CN113481964B - 一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，包括支撑底座、升降气缸、连接盘、伸缩套、工字柱、挤密筒、联动机构，支撑底座上安装有升降气缸，升降气缸的顶出端安装有连接盘，升降气缸的外部包裹有伸缩套，连接盘的下端安装有工字柱，工字柱套设在挤密筒的内部，挤密筒的下端安装有联动机构。本发明可以解决由于湿陷性黄土特有的湿陷变形，传统的打孔方式在对其打孔后，在打入桩撤出后，桩孔周边的湿陷性黄土因松散的结构可能会桩孔内壁湿陷性黄土流淌的情况，为了提高了打孔后周边湿陷性黄土的挤密程度，对打入桩的直径进行扩大，直径扩大后的打入桩下降时打孔难度会增加等情况。

Description

一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置

技术领域

本发明涉及地基土湿陷性处理相关技术领域，特别涉及一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置。

背景技术

湿陷性黄土是黄土的一种，凡天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低的，称为湿陷性黄土。湿陷性黄土分为自重湿陷性和非自重湿陷性两种。自重湿陷性黄土在上覆土层自重应力下受水浸湿后，即发生湿陷；在自重应力下受水浸湿后不发生湿陷，需要在自重应力和由外荷引起的附加应力共同作用下，受水浸湿才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。

湿陷性黄土地基的湿陷特性，会对结构物带来不同程度的危害，使结构物大幅度沉降、开裂、倾斜，甚至严重影响其安全和使用。因此，在黄土地区修筑桥涵等结构物时，应对湿陷性黄土地基有可靠的判定方法和全面的认识，并采取正确的工程措施，防止或消除它的湿陷性，这个过程称为湿陷性黄土地基处理。

采用挤密桩的方式属于处理湿陷性黄土地基的一种方式，通常用打入桩的方法在土中成孔，然后用石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔，用挤密的方法破坏黄土地基的松散、大孔结构，达到消除或减轻地基的湿陷性。

但是由于湿陷性黄土特有的湿陷变形，传统的打孔方式在对其打孔后，在打入桩撤出后，桩孔周边的湿陷性黄土因松散的结构可能会桩孔内壁湿陷性黄土流淌的情况，严重者甚至出现出现造成部分区域的坍塌，造成了工程的延期，为了提高了打孔后周边湿陷性黄土的挤密程度，对打入桩的直径进行扩大，但是，直径扩大后的打入桩下降时打孔难度会增加，也会影响工程的进程。

发明内容

（一）技术方案

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，包括支撑底座、升降气缸、连接盘、伸缩套、工字柱、挤密筒、联动机构，支撑底座上安装有升降气缸，升降气缸的顶出端安装有连接盘，升降气缸的外部包裹有伸缩套，连接盘的下端安装有工字柱，工字柱套设在挤密筒的内部，挤密筒的下端安装有联动机构，根据地面情况通过支撑底座进行适应性支撑。

所述的挤密筒包括伸缩杆一、挤压板、受压块一、弧形架、伸缩杆二、受压块二、连接支链、连接底座和连接柱，工字柱的下端与连接底座之间连接有连接柱，连接柱的设置对工字柱的下端起来连接的作用，工字柱与挤压板之间连接有伸缩杆一，连接底座与弧形架之间连接有伸缩杆二，伸缩杆一、伸缩杆二起到连接、复位的作用，挤压板的内壁安装有受压块一，弧形架的内壁安装有受压块二，且弧形架为环形布置，弧形架之间连接有连接支链，受压块一、受压块二为环形上下交错布置。

