CN114961569A - 一种自沉式挤压吸水扩孔装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自沉式挤压吸水扩孔装置及其施工方法，自沉式挤压吸水扩孔装置包括吸水扩孔装置和与吸水扩孔装置通过钢丝绳连接用于控制吸水扩孔装置升降的起吊装置；吸水扩孔装置包括带有传感器的复合式液压器，复合式液压器包括沿竖直方向设置的主液压杆，主液压杆的上下两端分别垂直固定连接有两个朝向相反的扩孔液压杆；扩孔液压杆的端部与半圆弧状钢板的内侧中部固定连接；主液压杆的液压缸外垂直固定连接有多个吸水液压杆，吸水液压杆的端部固定连接有顶端及外环面开放的用于放置吸水材料包的扇形槽；本发明还涉及自沉式挤压吸水扩孔装置的施工方法；本发明所提供的装置结构构造简单，施工容易，可提高桩体的质量，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及地基处理技术，具体涉及一种自沉式挤压吸水扩孔装置及其施工方法。
背景技术
缩孔即孔径的超常缩小。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨损的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔。另一种是由于地层中有软塑土(俗称橡皮土)，遇水膨胀后使孔径缩小。为解决缩孔问题，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二、三次。或者使用钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。以上解决缩孔问题的方法工序繁琐，延误工期，引起孔壁坍塌，影响桩的质量，降低桩的承载力，进一步会带来经济损失和威胁生命安全。因此如何有效解决桩开挖出现的缩孔问题，杜绝由此带来的质量弊病是施工人员一直亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明针对地层中有软塑土，遇水膨胀后使桩孔缩小的情况提供一种结构简单、施工便捷的自沉式挤压吸水扩孔装置及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种自沉式挤压吸水扩孔装置，包括吸水扩孔装置和与所述吸水扩孔装置通过钢丝绳连接用于控制所述吸水扩孔装置升降的起吊装置；
所述吸水扩孔装置包括带有传感器的复合式液压器，所述复合式液压器包括沿竖直方向设置的主液压杆，所述主液压杆的上下两端分别垂直固定连接有两个朝向相反的扩孔液压杆，所述扩孔液压杆远离主液压杆一端的端部与半圆弧状钢板的内侧中部固定连接，且位于所述主液压杆同一端的两个半圆弧状钢板在扩孔液压杆处于收缩状态时构成一完整的圆环结构；
所述主液压杆的液压缸外垂直固定连接有多个吸水液压杆，所述多个吸水液压杆位于同一水平面且相邻吸水液压杆之间的夹角一致，所述吸水液压杆远离主液压杆一端的端部固定连接有顶端及外环面开放的用于放置吸水材料包的扇形槽，所述多个吸水液压杆端部的扇形槽在吸水液压杆均处于收缩状态时构成一完整的圆环结构；所述扇形槽开放的外环面设有防止吸水材料包掉落的围挡土工布，所述围挡土工布的左右两端分别挂设在所述扇形槽两侧面的外端端部；
所述主液压杆的底部可拆卸连接有防止所述吸水扩孔装置卡于桩孔内的配重装置；所述主液压杆的顶部设有用于安装钢丝绳的安装环。
