CN114575339A - 一种座闸灌注桩施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种座闸灌注桩施工装置及施工方法，属于灌注桩施工装置技术领域。一种座闸灌注桩施工装置，包括底板、两个沿垂直底板的方向对称设在底板上的升降支撑臂、设在底板上且两端分别与两个所述升降支撑臂相连的传动机构和两端分别套设在升降支撑臂上的旋转护筒；所述旋转护筒包括两端套设在升降支撑臂上的支撑架、穿设在支撑架上的筒体和设在支撑架上的驱动电机；所述筒体与支撑架转动连接；所述筒体底端边缘设有锯齿状凸起；所述筒体外壁与驱动电机的动力输出轴啮合。本申请具护筒安防平稳牢固、不易塌孔、自动化程度高等优点。

Description

一种座闸灌注桩施工装置及施工方法

技术领域

本申请涉及灌注桩施工装置的技术领域，尤其是涉及一种座闸灌注桩施工装置及施工方法。

背景技术

灌注桩是常见的建筑物支撑结构。灌注桩的施工工艺流程包含了安装护筒的工序。护筒作为桩顶标高的重要控制依据，对桩位打孔起到了定位作用。同时护筒能够起到保护洞口、保持泥浆水位、避免钻孔过程中出现沉渣回流的现象等作用，可以说，护筒的安装质量一定程度上决定了灌注桩整体的施工质量。

目前，常见的护筒安装方法有两种。一种是通过挖机直接将护筒打入地面。这种安装方法可能会使护筒顶部出现卷边，进而对桩顶标高测量精度造成影响。另一种是挖掘填埋法，即先在地面上挖掘出深坑再将护筒吊装到深坑中，最后进行回填固定。由于座闸灌注桩的施工场地为河床，土质更为松软，这种安装方法难以保证回填后的护筒的垂直度。后续的钻孔施工容易出现缩孔、斜孔等现象。这会对灌注桩的成桩质量造成影响。

针对上述中的相关技术背景，发明人发现现有的护筒安装方法在进行座闸灌注桩施工时，存在安装精度不高、影响成桩质量的缺陷。

发明内容

为了提升灌注桩施工的护筒安装精度，提高座闸灌注桩的成桩质量，本申请提供一种座闸灌注桩施工装置及施工方法。

第一方面，本申请提供的一种座闸灌注桩施工装置采用如下的技术方案：

一种座闸灌注桩施工装置，包括底板、两个沿垂直底板的方向对称设在底板上的升降支撑臂、设在底板上且两端分别与两个所述升降支撑臂相连的传动机构和两端分别套设在升降支撑臂上的旋转护筒；所述旋转护筒包括两端套设在升降支撑臂上的支撑架、穿设在支撑架上的筒体和设在支撑架上的驱动电机；所述筒体与支撑架转动连接；所述筒体底端边缘设有锯齿状凸起；所述筒体外壁与驱动电机的动力输出轴啮合。

通过采用上述技术方案，底板对本申请起到了固定支撑和限位的作用，底板上对称设置的升降支撑臂对旋转护筒起到了连接支撑作用，旋转护筒中的支撑架起到了连接筒体和升降支撑臂的作用，筒体外壁与驱动电机动力输出轴啮合的结构设计使得驱动电机的扭矩能够传递至筒体，穿设在支撑架上的筒体能够在驱动电机的作用下发生旋转，并在升降支撑臂的作用下做旋转动作的同时做进给动作，筒体底端边缘的锯齿状凸起结构配合筒体自身的旋转以及进给动作使得筒体能够沿着垂直地面的方向匀速稳定地插入到地面下方，相比于现有的护筒安装方式，既避免了护筒自身的形状尺寸受到影响，又保证了安装垂直度和安装精度，从而提高了座闸灌注桩的成桩质量。

可选的，底板上沿垂直底板的方向设有多个导向杆；所述导向杆穿设在支撑架上。

通过采用上述技术方案，沿着垂直底板方向安装的多个导向杆穿设在支撑架上的结构设计在支撑架沿垂直地面方向向下移动的过程中对支撑架的运动起到了支撑作用和限位作用，提升了本申请的机械结构稳定性，降低了筒体在水平方向上的窜动， 减小了筒体的安装误差，进一步提升了本申请的安装精度。

