入管桩时需要人工操作，导致浪费人力且效率低的缺陷。

发明内容

为了提高施工效率，本申请提供一种加固软土路基的施工装置及施工方法。

第一方面本申请提供的一种加固软土路基的施工装置采用如下的技术方案：

一种加固软土路基的施工装置，包括竖直设置的管桩，还包括用于设置于地面的机体，所述机体上设置有行走机构；所述管桩的外侧壁沿自身长度方向设置有齿条，所述机体上设置有套设管桩与齿条的套环，所述管桩与齿条在套环内竖直滑动；所述机体上竖直转动连接有螺杆，所述螺杆的螺纹部分位于齿条上对应位置的齿槽内；所述机体上设置有驱动电机，所述驱动电机上设置有用于将驱动电机的动力输出到螺杆的传动组件。

通过采用上述技术方案，通过行走机构将机体移动到施工位置，通过外接电源启动驱动电机，通过传动组件将驱动电机输出轴的扭力传递到螺杆，螺杆转动。螺杆的螺纹与齿条的齿槽啮合并配合，螺杆的螺纹推动齿条与管桩沿竖直方向移动，螺杆的螺纹不断与齿条上新的齿槽配合，管桩沿竖直方向插入软土层中完成植桩工作。减少人工操作的可能，且通过机械能植入管桩，提高了施工的效率。螺杆与齿条传动为减速结构，因此较小扭力的驱动电机也可以将管桩插入软土层中，减少了驱动电机的扭力需求并且减少了驱动电机损坏的可能。

可选的，所述传动组件包括相互啮合的两个锥齿轮，两所述锥齿轮分别与螺杆和驱动电机的输出轴同轴连接。

通过采用上述技术方案，通过两个锥齿轮的啮合将驱动电机的动力传递到螺杆上，两锥齿轮啮合传动能改变动力的方向，使驱动电机能够水平放置，减少驱动电机与齿条触碰导致干涉的可能，提高结构稳定性。

可选的，与所述螺杆连接的锥齿轮分度圆直径大于与驱动电机连接的锥齿轮分度圆直径。

通过采用上述技术方案，驱动电机上的锥齿轮分度圆直径小于与其啮合的锥齿轮分度圆直径，因此为减速组件，较小扭力的驱动电机即可带动螺杆转动，较小扭力的驱动电机也可以将管桩插入软土层中，进一步减少了驱动电机的扭力需求并且减少了驱动电机损坏的可能。

可选的，所述管桩的顶端连通有支管，所述支管连通有泵体，所述管桩上设置有驱使泵体转动的主电机。

通过采用上述技术方案，通过外接电源启动主电机，主电机带动泵体中的叶轮转动，泵体将软土中的水通过管桩抽出，进行软土的加固工作。

可选的，所述管桩上设置有上表面呈开口的污水箱，所述泵体的排水口连通到污水箱。

通过采用上述技术方案，水通过泵体的排水口排至污水箱内，污水箱将水进行收集，方便人工后续处理或二次利用。

可选的，所述污水箱其一外侧壁的底端连通有排水管。

通过采用上述技术方案，人工将排水管远离污水箱的一端延伸到远离施工的地点或连通到排水渠中，污水箱中的污水通过排水管排出，减少人工清理污水箱的可能，方便人工操作，提高效率。

可选的，所述管桩内同轴转动连接有主轴，所述主轴上绕设有螺旋叶片；所述主轴的顶端设置有用于与主电机的输出轴连接的减速组件。

通过采用上述技术方案，软土中通常为泥水，因此密度较大。转动主轴，主轴带动螺旋叶片转动将管桩内部的污水螺旋输送到顶端的支管并通过泵体抽出。增加了对软土中污水的抽取和排出的速度，提高了施工效率。

可选的，所述减速组件包括大链轮、小链轮、链条；所述大链轮同轴固定于主轴的顶端，所述小链轮同轴连接于主电机的输出端，所述链条绕设大链轮与小链轮。

通过采用上述技术方案，主电机的输出轴带动小链轮转动，小链轮通过链条带动大链轮与主轴转动。通过减速组件即可用一个电机同时驱动泵体与螺旋叶片，节约成本与能源。因为泵体中的叶轮需要较高的转速，因此主电机的转速较高，通过减速组件能够减少螺旋叶片转动的速度，减少螺旋叶片损坏的可能。链轮与链条的传动稳定且可靠性高。

