CN114482036B - 用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,包括吊装系统、旋转动力系统、清理回裹系统、旋挖系统和数据控制系统,所述旋转动力系统、清理回裹系统和旋挖系统依次连接,三者通过钢丝吊索与吊装系统相连,所述旋转动力系统通过高压热空气管、高压水管、真空回收管和数据控制系统连接,所述清理回裹系统通过数据线、集成线路、泥浆输送管和数据控制系统连接,所述吊装系统通过油管与数据控制系统连接。本发明能有效的增加地下被截断立柱桩的承载力,降低对周围土体的影响,而且简单易行、操作方便、造价低、工期短。
Description
技术领域
本发明涉及盾构截桩及修复工程领域,特别是涉及一种用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置。
背景技术
随着城市建设的快速发展,用于连接城市各处的地铁交通越来越密集。盾构机在地下穿梭施工过程中,会遇到与既有建筑的立柱桩发生冲突情况,如果既有地下结构立柱桩节点间距不足且无法更改线路时,就需要截断立柱桩以留出足够空间穿越盾构隧道,当被截断的立柱桩通常会丧失部分承载力。当丧失的承载力过多,就会影响到既有建筑物的正常使用,尤其是对沉降变形有严格控制要求的建筑。目前在实际施工中,主要采用桩基托换和水泥浆加固等方法,前者费时费力费材料,不经济,且在空间紧张区域难以开展。加固方法如微扰动,MJS等,对既有运营车站及施工场地之间的区域进行加固,以减小盾构截断立柱桩及周边的影响,但是存在三个问题:1、未能依然未能改变桩基承载力的损失或者提高承载力;2、施工过程中,高压水气也会扰动周边建筑和土体;3、施工效率低,无法一次完成加工,需要多次挪动进行加固,多次扰动。那么需要一种可以修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,可以提高桩基承载力,极大地减小既有运用车站立柱桩被截断后可能产生的风险,可极大地降低成本,也可以运用到同等类型的工程当中。
发明内容
为了克服施工过程中截断立柱桩对既有建筑造成的影响,本发明提供了一种可以增加立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,能有效的增加地下被截断立柱桩的承载力,降低对周围土体的影响,而且简单易行、操作方便、造价低、工期短。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,包括吊装系统、旋转动力系统、清理回裹系统、旋挖系统和数据控制系统,所述旋转动力系统、清理回裹系统和旋挖系统依次连接,三者通过钢丝吊索与吊装系统相连,所述旋转动力系统通过高压热空气管、高压水管、真空回收管和数据控制系统连接,所述清理回裹系统通过数据线、集成线路、泥浆输送管和数据控制系统连接,所述吊装系统通过油管与数据控制系统连接。
进一步,所述吊装系统包含伺服油泵和吊装电机,伺服油泵通过伸缩油缸完成装置固定在桩身上,吊装电机通过吊索完成旋转动力系统、清理回裹系统和旋挖系统的上下移动。
再进一步,所述旋转动力系统包括壳体和旋转电机,壳体通过钢丝吊索与吊装系统相连,通过旋转电机带动清理回裹系统和旋挖系统旋转。
更进一步,所述清理回裹系统包括真空回收口、三分水压管口、三分气压管口、纺布和转轴;三分水压管口和三分气压管口分别高压热空气管和高压水管连接,对桩体喷射,真空回收口用于回收喷出高压水、气体防止对土体产生影响,所述纺布缠绕转轴上,所述转轴安装在所述清理回裹系统的内壁,通过装置旋转可以呈螺旋状缠绕在桩体上。
优选的,所述清理回裹系统还包括滚球所述滚球为球形,所述滚球安装在所述清理回裹系统的内壁,呈外凸状且可以横竖向转动。
所述旋挖系统包括土压力计、刀头、交换土舱、土仓压力计和土体进仓口,刀头破碎土体后通过土体进仓口进入交换土舱,交换土舱用于暂时储存和搅拌土体泥浆,然后通过土体进仓口和泥浆输送管输送出去。
