CN116516941B - 一种机械开挖桩板墙施工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械开挖桩板墙施工装置及方法，包括机体组件和机械开挖机构，所述机体组件包括基座、四个外支架、两个导向槽和多个圆桩导向管；本发明通过圆桩导向管对钻孔位置进行校正，然后利用机械开挖机构对圆桩导向管下方的土层进行旋挖钻孔，且可以对旋挖过程中粉碎的泥土进行收集，以便将泥土从钻孔内排出，避免了对后续圆桩管和钢筋架的吊装及混凝土浇筑造成干扰，待圆桩管和钢筋架吊装完成后，通过注浆机构将换浆管插入圆桩管，以便逐步自下向上的圆桩进行浇注，从而仅需一台设备便可完成圆桩桩板墙施工时的钻孔及浇注作业，且无需根据钻孔位置对相关设备反复进行校正，提高了施工效率。

Description

一种机械开挖桩板墙施工装置及方法

技术领域

本发明涉及一种桩板墙施工装置及方法，具体为机械开挖桩板墙施工装置及方法，属于桩板墙施工技术领域。

背景技术

板桩墙用以防止土体崩塌而打设的连续板桩，有时为以锚杆的拉力和板桩下部的被动压力来承受墙背后土压力的板墙，板桩墙是一种直立板条状构件形成的挡土结构物，通常用来抵抗侧向土压力，这个结构的稳定性通常依赖于墙体一侧的土体的土压力，其实就是依赖于板桩墙-土体之间的相互作用，板桩墙一般分为无支撑，单支撑和多支撑三种形式，它可以抵挡住基坑周围的土体，防止渗水和土体下滑的发生，因此板桩墙通常用于基坑围护工程中，边坡防护中以及临时围堰和地下结构的修建，圆桩桩板墙是板桩墙的一种，其地下部分为圆柱型，地面以上采用预制板结构；

传统的圆桩桩板墙在进行施工时，多是利用旋挖钻机对地面进行钻孔施工，然后再利用吊装设备将圆桩管及钢筋架插入钻孔内，最后再利用灌浆设备将混凝土灌入圆桩管内完成圆桩的浇筑，整体施工过程中需要使用多台施工设备，且更换不同设备时需要根据钻孔位置进行反复校正，施工效率较低，为此，提出一种机械开挖桩板墙施工装置及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种机械开挖桩板墙施工装置及方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种机械开挖桩板墙施工装置，包括机体组件和机械开挖机构，所述机体组件包括基座、四个外支架、两个导向槽和多个圆桩导向管；

四个所述外支架对称固定连接于所述基座的外侧壁底部，两个所述导向槽对称开设于所述基座的外侧壁，多个所述圆桩导向管均匀插设于所述基座的内侧壁中部，所述基座的上表面安装有机械开挖机构和注浆机构；

所述机械开挖机构包括旋挖机架、电机箱、减速电机、储泥箱、钻头、绞龙片、两个液压缸、挡土板和中心杆；

所述旋挖机架滑动连接于所述基座的上表面一侧，所述电机箱设于所述旋挖机架的内部，所述减速电机安装于所述电机箱的内侧壁，所述储泥箱固定连接于所述电机箱的底部，所述钻头安装于所述减速电机的输出轴一端，所述绞龙片固定连接于所述减速电机输出轴的外侧壁，两个所述液压缸对称安装于所述储泥箱的内侧壁顶部，所述挡土板与两个所述液压缸的活塞杆固定连接，所述中心杆固定连接于所述电机箱的顶部，所述中心杆的外侧壁与所述旋挖机架的内侧壁滑动连接。

进一步优选的，所述注浆机构包括换浆机架、定位槽、换浆管、两个凹轮和两个第一电机；

所述换浆机架滑动连接于所述基座的上表面另一侧，所述定位槽开设于所述换浆机架的上表面，所述换浆管的外侧壁滑动连接于所述定位槽的内侧壁。

进一步优选的，两个所述第一电机对称安装于所述换浆机架的内侧壁，两个所述凹轮分别安装于两个所述第一电机的输出轴，所述凹轮滚动连接于所述换浆管的外侧壁。

进一步优选的，所述旋挖机架和换浆机架的外侧壁底部均对称固定连接有两个导向架，两个所述导向架相邻的一侧分别滑动连接于两个所述导向槽的内侧壁。

进一步优选的，所述导向架的上表面安装有第二电机，所述第二电机的输出轴贯穿导向架的内侧壁且固定连接有齿轮，所述基座的外侧壁固定连接有两个齿条，所述齿轮与所述齿条啮合连接。