进一步地，所述起吊装置包括起支撑作用的门式钢架，所述门式钢架包括竖直设置的两根支撑杆和位于所述两根支撑杆之间的横杆，所述横杆的两端分别与所述两根支撑杆的顶部垂直固定连接；
所述横杆的中部固定连接有朝下的滑轮，所述横杆的一侧固定连接有可收放钢丝绳的牵引装置，所述牵引装置的钢丝绳穿过滑轮与所述主液压杆顶部的安装环固定连接。
进一步地，所述配重装置包括刚性圆柱，所述刚性圆柱上下端面的中心位置分别垂直固定连接有螺纹杆，所述刚性圆柱的底部通过螺纹杆与顶面中部设有对应螺纹孔的刚性圆锥螺纹连接；
所述主液压杆的底部固定连接有带内螺纹的螺纹筒，所述主液压杆通过螺纹筒与所述刚性圆柱顶面的螺纹杆螺纹连接。
进一步地，还包括用于控制所述主液压杆、扩孔液压杆和吸水液压杆伸缩的遥控器；所述遥控器分别与所述主液压杆、扩孔液压杆和吸水液压杆通过无线信号连接。
进一步地，所述吸水材料包的包装袋采用土工布制作，所述吸水材料包内的吸水材料为水泥、石灰、沙子和粘土按质量比为1：1：2：3组成的混合物。
进一步地，所述半圆弧状钢板的直径为15cm；所述扇形槽的内径为10cm，外径为15cm。
进一步地，所述刚性圆柱和刚性圆锥的顶面圆直径均为20cm；所述刚性圆柱和刚性圆锥总的质量为50kg。
本发明还提供一种自沉式挤压吸水扩孔装置的施工方法，包括如下步骤：
步骤1、勘察桩孔缩孔处的工程地质条件和缩孔位置，进行土体含水率估算；分别对缩孔的位置及长度进行定位测量；
步骤2、将围挡土工布的左右两端分别挂设在扇形槽两侧面的外端端部，然后向扇形槽内放入吸水材料包，调整复合式液压器，使主液压杆、扩孔液压杆和吸水液压杆均处于收缩状态；
步骤3、通过起吊装置将吸水扩孔装置放入桩孔内发生缩孔的位置，将控制扩孔液压杆伸长，将缩孔部位的孔径扩大至比设计孔径大分别伸长5～10cm，然后同时控制多个吸水液压杆伸长，将扇形槽内的吸水材料包挤压进入土壤中，接着控制多个吸水液压杆收缩，收回扇形槽；并依次控制扩孔液压杆和主液压杆处于收缩状态，通过起吊装置将吸水扩孔装置收回地面；
步骤4、重复步骤2和步骤3，对桩孔内发生缩孔的部分，从下至上通过向土体内挤压吸水材料包进行吸水，以扩大孔径，直到孔径满足要求为止；
步骤5、当桩孔径满足设计要求后，控制主液压杆、扩孔液压杆和吸水液压杆均处于收缩状态，通过起吊装置将吸水扩孔装置收回地面。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)本发明所提供的自沉式挤压吸水扩孔装置能自动实施扩孔、快速吸水、防止桩壁坍塌，从根本上解决了桩缩孔的问题。
(2)本申请所涉及的自沉式挤压吸水扩孔装置构造简单，施工容易，为处理因地质中含软塑性土等引起桩体发生缩孔的问题提供一种新的解决方案，提高桩体的质量，节约成本。
本发明的工作原理：当桩孔发生缩孔后，先通过勘察，确定桩体发生缩孔的具体位置和长度，通过起吊装置将吸水扩孔装置放置到桩缩孔部位；通过调节扩孔液压杆伸长，将缩孔部位的孔径扩大至比设计孔大5～10cm，再通过扇形槽将吸水材料包不断的挤压至桩缩孔部位的土壤中，直至桩缩孔部位的孔径满足设计要求为止。放置有吸水材料包的扇形槽通过吸水液压杆的伸长伸入土壤中，然后吸水液压杆再带动扇形槽回缩，在扇形槽回缩时，扇形槽内的吸水材料包在土壤的摩擦及阻力作用下逐渐突破扇形槽外环面的围挡土工布，然后脱离扇形槽留在土壤内。
附图说明
图1为本发明实施例所涉及的自沉式挤压吸水扩孔装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所涉及的复合式液压器的结构示意图；