所述的联动机构包括驱动气缸、联动柱、第一挤压支链、第二挤压支链、L型架、齿条、齿轮、齿条板、减阻头，驱动气缸安装在连接底座上，驱动气缸的顶出端安装有联动柱，联动柱的上端安装有第一挤压支链，联动柱的中部安装有第二挤压支链，第二挤压支链、第一挤压支链对受压块二、受压块一起到先后挤压的作用，联动柱的侧壁安装有L型架，L型架的侧壁上安装有齿条，齿条与齿轮的左半部分相啮合，L型架下降的同时，在齿轮齿条的啮合下带动减阻头回升，齿轮通过销轴安装在连接底座上，齿轮的右半部分与齿条板相啮合，齿条板安装在减阻头上，减阻头的设置是打孔时减小了阻力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的受压块一、受压块二的倾斜面从上往下均为逐渐向内倾斜的结构，减小了受压块一、受压块二的倾斜面受到挤压时向外移动的难度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的连接支链包括皮质外扩层、活动块、内置弹簧，弧形架的两侧对称开设有活动槽，活动槽与活动块之间为滑动配合连接，且活动槽与活动块之间连接有内置弹簧，内置弹簧起到复位的作用，且活动块之间连接有皮质外扩层，皮质外扩层的皮质材质的设置，保证了其柔软性，在外表面为弧形结构的挤压板的伸出下，皮质外扩层受到挤压后变成弧形表面，从而与弧形架表面之间形成一个较为完整的圆环结构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的挤压板的侧壁与弧形架的侧壁相贴合，相邻的弧形架之间的间隙距离由外向内逐渐扩大，且挤压板位于相邻的弧形架之间的间隙位置，随着弧形架的整体外扩，相邻的弧形架之间的间隙逐渐增大，隐藏在间隙后的挤压板随后伸出，从而挤压皮质外扩层，进而弥补了间隙位置的圆弧结构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的第一挤压支链、第二挤压支链为结构、大小均相同的支链，所述的第一挤压支链包括圆形盘、滚珠，圆形盘安装在联动柱的上端，圆形盘上沿其周向均匀开设有内凹槽，内凹槽内设置有滚珠，通过滚珠对受压块二或者受压块一进行挤压，从而将其挤压外扩。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的第一挤压支链中的滚珠与受压块一未贴合，且位于受压块一的上方，第二挤压支链中的滚珠与受压块二相贴合，保证了第二挤压支链中的滚珠下降对受压块二挤压后，受压块一未受到挤压，在弧形架外扩时，挤压板未立马外扩，在弧形架外扩一段时间后挤压板才延时外扩。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的减阻头与连接底座之间为上下滑动配合连接，且减阻头的下半部分的外径从上往下逐渐缩小，减小了向下钻孔时的阻力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的连接柱的下端安装在连接底座上，连接柱的中部与圆形盘之间为滑动配合连接，连接柱的上端安装在工字柱的下端，起到连接的作用。

（二）有益效果

1、本发明所述的一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，采用先打孔后扩孔的方式，即减小了打孔的难度又增加了湿陷性黄土的挤密程度，桩孔周边密实的湿陷性黄土减小了内壁黄土的流淌以及坍塌的可能性，同时加快了工程期；

2、本发明所述的一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，所述的挤密筒的直径可调，先通过较小直径的挤密筒下降打孔，减小了打孔的难度，在桩孔成型后通过弧形架以及挤压板先后外扩，使得弧形架与皮质外扩层表面形成圆环结构，从而达到了扩径的效果，扩径的挤密筒对桩孔的周边二次挤压，从而提高了孔周边湿陷性黄土的挤密程度，湿陷性黄土挤密程度增加维持着孔结构，减小了内壁黄土的流淌以及坍塌的可能性；

3、本发明所述的一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，所述的联动机构采用联动机构的设计理念，控制着弧形架、挤压板先后的外扩，以及减阻头的内缩，结构之间提高了连贯性，减阻头的设置减小了打孔的难度，在打孔后在齿轮齿条的配合下内缩隐藏，之后通过挤密筒的短距离下降从而对孔底填平，使得桩孔的内壁、孔底较为光滑平整，利于后期石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层的夯填。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明图2的A-A剖视图；

图4是本发明挤密筒与联动机构之间的结构示意图；

图5是本发明伸缩杆一、挤压板、受压块一、弧形架、受压块二与连接支链之间的剖视图；

图6是本发明伸缩杆一、挤压板与受压块一的立体结构示意图；

图7是本发明联动柱、第一挤压支链、第二挤压支链、L型架与齿条之间的立体结构示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的实施例进行说明。在此过程中，为确保说明的明确性和便利性，我们可能对图示中线条的宽度或构成要素的大小进行夸张的标示。

另外，下文中的用语基于本发明中的功能而定义，可以根据使用者、运用者的意图或惯例而不同。因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。

如图1至图7所示，一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，包括支撑底座1、升降气缸2、连接盘3、伸缩套4、工字柱5、挤密筒6、联动机构7，支撑底座1上安装有升降气缸2，升降气缸2的顶出端安装有连接盘3，升降气缸2的外部包裹有伸缩套4，连接盘3的下端安装有工字柱5，工字柱5套设在挤密筒6的内部，挤密筒6的下端安装有联动机构7，根据地面情况通过支撑底座1进行适应性支撑。

所述的挤密筒6包括伸缩杆一61、挤压板62、受压块一63、弧形架64、伸缩杆二65、受压块二66、连接支链67、连接底座68和连接柱69，工字柱5的下端与连接底座68之间连接有连接柱69，连接柱69的设置对工字柱5的下端起来连接的作用，工字柱5与挤压板62之间连接有伸缩杆一61，连接底座68与弧形架64之间连接有伸缩杆二65，伸缩杆一61、伸缩杆二65起到连接、复位的作用，挤压板62的内壁安装有受压块一63，弧形架64的内壁安装有受压块二66，且弧形架64为环形布置，弧形架64之间连接有连接支链67，受压块一63、受压块二66为环形上下交错布置，具体工作时，通过原始状态的挤密筒6的下降对湿陷性黄土地基进行打孔，打孔完毕后，受压块二66首先受到挤压后带动弧形架64整体外扩，之后受压块一63延时受压带动挤压板62整体外扩，通过挤压板62对连接支链67的挤压从而对外扩后的弧形架64之间的空隙进行弥补，使得弧形架64、连接支链67之间形成一个较为完整的圆，直径的扩大增加了挤压强度，提高了孔位周边湿陷性黄土地基的密实度。