进一步优选的，所述换浆管的内部设有橡胶球，所述橡胶球的外侧壁与所述换浆管的内侧壁滑动连接。

进一步优选的，所述换浆管的底部设有限位板，所述限位板的上表面均匀固定连接有连接杆，所述连接杆的外侧壁与所述换浆管的内侧壁滑动连接，所述连接杆的底部固定连接有弹簧，所述弹簧远离连接杆的一端固定连接于所述换浆管的内侧壁。

进一步优选的，所述旋挖机架的上表面对称固定连接有两个安装架，两个所述安装架的一侧均安装有第三电机，所述第三电机的输出轴贯穿安装架的内侧壁且固定连接有滚轮，所述中心杆的外侧壁对称开设有两个凹槽，所述滚轮的外侧壁与所述凹槽的内侧壁滑动连接。

根据所述的机械开挖桩板墙施工装置进行桩板墙机械开挖的施工方法，包括以下步骤：

S1、确定桩板墙及钻孔施工位置，并将板墙施工装置吊装至指定位置，利用圆桩导向管对钻孔位置进行校正；

S2、启动第二电机将机械开挖机构驱动至圆桩导向管的上方，然后利用机械开挖机构对圆桩导向管下方的土层进行旋挖钻孔，并利用储泥箱对旋挖过程中粉碎的泥土进行收集；

S3、待钻孔完成后，利用吊装设备将圆桩管及钢筋架吊装至钻孔内，并利用圆桩导向管对圆桩管及钢筋架进行定位；

S4、启动第二电机将注浆机构驱动至圆桩导向管的上方，将换浆管插入换浆机架内，并利用定位槽对换浆管进行定位；

S5、利用换浆管将混凝土直接灌注至圆桩管的底部，然后利用第一电机驱动凹轮将换浆管逐步从钻孔内抽出，以便逐步自下向上的将混凝土灌注至圆桩管，待换浆管完全出取后，便可完成圆桩的浇注施工。

进一步优选的，所述S2中，通过液压缸的活塞杆带动挡土板与储泥箱的底部分离，然后通过减速电机的输出轴带动绞龙片反向转动，以便将储泥箱内存储的泥土快速排出。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：本发明通过圆桩导向管对钻孔位置进行校正，然后利用机械开挖机构对圆桩导向管下方的土层进行旋挖钻孔，且可以对旋挖过程中粉碎的泥土进行收集，以便将泥土从钻孔内排出，避免了对后续圆桩管和钢筋架的吊装及造成干扰，待圆桩管和钢筋架吊装完成后，通过注浆机构将换浆管插入圆桩管，以便逐步自下向上的圆桩进行浇注，从而仅需一台设备便可完成圆桩桩板墙施工时的钻孔及浇注作业，且无需根据钻孔位置对相关设备反复进行校正，提高了施工效率。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明的结构图；

图2为本发明的半剖结构示意图；

图3为本发明的侧剖结构示意图；

图4为本发明换浆机架的剖视结构示意图；

图5为本发明图2的A区结构放大示意图；

图6为本发明储泥箱的轴侧结构示意图；

图7为本发明的仰视结构示意图；

图8为本发明的步骤流程图。

附图标记：1、机体组件；2、机械开挖机构；3、注浆机构；101、基座；102、外支架；103、导向槽；104、圆桩导向管；201、旋挖机架；202、电机箱；203、减速电机；204、储泥箱；205、钻头；206、绞龙片；207、液压缸；208、挡土板；209、中心杆；301、换浆机架；302、定位槽；303、换浆管；304、凹轮；305、第一电机；41、导向架；42、第二电机；43、齿轮；44、齿条；45、橡胶球；46、限位板；47、连接杆；48、弹簧；49、安装架；50、第三电机；51、滚轮；52、凹槽。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1-8所示，本发明实施例提供了一种机械开挖桩板墙施工装置，包括机体组件1和机械开挖机构2，机体组件1包括基座101、四个外支架102、两个导向槽103和多个圆桩导向管104；

四个外支架102对称固定连接于基座101的外侧壁底部，两个导向槽103对称开设于基座101的外侧壁，多个圆桩导向管104均匀插设于基座101的内侧壁中部，基座101的上表面安装有机械开挖机构2和注浆机构3；