可选的，导向杆外表面设有刻度线。

通过采用上述技术方案，导向杆外表面的刻度线能够用于与支撑架配合显示筒体发生沉降前后的高度差，从而能够作为判断筒体是否已经达到预设安装深度的依据，导向杆外表面的刻度线的结构设计提升了本申请的使用便捷性，提高了座闸灌注桩安装的施工效率。

可选的，底板的下表面边缘设有多个伸缩杆，所述伸缩杆远离底板的一端设有支撑板。

通过采用上述技术方案，底板下表面边缘安装的多个伸缩杆和安装在伸缩杆远离底板一端的支撑板的结构对底板起到了支撑作用，提高了底板的稳定性的同时，使用者可以通过调节伸缩杆的长度从而实现调整底板水平度的功能，避免由于底板安装姿态不水平而导致的安装误差，进一步提升了本申请的安装精度，达到了提高座闸灌注桩成桩质量的目的。

可选的，升降支撑臂包括垂直设在底板上的安装筒和穿设在安装筒内的丝杠；所述丝杠与安装筒转动连接。

通过采用上述技术方案，垂直安装在底板上的安装筒对丝杠起到了支撑作用，同时对丝杠的旋转起到了限位作用，穿设在安装筒内的丝杠与安装筒转动连接的结构允许丝杠在安装筒内发生旋转，从而的带动套设在丝杠上且与丝杠螺纹配合的结构的升，实现了升降支撑臂的带动旋转滚筒升降功能。

可选的，安装筒的侧壁设有多个加强板；所述加强板的下边缘与底板的上表面垂直连接。

通过采用上述技术方案，安装筒侧壁连接的多个加强板对安装筒起到了支撑和固定的作用，能够提高安装筒对水平方向上的载荷的承受能力，提高安装筒与丝杠转动连接结构的机械稳定性。

可选的，传动机构包括设在底板上的轴承座和穿设在轴承座上的传动杆；所述传动杆的两端分别与两个所述丝杠啮合。

通过采用上述技术方案，安装在地板上的轴承座对穿设在轴承座上的传动杆起到了支撑和限位的作用，传动杆两端分别与两个丝杠啮合的结构设计使得传动杆能够通过旋转将扭矩分别传递给连个丝杠，同时能够保证两个丝杠的启停保持同步，转速保持均匀一致，避免由于两侧的丝杠转速不一致而出现支撑架损坏的情况。

可选的，底板上设有防尘罩；所述防尘罩包覆在轴承座和传动杆外侧。

通过采用上述技术方案，地板上安装的防尘罩包覆在传动杆和轴承座的外侧，防尘罩对传动杆和轴承座起到了保护作用，有利于避免沙尘渣土对传动机构造成侵蚀，有效提高了传动机构的使用寿命，减少了阻塞卡顿的现象发生。

可选的，防尘罩与底板转动连接。

通过采用上述技术方案，防尘罩与底板转动连接的结构设计使得防尘罩能够绕轴发生转动，从而实现防尘罩的开合动作，防尘罩与底板转动连接的结构设计能够方便使用者打开防尘罩并对传动机构进行清洁和保养，提高了本申请的使用便捷性。

第二方面，本申请提供的一种座闸灌注桩施工方法采用如下的技术方案：

一种座闸灌注桩施工方法，用于前文所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对施工场地内钻机的移动范围进行地面平整，清除杂草、碎石等杂物，对地面进行夯实硬化处理，按照设计需求对桩位进行放线定位并标记位置；

步骤2：安放装置，首先使用吊机将底板放置到标记位置处，应使底板的几何中心与桩位标记位置重合；

步骤3：调试装置，为驱动电机短暂供电并检查升降支撑臂和传动机构的运转情况是否正常，检查无误后使用水平仪测量底板上表面的水平度并通过调节伸缩杆的长度进行调平，然后对底板进行固定；

