CN116356815B - 一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程施工技术领域，尤其涉及一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构。本发明包括支撑架和地基，支撑架设置在地基的顶部，支撑架的内侧装配有钻孔机构，钻孔机构用于在地基内进行钻孔，支撑架与地基之间装配有防土体变形机构，防土体变形机构用于防止深厚软土地区土体变形和振动，钻孔机构包括第一液压油缸、第一移动板、第一电机和钻杆，支撑架内侧的顶部固定有两个第一液压油缸，第一液压油缸的输出端固定有一第一移动板。本发明通过钻孔机构和防土体变形机构的结构设计，以及充气后的土工袋具有柔性变形作用，能够通过气体反力，平衡隔离孔孔壁土压力，可以将工程施工的振动效应进行彻底消减，提升了安全性。

Description

一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构

技术领域

本发明涉及工程施工技术领域，尤其涉及一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构。

背景技术

深厚软土层具有高压缩性、低强度、高灵敏性、低透水性、孔隙比大、天然含水量高等特点，因此在深厚软土地层地区，工程施工诱发的土体变形效应会导致周边结构物产生附加荷载，诱发沉降及不均匀变形等效应，影响结构安全。

同时，工程施工产生的振动作用，也会通过土体扩散传递，从而影响周边结构物的安全。如，基坑变形引起的周边结构物产生变形、预制桩基施工引起的挤土及振动效应等。因此，在深厚软土地层工程施工时，研发设计能够进行土体变形及振动隔离的结构，对工程具有重要意义，为此我们提出一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构，包括支撑架和地基，所述支撑架设置在地基的顶部，所述支撑架的内侧装配有钻孔机构，所述钻孔机构用于在地基内进行钻孔，所述支撑架与地基之间装配有防土体变形机构，所述防土体变形机构用于防止深厚软土地区土体变形和振动。

优选的，所述钻孔机构包括第一液压油缸、第一移动板、第一电机和钻杆，所述支撑架内侧的顶部固定有两个第一液压油缸，所述第一液压油缸的输出端固定有一第一移动板，所述第一移动板与支撑架内侧滑动连接，所述第一移动板顶部的中部固定有第一电机，所述第一电机的输出端贯穿第一移动板固定有钻杆。

优选的，所述钻孔机构还包括螺旋刀、钻头和槽口，所述钻杆的外侧固定有螺旋刀，所述钻杆的底部固定有钻头，所述钻头的外侧均布开设有多个槽口。

优选的，所述防土体变形机构包括导向组件、限位组件和支撑组件，所述支撑架的底部装配有导向组件，所述导向组件用于为防土体变形机构提供导向作用，所述导向组件的内侧装配有限位组件，所述限位组件用于对钻杆进行限位，所述限位组件与地基之间装配有支撑组件，所述支撑组件用于对深厚软土地区土体进行施工防护。

优选的，所述导向组件包括承载板、L型杆、第二液压油缸、第二移动板和通孔，所述支撑架底部的两端均固定有承载板，所述承载板均放置在地基上，所述承载板顶部的两端均固定有L型杆，所述L型杆顶部的一端均固定有第二液压油缸，多个所述第二液压油缸的输出端固定有一第二移动板，所述第二移动板与承载板滑动连接，所述第二移动板的顶部开设有与钻杆位置对应的通孔，所述通孔与钻杆间隙配合。

优选的，所述限位组件包括U型板、第二电机、转杆、转轮、导向杆、第一滑动块、第二滑动块、连接弹簧和弧形板，所述第二移动板底部的两端均固定有U型板，所述U型板的一端均固定有第二电机，所述第二电机的输出端贯穿U型板固定有转杆，所述转杆的两端均通过轴承与U型板转动连接，所述转杆的外侧均固定有转轮，所述转轮呈倾斜状布置，所述U型板的内侧且偏离转杆的位置均滑动连接有导向杆，所述导向杆的外侧且位于U型板内部的位置均固定有第一滑动块和第二滑动块，所述第一滑动块和第二滑动块均与转轮滑动连接，所述第一滑动块和第二滑动块相互远离的一侧均固定有连接弹簧，所述连接弹簧均与U型板固定，所述连接弹簧均与导向杆滑动连接，所述导向杆的一端均固定有弧形板，两个所述弧形板围合的区域与通孔位置对应。

优选的，所述限位组件还包括限位弧块和滑槽，所述弧形板的顶部均固定有限位弧块，所述第二移动板的底部且与限位弧块对应的位置均开设有滑槽，所述滑槽与限位弧块滑动连接，所述滑槽均与通孔连通。

