CN114592551A - 一种室内模型试验用的灌注桩一体机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室内模型试验用的灌注桩一体机，包括浆液制备机构和钻孔灌浆机构，浆液制备机构包括有输料管、混合箱、刮块、阀门、挡板、支撑板、伺服电机、搅拌杆、刮板、第一进料斗、进水斗和第二进料斗，可以对灌浆原料进行快速混合并对混合箱内壁进行自动清理，有效地解决了灌注桩室内模型试验过程繁琐、难以连续试验、灌注桩浆液制备不均匀、试验中残留浆液影响试验数据和破坏浆液制备机构等问题；液压推杆以设定的恒定压力或恒定出浆速率进行推进，可以保证灌注桩一体机以压力控制或以流量控制进行灌浆试验并满足相应的精度要求。

Description

一种室内模型试验用的灌注桩一体机
技术领域
本发明涉及建筑模拟技术领域，具体为一种室内模型试验用的灌注桩一体机。
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，具有施工工艺简单、操作方便、造价低、施工速度快等优点，广泛应用于工程实践当中。在灌注桩的桩基承载力、变形性能和加固机理的研究过程中，试验研究是一种不可或缺的科研方法。由于现场试验周期长、成本高、边界条件复杂、影响因素多且易受到场地和工期等因素限制，灌注桩室内模型试验作为重要的科学研究手段被广泛使用，其试件按原型以一定比例缩小，所需空间场地较小，对加载等试验设备的要求也相对较低，可重复进行试验以消除试验误差，使测试结果更准确。同时，灌注桩室内模型试验可根据需要精确设定和控制边界条件、桩土材料特性，在研究桩土作用时具有很强的针对性和目的性，相比于现场试验可以获得更多的试验信息，具有省时省力、经济、易操作、针对性强、主要指标可控性好、测试准确等诸多优点。
现有的室内模型试验注浆装置主要适用于岩土工程中注浆技术的研究，很难满足灌注桩的室内模型试验研究，如专利号201710408960.5的“流量-压力两控式室内试验注浆装置”。该装置不适宜用于灌注桩的室内模型试验研究，一是采用该装置需要提前制备好试验浆液，而本发明公开的灌注桩一体机包含浆液制备机构，在避免浆液制备不均匀的同时可以有效地简化试验流程、提高试验效率；二是该装置采用空气压缩机提供的空气动力进行注浆，而本发明公开的灌注桩一体机采用液压动力部分保证出浆灌注部分的出浆速率稳定，相比于空气动力具有更高的精度和可靠度；三是该装置是在注浆试验完成后注入足量清水进行清洗，容易存在难以清洗的残留浆液，导致试验数据出现偏差，影响试验结果。而发明公开的灌注桩一体机可以对混合箱内壁进行自动清理，在提高试验精度的同时可以对装置进行有效的保护，提高了装置的耐用性；四是该装置缺少螺旋钻孔部分，相比于本发明公开的灌注桩一体机需要额外采用其他装置进行钻孔试验步骤，会使得试验效率低下、试验步骤繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种室内模型试验用的灌注桩一体机，通过设置浆液制备机构和钻孔灌浆机构，以解决灌注桩室内模型试验过程繁琐、难以连续试验、灌注桩浆液制备不均匀、试验中残留浆液影响试验数据和破坏浆液制备机构等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种室内模型试验用的灌注桩一体机，包括浆液制备机构和钻孔灌浆机构。
所述浆液制备机构包括输料管、混合箱、刮块、阀门和挡板，所述输料管的一端固定贯穿安装在筒体和注料筒上，所述输料管的顶端固定连接有混合箱，所述混合箱的内壁上固定连接有刮块，所述混合箱的上开设有滑槽，所述阀门的一端固定连接在挡板上，所述阀门和挡板均通过滑槽与混合箱滑动连接，所述混合箱的顶端面上固定连接有支撑板，所述支撑板上固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴活动贯穿支撑板，所述伺服电机的输出端固定连接有搅拌杆，所述搅拌杆上固定连接有刮板，所述刮板搭接在混合箱的内壁上，所述支撑板上分别固定套接有第一进料斗、进水斗和第二进料斗。
所述钻孔灌浆机构包括支架、筒体、液压推杆、固定环和连接块，所述支架的顶端固定连接有筒体，所述筒体内壁顶部固定连接有液压推杆，所述筒体的内壁上固定连接有固定环，所述固定环内固定连接有注料筒，所述注料筒的底端固定贯穿连接块，所述连接块固定连接在筒体的内壁上，所述连接块的底端面上转动连接有螺旋钻杆。
为了方便对本发明的内部进行维修和更换部件，优选的，所述筒体上螺纹连接有螺丝，所述筒体通过螺丝螺纹连接有门板。