可选的，所述行走机构包括轮轴、负重轮、履带、发动机；所述轮轴设有多个且贯穿并转动于机体，所述负重轮同轴连接于轮轴的两端；所述履带设有两个且分别绕设同一侧的多个负重轮；所述发动机设置于机体内，发动机用于驱动其一轮轴转动。

通过采用上述技术方案，启动发动机，发动机带动其一轮轴与负重轮同步转动，负重轮带动履带转动，履带与地面接触驱使机体移动。履带的承载能力强且越野能力强，减少机体陷入软土的可能。同时，机体与履带压动软土层，将软土层中的水分压出，增加对软土固结的效果。

第二方面本申请提供的一种加固软土路基的施工装置的施工方法采用如下的技术方案：

S100.启动行走机构中的发动机，机体通过行走机构移动到施工位置；

S200.启动驱动电机，螺杆与齿条啮合驱使管桩插入软土后停止驱动电机；

S300.启动主电机，泵体与螺旋叶片将软土中的水抽出到污水箱；

S400.人工将排水管远离污水箱的一端远离施工区域；

S500.软粘土中的水分抽完后，停止主电机，反转驱动电机将管桩与地面分离。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.机体上设有螺杆，机体上竖直滑动有管桩，管桩的外周壁设有齿条，螺杆与齿条配合；且通过机械能植入管桩，提高了施工的效率。启动驱动电机，通过传动组件使螺杆转动。螺杆的螺纹与齿条的齿槽配合，管桩沿竖直方向插入软土层中完成植桩工作。螺杆与齿条传动为减速结构，因此较小扭力的驱动电机也可以将管桩插入软土层中，减少了驱动电机的扭力需求并且减少了驱动电机损坏的可能；

2.驱动电机上的锥齿轮分度圆直径小于与其啮合的锥齿轮分度圆直径，因此为减速组件，较小扭力的驱动电机即可带动螺杆转动，较小扭力的驱动电机也可以将管桩插入软土层中，进一步减少了驱动电机的扭力需求并且减少了驱动电机损坏的可能；

3.管桩内同轴转动连接有主轴，所述主轴上绕设有螺旋叶片；软土中通常为泥水，因此密度较大。转动主轴，主轴带动螺旋叶片转动将管桩内部的污水螺旋输送到顶端的支管并通过泵体抽出。增加了对软土中污水的抽取和排出的速度，提高了施工效率。

附图说明

图1是本申请实施例1的一种加固软土路基的施工装置的整体结构示意图；

图2是图1所示的加固软土路基的施工装置的部分剖面结构示意图；

图3是图2所示的卡块部分的放大结构示意图；

图4是本申请实施例2的一种加固软土路基的施工装置的施工方法的流程图。

附图标记说明：1、机体；2、管桩；3、卡块；31、让位槽；4、螺杆；5、套环；51、滑槽；6、齿条；7、驱动电机；8、传动组件；81、大锥齿轮；82、小锥齿轮；9、支管；10、横板；101、竖板；11、泵体；12、主电机；13、污水箱；14、排水管；15、主轴；16、螺旋叶片；17、减速组件；171、大链轮；172、小链轮；173、链条；18、行走机构；181、轮轴；182、负重轮；183、履带；184、发动机。

具体实施方式

以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种加固软土路基的施工装置及施工方法。

实施例1

参照图1和图2，包括矩形的机体1，机体1上设置有行走机构18，机体1上设置有竖直设置的圆筒形管桩2，管桩2竖直滑动于机体1。通过行走机构18将机体1与管桩2移动到施工位置，将管桩2插入软土中，将软土中的水通过管桩2抽出对软土进行固结。

参照图2和图3，机体1竖直的其一侧壁焊接有矩形的卡块3，卡块3远离机体1的一侧开设有矩形的让位槽31，让位槽31内竖直转动有螺杆4，螺杆4的顶端与底端均贯穿并转动连接于让位槽31的内顶面与内底面。卡块3远离机体1一侧的顶端与底端分别焊接有套环5，套环5套设管桩2，管桩2竖直滑动于套环5内。管桩2外周壁朝向机体1的一侧焊接有竖直设置的齿条6，齿条6的齿朝向机体1设置。套环5上开设有供齿条6贯穿并滑动连接的滑槽51。螺杆4的螺纹插接于齿条6上对应位置的齿槽。转动螺杆4，螺杆4的螺纹与齿条6的齿槽配合，驱使齿条6与管桩2竖直移动。本申请中齿条6包括直齿条6与斜齿条6，本实施例中采用直齿条6。