机械开挖机构2包括旋挖机架201、电机箱202、减速电机203、储泥箱204、钻头205、绞龙片206、两个液压缸207、挡土板208和中心杆209；

旋挖机架201滑动连接于基座101的上表面一侧，电机箱202设于旋挖机架201的内部，减速电机203安装于电机箱202的内侧壁，储泥箱204固定连接于电机箱202的底部，钻头205安装于减速电机203的输出轴一端，绞龙片206固定连接于减速电机203输出轴的外侧壁，两个液压缸207对称安装于储泥箱204的内侧壁顶部，挡土板208与两个液压缸207的活塞杆固定连接，中心杆209固定连接于电机箱202的顶部，中心杆209的外侧壁与旋挖机架201的内侧壁滑动连接。

在一个实施例中，注浆机构3包括换浆机架301、定位槽302、换浆管303、两个凹轮304和两个第一电机305；

换浆机架301滑动连接于基座101的上表面另一侧，定位槽302开设于换浆机架301的上表面，换浆管303的外侧壁滑动连接于定位槽302的内侧壁，两个第一电机305对称安装于换浆机架301的内侧壁，两个凹轮304分别安装于两个第一电机305的输出轴，凹轮304滚动连接于换浆管303的外侧壁；通过第一电机305的输出轴带动凹轮304转动，转动的凹轮304带动换浆管303向上运动，以便逐步自下向上的将混凝土灌注至圆桩管内。

在一个实施例中，旋挖机架201和换浆机架301的外侧壁底部均对称固定连接有两个导向架41，两个导向架41相邻的一侧分别滑动连接于两个导向槽103的内侧壁，导向架41的上表面安装有第二电机42，第二电机42的输出轴贯穿导向架41的内侧壁且固定连接有齿轮43，基座101的外侧壁固定连接有两个齿条44，齿轮43与齿条44啮合连接；通过第二电机42的输出轴带动齿轮43转动，转动的齿轮43利用齿条44带动导向架41运动，运动的导向架41带动旋挖机架201整体运动，通过设置的导向槽103为运动的导向架41进行导向。

在一个实施例中，换浆管303的内部设有橡胶球45，橡胶球45的外侧壁与换浆管303的内侧壁滑动连接，换浆管303的底部设有限位板46，限位板46的上表面均匀固定连接有连接杆47，连接杆47的外侧壁与换浆管303的内侧壁滑动连接，连接杆47的底部固定连接有弹簧48，弹簧48远离连接杆47的一端固定连接于换浆管303的内侧壁；通过利用混凝土带动橡胶球45运动，运动的橡胶球45将换浆管303内的泥浆压入圆桩管内，当橡胶球45运动至限位板46处时，通过橡胶球45对限位板46的底部进行封堵，使限位板46在重力的作用下利用连接杆47带动弹簧48进行压缩，混凝土从限位板46和换浆管303之间排出，以便直接将混凝土浇注在圆桩管的底部，由下向上浇筑换浆。

在一个实施例中，旋挖机架201的上表面对称固定连接有两个安装架49，两个安装架49的一侧均安装有第三电机50，第三电机50的输出轴贯穿安装架49的内侧壁且固定连接有滚轮51，中心杆209的外侧壁对称开设有两个凹槽52，滚轮51的外侧壁与凹槽52的内侧壁滑动连接；通过第三电机50的输出轴带动滚轮51转动，转动的滚轮51利用凹槽52带动中心杆209向下运动，运动的中心杆209带动钻头205与圆桩导向管104下方的地面进行贴合。

根据所述的机械开挖桩板墙施工装置进行桩板墙机械开挖的施工方法，包括以下步骤：

S1、确定桩板墙及钻孔施工位置，并将板墙施工装置吊装至指定位置，利用圆桩导向管104对钻孔位置进行校正；

S2、启动第二电机42将机械开挖机构2驱动至圆桩导向管104的上方，然后利用机械开挖机构2对圆桩导向管104下方的土层进行旋挖钻孔，并利用储泥箱204对旋挖过程中粉碎的泥土进行收集；

S3、待钻孔完成后，利用吊装设备将圆桩管及钢筋架吊装至钻孔内，并利用圆桩导向管104对圆桩管及钢筋架进行定位；

S4、启动第二电机42将注浆机构3驱动至圆桩导向管104的上方，将换浆管303插入换浆机架301内，并利用定位槽302对换浆管303进行定位；

S5、利用换浆管303将混凝土直接灌注至圆桩管的底部，然后利用第一电机305驱动凹轮304将换浆管303逐步从钻孔内抽出，以便逐步自下向上的将混凝土灌注至圆桩管，待换浆管303完全出取后，便可完成圆桩的浇注施工。

在一个实施例中，S2中，通过液压缸207的活塞杆带动挡土板208与储泥箱204的底部分离，然后通过减速电机203的输出轴带动绞龙片206反向转动，以便将储泥箱204内存储的泥土快速排出。