图3为本发明实施例所涉及的吸水液压杆与扇形槽的结构示意图；
图4为本发明实施例所涉及的配重装置的拆分结构示意图。
图中：1、主液压杆；2、扩孔液压杆；3、半圆弧状钢板；4、吸水液压杆；5、扇形槽；6、吸水材料包；7、围挡土工布；8、安装环；9、支撑杆；10、横杆；11、滑轮；12、牵引装置；13、刚性圆柱；14、刚性圆锥；15、螺纹筒；16、遥控器。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体内容做进一步详细解释说明。
参照图1-4，本实施例提供一种自沉式挤压吸水扩孔装置，包括吸水扩孔装置和与所述吸水扩孔装置通过钢丝绳连接用于控制所述吸水扩孔装置升降的起吊装置；
所述吸水扩孔装置包括带有传感器的复合式液压器，所述复合式液压器包括沿竖直方向设置的主液压杆1，主液压杆1的活塞杆朝上设置，所述主液压杆1的上下两端分别垂直固定连接有两个朝向相反的扩孔液压杆2，优选的，扩孔液压杆2液压缸一端的端部与主液压杆1垂直固定连接；扩孔液压杆2远离主液压杆1一端的端部与半圆弧状钢板3的内侧中部固定连接，且位于所述主液压杆1同一端的两个半圆弧状钢板3在扩孔液压杆2处于收缩状态时构成一完整的圆环结构；
所述主液压杆1的液压缸外垂直固定连接有六个吸水液压杆4，所述六个吸水液压杆4位于同一水平面且相邻吸水液压杆4之间的夹角一致，优选的，吸水液压杆4液压缸一端的端部与主液压杆1的液压缸垂直固定连接；所述吸水液压杆4远离主液压杆1一端的端部固定连接有顶端及外环面开放的用于放置吸水材料包6的扇形槽5，所述六个吸水液压杆4端部的扇形槽5在吸水液压杆4均处于收缩状态时构成一完整的圆环结构；所述扇形槽5开放的外环面设有防止吸水材料包6掉落的围挡土工布7，所述围挡土工布7的左右两端分别挂设在所述扇形槽5两侧面的外端端部，以方便扇形槽5内的吸水材料包6在地层中遇水膨胀后的软塑土的压力作用下，在扇形槽5随吸水液压杆4回缩时，吸水材料包6可突破围挡土工布7留在桩孔周边的软塑土内，起到吸水的作用；优选的，所述吸水材料包6的包装袋采用土工布制作，所述吸水材料包6内的吸水材料为水泥、石灰、沙子和粘土按质量比为1：1：2：3组成的混合物。
所述主液压杆1的底部可拆卸连接有防止所述吸水扩孔装置卡于桩孔内的配重装置；当桩缩孔程度很大卡住吸水扩孔装置时，配重装置可利用其重力带动吸水扩孔装置突破该位置；
所述配重装置包括刚性圆柱13，所述刚性圆柱13上下端面的中心位置分别垂直固定连接有螺纹杆，所述刚性圆柱13的底部通过螺纹杆与顶面中部设有对应螺纹孔的刚性圆锥14螺纹连接；优选的，所述刚性圆柱13的直径与刚性圆锥14的顶面圆直径相等，且大于等于半圆弧状钢板3的直径和扇形槽5的外径；
所述主液压杆1的底部固定连接有带内螺纹的螺纹筒15，优选的，螺纹筒15为与刚性圆柱13顶面的螺纹杆尺寸匹配的螺母；所述主液压杆1通过螺纹筒15与所述刚性圆柱13顶面的螺纹杆螺纹连接；
所述主液压杆1的顶部设有用于安装钢丝绳的安装环8；
所述起吊装置包括起支撑作用的门式钢架，所述门式钢架包括竖直设置的两根支撑杆9和位于所述两根支撑杆9之间的横杆10，所述横杆10的两端分别与所述两根支撑杆9的顶部垂直固定连接；
所述横杆10的中部固定连接有朝下的滑轮11，所述横杆10的一侧固定连接有可收放钢丝绳的牵引装置12，所述牵引装置12的钢丝绳穿过滑轮11与所述主液压杆1顶部的安装环8固定连接；优选的，所述牵引装置12为卷扬机；
