CN114922557B - 一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置及挖孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置及挖孔方法，以解决人工挖孔桩在开挖过程中掉落物对井下作业人员造成较大安全隐患的问题。其中，该防护装置包括防护架和卷扬机；防护架包括挡渣组件以及与挡渣组件连接的支撑柱，挡渣组件上设有出渣孔以供出渣桶通过，支撑柱的端部设有用于与井底地面可拆卸连接的连接组件；卷扬机与防护架连接。本发明结构简单、安装方便、无坠落风险，能够对来自井口、井壁、出渣桶的掉落物进行有效的抵挡，并且能够随着施工进度进行高度调整以对井下作业人员进行全施工周期保护。

Description

一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置及挖孔方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置及挖孔方法。

背景技术

人工挖孔桩即用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩，桩径一般较大、最细的直径有0.80m，多布置为圆桩、方桩。人工桩具有施工方便、不需要大型机械设备，对环境干扰少，刚度大，承载能力和抗阻滑能力强等特点。人工挖孔桩使用范围较广，随着我国基础设施建设的发展，人工桩应用领域较为广泛，在公路、桥梁、基础设施基础处理、边坡防冲刷防护、滑坡治理等方面均有大量应用。

通过调查、监测等手段发现有变形的边坡，一般采取削坡减载、压填坡脚、增加排水措施、加强锁口、加强巡视监测、应急预案等应急处置措施，来减缓、抑制变形向后缘或侧缘牵引。在危害对象较重要且无法规避时，需要对滑坡进行治理，削坡减载、压脚、排水等手段不能满足要求时，一般在滑坡中下部采取人工挖孔桩或机械成孔桩进行治理，增加滑坡的阻滑作用。

在滑坡治理设计中，一般根据计算滑坡下滑力来设计桩的尺寸，抗滑桩多采取方桩形式，方桩的长边刚度大，顺滑动方向布置，钢筋和混凝土结构参数依据计算确定。由于是人工开挖，开挖的快慢主要是受下部岩土体的性能控制，岩土体结构、物理力学性质、地下水发育等对桩壁稳定影响较大，控制桩体进度和桩效果的关键即开挖成孔。有些桩体尺寸较大或开挖难度大，开挖工期长，开挖过程中，不仅要预防井口可能的掉落物，还要预防出渣过程中出渣桶掉落的渣料，并且开挖过程中还可能会出现井壁失稳的现象导致井壁上也会掉落渣料，从而对井下作业人员造成较大的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何抵挡来自井壁、井口、出渣桶的掉落物以保证井下作业人员的安全，目的在于提供一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置及挖孔方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一方面，本发明提供一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置，包括：

防护架，所述防护架包括挡渣组件以及与挡渣组件连接的支撑柱，所述挡渣组件上设有出渣孔以供出渣桶通过，所述支撑柱的端部设有用于与井底地面可拆卸连接的连接组件；

卷扬机，所述卷扬机与所述防护架连接。

在一些实施例中，所述挡渣组件包括：

支撑边框，所述支撑边框与支撑柱连接；

挡渣板，所述挡渣板与所述支撑边框旋转连接。

在一些实施例中，所述挡渣板包括第一挡板和第二挡板；

所述第一挡板一端与所述支撑边框一端旋转连接，另一端设置有第一半圆豁口；

所述第二挡板一端与所述支撑边框另一端旋转连接，另一端设置有第二半圆豁口；

所述第一半圆豁口和第二半圆豁口形成所述出渣孔。

在一些实施例中，所述挡渣板呈拱形。

在一些实施例中，所述支撑边框上还设置有支撑层以及缓冲层；

所述支撑层与所述支撑边框连接，所述挡渣板通过所述支撑层与所述支撑边框连接；

所述缓冲层与所述支撑层连接并位于所述支撑层与挡渣板之间；

所述支撑层和缓冲层上均开设有与所述出渣孔对应的避让孔。

在一些实施例中，所述连接组件包括：

用于插接于井底地面的插筋；

连接于支撑柱端部的套筒，所述套筒用于套接于所述插筋。

另一方面，本发明提供一种挖孔方法，基于上述任一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置，包括以下步骤：