本发明在工作时：确定桩板墙及钻孔施工位置，并将装置吊装至指定位置，利用圆桩导向管104对钻孔位置进行校正，然后通过第二电机42的输出轴带动齿轮43转动，转动的齿轮43利用齿条44带动导向架41运动，运动的导向架41带动旋挖机架201整体运动，通过设置的导向槽103为运动的导向架41进行导向，确保了旋挖机架201或换浆机架301运动过程中的稳定性，以便利用第二电机42驱动旋挖机架201移动至圆桩导向管104的上方，然后通过第三电机50的输出轴带动滚轮51转动，转动的滚轮51利用凹槽52带动中心杆209向下运动，运动的中心杆209带动钻头205与圆桩导向管104下方的地面进行贴合，然后通过减速电机203的输出轴带动绞龙片206和钻头205转动，转动的钻头205对地面进行旋挖钻孔，转动的绞龙片206将旋挖过程中粉碎的泥土提升至储泥箱204内，以便利用储泥箱204对泥土进行集中收集，当中心杆209下降的高度达到第一个阈值时，通过第三电机50的输出轴带动滚轮51反向转动，反向转动的滚轮51利用凹槽52带动中心杆209向上运动，以便将储泥箱204整体从钻孔内取出，待储泥箱204整体复位完成后，通过第二电机42带动齿轮43驱动旋挖机架201进行复位，然后通过液压缸207的活塞杆带动挡土板208将储泥箱204的底部打开，然后通过减速电机203的输出轴带动绞龙片206反向转动，以便将储泥箱204内存储的泥土快速排出至基座101的一侧，如图7所示，基座101的一侧有开口结构，排泥时，旋挖机构整体需要复位，如图2所示，基座101内部设有导流的管道，在排泥时可以利用开口结构将类似推车的设备推入基座101内，也可以在基座101内泥土堆积过多时，利用人工在开口结构处进行清理，待储泥箱204内的泥土排空后，通过第二电机42带动齿轮43驱动旋挖机架201再次运动至圆桩导向管104的上方，以便逐步完成钻孔作业，且可以将泥土从钻孔内排出，避免了对后续圆桩管和钢筋架的吊装及混凝土浇筑造成干扰，待钻孔作业完成后，通过第二电机42带动齿轮43驱动旋挖机架201复位至开始工作的原始位置，然后利用吊装设备将圆桩管和钢筋架依次吊装插入圆桩导向管104内，通过圆桩导向管104对圆桩管、钢筋架及钻孔之间进行定位，待圆桩管和钢筋架吊装完成后，通过导向架41带动齿轮43驱动换浆机架301运动至圆桩导向管104的上方，然后将换浆管303插入换浆机架301内，并利用定位槽302对换浆管303进行定位，然后将泥浆灌入换浆管303内，然后利用橡胶球45顶换浆管303的顶部进行封堵，然后将混凝土加入换浆管303内，利用混凝土带动橡胶球45运动，运动的橡胶球45将换浆管303内的泥浆压入圆桩管内，当橡胶球45运动至限位板46处时，通过橡胶球45对限位板46的底部进行封堵，使限位板46在重力的作用下利用连接杆47带动弹簧48进行压缩，从而将换浆管303的底部打开，以便将混凝土直接灌注至圆桩管的底部，然后通过第一电机305的输出轴带动凹轮304转动，转动的凹轮304带动换浆管303向上运动，以便逐步自下向上的将混凝土灌注至圆桩管内，待换浆管303完全出取后，便可完成圆桩的浇注施工，从而仅需一台设备便可完成圆桩桩板墙施工时的钻孔及浇注作业，且无需根据钻孔位置对相关设备反复进行校正，提高了施工效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种机械开挖桩板墙施工装置，包括机体组件（1）和机械开挖机构（2），其特征在于：所述机体组件（1）包括基座（101）、四个外支架（102）、两个导向槽（103）和多个圆桩导向管（104）；

四个所述外支架（102）对称固定连接于所述基座（101）的外侧壁底部，两个所述导向槽（103）对称开设于所述基座（101）的外侧壁，多个所述圆桩导向管（104）均匀插设于所述基座（101）的内侧壁中部，所述基座（101）的上表面安装有机械开挖机构（2）和注浆机构（3）；

所述机械开挖机构（2）包括旋挖机架（201）、电机箱（202）、减速电机（203）、储泥箱（204）、钻头（205）、绞龙片（206）、两个液压缸（207）、挡土板（208）和中心杆（209）；