为了防止挡板上有残留的浆液，优选的，所述刮块的底端面搭接在挡板的顶端面上，所述刮块的数量为两个，两个所述刮块关于搅拌杆对称设置。
为了增强气密性，使浆液能够顺利灌注，优选的，所述液压推杆的底部固定套接有密封环，所述密封环滑动连接在注料筒的内壁上。
为了将混合和的运料排出和防止发生溢料和堵塞，优选的，所述混合箱的底板开设有通槽，所述混合箱通槽的大小与输料管管道大小一致。
为了方便将原料进行混合，优选的，所述第一进料斗、进水斗和第二进料斗大小相同，所述第一进料斗、进水斗和第二进料斗呈三角形分布在伺服电机的周围。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过设置浆液制备机构，可以对灌浆原料进行快速混合并对混合箱内壁进自动清理，可以有效避免浆液制备不均匀、残留浆液影响试验数据和残留浆液破坏装置内壁等问题；
(2)通过设置液压动力部分，采用液压动力部分保证出浆灌注部分的出浆速率稳定，提高室内模型试验的精度和可靠度；
(3)本发明公开的灌注桩一体机可以对混合箱内壁进行自动清理，在提高试验精度的同时可以对装置进行有效的保护，提高了装置的耐用性；
(4)通过设置钻孔灌浆机构，使得本发明将液压动力部分、螺旋钻孔部分和出浆灌注部分整合为一体机，可以有效避免试验过程繁琐、难以连续试验等问题。
附图说明
图1为本发明的主视剖视结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图；
图3为本发明的图1中A处局部放大结构示意图；
图4为本发明的图1中B处局部放大结构示意图。
图中：1、支架；2、筒体；3、液压推杆；301、密封环；4、固定环；5、注料筒；6、连接块；7、螺旋钻杆；8、输料管；9、混合箱；10、刮块；11、阀门；12、挡板；13、支撑板；14、伺服电机；15、搅拌杆；16、刮板；17、第一进料斗；18、进水斗；19、第二进料斗；20、螺丝；21、门板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
根据图1-图4，一种室内模型试验用的灌注桩一体机，包括钻孔灌浆机构和浆液制备机构，钻孔灌浆机构包括支架1、筒体2、液压推杆3、固定环4和连接块6，支架1的顶端固定连接有筒体2，筒体2内壁顶部固定连接有液压推杆3，筒体2的内壁上固定连接有固定环4，固定环4内固定连接有注料筒5，注料筒5的底端固定贯穿连接块6，连接块6固定连接在筒体2的内壁上，连接块6的底端面上转动连接有螺旋钻杆7。
通过支架1将本发明安装在指定位置，接通电源，然后将模型箱放置到出料口的正下方，通过螺旋钻杆7对模型箱进行钻孔，液压推杆3利用负压将制备好的浆液注入钻孔内，本发明将浆液制备部分、液压动力部分、螺旋钻孔部分和出浆灌注部分整合为一体机，保证浆液的输出速率稳定的同时提高了试验效率。
为了方便对本发明的内部进行维修和更换部件，具体的，筒体2上螺纹连接有螺丝20，筒体2通过螺丝20螺纹连接有门板21。
为了增强气密性，使浆液能够顺利灌注，具体的，液压推杆3的底部固定套接有密封环301，密封环301滑动连接在注料筒5的内壁上。
实施例二：
根据图1-图4，一种室内模型试验用的灌注桩一体机，包括钻孔灌浆机构和浆液制备机构，浆液制备机构包括输料管8、混合箱9、刮块10、阀门11和挡板12，输料管8的一端固定贯穿安装在筒体2和注料筒5上，输料管8的顶端固定连接有混合箱9，混合箱9的内壁上固定连接有刮块10，混合箱9的上开设有滑槽，阀门11的一端固定连接在挡板12上，阀门11和挡板12均通过滑槽与混合箱9滑动连接，混合箱9的顶端面上固定连接有支撑板13，支撑板13上固定安装有伺服电机14，伺服电机14的输出轴活动贯穿支撑板13，伺服电机14的输出端固定连接有搅拌杆15，搅拌杆15上固定连接有刮板16，刮板16搭接在混合箱9的内壁上，支撑板13上分别固定套接有第一进料斗17、进水斗18和第二进料斗19。
将粗、细骨料通过第一进料斗17进入混合箱9内，将胶凝材料从第二进料斗19注入混合箱9内，打开伺服电机14，通过伺服电机14的输出轴打动搅拌杆15进行旋转混料工作，并且同时从进水斗18往混合箱9内注水，在刮板16对混合箱9内壁进行清理，防止残留，一段时间后拉动阀门11，使得挡板12滑动，打开混合箱9的通槽，通过输料管8进行输料，在挡板12滑动时，刮块10对挡板12的顶端面进行清理，达到了对灌浆原料进行快速混合并对混合箱9内壁进自动清理的效果。
为了防止挡板12上有残留的浆液，具体的，刮块10的底端面搭接在挡板12的顶端面上，刮块10的数量为两个，两个刮块10关于搅拌杆15对称设置。