优选的，所述支撑组件包括隔离孔和土工袋，所述钻杆在地基上钻成的孔为隔离孔，所述隔离孔的半径与弧形板的半径相同，所述隔离孔的内侧设置有土工袋，所述土工袋与隔离孔过盈配合。

优选的，所述转轮与水平面的夹角为25°~45°。

可以毫无疑义的看出，通过本申请的上述的技术方案，必然可以解决本申请要解决的技术问题。

同时，通过以上技术方案，本发明至少具备以下有益效果：

本发明通过钻孔机构和防土体变形机构的结构设计，以及充气后的土工袋具有柔性变形作用，能够通过气体反力，平衡隔离孔孔壁土压力，可以将工程施工的振动效应进行彻底消减，提升了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的支撑架和第一液压油缸的连接结构示意图；

图3为本发明的承载板和L型杆的连接结构示意图；

图4为本发明的第二移动板的剖切结构示意图；

图5为本发明的第二移动板和通孔的连接结构示意图；

图6为本发明的U型板和第二电机的连接结构示意图；

图7为本发明的地基和隔离孔的连接结构示意图；

图8为本发明的隔离孔和土工袋的连接结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

图中：1、支撑架；2、地基；3、第一液压油缸；4、第一移动板；5、第一电机；6、钻杆；7、螺旋刀；8、钻头；9、槽口；10、承载板；11、L型杆；12、第二液压油缸；13、第二移动板；14、通孔；15、U型板；16、第二电机；17、转杆；18、转轮；19、导向杆；20、第一滑动块；21、第二滑动块；22、连接弹簧；23、弧形板；24、隔离孔；25、土工袋；26、限位弧块；27、滑槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参照图1-2，一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构，包括支撑架1和地基2，支撑架1设置在地基2的顶部，支撑架1的内侧装配有钻孔机构，钻孔机构用于在地基2内进行钻孔，支撑架1与地基2之间装配有防土体变形机构，防土体变形机构用于防止深厚软土地区土体变形和振动；

钻孔机构包括第一液压油缸3、第一移动板4、第一电机5和钻杆6，支撑架1内侧的顶部固定有两个第一液压油缸3，第一液压油缸3的输出端固定有一第一移动板4，第一移动板4与支撑架1内侧滑动连接，第一移动板4顶部的中部固定有第一电机5，第一电机5的工作原理和接线方法是司空见惯的，其均属于常规手段或者公知常识，在此就不再赘述，本领域技术人员可以根据其需要或者便利进行任意的选配，第一电机5的输出端贯穿第一移动板4固定有钻杆6，当第一电机5启动时，第一电机5的输出端带动钻杆6转动，能够将地基2内钻出隔离孔24；

钻孔机构还包括螺旋刀7、钻头8和槽口9，钻杆6的外侧固定有螺旋刀7，钻杆6的底部固定有钻头8，钻头8的外侧均布开设有多个槽口9，通过槽口9的设置，便于钻头8进行快速钻孔，同时螺旋刀7能够将钻孔产生的土卷出。

实施例2

对实施例1进一步优化，具体地，如图3-8所示，防土体变形机构包括导向组件、限位组件和支撑组件，支撑架1的底部装配有导向组件，导向组件用于为防土体变形机构提供导向作用，导向组件的内侧装配有限位组件，限位组件用于对钻杆6进行限位，限位组件与地基2之间装配有支撑组件，支撑组件用于对深厚软土地区土体进行施工防护；

导向组件包括承载板10、L型杆11、第二液压油缸12、第二移动板13和通孔14，支撑架1底部的两端均固定有承载板10，承载板10均放置在地基2上，承载板10顶部的两端均固定有L型杆11，L型杆11顶部的一端均固定有第二液压油缸12，多个第二液压油缸12的输出端固定有一第二移动板13，第二移动板13与承载板10滑动连接，第二移动板13的顶部开设有与钻杆6位置对应的通孔14，通孔14与钻杆6间隙配合，当启动第二液压油缸12时,第二液压油缸12的输出端带动第二移动板13向下移动；