所述旋挖机架（201）滑动连接于所述基座（101）的上表面一侧，所述电机箱（202）设于所述旋挖机架（201）的内部，所述减速电机（203）安装于所述电机箱（202）的内侧壁，所述储泥箱（204）固定连接于所述电机箱（202）的底部，所述钻头（205）安装于所述减速电机（203）的输出轴一端，所述绞龙片（206）固定连接于所述减速电机（203）输出轴的外侧壁，两个所述液压缸（207）对称安装于所述储泥箱（204）的内侧壁顶部，所述挡土板（208）与两个所述液压缸（207）的活塞杆固定连接，所述中心杆（209）固定连接于所述电机箱（202）的顶部，所述中心杆（209）的外侧壁与所述旋挖机架（201）的内侧壁滑动连接；

所述注浆机构（3）包括换浆机架（301）、定位槽（302）、换浆管（303）、两个凹轮（304）和两个第一电机（305）；

所述换浆机架（301）滑动连接于所述基座（101）的上表面另一侧，所述定位槽（302）开设于所述换浆机架（301）的上表面，所述换浆管（303）的外侧壁滑动连接于所述定位槽（302）的内侧壁；

两个所述第一电机（305）对称安装于所述换浆机架（301）的内侧壁，两个所述凹轮（304）分别安装于两个所述第一电机（305）的输出轴，所述凹轮（304）滚动连接于所述换浆管（303）的外侧壁；

所述旋挖机架（201）和换浆机架（301）的外侧壁底部均对称固定连接有两个导向架（41），两个所述导向架（41）相邻的一侧分别滑动连接于两个所述导向槽（103）的内侧壁；

所述导向架（41）的上表面安装有第二电机（42），所述第二电机（42）的输出轴贯穿导向架（41）的内侧壁且固定连接有齿轮（43），所述基座（101）的外侧壁固定连接有两个齿条（44），所述齿轮（43）与所述齿条（44）啮合连接。

2.根据权利要求1所述的机械开挖桩板墙施工装置，其特征在于：所述换浆管（303）的内部设有橡胶球（45），所述橡胶球（45）的外侧壁与所述换浆管（303）的内侧壁滑动连接。

3.根据权利要求1所述的机械开挖桩板墙施工装置，其特征在于：所述换浆管（303）的底部设有限位板（46），所述限位板（46）的上表面均匀固定连接有连接杆（47），所述连接杆（47）的外侧壁与所述换浆管（303）的内侧壁滑动连接，所述连接杆（47）的底部固定连接有弹簧（48），所述弹簧（48）远离连接杆（47）的一端固定连接于所述换浆管（303）的内侧壁。

4.根据权利要求1所述的机械开挖桩板墙施工装置，其特征在于：所述旋挖机架（201）的上表面对称固定连接有两个安装架（49），两个所述安装架（49）的一侧均安装有第三电机（50），所述第三电机（50）的输出轴贯穿安装架（49）的内侧壁且固定连接有滚轮（51），所述中心杆（209）的外侧壁对称开设有两个凹槽（52），所述滚轮（51）的外侧壁与所述凹槽（52）的内侧壁滑动连接。

5.根据权利要求1所述的机械开挖桩板墙施工装置进行桩板墙机械开挖的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定桩板墙及钻孔施工位置，并将板墙施工装置吊装至指定位置，利用圆桩导向管（104）对钻孔位置进行校正；

S2、启动第二电机（42）将机械开挖机构（2）驱动至圆桩导向管（104）的上方，然后利用机械开挖机构（2）对圆桩导向管（104）下方的土层进行旋挖钻孔，并利用储泥箱（204）对旋挖过程中粉碎的泥土进行收集；

S3、待钻孔完成后，利用吊装设备将圆桩管及钢筋架吊装至钻孔内，并利用圆桩导向管（104）对圆桩管及钢筋架进行定位；

S4、启动第二电机（42）将注浆机构（3）驱动至圆桩导向管（104）的上方，将换浆管（303）插入换浆机架（301）内，并利用定位槽（302）对换浆管（303）进行定位；

S5、利用换浆管（303）将混凝土直接灌注至圆桩管的底部，然后利用第一电机（305）驱动凹轮（304）将换浆管（303）逐步从钻孔内抽出，以便逐步自下向上的将混凝土灌注至圆桩管，待换浆管（303）完全取出后，便可完成圆桩的浇注施工。

6.根据权利要求5所述的机械开挖桩板墙施工方法，其特征在于：所述S2中，通过液压缸（207）的活塞杆带动挡土板（208）与储泥箱（204）的底部分离，然后通过减速电机（203）的输出轴带动绞龙片（206）反向转动，将储泥箱（204）内存储的泥土排出。