所述数据控制系统控制旋转动力系统、清理回裹系统、旋挖系统和吊装系统运转和数据记录显示。
所述吊装系统、转动力系统、清理回裹系统和旋挖系统组成空心半圆单体,将两个单体组合可以进行绕转旋转,拼缝为两个单体的拼缝。
所述纺布绕在转轴上,且具有一定粘性;所述纺布和滚球与桩体直接接触,装置剩余部分和桩体之间存在空隙。
所述泥浆输送管可以进行泥浆和砂浆输送管道,泥浆输送是配备真空压力。
优选的,所述三分气压管口为45度斜向下输出。
所述数据控制系统包含水压表、数据综合显示盘、气压表、土舱压力表、真空压表和土压力计,水压表显示高压水管中压力,气压表显示高压热空气管压力,土舱压力表显示土仓中压力,真空压表显示真空回收管压力,土压力计显示刀头端部压力,各个仪表通过数据线并入集成线路,数据综合显示盘用于显示控制数据和执行界面。
本发明的有益效果主要表现在:
(1)绕桩下挖,一次成型,对土体扰动小。装置可以包裹住桩体并旋转下挖,在下挖过程中完成桩体周围的土体清理、热干和绕纺布,装置上提过程中完成加固成型,同时加固体降低在盾构截桩的对桩基和建筑的影响,控制变形。
(2)提高了桩体承载力,降低盾构截桩影响。通过在清洗和热干桩体上缠绕来提高桩体和加固体之间的粘结力,从而形成共同受力的整体,但是增大了有效桩径,从而弥补因盾构截桩而导致丧失的部分承载力,甚至增大承载力。
(3)装置操作方便快捷。装置具有绕桩旋挖、冲洗土体、热干、绕纺布和注浆加固等功能,只需通过人工进行控制,大大降低了人工使用和施工周期短。
附图说明
图1是用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置的剖视图。
图2是用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置的立体图。
图3是旋挖系统平面布置图(拼装后)。
图4是用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置工作进程一(绕桩下挖)。
图5是用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置工作进程二(绕桩上升)。
图6是盾构完成后示意图。
其中,1.吊装系统;2.旋转动力系统;3.清理回裹系统;4.旋挖系统;5.数据控制系统;6.伺服油泵;7.油管;8.水压表;9.数据综合显示盘;10.气压表;11.土舱压力表;12.土压表;13.高压热空气管;14.高压水管;15.真空回收管;16.数据线;17.集成线路;18.泥浆输送管;19.土压力计;20.刀头;21.交换土舱;22.土仓压力计;23.滚球;24.真空回收口;25.三分水压管口;26.三分气压管口;27.纺布;28.转轴;29.旋转电机;30.钢丝吊索;31.吊装电机;32.土体进仓口;33.拼缝;34.加固体;35.桩基;36.盾构隧道;37.土体;38.护筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1,一种用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,包括吊装系统1、旋转动力系统2、清理回裹系统3、旋挖系统4和数据控制系统5,所述旋转动力系统2、清理回裹系统3和旋挖系统4依次连接,三者通过钢丝吊索30与吊装系统1相连,所述旋转动力系统2通过高压热空气管3、高压水管14、真空回收管15和数据控制系统5连接,所述清理回裹系统3通过数据线16、集成线路17、泥浆输送管18和数据控制系统5连接,所述吊装系统1通过油管7与数据控制系统5连接。
进一步,所述吊装系统1包含伺服油泵6和吊装电机31,伺服油泵6通过伸缩油缸完成装置固定在桩身上,吊装电机31通过吊索完成旋转动力系统2、清理回裹系统3和旋挖系统4的上下移动。
所述旋转动力系统2包括壳体和旋转电机29,壳体通过钢丝吊索30与吊装系统1相连,通过旋转电机29带动清理回裹系统3和旋挖系统4旋转。