所述复合式液压器通过截面面积7mm2的双芯铜线与外界电源连接，从而为复合式液压器供电。
优选的，所述自沉式挤压吸水扩孔装置还包括用于控制所述主液压杆1、扩孔液压杆2和吸水液压杆4伸缩的遥控器16；所述遥控器16分别与所述主液压杆1、扩孔液压杆2和吸水液压杆4通过无线信号连接。
优选的，所述半圆弧状钢板3的直径为15cm，所述扩孔液压杆2处于最大伸长状态时的长度为80cm；所述扇形槽5的内径为10cm，外径为15cm；所述吸水液压杆4处于最大伸长状态时的长度为80cm。
优选的，所述刚性圆柱13和刚性圆锥14的顶面圆直径均为20cm；所述刚性圆柱13和刚性圆锥14总的质量为50kg。
本实施例还提供一种上述自沉式挤压吸水扩孔装置的施工方法，包括如下步骤：
步骤1、勘察桩孔缩孔处的工程地质条件和缩孔位置，进行土体含水率估算(过含水率的估计可以计算出大致所需的吸水材料)；分别对缩孔的位置及长度进行定位测量；
步骤2、将围挡土工布7的左右两端分别挂设在扇形槽5两侧面的外端端部，然后向扇形槽5内放入吸水材料包6，调整复合式液压器，使主液压杆1、扩孔液压杆2和吸水液压杆4均处于收缩状态；
步骤3、通过起吊装置将吸水扩孔装置放入桩孔内发生缩孔的位置，适当伸长主液压杆1的长度避免半圆弧状钢板3与扇形槽5在水平运动过程中相互阻挡，控制扩孔液压杆2伸长，将缩孔部位的孔径扩大至比设计孔径大5～10cm，通过半圆弧状钢板3将桩孔撑开，然后同时控制六个吸水液压杆4伸长，将扇形槽5内的吸水材料包6挤压进入土壤中，接着控制六个吸水液压杆4收缩，收回扇形槽(5)；然后依次控制扩孔液压杆2和主液压杆1处于收缩状态，通过起吊装置将吸水扩孔装置收回地面；
步骤4、重复步骤2和步骤3，对桩孔内发生缩孔的部分，从下至上通过向土体内挤压吸水材料包6进行吸水，以扩大孔径，直到孔径满足要求为止；
步骤5、当桩孔径满足设计要求后，控制主液压杆1、扩孔液压杆2和吸水液压杆4均处于收缩状态，通过起吊装置将吸水扩孔装置收回地面。
Claims (8)
1.一种自沉式挤压吸水扩孔装置，其特征在于，包括吸水扩孔装置和与所述吸水扩孔装置通过钢丝绳连接用于控制所述吸水扩孔装置升降的起吊装置；
所述吸水扩孔装置包括带有传感器的复合式液压器，所述复合式液压器包括沿竖直方向设置的主液压杆(1)，所述主液压杆(1)的上下两端分别垂直固定连接有两个朝向相反的扩孔液压杆(2)，所述扩孔液压杆(2)远离主液压杆(1)一端的端部与半圆弧状钢板(3)的内侧中部固定连接，且位于所述主液压杆(1)同一端的两个半圆弧状钢板(3)在扩孔液压杆(2)处于收缩状态时构成一完整的圆环结构；
所述主液压杆(1)的液压缸外垂直固定连接有多个吸水液压杆(4)，所述多个吸水液压杆(4)位于同一水平面且相邻吸水液压杆(4)之间的夹角一致，所述吸水液压杆(4)远离主液压杆(1)一端的端部固定连接有顶端及外环面开放的用于放置吸水材料包(6)的扇形槽(5)，所述多个吸水液压杆(4)端部的扇形槽(5)在吸水液压杆(4)均处于收缩状态时构成一完整的圆环结构；所述扇形槽(5)开放的外环面设有防止吸水材料包(6)掉落的围挡土工布(7)，所述围挡土工布(7)的左右两端分别挂设在所述扇形槽(5)两侧面的外端端部；
所述主液压杆(1)的底部可拆卸连接有防止所述吸水扩孔装置卡于桩孔内的配重装置；所述主液压杆(1)的顶部设有用于安装钢丝绳的安装环(8)。