在第一井段掘进完成后，通过连接组件将支撑柱连接于井底地面中；

开挖第二井段，挖掘时，预留连接组件周围的泥土以形成支撑泥柱；

在第二井段掘进完成后，通过卷扬机使防护架高度保持并捣平支撑泥柱，取出连接组件；

通过所述卷扬机下放防护架以使连接组件能够与第二井段井底地面连接。

在一些实施例中，在将支撑柱连接与井底地面之前，在井底地面上开挖一出渣坑，出渣坑的位置与欲安装的防护架上的出渣孔位置对应。

在一些实施例中，在连接连接组件之前，将井底地面相应的区域夯实。

在一些实施例中，通过卷扬机使防护架保持时，提升防护架0.5m高度。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明提供的一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置及挖孔方法，掘进过程中，通过防护架的设置能够抵挡来自井口以及井壁上的掉落物；通过出渣孔的设置，出渣过程中不用拆除防护装置，能够避免出渣过程中的渣料掉落至井底而引起的安全隐患；在一段井段掘进完成时，通过连接组件以及卷扬机的配合，能够使防护架持续下移，在抵挡井口掉落物的同时，特别能够抵挡来自井壁的掉落物，从而能够在施工全过程中为工作人员提供安全保障。

2、本发明提供的一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置及挖孔方法，通过连接组件将防护架与井底地面连接，连接组件只需抵抗防护架水平移动趋势即可，连接组件的负载较小，连接强度要求相对较为简单，安装便捷，且没有防护架坠落的风险，保证了井下作业人员的施工安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的用于人工挖孔桩井下作业的防护装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的支撑柱连接结构示意图；

图3为本发明实施例提供的支撑层平面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的挡渣板平面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的钢筋网片局部安装结构示意图；

图6为本发明实施例提供的支撑柱连接前的示意图；

图7为本发明实施例提供的支撑柱连接后的示意图；

图8为本发明实施例提供的第一井段开挖完成后的示意图；

图9为本发明实施例提供的插筋与套筒分离时的示意图；

图10为本发明实施例提供的取出插筋后的示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-挡渣板，2-拉绳，3-缓冲层，4-支撑层，5-支撑柱，6-连接组件，7-挂钩，8-螺栓卡扣，9-合页，10-管道，11-下部箍筋，12-上部箍筋，13-支撑边框，14-避让孔，15-出渣孔，16-螺栓，17-插筋，18-套筒，19-支撑泥柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”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保护范围的限制。

实施例

如图1～图5所示，一方面，在本发明提供一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置的一个实施例中，该防护装置包括防护架和卷扬机；防护架包括挡渣组件以及与挡渣组件连接的支撑柱5，挡渣组件上设有出渣孔15以供出渣桶通过，支撑柱5的端部设有用于与井底地面可拆卸连接的连接组件6；卷扬机与防护架连接。

支撑柱5用于为整个防护装置提供支撑力，本实施例中，支撑柱5的数量设置为6个，其中4个支撑柱5位于矩形的4个角点上，另2个支撑柱5位于所述矩形长边的中点上，支撑柱5的长度至少设置为1.8m从而为井下作业人员提供一定的活动空间，便于作业，每个支撑柱5的一端分别与挡渣组件连接，6个支撑柱5的外围设置有箍筋，其中接近支撑柱5端部设置直径12mm的下部箍筋11，支撑柱5端部与挡渣组件之间设置若干直径为6mm的上部箍筋12；挡渣组件整体形状呈矩形，当然不仅限于此，挡渣组件的整体形状可以根据挖孔截面的形状做适当调整，例如，挖孔截面为圆形时，则挡渣组件整体形状也呈圆形，挖孔截面为矩形时，则挡渣组件整体形状也呈矩形，其他情况以此类推，挡渣组件的整体轮廓与井壁之间留有间隙以便于防护架整体上下移动以及便于管道10、线缆等器件的安装。