参照图2和图3，卡块3的上表面焊接有驱动电机7，驱动电机7上设置有用于将驱动电机7的动力输出到螺杆4的传动组件8。传动组件8包括大锥齿轮81与小锥齿轮82。大锥齿轮81的分度圆直径大于小锥齿轮82的分度圆直径，大锥齿轮81与小锥齿轮82的模数相同，大锥齿轮81的齿数大于小锥齿轮82的齿数。大锥齿轮81位于卡块3的上方且同轴焊接于螺杆4的顶端。大锥齿轮81的齿朝上设置。小锥齿轮82同轴焊接于驱动电机7的输出轴。大锥齿轮81与小锥齿轮82相互啮合。外接电源启动驱动电机7，驱动电机7驱使小锥齿轮82带动大锥齿轮81与螺杆4转动。

参照图1和图2，管桩2的顶端呈封闭设置，管桩2外周壁的顶端靠近机体1的一侧焊接有水平设置的支管9，支管9与管桩2内部连通。管桩2的外周壁套设并焊接有横板10，横板10靠近机体1的一侧向上竖直焊接有竖板101。竖板101靠近管桩2的一侧焊接有泵体11，泵体11的输入端焊接支管9并与支管9连通。竖板101靠近管桩2的一侧且位于泵体11的上方焊接有主电机12，主电机12的输出轴竖直向下并连接于泵体11内的叶轮。外接电源启动主电机12，主电机12的输出轴带动泵体11的叶轮转动，泵体11将软土中的水通过管桩2抽出。

参照图1和图2，横板10的上表面焊接有矩形的污水箱13，污水箱13的上表面呈开口设置。污水箱13位于泵体11输出端的下方。污水箱13其一外侧壁的底端焊接有排水管14，排水管14为软管。排水管14与污水箱13连通。水通过管桩2并进入污水箱13内，水通过排水管14排出。

参照图1和图2，管桩2的顶端同轴贯穿有主轴15，主轴15的底端与管桩2底端齐平。主轴15位于管桩2内的一段围绕并焊接有螺旋叶片16，叶片的外径与管桩2的内径相同。转动主轴15，主轴15带动螺旋叶片16转动将管桩2内部底端的污水输送到支管9。

参照图1和图2，主轴15的顶端设置有用于与主电机12的输出轴连接的减速组件17。减速组件17包括大链轮171，大链轮171同轴焊接于主轴15的顶端。主电机12的输出轴上套设并焊接有小链轮172。大链轮171的直径大于小链轮172的直径，大链轮171与小链轮172上绕设有链条173。主电机12转动时，主电机12的输出轴同时带动泵体11的叶轮与小链轮172转动，小链轮172通过链条173带动大链轮171与主轴15转动。

参照图1和图2，行走机构18包括轮轴181，轮轴181呈水平设置且贯穿机体1，机体1朝向管桩2的方向为前进方向，轮轴181与机体1的前进方向垂直。轮轴181与机体1转动连接，轮轴181沿机体1的前进方向设置有多个，本实施例中轮轴181设置有四个。轮轴181的两端均同轴套设并焊接有负重轮182。多个轮轴181上的负重轮182分别位于机体1的两侧。机体1的两侧分别设置有履带183，履带183绕设机体1用一侧的所有负重轮182上，履带183的下表面贴合软土的上表面。机体1的内部设置有发动机184，发动机184与远离管桩2的轮轴181连接。外接油管或机体1上设置有油箱为发动机184提供能源，启动发动机184，发动机184带动远离管桩2的轮轴181转动，轮轴181驱使负重轮182与履带183转动驱使机体1移动。

本申请实施例一种加固软土路基的施工装置的实施原理为：外接油管启动发动机184，发动机184带动行走机构18驱使机体1与管桩2移动。

管桩2移动到施工位置后，外接电源启动驱动电机7，驱动电机7的输出轴带动小锥齿轮82转动，小锥齿轮82与大锥齿轮81啮合螺杆4转动。螺杆4的螺纹与齿条6上对应位置的齿槽啮合，螺杆4的螺纹依次与齿条6上的齿啮合。螺杆4带动齿条6与管桩2向下移动插入软土。

