CN116876552B - 一种高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱，包括外周设置有螺旋叶片的直管段和锥管段，直管段的管壁上开设有管壁注浆口，管壁注浆口的外侧设置有阻泥结构，阻泥结构包括固定设置的上侧挡板和下侧挡板，阻泥结构还包括设置于上侧挡板、下侧挡板之间的沿周向顺序设置的左侧挡板和右侧挡板，右侧挡板的左端位于左侧挡板的下侧，右侧挡板的左端设置有轴线沿上下方向延伸的弧形导向长孔，左侧挡板的右端设置有可折断的与弧形导向长孔导向移动配合的导向销轴，左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板、下侧挡板围成与管壁注浆口相连的冲击腔。本发明提供了一种可以直接钻入注浆从而避免钢筋笼编制的高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱。

Description

一种高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱

技术领域

本发明涉及高速公路上的基础设施建设领域，尤其涉及一种高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱。

背景技术

在高速公路建设过程中，其很多附属设施需要做地下基础，如：高速公路上使用的护栏板，护栏板的底部需要固定在地下基础上。这些传统的地下基础均采用混凝土浇筑结构的形式，即先挖孔，然后在挖孔里面放钢筋笼，最后在挖孔中灌注混凝土，从而形成大立方的地下混凝土墩，使用时，将护栏板的底部安装于对应的地下混凝土墩上。

现有的这种传统地下基础存在的问题在于：需要挖孔、钢筋笼编制、下钢筋笼、灌注混凝土等多道工艺，施工周期长，对施工现场的地面环境破坏性强，人力、物力成本高且在特殊环境地区施工困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以直接钻入注浆从而避免钢筋笼编制的高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱。

为解决上述技术问题，本发明中一种高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱的技术方案如下：

一种高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱，包括由耐候钢制成的直管段和上大下小的锥管段，锥管段设置于直管段的下端，直管段和锥管段的外周设置有螺旋叶片，直管段的管壁上开设有管壁注浆口，管壁注浆口的外侧设置有阻泥结构，阻泥结构包括固定设置的上侧挡板和下侧挡板，阻泥结构还包括设置于上侧挡板、下侧挡板之间的沿周向顺序设置的左侧挡板和右侧挡板，左侧挡板的左端与对应管壁铰接相连，右侧挡板的右端与对应管壁铰接相连，左侧挡板、右侧挡板的铰接轴线沿上下方向延伸设置，右侧挡板的左端位于左侧挡板的内侧，右侧挡板的左端设置有轴线沿上下方向延伸的弧形导向长孔，左侧挡板的右端设置有可折断的与弧形导向长孔导向移动配合的导向销轴，左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板、下侧挡板围成与管壁注浆口相连的冲击腔。

进一步的，左侧挡板、右侧挡板均为轴线沿上下方向延伸的弧形板。

进一步的，左侧挡板或右侧挡板与对应管壁之间设置有支撑复位弹簧。

进一步的，左侧挡板的上下两端通过左侧挡板销轴与上侧挡板和下侧挡板铰接相连；右侧挡板的上下两端通过右侧挡板销轴与上侧挡板和下侧挡板铰接相连。

进一步的，定义顺时针转动方向为可注浆式耐候钢钢立柱的旋进方向，沿顺时针方向，左侧挡板位于右侧挡板的下游。

进一步的，弧形导向长孔的宽度沿上下方向贯穿右侧挡板，导向销轴的上下两端分别由弧形导向长孔的上下两端穿出，导向销轴的两端与左侧挡板相连。

进一步的，导向销轴的上下两端固定有销轴连杆，销轴连杆远离导向销轴的一端与左侧挡板固定或者铰接相连。

本发明的有益效果为：使用时，将本发明的可注浆耐候钢钢立柱的上端连接于回转钻机上，通过回转钻机带着可注浆耐候钢钢立柱旋转，在螺旋叶片的作用下，可注浆耐候钢钢立柱朝下旋进直至达到指定深度，选用耐候钢材料制成的直管段和锥管段，不易生锈，采用旋进方式到达指定深度，可以避免直上直下送入式管壁外周镀层容易损伤的问题；在旋进过程中，上侧挡板、下侧挡板、左侧挡板和右侧挡板罩设于管壁注浆口的外围，从而避免旋进过程中的泥土堵塞管壁注浆口，之所以要设置左侧挡板和右侧挡板，是因为在旋进过程中，遇到难钻土层时，通常需要钻头往返钻取几下，左侧挡板、右侧挡板配合可以保证无论可注浆式耐候钢钢立柱正转还是反转，都可以避免泥土堵塞管壁注浆口。在需要注浆时，通过与管壁注浆口相连的中心注浆管向管壁注浆口处注浆，混凝土浆料经管壁注浆口进入到冲击腔，在混凝土浆料的压力作用下，导向销轴被折断，左侧挡板、右侧挡板相背转动而打开冲击腔，混凝土浆料可以填充到螺旋叶片之间，从而固化成包裹于可注浆式耐候钢钢立柱外周的混凝土体，能与土层之间提供足够大的摩擦力，从而保证可注浆式钢立柱的承载力和拉拔力，螺旋叶片构成混凝土体的“骨架”。本发明中打破了传统技术中钢筋笼编制，下钢筋笼后再注浆的工艺操作，可有效缩短施工周期，降低混凝土物料的使用量。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：