步骤4：启动装置，根据刻度线的示数判断筒体的沉降深度，待达到设计深度需求时关闭驱动电机；

步骤5：清理筒体内的渣土，搭建泥浆循环系统，钻孔、清孔、制作钢筋笼并吊装，向成孔内泵入混凝土，最后拆除装置。

通过采用上述技术方案，经过步骤1中对地面的平整和步骤3中对装置的水平度调试，本申请中的筒体可沿着垂直地面的方向螺旋插入到指定位置并完成安装，相比于现有的护筒安装方式，显著提升了安装精度和安装后的结构稳定性，能够有效提升桩顶标高的测量精确度以及成桩垂直度，达到了提升座闸灌注桩成桩质量的目的。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中底板对本申请起到了固定支撑和限位的作用，底板上对称设置的升降支撑臂对旋转护筒起到了连接支撑作用，旋转护筒中的支撑架起到了连接筒体和升降支撑臂的作用，筒体外壁与驱动电机动力输出轴啮合的结构设计使得驱动电机的扭矩能够传递至筒体，穿设在支撑架上的筒体能够在驱动电机的作用下发生旋转，并在升降支撑臂的作用下做旋转动作的同时做进给动作，筒体底端边缘的锯齿状凸起结构配合筒体自身的旋转以及进给动作使得筒体能够沿着垂直地面的方向匀速稳定地插入到地面下方，相比于现有的护筒安装方式，既避免了护筒自身的形状尺寸受到影响，又保证了安装垂直度和安装精度，从而提高了座闸灌注桩的成桩质量；

2.本申请中，底板下表面边缘安装的多个伸缩杆和安装在伸缩杆远离底板一端的支撑板的结构对底板起到了支撑作用，提高了底板的稳定性的同时，使用者可以通过调节伸缩杆的长度从而实现调整底板水平度的功能，避免由于底板安装姿态不水平而导致的安装误差，进一步提升了本申请的安装精度，达到了提高座闸灌注桩成桩质量的目的；

3.本申请中安装在地板上的轴承座对穿设在轴承座上的传动杆起到了支撑和限位的作用，传动杆两端分别与两个丝杠啮合的结构设计使得传动杆能够通过旋转将扭矩分别传递给连个丝杠，同时能够保证两个丝杠的启停保持同步，转速保持均匀一致，避免由于两侧的丝杠转速不一致而出现支撑架损坏的情况。

附图说明

图1是本申请实施例中公开的一种座闸灌注桩施工装置的结构示意图。

图2是本申请实施例中筒体的结构示意图。

图3是本申请实施例中传动机构和升降支撑臂连接处的局部放大图。

附图标记说明：1、底板；11、伸缩杆；12、支撑板；2、升降支撑臂；21、安装筒；22、丝杠；23、加强板；3、传动机构；31、轴承座；32、传动杆；33、防尘罩；4、旋转护筒；41、支撑架；42、筒体；43、驱动电机；5、导向杆；51、刻度线。

具体实施方式

以下结合附图1-3本申请作进一步详细说明。

混凝土灌注桩是一类常见的建筑物基础支撑结构。护筒的安装精确度将直接影响灌注桩的成桩质量。现有的护筒安装方法包含了压入法和填埋法。压入法容易使护筒顶部发生变形，进而对桩顶标高的测量精度造成影响；填埋法因回填后胡同容易发生松动，所以不适用于土质松软的施工场地，例如河床座闸灌注桩等。为了提升座闸灌注桩的成桩质量，提高护筒安装的精度，本申请提供了一种座闸灌注桩施工装置及施工方法。

第一方面，本申请实施例公开一种座闸灌注桩施工装置。参照图1，一种座闸灌注桩施工装置包括底板1、升降支撑臂2、传动机构3和旋转护筒4。其中，底板1固定安置在需要进行打桩作业的预定测量位置，升降支撑臂2、传动机构3和旋转护筒4均安装在底板1的上表面，且传动结构的两端分别与升降支撑臂2的底端啮合，旋转护筒4套设在升降支撑臂2上，且旋转护筒4穿设在底板1上。

底板1对其他部分结构起到了支撑和固定的作用，升降支撑臂2能够带动旋转护筒4升降，传动机构3能够同步两侧升降支撑臂2的运动，使两侧升降支撑臂2的转动情况保持一致，套设在升降支撑臂2上的旋转护筒4自身能够发生转动，能够通过自身的旋转动作配合升降支撑臂2的沉降动作沿着垂直地面的方向插入到地面以下并到达预设的安装深度，实现灌装护筒功能的同时保证了安装精准度。