通过外接电源启动主电机12，主电机12的输出轴带动泵体11内的叶轮转动。同时主电机12的输出轴带动小链轮172转动，小链轮172通过链条173带动大链轮171与主轴15转动。主轴15带动螺旋叶片16将管桩2内部底端的污水向上运输，泵体11将管桩2内的水抽出。污水通过泵体11的输出端进入污水箱13，水通过污水箱13的排水管14排出。

实施例2

参照图4，一种加固软土路基的施工装置的施工方法，包括以下步骤：

S100.启动行走机构18中的发动机184，机体1通过行走机构18移动到施工位置；

S200.启动驱动电机7，螺杆4与齿条6啮合驱使管桩2插入软土后停止驱动电机7；

S300.启动主电机12，泵体11与螺旋叶片16将软土中的水抽出到污水箱13；

S400.人工将排水管14远离污水箱13的一端远离施工区域；

S500.软粘土中的水分抽完后，停止主电机12，反转驱动电机7将管桩2与地面分离；

S600.重复S100-S500的步骤。

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 (8)

1.一种加固软土路基的施工装置，包括竖直设置的管桩(2)，其特征在于：所述管桩(2)的顶端连通有支管(9)，所述支管(9)连通有泵体(11)，所述管桩(2)上设置有驱使泵体(11)转动的主电机(12)；所述管桩(2)内同轴转动连接有主轴(15)，所述主轴(15)上绕设有螺旋叶片(16)；所述主轴(15)的顶端设置有用于与主电机(12)的输出轴连接的减速组件(17)，所述管桩(2)外部连接有设置于地面的机体(1)，所述机体(1)上设置有行走机构(18)；所述管桩(2)的外侧壁沿自身长度方向设置有齿条(6)，所述机体(1)上设置有套设管桩(2)与齿条(6)的套环(5)，所述管桩(2)与齿条(6)在套环(5)内竖直滑动；所述机体(1)上竖直转动连接有螺杆(4)，所述螺杆(4)的螺纹部分位于齿条(6)上对应位置的齿槽内；所述机体(1)上设置有驱动电机(7)，所述驱动电机(7)上设置有用于将驱动电机(7)的动力输出到螺杆(4)的传动组件(8)。

2.根据权利要求1所述的一种加固软土路基的施工装置，其特征在于：所述传动组件(8)包括相互啮合的两个锥齿轮，两所述锥齿轮分别与螺杆(4)和驱动电机(7)的输出轴同轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种加固软土路基的施工装置，其特征在于：与所述螺杆(4)连接的锥齿轮分度圆直径大于与驱动电机(7)连接的锥齿轮分度圆直径。

4.根据权利要求1所述的一种加固软土路基的施工装置，其特征在于：所述管桩(2)上设置有上表面呈开口的污水箱(13)，所述泵体(11)的排水口连通到污水箱(13)。

5.根据权利要求4所述的一种加固软土路基的施工装置，其特征在于：所述污水箱(13)其一外侧壁的底端连通有排水管(14)。

6.根据权利要求1所述的一种加固软土路基的施工装置，其特征在于：所述减速组件(17)包括大链轮(171)、小链轮(172)、链条(173)；所述大链轮(171)同轴固定于主轴(15)的顶端，所述小链轮(172)同轴连接于主电机(12)的输出端，所述链条(173)绕设大链轮(171)与小链轮(172)。

7.根据权利要求1所述的一种加固软土路基的施工装置，其特征在于：所述行走机构(18)包括轮轴(181)、负重轮(182)、履带(183)、发动机(184)；所述轮轴(181)设有多个且贯穿并转动于机体(1)，所述负重轮(182)同轴连接于轮轴(181)的两端；所述履带(183)设有两个且分别绕设同一侧的多个负重轮(182)；所述发动机(184)设置于机体(1)内，发动机(184)用于驱动其一轮轴(181)转动。

8.权利要求1-7任意一项所述的一种加固软土路基的施工装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S100.启动行走机构(18)中的发动机(184)，机体(1)通过行走机构(18)移动到施工位置；

S200.启动驱动电机(7)，螺杆(4)与齿条(6)啮合驱使管桩(2)插入软土后停止驱动电机(7)；

S300.启动主电机(12)，泵体(11)与螺旋叶片(16)将软土中的水抽出到污水箱(13)；

S400.人工将排水管(14)远离污水箱(13)的一端远离施工区域；

S500.软粘土中的水分抽完后，停止主电机(12)，反转驱动电机(7)将管桩(2)与地面分离。

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