图1是本发明中可注浆式钢立柱钻入土层后的结构示意图；

图2是图1中阻泥结构的结构示意图；

图3是图1中的A-A向剖视图；

图4是图2中上侧挡板、下侧挡板的配合示意图；

图5是本发明中注浆支管处于注浆工位时的状态示意图；

图6是图5中可拆固定结构与直管段的配合示意图；

图7是本发明中，中心注浆管下放时的状态示意图；

图8是本发明中管壁注浆口与上侧限位管片、下侧限位管片的配合示意图；

图9是图5中的B处放大图；

附图标记说明：1、土层；2、可注浆式耐候钢钢立柱；3、螺旋叶片；4、阻泥结构；5、直管段；6、锥管段；7、左侧挡板；8、上侧挡板；9、下侧挡板；10、导向销轴；11、管壁注浆口；12、右侧挡板；13、下侧限位管片；14、支撑复位弹簧；15、弧形导向长孔；16、折断部；17、销轴连杆；18、注浆支管；19、注浆中心管；20、可拆固定结构；21、回转钻机；22、驱动电机；23、电机轴齿轮；24、齿圈；25、转动接头；26、注浆软管；27、连杆机构；28、上侧螺母；29、调节套；30、下侧螺母；31、摩擦板；32、上侧连杆；33、下侧连杆；34、波纹管；35、注浆管出浆孔；36、上侧限位管片。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。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。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

本发明中一种高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱的实施例如图1~9所示：可注浆式耐候钢钢立柱2包括由耐候钢制成的直管段5和上大下小的锥管段6，耐候钢是一种能够耐大气腐蚀性能良好的低合金钢，其属于现有技术，在此不再详述。

锥管段6的上端焊接固定于直管段5的下端，直管段和锥管段的外周焊接固定有螺旋叶片3，螺旋叶片3可以由金属板或者金属筋构成，直管段的管壁上开设有管壁注浆口11，管壁注浆口有多个，各管壁注浆口11的高度不同，且各管壁注浆口沿可注浆式耐候钢钢立柱周向均匀间隔设置，这样可以避免影响注浆支管18的下行。

在各管壁注浆口11的外侧均设置有对应的阻泥结构4，阻泥结构包括固定设置于对应管壁上侧的上侧挡板8和下侧挡板9，上侧挡板8、下侧挡板9水平设置，阻泥结构还包括设置于上侧挡板、下侧挡板之间的沿周向顺序设置的左侧挡板7和右侧挡板12，左侧挡板7的左端通过上侧挡板8和下侧挡板9与对应管壁铰接相连，右侧挡板的右端通过上侧挡板和下侧挡板与对应管壁铰接相连，左侧挡板、右侧挡板的铰接轴线均沿上下方向延伸设置，左侧挡板7、右侧挡板12均为轴线沿上下方向延伸的弧形板。

本实施例中，定义顺时针转动方向为可注浆式耐候钢钢立柱的旋进方向，沿顺时针方向，左侧挡板7位于右侧挡板12的下游，右侧挡板12的左端位于左侧挡板的内侧，右侧挡板12的左端设置有轴线沿上下方向延伸的弧形导向长孔15，左侧挡板的右端设置有可折断的与弧形导向长孔导向移动配合的导向销轴10，本实施例中导向销轴10由塑料材料制成，因此可以折断。在本发明的其它实施例中，导向销轴也可以由比较脆的金属材料制成，比如说锰钢材料。导向销轴的两端为能够折断的折断部16。

弧形导向长孔15的宽度方向沿上下方向延伸设置，弧形导向长孔15的长度方向即导向方向沿右侧挡板的周向延伸，弧形导向长孔15的宽度沿上下方向贯穿右侧挡板，导向销轴的上下两端分别由弧形导向长孔的上下两端穿出，导向销轴的两端与左侧挡板相连。导向销轴的上下两端固定有销轴连杆17，销轴连杆17远离导向销轴的一端与左侧挡板铰接相连（或固定相连）。