参照图1和图3，底板1可以是一块几何中心位置开设有圆孔的矩形金属板，底板1的下表面的四角处通过焊接或螺栓连接的方式分别安装有伸缩杆11，伸缩杆11远离底板1的一端通过焊接的方式安装有支撑板12，支撑板12可以是一块几何中心与伸缩杆11轴心重合的矩形金属板，支撑板12上可以开设多个用于将底板1固定在地面上的地脚螺栓孔。

参照图1和图3，升降支撑臂2包括安装筒21、丝杠22和加强板23。安装筒21可以是一个垂直焊接在底板1上表面上、底端开口的空心金属圆筒。丝杠22穿设在安装筒21内且丝杠22与安装筒21转动连接，丝杠22可绕安装筒21的轴线发生旋转，丝杠22的底端通过焊接的方式安装有锥齿轮。加强板23可以是一块直角三角形金属板，加强板23的一个直角边与安装筒21的侧壁焊接，加强板23的另一个直角边与底板1的上表面焊接。每个安装筒21可设置多个加强板23，在本申请实施例中加强板23的数量可以是3个。升降支撑臂2的数量可以设置为2个，且升降支撑臂2在底板1上的安装位置关于底板1的几何中心所在的平行于底边的直线对称。

参照图1和图3，传动机构3包括轴承座31、转动杆和防尘罩33。其中，轴承座31可设置为多个，在本申请实施例中可设置为2个，轴承座31的安装位置关于传动杆32的中点对称。传动杆32可以是一根穿设在轴承座31上的金属杆，传动杆32的两端分别通过键连接或焊接的方式安装有锥齿轮，传动杆32两端的锥齿轮穿过安装筒21的底端开口分别与两个丝杠22底端安装的垂直轮啮合实现同步传动。丝杠22和轴承座31的外部包覆有防尘罩33，防尘罩33可以是一个金属空心长方体，防尘罩33通过铰接的方式安装在底板1上，防尘罩33可发生转动从而实现开闭功能。

参照图1和图2，旋转护筒4包括支撑架41、筒体42和驱动电机43。其中，支撑架41可以是一个几何中心位置开设圆孔、一侧边缘向两端延伸的金属板，支撑架41向两端延伸的部分分别穿设在两个丝杠22上且与丝杠22螺纹配合。支撑架41中央位置开设的圆孔侧壁向向内开设有环形凹槽。筒体42可以是一个两端开口的圆形金属筒，筒体42的外表面侧壁上通过焊接的方式安装有环状齿条，环状齿条卡接在支撑架41上的环形凹槽内形成转动连接。筒体42的底端边缘设置有锯齿状的凸起，锯齿倾斜方向与筒体42旋转的方向一致。支撑架41的上表面通过螺栓连接的方式安装有驱动电机43，驱动电机43的动力输出轴通过齿轮啮合的方式与筒体42侧壁上的齿条配合，从而实现扭矩传递。

参照图1，导向杆5可以是一根垂直焊接在底板1上的实心金属圆杆，导向杆5穿设在支撑架41上，导向杆5的外表面侧壁上通过雕刻或油漆印刷的方式设置有刻度线51。导向杆5的数量可以设置为多个，在本申请实施例中导向杆5的数量为2个。

第二方面，本申请实施例公开了一种座闸灌注桩施工装置及施工方法，包括如下步骤：

步骤1：对施工场地内钻机的移动范围进行地面平整，清除杂草、碎石等杂物，对地面进行夯实硬化处理，按照设计需求对桩位进行放线定位并标记位置；

在该步骤中，应注意施工地点地面保持水平，应采用联测、复测方法控制桩位准确度，并在中心位置固定标志物以方便后续的装置安装。

步骤2：安放装置，首先使用吊机将底板1放置到标记位置处，应使底板1的几何中心与桩位标记位置重合；

在该步骤中，应注意装置安置后由于自重发生的沉降效应，应对底板1上表面的水平度进行持续多次测量，待测量数据稳定或变化量较小后在进行下一步的安装。

步骤3：调试装置，为驱动电机43短暂供电并检查升降支撑臂2和传动机构3的运转情况是否正常，检查无误后使用水平仪测量底板1上表面的水平度并通过调节伸缩杆11的长度进行调平，然后对底板1进行固定；