使用时，将支撑柱5上的连接组件6与井底地面连接即可，挡渣组件以下、井底地面以上的空间便作为作业空间，由于本实施例提供的防护装置用于安装于井底，连接组件6仅需抵抗防护装置在水平方向的移动趋势即可，对于连接组件6本身的结构强度要求、连接强度要求相对较低，安装支撑柱5时相对更加容易；挡渣组件上设置的出渣孔15能够供出渣桶通过，在出渣过程中不用对挡渣组件进行拆卸即可实现出渣，且能够抵挡自出渣桶掉落出的渣料，保证井下作业人员的施工安全；某一井段挖掘完成后，通过卷扬机使防护架高度保持，此时便可进行连接组件6的拆卸，拆卸后再通过卷扬机下放防护架，再次通过连接组件6连接支撑柱5与井底地面，从而使得防护架的位置跟随施工进度得到调整，使得作业空间范围内的井壁高度始终在预期范围内，能够减小井壁掉落物对作业人员的安全威胁，且能够抵挡来自防护架以上的井壁段的掉落物。

在一些可选的实施例中，挡渣组件包括支撑边框13和挡渣板1；支撑边框13与支撑柱5连接；挡渣板1与支撑边框13旋转连接。

支撑边框13的整体形状呈矩形，支撑边框13由4个U型槽钢组成，支撑边框13的4个角点处分别与支撑柱5固定连接，支撑边框13的长边中点处与支撑柱5固定连接；挡渣板1与支撑边框13的任一边可旋转连接。在出料过程中，出渣孔15内总会洒落渣料至挡渣板1上，且随着掘进深度的增加，井壁上也会掉落坠物至挡渣板1上，挡渣板1上的渣料会随时间堆积，当堆积到一定程度时便会在下放防护架的过程中向防护架四周大量洒落坠物，从而为作业人员带来了较大的安全隐患，将挡渣板1与支撑边框13可旋转连接后，在每次下方防护架时，均可通过旋转挡渣板1以清理挡渣板1上的渣料，以减小下放防护架的过程中对作业人员的安全隐患。

为了便于挡渣板1的旋转操作，在出渣孔15出设置拉绳2以便于从上方拉动拉绳2促使挡渣板1旋转。

在一些可选的实施例中，挡渣板1包括第一挡板和第二挡板；第一挡板一端与支撑边框13一端旋转连接，另一端设置有第一半圆豁口；第二挡板一端与支撑边框13另一端旋转连接，另一端设置有第二半圆豁口；第一半圆豁口和第二半圆豁口形成出渣孔15。将挡渣板1一分为二，清理挡渣板1上的渣料时，第一挡板和第二挡板分别承载一半的渣料重力，这样能够便于工作人员操作。同时，挡渣板1上的渣料分别从防护架的两侧落入井底，每侧的渣料较少，能够防止渣料堵塞于支撑边框13和井壁之间。

在一些可选的实施例中，挡渣板1呈拱形。挡渣板1为一个板整体时，整个挡渣板1呈弧板的形状，相应的，对于支撑柱5来说，边框长边两端支撑柱5的长度要小于中间支撑柱5的长度，中间支撑柱5长度可以被设置为1.85m，从而保证挡渣板1被有效支撑；挡渣板1为第一挡板、第二挡板的组合时，第一挡板、第二挡板共同组成弧板的形状。挡渣板1设置为拱形后，部分渣料可自挡渣板1上自动滑落至边侧并从四周掉落至井底，能够降低挡渣板1上渣料的堆积量。

在一些可选的实施例中，支撑边框13上还设置有支撑层4以及缓冲层3；支撑层4与支撑边框13连接，挡渣板1通过支撑层4与支撑边框13连接；缓冲层3与支撑层4连接并位于支撑层4与挡渣板1之间。