限位组件包括U型板15、第二电机16、转杆17、转轮18、导向杆19、第一滑动块20、第二滑动块21、连接弹簧22和弧形板23，第二移动板13底部的两端均固定有U型板15，U型板15的一端均固定有第二电机16，第二电机16的输出端贯穿U型板15固定有转杆17，转杆17的两端均通过轴承与U型板15转动连接，转杆17的外侧均固定有转轮18，转轮18呈倾斜状布置，U型板15的内侧且偏离转杆17的位置均滑动连接有导向杆19，导向杆19的外侧且位于U型板15内部的位置均固定有第一滑动块20和第二滑动块21，第一滑动块20和第二滑动块21均与转轮18滑动连接，第一滑动块20和第二滑动块21相互远离的一侧均固定有连接弹簧22，连接弹簧22均与U型板15固定，连接弹簧22均与导向杆19滑动连接，导向杆19的一端均固定有弧形板23，两个弧形板23围合的区域与通孔14位置对应，当工程施工完毕时，启动第二电机16,第二电机16的输出端带动转杆17转动，使得转轮18推动第一滑动块20进行移动，进而使得导向杆19带动弧形板23进行移动，即可实现两个弧形板23朝向相互远离的方向进行移动，直至两个弧形板23分离，便于进行下一步的钻孔作用；

限位组件还包括限位弧块26和滑槽27，弧形板23的顶部均固定有限位弧块26，第二移动板13的底部且与限位弧块26对应的位置均开设有滑槽27，滑槽27与限位弧块26滑动连接，滑槽27均与通孔14连通，通过滑槽27的设置，能够对限位弧块26提供导向和限位的作用；

支撑组件包括隔离孔24和土工袋25，钻杆6在地基2上钻成的孔为隔离孔24，隔离孔24的半径与弧形板23的半径相同，在土工袋25内放置土工袋25，土工袋25横向尺寸略大于隔离孔24直径，并具有一定的拉伸性能，土工袋25具有避水闭气的能力，隔离孔24的内侧设置有土工袋25，土工袋25与隔离孔24过盈配合，可以理解的是，充气土工袋25孔口设置充气装置及压力调整装置，工程施工完成后，土工袋25可以放气回收，进行重复使用；

对于本领域的技术人员来说，可以理解的是，土工袋25由涤纶、丙纶为原材料制成的双面熨烫针刺无纺布加工而成的袋子。土工袋25在充分考虑材料力学、水利学、生物学、植物学等诸多学科要求的前提下，土工袋25具有抗紫外，抗老化、无毒，不助燃，裂口不延伸的特点，真正实现了零污染；

转轮18与水平面的夹角为25°~45°，通过转轮18的设置，便于推动第一滑动块20和第二滑动块21进行移动。

综合上述可知：

本发明针对技术问题：在深厚软土地层地区，工程施工诱发的土体变形效应会导致周边结构物产生附加荷载，诱发沉降及不均匀变形等效应，影响结构安全，同时，工程施工产生的振动作用，也会通过土体扩散传递，从而影响周边结构物的安全。如，基坑变形引起的周边结构物产生变形、预制桩基施工引起的挤土及振动效应等；采用上述各实施例的技术方案。同时，上述技术方案的实现过程是：

本装置内的电气元件均为现有技术，其型号仅为其中的一种，只要能达到本装置中所要达到的目的的电气元件均可以使用，将装置中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不再对电气控制做说明；

将本装置移动至工程施工区域与被保护结构物中间，之后将本装置与外部电源进行电性连接，进行施工定位后，启动第一液压油缸3和第一电机5，第一液压油缸3的输出端带动第一移动板4向下移动，同时第一电机5的输出端带动钻杆6转动，对地基2内钻出隔离孔24，在螺旋刀7的作用下，使得隔离孔24内的土被卷出；

接着启动第二电机16,第二电机16的输出端带动转杆17转动，使得转轮18推动第二滑动块21进行移动，进而使得导向杆19带动弧形板23进行移动，即可实现两个弧形板23朝向相互靠近的方向进行移动，直至两个弧形板23贴合接触；

最后启动第二液压油缸12,第二液压油缸12的输出端带动第二移动板13向下移动，使得两个弧形板23插入隔离孔24内，对隔离孔24内壁进行支撑，接着将土工袋25放入隔离孔24内，通过气泵向土工袋25内充入高压气体，通过气体反力，平衡隔离孔24内壁土压力，维持孔壁稳定。同时，由于充气后的土工袋25具有柔性变形能力，可以根据土体变形大小进行径向变形调整，使变形向另一侧传递。同时，由于充气土工袋25的柔性变形作用，可以将工程施工的振动效应进行彻底消减。