在该步骤中，在对底板1调平完毕、底板1固定后应重新对底板1上表面的水平度进行测试，测量误差小于标准要求时方可进行下一步的启动。

步骤4：启动装置，根据刻度线的示数判断筒体42的沉降深度，待达到设计深度需求时关闭驱动电机43；

在该步骤中，应注意对筒体42的旋转惯性预留提前量，待筒体42沉降深度即将达到设计深度时提前关闭驱动电机43电源，以平衡由于筒体42转动惯性造成的误差。

步骤5：清理筒体42内的渣土，搭建泥浆循环系统，钻孔、清孔、制作钢筋笼并吊装，向成孔内泵入混凝土，最后拆除装置。

在该步骤中，应注意对传动机构3和驱动电机43的防护，避免回填和浇筑过程渣土或混凝土侵蚀结构造成破坏。

以上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 (10)

1.一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：包括底板（1）、两个沿垂直底板（1）的方向对称设在底板（1）上的升降支撑臂（2）、设在底板（1）上且两端分别与两个所述升降支撑臂（2）相连的传动机构（3）和两端分别套设在升降支撑臂（2）上的旋转护筒（4）；所述旋转护筒（4）包括两端套设在升降支撑臂（2）上的支撑架（41）、穿设在支撑架（41）上的筒体（42）和设在支撑架（41）上的驱动电机（43）；所述筒体（42）与支撑架（41）转动连接；所述筒体（42）底端边缘设有锯齿状凸起；所述筒体（42）外壁与驱动电机（43）的动力输出轴啮合。

2.根据权利要求1所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：所述底板（1）上沿垂直底板（1）的方向设有多个导向杆（5）；所述导向杆（5）穿设在支撑架（41）上。

3.根据权利要求2所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：所述导向杆（5）外表面设有刻度线（51）。

4.根据权利要求1所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：所述底板（1）的下表面边缘设有多个伸缩杆（11），所述伸缩杆（11）远离底板（1）的一端设有支撑板（12）。

5.根据权利要求1所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：所述升降支撑臂（2）包括垂直设在底板（1）上的安装筒（21）和穿设在安装筒（21）内的丝杠（22）；所述丝杠（22）与安装筒（21）转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：所述安装筒（21）的侧壁设有多个加强板（23）；所述加强板（23）的下边缘与底板（1）的上表面垂直连接。

7.根据权利要求5所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：所述传动机构（3）包括设在底板（1）上的轴承座（31）和穿设在轴承座（31）上的传动杆（32）；所述传动杆（32）的两端分别与两个所述丝杠（22）啮合。

8.根据权利要求7所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：所述底板（1）上设有防尘罩（33）；所述防尘罩（33）包覆在轴承座（31）和传动杆（32）外侧。

9.根据权利要求1-8所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于：所述防尘罩（33）与底板（1）转动连接。

10.一种座闸灌注桩施工方法，用于如权利要求9所述的一种座闸灌注桩施工装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对施工场地内钻机的移动范围进行地面平整，清除杂草、碎石等杂物，对地面进行夯实硬化处理，按照设计需求对桩位进行放线定位并标记位置；

步骤2：安放装置，首先使用吊机将底板（1）放置到标记位置处，应使底板（1）的几何中心与桩位标记位置重合；

步骤3：调试装置，为驱动电机（43）短暂供电并检查升降支撑臂（2）和传动机构（3）的运转情况是否正常，检查无误后使用水平仪测量底板（1）上表面的水平度并通过调节伸缩杆（11）的长度进行调平，然后对底板（1）进行固定；

步骤4：启动装置，根据刻度线（51）的示数判断筒体（42）的沉降深度，待达到设计深度需求时关闭驱动电机（43）；

步骤5：清理筒体（42）内的渣土，搭建泥浆循环系统，钻孔、清孔、制作钢筋笼并吊装，向成孔内泵入混凝土，最后拆除装置。

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