左侧挡板7的上下两端通过左侧挡板销轴与上侧挡板和下侧挡板铰接相连；右侧挡板12的上下两端通过右侧挡板销轴与上侧挡板和下侧挡板铰接相连。左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板围成与管壁注浆口相连的冲击腔。

左侧挡板与对应的管壁外周之间设置有支撑复位弹簧14。

可注浆式耐候钢钢立柱还包括中心注浆管19，直管段和锥管段为一次性使用设备，中心注浆管19可回收，而便于下一个可注浆式耐候钢钢立柱的注浆使用，这样可以降低施工成本。

中心注浆管19的管壁上开设有与各管壁注浆口11一一对应设置的注浆管出浆口35，各注浆管出浆口的外侧均设置有注浆支管18，各注浆支管18沿中心注浆管周向均匀间隔设置，注浆支管的内端底部与中心注浆管19铰接相连，本实施例中的内端是指靠近中心注浆管轴线的一端，注浆支管18的内端通过波纹管34与对应注浆管出浆口相连。

钢立柱本体的内存管壁上于对应管壁注浆口的上下两侧固定有凹口相对的上侧限位管片36和下侧限位管片13，上侧限位管片36、下侧限位管片13同轴线设置，上侧限位管片、下侧限位管片的轴线水平设置，也就是说上侧限位管片、下侧下位管片的轴线垂直于直管段和中心注浆管的轴线，上侧限位管片的长度短于下侧限位管片的长度，下侧限位管片13为可折断的塑料管片，上侧限位管片、下侧限位管片的内凹弧度与注浆支管18的外周弧度一致。

注浆支管18具有在中心注浆管朝下移动时，外端水平卡入至上侧限位管片36和下侧限位管片13之间的注浆工位和在中心注浆管朝下移动时，外端向下朝向钢立柱本体翻转的上提工位。

注浆支管的外端设置有用于与对应管壁注浆口外围密封接触配合的橡胶垫片37，橡胶垫片的厚度为1cm。

中心注浆管的上端通过转动接头25连接有注浆软管26。中心注浆管的上端设置有用于实现中心注浆管与直管段内壁之间可拆固定的可拆固定结构20。

可拆固定结构包括套连于中心注浆管上端的调节套29，中心注浆管上于调节套的上下两侧螺纹连接有上侧螺母28和下侧螺母30，可拆固定结构还包括至少三个沿调节套周向间隔设置的用于与钢立柱本体内壁之间摩擦接触配合的摩擦板31，各摩擦板与调节套之间均通过连杆机构27相连，连杆机构27包括上下间隔并列布置的上侧连杆32和下侧连杆33，上侧连杆32、下侧连杆33的外端与摩擦板31铰接相连，上侧连杆32、下侧连杆33的内端与调节套铰接相连。

直管段的上端设置有连接法兰，连接法兰构成扭矩输入结构，使用时，通过螺栓将连接法兰连接于回转钻机21的扭矩输出端上，回转钻机包括齿圈24和多个沿齿圈24周向间隔设置的驱动电机22，驱动电机的电机轴上连接有与齿圈咬合传动的电机轴齿轮23，齿圈24构成回转钻机的扭矩输出端。通过回转钻机带着直管段旋转，在螺旋叶片的作用下，直管段和锥管段一直下钻到指定深度。下钻过程中，左侧挡板会下压右侧挡板，导向销轴在弧形导向长孔内导向移动，在左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板的共同防护作用下，避免泥土堵塞管壁注浆口，因为顺时针方向为钻进方向，因此左侧挡板位于右侧挡板的外侧，可以最大程度的减小钻进阻力，如遇到难钻位置时，回转钻机可能需要逆时针回转几次，销轴连杆保证左侧挡板、右侧挡板之间的间距，右侧挡板仍可以避免泥土堵塞管壁注浆口，上侧挡板、下侧挡板一方面用于阻止泥土从上下两侧进入到管壁注浆口中，另外上侧挡板、下侧挡板也为左侧挡板、右侧挡板的安装提供了基础。

在需要注浆时，混凝土浆料经管壁注浆口流入到冲击腔中，上侧挡板、下侧挡板在混凝土浆料的注浆压力下，相背翻转，经过一个加速过程，导向销轴移动到弧形导向长孔的最左端，随后导向销轴的两端在销轴连杆的拉拽作用下断裂，冲击腔被打开，混凝土浆料可以顺利的进入到螺旋叶片之间，从而形成混凝土体，保证与土层之间的摩擦力。