为了将混合和的运料排出和防止发生溢料和堵塞，具体的，混合箱9的底板开设有通槽，混合箱9通槽的大小与输料管8管道大小一致。
为了方便将原料进行混合，具体的，第一进料斗17、进水斗18和第二进料斗19大小相同，第一进料斗17、进水斗18和第二进料斗19呈三角形分布在伺服电机14的周围。
工作原理：本申请中出现的电器元件在使用时均外接连通电源和控制开关，首先通过支架1将本发明安装在指定位置，接通电源。然后将模型箱放置到出料口的正下方，通过螺旋钻杆7对模型箱进行钻孔，液压推杆3利用负压将制备好的浆液注入钻孔内。本发明将浆液制备部分、液压动力部分、螺旋钻孔部分和出浆灌注部分整合为一体机，有效地解决了灌注桩室内模型试验过程繁琐、难以连续试验、灌注桩浆液制备不均匀、试验中残留浆液影响试验数据和破坏浆液制备机构等问题。
然后将粗、细骨料通过第一进料斗17进入混合箱9内，将胶凝材料从第二进料斗19注入混合箱9内，打开伺服电机14，通过伺服电机14的输出轴打动搅拌杆15进行旋转混料工作，并且同时从进水斗18往混合箱9内注水，在刮板16对混合箱9内壁进行清理，防止残留。一段时间后拉动阀门11，使得挡板12滑动，打开混合箱9的通槽，通过输料管8进行输料，在挡板12滑动时，刮块10对挡板12的顶端面进行清理，达到了对灌浆原料进行快速混合并对混合箱9内壁进自动清理的效果，解决了灌注桩室内模型试验浆液制备不均匀、残留浆液影响试验数据和残留浆液破坏装置内壁等问题。
涉及到电路和电子元器件和控制模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“中部”、“偏心处”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种室内模型试验用的灌注桩一体机，其特征在于：包括钻孔灌浆机构和浆液制备机构；
所述浆液制备机构包括输料管(8)、混合箱(9)、刮块(10)、阀门(11)和挡板(12)；还包括支撑板(13)、伺服电机(14)、搅拌杆(15)、刮板(16)、第一进料斗(17)、进水斗(18)和第二进料斗(19)；所述输料管(8)的一端固定贯穿安装在筒体(2)和注料筒(5)上，所述输料管(8)的顶端固定连接有混合箱(9)，所述混合箱(9)的内壁上固定连接有刮块(10)，所述混合箱(9)的上开设有滑槽，所述阀门(11)的一端固定连接在挡板(12)上，所述阀门(11)和挡板(12)均通过滑槽与混合箱(9)滑动连接，所述混合箱(9)的顶端面上固定连接有支撑板(13)，所述支撑板(13)上固定安装有伺服电机(14)，所述伺服电机(14)的输出轴活动贯穿支撑板(13)，所述伺服电机(14)的输出端固定连接有搅拌杆(15)，所述搅拌杆(15)上固定连接有刮板(16)，所述刮板(16)搭接在混合箱(9)的内壁上，所述支撑板(13)上分别固定套接有第一进料斗(17)、进水斗(18)和第二进料斗(19)；
所述钻孔灌浆机构包括支架(1)、筒体(2)、液压推杆(3)、固定环(4)、连接块(6)和螺旋钻杆(7)，所述支架(1)的顶端固定连接有筒体(2)，所述筒体(2)内壁顶部固定连接有液压推杆(3)，所述筒体(2)的内壁上固定连接有固定环(4)，所述固定环(4)内固定连接有注料筒(5)，所述注料筒(5)的底端固定贯穿连接块(6)，所述连接块(6)固定连接在筒体(2)的内壁上，所述连接块(6)的底端面上转动连接有螺旋钻杆(7)。
2.根据权利要求1所述的一种室内模型试验用的灌注桩一体机，其特征在于：所述筒体(2)上螺纹连接有螺丝(20)，所述筒体(2)通过螺丝(20)螺纹连接有门板(21)。
3.根据权利要求1所述的一种室内模型试验用的灌注桩一体机，其特征在于：所述刮块(10)的底端面搭接在挡板(12)的顶端面上，所述刮块(10)的数量为两个，两个所述刮块(10)关于搅拌杆(15)对称设置。
4.根据权利要求1所述的一种室内模型试验用的灌注桩一体机，其特征在于：所述液压推杆(3)的底部固定套接有密封环(301)，所述密封环(301)滑动连接在注料筒(5)的内壁上。
5.根据权利要求1所述的一种室内模型试验用的灌注桩一体机，其特征在于：所述混合箱(9)的底板开设有通槽，所述混合箱(9)通槽的大小与输料管(8)管道大小一致。
6.根据权利要求1所述的一种室内模型试验用的灌注桩一体机，其特征在于：所述第一进料斗(17)、进水斗(18)和第二进料斗(19)大小相同，所述第一进料斗(17)、进水斗(18)和第二进料斗(19)呈三角形分布在伺服电机(14)的周围。
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