通过上述设置，本申请必然能解决上述技术问题，同时，实现以下技术效果：

本发明通过钻孔机构和防土体变形机构的结构设计，以及充气后的土工袋25具有柔性变形作用，能够通过气体反力，平衡隔离孔24孔壁土压力，可以将工程施工的振动效应进行彻底消减，提升了安全性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，以上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，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构，其特征在于，包括支撑架（1）和地基（2），所述支撑架（1）设置在地基（2）的顶部，所述支撑架（1）的内侧装配有钻孔机构，所述钻孔机构用于在地基（2）内进行钻孔，所述支撑架（1）与地基（2）之间装配有防土体变形机构，所述防土体变形机构用于防止深厚软土地区土体变形和振动，所述钻孔机构包括第一液压油缸（3）、第一移动板（4）、第一电机（5）和钻杆（6），所述支撑架（1）内侧的顶部固定有两个第一液压油缸（3），所述第一液压油缸（3）的输出端固定有一第一移动板（4），所述第一移动板（4）与支撑架（1）内侧滑动连接，所述第一移动板（4）顶部的中部固定有第一电机（5），所述第一电机（5）的输出端贯穿第一移动板（4）固定有钻杆（6），所述防土体变形机构包括导向组件、限位组件和支撑组件，所述支撑架（1）的底部装配有导向组件，所述导向组件用于为防土体变形机构提供导向作用，所述导向组件的内侧装配有限位组件，所述限位组件用于对钻杆（6）进行限位，所述限位组件与地基（2）之间装配有支撑组件，所述支撑组件用于对深厚软土地区土体进行施工防护，所述导向组件包括承载板（10）、L型杆（11）、第二液压油缸（12）、第二移动板（13）和通孔（14），所述支撑架（1）底部的两端均固定有承载板（10），所述承载板（10）均放置在地基（2）上，所述承载板（10）顶部的两端均固定有L型杆（11），所述L型杆（11）顶部的一端均固定有第二液压油缸（12），多个所述第二液压油缸（12）的输出端固定有一第二移动板（13），所述第二移动板（13）与承载板（10）滑动连接，所述第二移动板（13）的顶部开设有与钻杆（6）位置对应的通孔（14），所述通孔（14）与钻杆（6）间隙配合，所述限位组件包括U型板（15）、第二电机（16）、转杆（17）、转轮（18）、导向杆（19）、第一滑动块（20）、第二滑动块（21）、连接弹簧（22）和弧形板（23），所述第二移动板（13）底部的两端均固定有U型板（15），所述U型板（15）的一端均固定有第二电机（16），所述第二电机（16）的输出端贯穿U型板（15）固定有转杆（17），所述转杆（17）的两端均通过轴承与U型板（15）转动连接，所述转杆（17）的外侧均固定有转轮（18），所述转轮（18）呈倾斜状布置，所述U型板（15）的内侧且偏离转杆（17）的位置均滑动连接有导向杆（19），所述导向杆（19）的外侧且位于U型板（15）内部的位置均固定有第一滑动块（20）和第二滑动块（21），所述第一滑动块（20）和第二滑动块（21）均与转轮（18）滑动连接，所述第一滑动块（20）和第二滑动块（21）相互远离的一侧均固定有连接弹簧（22），所述连接弹簧（22）均与U型板（15）固定，所述连接弹簧（22）均与导向杆（19）滑动连接，所述导向杆（19）的一端均固定有弧形板（23），两个所述弧形板（23）围合的区域与通孔（14）位置对应。

2.根据权利要求1所述的一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构，其特征在于，所述钻孔机构还包括螺旋刀（7）、钻头（8）和槽口（9），所述钻杆（6）的外侧固定有螺旋刀（7），所述钻杆（6）的底部固定有钻头（8），所述钻头（8）的外侧均布开设有多个槽口（9）。

3.根据权利要求1所述的一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构，其特征在于，所述限位组件还包括限位弧块（26）和滑槽（27），所述弧形板（23）的顶部均固定有限位弧块（26），所述第二移动板（13）的底部且与限位弧块（26）对应的位置均开设有滑槽（27），所述滑槽（27）与限位弧块（26）滑动连接，所述滑槽（27）均与通孔（14）连通。

4.根据权利要求1所述的一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构，其特征在于，所述支撑组件包括隔离孔（24）和土工袋（25），所述钻杆（6）在地基（2）上钻成的孔为隔离孔（24），所述隔离孔（24）的半径与弧形板（23）的半径相同，所述隔离孔（24）的内侧设置有土工袋（25），所述土工袋（25）与隔离孔（24）过盈配合。

5.根据权利要求1所述的一种深厚软土地区土体变形和振动气囊隔离结构，其特征在于，所述转轮（18）与水平面的夹角为25°~45°。