所述清理回裹系统3包括真空回收口24、三分水压管口25、三分气压管口26、纺布27和转轴28;三分水压管口25和三分气压管口26分别高压热空气管13和高压水管14连接,对桩体喷射,真空回收口24用于回收喷出高压水、气体防止对土体产生影响,所述纺布27缠绕转轴28上,所述转轴28安装在所述清理回裹系统3的内壁,通过装置旋转可以呈螺旋状缠绕在桩体上;
优选的,所述清理回裹系统3还包括滚球23所述滚球23为球形,所述滚球23安装在所述清理回裹系统3的内壁,呈外凸状且可以横竖向转动。
所述旋挖系统4包括土压力计19、刀头20、交换土舱21、土仓压力计22和土体进仓口32,刀头20破碎土体后通过土体进仓口32进入交换土舱21,交换土舱21用于暂时储存和搅拌土体泥浆,然后通过土体进仓口32和泥浆输送管18输送出去。
本实施例中,高压热空气管13、高压水管14、真空回收管15、数据线16、集成线路17、泥浆输送管18并列穿过和连接旋转动力系统2、清理回裹系统3和旋挖系统4。
所述数据控制系统5控制旋转动力系统2、清理回裹系统3、旋挖系统4和吊装系统1运转和数据记录显示。
所述吊装系统1、转动力系统2、清理回裹系统3和旋挖系统4组成空心半圆单体,将2个单体组合可以进行绕转旋转,拼缝33为两个单体的拼缝。
所述纺布27绕在转轴28上,且具有一定粘结力。纺布27和滚球23与桩体直接接触,装置剩余部分和桩体之间存在空隙,泥浆输送管18可以进行泥浆和砂浆输送管道,泥浆输送是配备真空压力。三分气压管口26为45度斜向下输出。
所述数据控制系统5包含水压表8、数据综合显示盘9、气压表10、土舱压力表11、真空压表12和土压力计19,水压表8显示高压水管14中压力,气压表10显示高压热空气管3压力,土舱压力表11显示土仓21中压力,真空压表12显示真空回收管15压力,土压力计19显示刀头20端部压力,仪表通过数据线16并入集成线路17,数据综合显示盘9主要显示控制数据和执行界面。
某地铁隧道盾构下穿地上桥基,工程桩埋深约20.7m,左右线间距约16.3m。盾构隧道外径6.2m,内径5.5m,环宽1.2m,与既有车站相接,其间下穿位置为地表以下10.2m,共需下穿立柱桩3根,桩径800mm,为钢筋混凝土钻孔灌注桩,三个桩基不属于同一承台,加上出于城市交通道路,难以进行桩基换托。盾构穿越时会导致桩体倾斜变形,甚至影响建筑物;盾构后,立柱桩的侧摩阻力所提供的综合承载力将大大的减少,而端部承受的压力将大幅提升,因此对于原有的立柱桩而言,其正截面的承载力难以得到保障,易造成立柱桩的损坏。利用一套可以提高地下立柱桩延性的加固装置可以做到保障截断立柱桩的安全性。
本发明的实施方案如下:
(1)确定加固高度和尺寸。根据桩基尺寸和盾构深度,确定加固的深度、加固区尺寸,并选用合适的装置尺寸。
(2)施工参数确定。根据周边环境和地勘参数,确定不同深度的参数指标,如水压,气压,真空压、土压力等参数的初始值和范围。
(3)装置安装和调试。将旋转动力系统2、清理回裹系统3和旋挖系统4依次连接,并吊装系统1和数据控制系统5相连。安装护筒38,然后使用确定的初始值进行试运转,清理回裹系统3和旋挖系统4进行绕桩旋转,清理回裹系统3启动高压热空气管13、高压水管14和真空回收管15。
(4)旋转下挖。设备调试完成后,随着钢丝吊索30下降,装置开始与土体接触然后开始掘进。在下挖过程中,首先刀头20破碎的土体通过土体进仓口32进入土仓21中然后通过泥浆输送管18输送出去。
(5)物质交换。开挖土体后仍然有部分土体残留在桩体表面,高压水管14通过三分水压管口25源源不断地对附着在桩体的剩余土体冲刷掉,随后高压热空气管13通过三分气压管口26对桩身水分进行热干,流出的气体和水通过真空回收口24和真空回收管15及时排出,部分残留水通过破碎土体进入土仓排出。
(6)纺布缠绕。桩身清洁和热干后,进行纺布缠绕。通过旋转电机29旋转使得纺布可以在桩身35上自上而下绕桩缠绕。