具体而言，支撑层4被配置为钢筋网片，钢筋网片上与出渣孔15相应的位置开设第一避让孔14，钢筋网片采用直径12mm带肋钢筋焊接而成，纵横向间排距10cm，纵横向钢筋节点采用焊接连接，支撑柱5与钢筋网片采用U型的螺栓卡扣8进行连接，螺栓16依次穿过螺栓卡扣8的一侧面、钢筋网片、螺栓卡扣8的另一侧面，以便于拆卸，钢筋网片上可以设置若干挂钩7以便于挂置物品、工具等。缓冲层3被配置成聚氨酯泡沫板，在钢筋网片上，铺设一层厚度约5cm的聚氨酯泡沫，长和宽等于下部钢筋网片的长和宽，缓冲层3能够为掉落物提供一定的缓冲以减小防护架受到的冲击，防止防护架下沉，钢筋网片与泡沫板的连接采用钢丝绑扎连接。挡渣板1则作为防护板设置于缓冲层3上，挡渣板1被配置成柔性塑料板，柔性塑料板的尺寸等于下部缓冲层3，沿支撑边框13的长边方向平均分为2块，在靠近支撑边框13短边处设置2个活页，活页一边与下部钢筋网片连接，另一边与柔性塑料板连接，在中间部位设置一个拉绳2，利用升降机拉绳2，可以使得塑料板沿活页翻转，可翻转角度近90度，这样可以使得塑料板上掉落的渣料沿塑料板滑落入桩底。

在一些实施例中，连接组件6包括插筋17和套筒18；插筋17用于插接于井底地面；套筒18连接于支撑柱5端部，套筒18用于套接于插筋17。插筋17长约0.4m(插入地面以下)，主要用于固定下部基础，使得支撑柱5下部牢固。套筒18材料为钢，套筒18一端封口，该端与支撑柱5端部焊接。采用插筋17配合套筒18的方式进行防护架与井底地面的连接，结构简单，操作便捷，能够节省大量的施工时间成本。

如图1～10所示，另一方面，本发明提供一种挖孔方法，基于上述任一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置，包括以下步骤：

按照要求，根据土层稳定情况每层开挖深一般0.3m～0.5m，现以桩内每层开挖段长0.5m为例进行说明：

S1、在第一井段掘进完成后，通过连接组件6将支撑柱5连接于井底地面中。

本实施例中，在开挖桩底面根据平面布置确定6个支撑柱5位置，利用铲、锹等工具进行基础平整，将支撑柱5对应的安装位置在井底进行标注，标注完成后，一般采取夯锤锤击以将直径25mm的插筋17打入井底地面以下0.4m；地层坚硬段则采用手风钻进行钻孔，孔径一般取34mm以便于放入插筋17，孔深0.4m；在支撑柱5底部则焊接长5cm、直径为30mm的钢套筒18，以便插筋17插入。

本实施例中，在连接支撑柱5之前，可以先在井底地面开挖直径略大于出渣桶直径，深度高于出渣桶高度约20cm的出渣坑，开挖出的渣堆放于出渣坑的周边。如此，开挖井段20cm前，将出渣桶通过卷扬机经出渣孔15放入出渣坑后能够允许将渣料以推入的方式送进出渣桶，从而节约作业人员的体力，继而提高开挖效率。

S2、开挖第二井段，挖掘时，预留连接组件6周围的泥土以形成支撑泥柱19。

本实施例中，根据土体性质，支撑泥柱19的直径可以做适当的调整，例如土体相对松散时，支撑泥柱19的直径可以预留得稍大一些，从而保证插筋17与土体的连接稳固性。

开挖第二井段的过程中，开挖渣料装满出渣桶后，桩内作业作业人员可以利用对讲机与桩口卷扬机操作员发出升桶信号，此时桩内作业人员应当全部在防护装置下部。桩口卸渣后，桩口操作员向桩内发出降桶信号，此时桩内作业人员也应当全部在防护装置下，待出渣桶抵达出渣坑内，桩内作业人员才继续开始作业。开挖过程中，井壁以及挡渣板1上可能自四周掉落渣料，基于施工安全的考虑，当需要开挖四周壁面时，可以采取加长的开挖工具进行开挖。