所述的受压块一63、受压块二66的倾斜面从上往下均为逐渐向内倾斜的结构，减小了受压块一63、受压块二66的倾斜面受到挤压时向外移动的难度，所述的挤压板62的侧壁与弧形架64的侧壁相贴合，相邻的弧形架64之间的间隙距离由外向内逐渐扩大，且挤压板62位于相邻的弧形架64之间的间隙位置，随着弧形架64的整体外扩，相邻的弧形架64之间的间隙逐渐增大，隐藏在间隙后的挤压板62随后伸出，从而挤压皮质外扩层671，进而弥补了间隙位置的圆弧结构。

所述的连接支链67包括皮质外扩层671、活动块672、内置弹簧673，弧形架64的两侧对称开设有活动槽，活动槽与活动块672之间为滑动配合连接，且活动槽与活动块672之间连接有内置弹簧673，内置弹簧673起到复位的作用，且活动块672之间连接有皮质外扩层671，皮质外扩层671的皮质材质的设置，保证了其柔软性，在外表面为弧形结构的挤压板62的伸出下，皮质外扩层671受到挤压后变成弧形表面，从而与弧形架64表面之间形成一个较为完整的圆环结构，具体工作时，受压块一63延时受压后带动挤压板62整体外扩，通过挤压板62对皮质外扩层671的挤压从而对外扩后的弧形架64之间的空隙进行弥补，使得弧形架64表面、皮质外扩层671表面之间形成一个较为完整的圆环结构，直径的扩大扩大了打孔的孔径，从而挤压了孔周边的湿陷性黄土地基，提高了密实度。

所述的联动机构7包括驱动气缸71、联动柱72、第一挤压支链73、第二挤压支链74、L型架75、齿条76、齿轮77、齿条板78、减阻头79，驱动气缸71安装在连接底座68上，驱动气缸71的顶出端安装有联动柱72，联动柱72的上端安装有第一挤压支链73，联动柱72的中部安装有第二挤压支链74，第二挤压支链74、第一挤压支链73对受压块二66、受压块一63起到先后挤压的作用，联动柱72的侧壁安装有L型架75，L型架75的侧壁上安装有齿条76，齿条76与齿轮77的左半部分相啮合，L型架75下降的同时，在齿轮齿条的啮合下带动减阻头79回升，齿轮77通过销轴安装在连接底座68上，齿轮77的右半部分与齿条板78相啮合，齿条板78安装在减阻头79上，减阻头79的设置是打孔时减小了阻力，所述的减阻头79与连接底座68之间为上下滑动配合连接，且减阻头79的下半部分的外径从上往下逐渐缩小，减小了向下钻孔时的阻力，具体工作时，成孔后，通过驱动气缸71带动联动柱72、第一挤压支链73、第二挤压支链74下降，先后对弧形架64、挤压板62挤压，使得挤密筒6的半径扩大，从而提高了孔位周边湿陷性黄土地基的密实度，联动柱72下降的同时带动L型架75、齿条76下降，在齿条76、齿轮77、齿条板78之间的啮合配合下带动减阻头79回升从而隐藏在连接底座68的内部，保证了挤密筒6下端面最终成平面。

所述的第一挤压支链73、第二挤压支链74为结构、大小均相同的支链，所述的第一挤压支链73包括圆形盘731、滚珠732，圆形盘731安装在联动柱72的上端，圆形盘731上沿其周向均匀开设有内凹槽，内凹槽内设置有滚珠732，通过滚珠732对受压块二66或者受压块一63进行挤压，从而将其挤压外扩，所述的第一挤压支链73中的滚珠732与受压块一63未贴合，且位于受压块一63的上方，第二挤压支链74中的滚珠732与受压块二66相贴合，保证了第二挤压支链74中的滚珠732下降对受压块二66挤压后，受压块一63未受到挤压，在弧形架64外扩时，挤压板62未立马外扩，在弧形架64外扩一段时间后挤压板62才延时外扩，所述的连接柱69的下端安装在连接底座68上，连接柱69的中部与圆形盘731之间为滑动配合连接，连接柱69的上端安装在工字柱5的下端，起到连接的作用。