在向管壁注浆口注浆时，有两种方式，一种是提前将中心注浆管固定于直管段上，然后钻进；一种是在直管段、锥管段钻进到指定深度后，再将中心注浆管固定于直管段上，不论哪种形式，中心注浆管的固定过程都是相同的，即：调整注浆支管与各下侧限位管片位置对应，下放中心注浆管的高度，初始状态时，注浆支管在波纹管和自身重力作用影响下，注浆支管呈外端高度低于内端高度的倾斜姿态，随着中心注浆管的下移，注浆支管的外端下侧首先越过上侧限位管片，然后注浆支管的外端上侧被上侧限位管片顶推，注浆支管的外端朝上翻转，使得注浆支管的外端下侧朝向直管段的管壁方向移动，这样随着中心注浆管的下行，注浆支管的外端底部就能落到下侧限位管片上，在注浆支管的外端底部落到下侧限位管片上后，注浆支管的外端高度不再降低，注浆支管的外端逐渐朝远离中心注浆管方向移动，直至注浆支管水平时，注浆支管的外端的橡胶垫片顶抵在管壁注浆口的内侧口沿上，橡胶垫片保证了注浆支管与管壁注浆口内侧口沿的密封性，同时利用橡胶垫片的轴向压缩量，降低注浆支管的总体长度需求。当注浆支管水平姿态时，注浆支管就稳定的卡在中心注浆管和直管段之间，此时调整下侧螺母的高度，朝下拧紧上侧螺母，利用连杆机构，将摩擦板顶抵在直管段的管壁上，实现中心注浆管的固定。随后即可以通过注浆软管向中心注浆管中通入混凝土浆料，混凝土浆料经注浆支管、管壁注浆口注入到螺旋叶片之间，保证与土层1之间的摩擦力。在注浆结束后，松开上侧螺母，上移上侧螺母的高度，上提中心注浆管，注浆支管的外端上侧被上侧限位管片限位，上侧限位管片为钢管片，注浆支管的外端会向下朝向中心注浆管方向翻转，注浆支管将下侧限位管片顶碎，可以完成中心注浆管的顺利上提回收，方便下次使用。使用时，护栏板的底部可以直接固定于直管段上端的连接法兰上。

本发明中的可注浆式耐候钢钢立柱应用于高速公路的护栏板支撑，其所需承载力不是特别大，直管段的长度在0.5m~1m之间，直管段的外径在30cm~50cm之间。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高速公路护栏板用可注浆式耐候钢钢立柱，其特征在于：包括由耐候钢制成的直管段和上大下小的锥管段，锥管段设置于直管段的下端，直管段和锥管段的外周设置有螺旋叶片，直管段的管壁上开设有管壁注浆口，管壁注浆口的外侧设置有阻泥结构，阻泥结构包括固定设置的上侧挡板和下侧挡板，阻泥结构还包括设置于上侧挡板、下侧挡板之间的沿周向顺序设置的左侧挡板和右侧挡板，左侧挡板的左端与对应管壁铰接相连，右侧挡板的右端与对应管壁铰接相连，左侧挡板、右侧挡板的铰接轴线沿上下方向延伸设置，右侧挡板的左端位于左侧挡板的内侧，右侧挡板的左端设置有轴线沿上下方向延伸的弧形导向长孔，左侧挡板的右端设置有可折断的与弧形导向长孔导向移动配合的导向销轴，左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板、下侧挡板围成与管壁注浆口相连的冲击腔，混凝土浆料经管壁注浆口进入到冲击腔，在混凝土浆料的压力作用下，导向销轴被折断，左侧挡板、右侧挡板相背转动而打开冲击腔，混凝土浆料可以填充到螺旋叶片之间。

2.根据权利要求1所述的可注浆式耐候钢钢立柱，其特征在于：左侧挡板、右侧挡板均为轴线沿上下方向延伸的弧形板。

3.根据权利要求1所述的可注浆式耐候钢钢立柱，其特征在于：左侧挡板或右侧挡板与对应管壁之间设置有支撑复位弹簧。

4.根据权利要求1所述的可注浆式耐候钢钢立柱，其特征在于：左侧挡板的上下两端通过左侧挡板销轴与上侧挡板和下侧挡板铰接相连；右侧挡板的上下两端通过右侧挡板销轴与上侧挡板和下侧挡板铰接相连。

5.根据权利要求1所述的可注浆式耐候钢钢立柱，其特征在于：定义顺时针转动方向为可注浆式耐候钢钢立柱的旋进方向，沿顺时针方向，左侧挡板位于右侧挡板的下游。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的可注浆式耐候钢钢立柱，其特征在于：弧形导向长孔的宽度沿上下方向贯穿右侧挡板，导向销轴的上下两端分别由弧形导向长孔的上下两端穿出，导向销轴的两端与左侧挡板相连。

7.根据权利要求6所述的可注浆式耐候钢钢立柱，其特征在于：导向销轴的上下两端固定有销轴连杆，销轴连杆远离导向销轴的一端与左侧挡板固定或者铰接相连。