2.如权利要求1所述的自沉式挤压吸水扩孔装置，其特征在于，所述起吊装置包括起支撑作用的门式钢架，所述门式钢架包括竖直设置的两根支撑杆(9)和位于所述两根支撑杆(9)之间的横杆(10)，所述横杆(10)的两端分别与所述两根支撑杆(9)的顶部垂直固定连接；
所述横杆(10)的中部固定连接有朝下的滑轮(11)，所述横杆(10)的一侧固定连接有可收放钢丝绳的牵引装置(12)，所述牵引装置(12)的钢丝绳穿过滑轮(11)与所述主液压杆(1)顶部的安装环(8)固定连接。
3.如权利要求1所述的自沉式挤压吸水扩孔装置，其特征在于，所述配重装置包括刚性圆柱(13)，所述刚性圆柱(13)上下端面的中心位置分别垂直固定连接有螺纹杆，所述刚性圆柱(13)的底部通过螺纹杆与顶面中部设有对应螺纹孔的刚性圆锥(14)螺纹连接；
所述主液压杆(1)的底部固定连接有带内螺纹的螺纹筒(15)，所述主液压杆(1)通过螺纹筒(15)与所述刚性圆柱(13)顶面的螺纹杆螺纹连接。
4.如权利要求1所述的自沉式挤压吸水扩孔装置，其特征在于，还包括用于控制所述主液压杆(1)、扩孔液压杆(2)和吸水液压杆(4)伸缩的遥控器(16)；所述遥控器(16)分别与所述主液压杆(1)、扩孔液压杆(2)和吸水液压杆(4)通过无线信号连接。
5.如权利要求1所述的自沉式挤压吸水扩孔装置，其特征在于，所述吸水材料包(6)的包装袋采用土工布制作，所述吸水材料包(6)内的吸水材料为水泥、石灰、沙子和粘土按质量比为1：1：2：3组成的混合物。
6.如权利要求1所述的自沉式挤压吸水扩孔装置，其特征在于，所述半圆弧状钢板(3)的直径为15cm；所述扇形槽(5)的内径为10cm，外径为15cm。
7.如权利要求3所述的自沉式挤压吸水扩孔装置，其特征在于，所述刚性圆柱(13)和刚性圆锥(14)的顶面圆直径均为20cm；所述刚性圆柱(13)和刚性圆锥(14)总的质量为50kg。
8.一种如权利要求1所述的自沉式挤压吸水扩孔装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、勘察桩孔缩孔处的工程地质条件和缩孔位置，进行土体含水率估算；分别对缩孔的位置及长度进行定位测量；
步骤2、将围挡土工布(7)的左右两端分别挂设在扇形槽(5)两侧面的外端端部，然后向扇形槽(5)内放入吸水材料包(6)，调整复合式液压器，使主液压杆(1)、扩孔液压杆(2)和吸水液压杆(4)均处于收缩状态；
步骤3、通过起吊装置将吸水扩孔装置放入桩孔内发生缩孔的位置，控制扩孔液压杆(2)伸长，将缩孔部位的孔径扩大至比设计孔径大5～10cm，然后同时控制多个吸水液压杆(4)伸长，将扇形槽(5)内的吸水材料包(6)挤压进入土壤中，接着控制多个吸水液压杆(4)收缩，收回扇形槽(5)；并依次控制扩孔液压杆(2)和主液压杆(1)处于收缩状态，通过起吊装置将吸水扩孔装置收回地面；
步骤4、重复步骤2和步骤3，对桩孔内发生缩孔的部分，从下至上通过向土体内挤压吸水材料包(6)进行吸水，以扩大孔径，直到孔径满足要求为止；
步骤5、当桩孔径满足设计要求后，控制主液压杆(1)、扩孔液压杆(2)和吸水液压杆(4)均处于收缩状态，通过起吊装置将吸水扩孔装置收回地面。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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