(7)掘进停止。当掘进至目标立柱桩的位置时,旋转电机29停止,纺布螺旋式缠绕和高压水管14和高压热空气管13停止工作,真空回收管15和泥浆输送管18将剩余水和泥浆输送出去。
(8)注浆搅拌。将水泥砂浆通过泥浆输送管18接入土仓中,然后通过土体进仓口32输送到开挖处,反向旋转旋转电机29和吊装电机31,装置逆向旋转并提升,提升过程中刀头20搅拌砂浆,从而在桩体外围形成柱状加固体,并通过纺布提升延性和加强加固体和桩体连接,从而提高桩体承载力。
(9)装置回收。直至出地面后,注浆停止,直至土体进仓口32没有流出砂浆后,停止电机1的转动并对装置进行拆除、清洗和护理。
(10)同理,重复步骤(3)-(9)可进行剩余桩体的施工,全部完成后可以进行盾构施工。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。
Claims (5)
1.一种用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,其特征在于,所述装置包括吊装系统、旋转动力系统、清理回裹系统、旋挖系统和数据控制系统,所述旋转动力系统、清理回裹系统和旋挖系统依次连接,三者通过钢丝吊索与吊装系统相连,所述旋转动力系统通过高压热空气管、高压水管、真空回收管和数据控制系统连接,所述清理回裹系统通过数据线、集成线路、泥浆输送管和数据控制系统连接,所述吊装系统通过油管与数据控制系统连接;
所述吊装系统包含伺服油泵和吊装电机,伺服油泵通过伸缩油缸完成装置固定在桩身上,吊装电机通过吊索完成旋转动力系统、清理回裹系统和旋挖系统的上下移动;
所述旋转动力系统包括壳体和旋转电机,壳体通过钢丝吊索与吊装系统相连,通过旋转电机带动清理回裹系统和旋挖系统旋转;
所述清理回裹系统包括真空回收口、三分水压管口、三分气压管口、纺布和转轴;三分水压管口和三分气压管口分别高压热空气管和高压水管连接,对桩体喷射,真空回收口用于回收喷出高压水、气体防止对土体产生影响,所述纺布缠绕转轴上,所述转轴安装在所述清理回裹系统的内壁,通过装置旋转可以呈螺旋状缠绕在桩体上;
所述清理回裹系统还包括滚球,所述滚球为球形,所述滚球安装在所述清理回裹系统的内壁,呈外凸状且可以横竖向转动;
所述旋挖系统包括土压力计、刀头、交换土舱、土仓压力计和土体进仓口,刀头破碎土体后通过土体进仓口进入交换土舱,交换土舱用于暂时储存和搅拌土体泥浆,然后通过土体进仓口和泥浆输送管输送出去。
2.如权利要求1所述的用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,其特征在于,所述数据控制系统控制旋转动力系统、清理回裹系统、旋挖系统和吊装系统运转和数据记录显示。
3.如权利要求1所述的用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,其特征在于,所述吊装系统、转动力系统、清理回裹系统和旋挖系统组成空心半圆单体,将两个单体组合可以进行绕转旋转,拼缝为两个单体的拼缝。
4.如权利要求1所述的用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,其特征在于,所述纺布和滚球与桩体直接接触,装置剩余部分和桩体之间存在空隙。
5.如权利要求2所述的用于修增立柱桩延性的束缩旋回裹包式智能装置,其特征在于,所述数据控制系统包含水压表、数据综合显示盘、气压表、土舱压力表、真空压表和土压力计,水压表显示高压水管中压力,气压表显示高压热空气管压力,土舱压力表显示土仓中压力,真空压表显示真空回收管压力,土压力计显示刀头端部压力,各个仪表通过数据线并入集成线路,数据综合显示盘用于显示控制数据和执行界面。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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