S3、在第二井段掘进完成后，通过卷扬机使防护架高度保持并捣平支撑泥柱19，取出连接组件6。

本实施例中，待本层达到开挖深度要求后，利用桩口的卷扬机吊住防护架，并向上提升约0.5m以保证套筒18和插筋17分离；桩内作业人员采用撅头对支撑泥柱19进行掏挖，并对井壁按照设计要求进行修正，本层开挖完成后，清理平整井底地面，在地面上与支撑柱5对应的位置打入插筋17。

S4、通过卷扬机下放防护架以使连接组件6能够与第二井段井底地面连接。

本实施例中，插筋17打入设计深度后，利用桩口卷扬机慢速下降防护结构，桩内作业人员利用对讲机和上部操作员沟通，微调防护架的位置，使得插筋17插入支撑柱5的钢套筒18内，然后进行下一段井段的开挖。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于人工挖孔桩井下作业的防护装置，其特征在于，包括：

防护架，所述防护架包括挡渣组件以及与挡渣组件连接的支撑柱(5)，所述挡渣组件上设有出渣孔(15)以供出渣桶通过，所述支撑柱(5)的端部设有用于与井底地面可拆卸连接的连接组件(6)；

卷扬机，所述卷扬机与所述防护架连接，

所述挡渣组件包括：

支撑边框(13)，所述支撑边框(13)与支撑柱(5)连接；

挡渣板(1)，所述挡渣板(1)与所述支撑边框(13)旋转连接；

所述挡渣板(1)包括第一挡板和第二挡板；

所述第一挡板一端与所述支撑边框(13)一端旋转连接，另一端设置有第一半圆豁口；

所述第二挡板一端与所述支撑边框(13)另一端旋转连接，另一端设置有第二半圆豁口；

所述第一半圆豁口和第二半圆豁口形成所述出渣孔(15)；

所述挡渣板(1)呈拱形；

所述支撑边框(13)上还设置有支撑层(4)以及缓冲层(3)；

所述支撑层(4)与所述支撑边框(13)连接，所述挡渣板(1)通过所述支撑层(4)与所述支撑边框(13)连接；

所述缓冲层(3)与所述支撑层(4)连接并位于所述支撑层(4)与挡渣板(1)之间；

所述支撑层(4)和缓冲层(3)上均开设有与所述出渣孔(15)对应的避让孔(14)。

2.根据权利要求1所述的用于人工挖孔桩井下作业的防护装置，其特征在于，所述连接组件(6)包括：用于插接于井底地面的插筋(17)；

连接于支撑柱(5)端部的套筒(18)，所述套筒(18)用于套接于所述插筋(17)。

3.一种挖孔方法，基于权利要求1～2任一项所述的用于人工挖孔桩井下作业的防护装置，其特征在于，包括以下步骤：

在第一井段掘进完成后，通过连接组件(6)将支撑柱(5)连接于井底地面中；

开挖第二井段，挖掘时，预留连接组件(6)周围的泥土以形成支撑泥柱(19)；

在第二井段掘进完成后，通过卷扬机使防护架高度保持并捣平支撑泥柱(19)，取出连接组件(6)；

通过所述卷扬机下放防护架以使连接组件(6)能够与第二井段井底地面连接。

4.根据权利要求3所述的挖孔方法，其特征在于，在将支撑柱(5)连接与井底地面之前，在井底地面上开挖一出渣坑，出渣坑的位置与欲安装的防护架上的出渣孔(15)位置对应。

5.根据权利要求3所述的挖孔方法，其特征在于，在连接连接组件(6)之前，将井底地面相应的区域夯实。

6.根据权利要求3所述的挖孔方法，其特征在于，通过卷扬机使防护架保持时，提升防护架0.5m高度。