工作时：

步骤一、通过支撑底座1进行底座支撑，之后，通过升降气缸2带动挤密筒6下降，从而对湿陷性黄土地基进行一次打孔；

步骤二、之后，通过驱动气缸71带动联动柱72、第一挤压支链73、第二挤压支链74下降，先后对弧形架64、挤压板62挤压，使得挤密筒6的半径扩大，从而挤压了孔周边的湿陷性黄土地基，提高了密实度，与此同时，同步下降的联动柱72带动L型架75、齿条76下降，在齿条76、齿轮77、齿条板78之间的啮合配合下带动减阻头79回升从而隐藏在连接底座68的内部，此时，挤密筒6下端面成平面，之后，通过通过升降气缸2带动扩径的挤密筒6二次短距离下降，从而对隐藏前减阻头79插入的孔底进行压平；

步骤三、用石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔；

步骤四、重复步骤一至步骤三进行桩孔的开设、分层夯填；

步骤五、用挤密的方法破坏黄土地基的松散、大孔结构，达到消除或减轻地基的湿陷性，之后对地基表层采取防水措施。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，包括支撑底座(1)、升降气缸(2)、连接盘(3)、伸缩套(4)、工字柱(5)、挤密筒(6)、联动机构(7)，其特征在于：支撑底座(1)上安装有升降气缸(2)，升降气缸(2)的顶出端安装有连接盘(3)，升降气缸(2)的外部包裹有伸缩套(4)，连接盘(3)的下端安装有工字柱(5)，工字柱(5)套设在挤密筒(6)的内部，挤密筒(6)的下端安装有联动机构(7)；

所述的挤密筒(6)包括伸缩杆一(61)、挤压板(62)、受压块一(63)、弧形架(64)、伸缩杆二(65)、受压块二(66)、连接支链(67)、连接底座(68)和连接柱(69)，工字柱(5)的下端与连接底座(68)之间连接有连接柱(69)，工字柱(5)与挤压板(62)之间连接有伸缩杆一(61)，连接底座(68)与弧形架(64)之间连接有伸缩杆二(65)，挤压板(62)的内壁安装有受压块一(63)，弧形架(64)的内壁安装有受压块二(66)，且弧形架(64)为环形布置，弧形架(64)之间连接有连接支链(67)，受压块一(63)、受压块二(66)为环形上下交错布置；

所述的联动机构(7)包括驱动气缸(71)、联动柱(72)、第一挤压支链(73)、第二挤压支链(74)、L型架(75)、齿条(76)、齿轮(77)、齿条板(78)、减阻头(79)，驱动气缸(71)安装在连接底座(68)上，驱动气缸(71)的顶出端安装有联动柱(72)，联动柱(72)的上端安装有第一挤压支链(73)，联动柱(72)的中部安装有第二挤压支链(74)，联动柱(72)的侧壁安装有L型架(75)，L型架(75)的侧壁上安装有齿条(76)，齿条(76)与齿轮(77)的左半部分相啮合，齿轮(77)通过销轴安装在连接底座(68)上，齿轮(77)的右半部分与齿条板(78)相啮合，齿条板(78)安装在减阻头(79)上；

所述的连接支链(67)包括皮质外扩层(671)、活动块(672)、内置弹簧(673)，弧形架(64)的两侧对称开设有活动槽，活动槽与活动块(672)之间为滑动配合连接，且活动槽与活动块(672)之间连接有内置弹簧(673)，且活动块(672)之间连接有皮质外扩层(671)；

所述的第一挤压支链(73)、第二挤压支链(74)为结构、大小均相同的支链，所述的第一挤压支链(73)包括圆形盘(731)、滚珠(732)，圆形盘(731)安装在联动柱(72)的上端，圆形盘(731)上沿其周向均匀开设有内凹槽，内凹槽内设置有滚珠(732)；

所述的第一挤压支链(73)中的滚珠(732)与受压块一(63)未贴合，且位于受压块一(63)的上方，第二挤压支链(74)中的滚珠(732)与受压块二(66)相贴合。

2.根据权利要求1所述的一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，其特征在于：所述的受压块一(63)、受压块二(66)的倾斜面从上往下均为逐渐向内倾斜的结构。

3.根据权利要求1所述的一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，其特征在于：所述的挤压板(62)的侧壁与弧形架(64)的侧壁相贴合，相邻的弧形架(64)之间的间隙距离由外向内逐渐扩大，且挤压板(62)位于相邻的弧形架(64)之间的间隙位置。

4.根据权利要求1所述的一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，其特征在于：所述的减阻头(79)与连接底座(68)之间为上下滑动配合连接，且减阻头(79)的下半部分的外径从上往下逐渐缩小。

5.根据权利要求1所述的一种应用于湿陷性黄土地基加固施工装置，其特征在于：所述的连接柱(69)的下端安装在连接底座(68)上，连接柱(69)的中部与圆形盘(731)之间为滑动配合连接，连接柱(69)的上端安装在工字柱(5)的下端。

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