CN117721792A - 一种装配式劲芯复合桩成桩机械 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种装配式劲芯复合桩成桩机械，属于公路施工技术领域，包括移动车体和成桩机构，移动车体包括重载底盘、设于重载底盘上的旋转座以及固定连接在旋转座上的支撑底盘，支撑底盘一端设置有配重座和驾驶室；成桩机构设置在支撑底盘另一端，包括支撑基座和塔架，塔架顶部设置有驱动机构，驱动机构的动力输出轴通过轴套与钻杆顶部固定连接；钻杆包括内置有混凝土流道的芯桩成型套筒，芯桩成型套筒内设置有具有水泥浆流道的中心导管，沿着芯桩成型套筒中下部圆周向呈螺旋状分布有多个切削叶片，且钻杆下端设置有钻头。本申请可提高成桩机械的承载能力，提高劲芯复合桩的成桩效率。

Description

一种装配式劲芯复合桩成桩机械

技术领域

本申请属于公路施工技术领域，尤其涉及一种装配式劲芯复合桩成桩机械。

背景技术

公路工程是指公路跨越水域、山谷及一切交通通道的构造物的规划、设计、施工、养护、维修等全部工作，公路施工一般包括原路面结构的地表处理，在处理后的原路面结构上施工路基结构以及在路基结构上施工的路面结构，其中，路基和原路面结构作为路面结构的主要承载结构，应具有足够的坚固性、稳定性和耐久性。

然而，施工过程中原路面结构地貌各异，例如沿海城市以及内陆江河流域等地区分布有大面积淤泥或淤泥质土等软土层，其承载力和稳定性不足，作为地基基础在后期施工过程中会发生较大的沉降变形，为满足公路的路基、路面结构的承载力和沉降控制要求，必须对其进行地基加固处理，保证公路的正常使用和安全。

现有技术中对软土地基大多采用水泥土搅拌桩，在软土基体中喷射水泥粉或水泥浆，经和软土拌合后固结形成具有一定强度的水泥土桩，能在一定程度上提升地基承载力和降低工后沉降，但是在施工过程中存在诸多问题，如成桩质量不佳，在后期容易发生搅拌不均匀、断桩等问题，加固效果有限。

为解决水泥土搅拌桩在施工过程中遇到的诸多问题，现有工艺采用劲芯复合桩成桩法以提高软弱地基的处理质量，在软弱地基处理时，先由搅拌桩机主体施工水泥土搅拌桩，完成后再由静压桩机在搅拌桩内静压施工预制桩等劲芯桩，实现对水泥土搅拌桩承载力的提升，该类施工方法在进行劲芯复合桩施工时通常是需要先施作搅拌桩，然后压入劲芯桩，导致施工机械交替施为，无法一次性成桩，成桩机械的结构较为复杂，制桩成本较高。此外，在软弱土基上施工，现有施工机械容易发生沉陷，影响劲芯复合桩的成桩质量。

发明内容

发明目的：本申请的目的是提供一种装配式劲芯复合桩成桩机械，提高成桩机械的承载能力，提高劲芯复合桩的成桩效率。

技术方案：本申请所述的一种装配式劲芯复合桩成桩机械，所述成桩机械包括：

移动车体，所述移动车体包括重载底盘，所述重载底盘上固定设置有旋转座以及固定连接在旋转座上的支撑底盘，所述支撑底盘一端设置有配重座和驾驶室；所述重载底盘前后端分别固定设置有平衡支腿；

成桩机构，所述成桩机构包括固定设置在支撑底盘远离驾驶室一端的支撑基座以及固定连接在支撑基座上的塔架，所述塔架远离驾驶室一侧的顶部设置有驱动机构，所述驱动机构的动力输出轴通过轴套与钻杆顶部固定连接；所述钻杆为内置有混凝土流道的芯桩成型套筒，所述芯桩成型套筒内设置有具有水泥浆流道的中心导管，沿着所述芯桩成型套筒中下部圆周向呈螺旋状分布有多个切削叶片，且钻杆下端设置有钻头。

优选的，所述芯桩成型套筒下端设置有与中心导管连通的水泥浆喷浆口，所述中心导管顶端通过水泥浆输送管道与设置在支撑基座上的水泥浆泵站连通。

优选的，所述芯桩成型套筒顶端通过混凝土输送管道与设置在支撑基座上的混凝土泵站连通。

优选的，所述配重座末端设置有卷扬机构，所述卷扬机构上绕装有钢绞线，所述钢绞线的自由端绕过塔架顶端设置的滑轮组件与驱动机构顶端固定连接，所述卷扬机构通过钢绞线牵引驱动机构和钻杆作升降动作。

优选的，所述平衡支腿包括重载底盘端梁上固定连接的支撑横梁以及支撑横梁两端分别固定连接的支撑侧梁，所述支撑侧梁外端设置有支撑套筒，所述支撑套筒上支撑设置有液压升降驱动机构，所述液压升降驱动机构的下端连接有增加接触面积的脚座。

优选的，所述液压升降驱动机构包括套装在支撑套筒内的液压缸以及设置在液压缸顶端的油泵，所述液压缸下端连接有活塞杆，所述脚座固定连接在活塞杆下端。

优选的，所述脚座包括脚座底板以及扣合在脚座底板上的脚座壳体，所述脚座底板周向设置的若干组抗沉降支腿组件；

所述抗沉降支腿组件包括第一支撑竖板以及第一支撑竖板上水平伸缩的驱动推杆，所述驱动推杆的外端垂直设有驱动横杆，沿着所述驱动横杆等间距垂直设有若干根侧支腿，所述侧支腿外端设有脚垫板；

所述脚座壳体周向设有供侧支腿通过的支腿过孔，与所述驱动推杆配合设有推动机构，所述推动机构可推动驱动推杆前进或后退，进而推动侧支腿沿着脚座壳体向外作伸缩运动。

优选的，所述推动机构包括第一支撑竖板一侧设置的横移驱动缸，所述驱动推杆一侧设有支撑臂，所述横移驱动缸前端活塞杆与支撑臂一端铰连接。

优选的，所述脚座底板上与抗沉降支腿组件对应设置有第二支撑竖板，所述第二支撑竖板对应设置在驱动横杆前侧，且第二支撑竖板上设有供侧支腿通过的支腿过孔。

优选的，所述脚座呈三角形结构，所述脚座底板的每一侧设有一组抗沉降支腿组件。

与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果：

1、本申请的成桩机构采用驱动机构带动钻杆旋转，芯桩成型套筒通过其圆周向设置的切削叶片对软弱地基进行破碎，混凝土泵站通过混凝土输送管道将混凝土通过混凝土流道泵入软土土层中进行混合均匀，完成混凝土搅拌桩的成桩；在混凝土搅拌桩施工过程中，同步的，水泥浆泵站通过水泥浆输送管道将水泥浆泵入混凝土搅拌桩的中心位置施作劲芯桩，在混凝土搅拌桩和劲芯桩固结后，即完成劲芯复合桩的高效施工，该种成桩机构具有结构简单，施工效率高，成本低的优点；

2、该成桩机械采用的重载底盘可采用履带式结构或重载轮式结构，以提高成桩机械整体的承载能力；与重载底盘配合设置有平衡支腿，该平衡支腿采用的脚座在抗沉降支腿组件撑开后可与软弱地基形成稳定的支撑结构，提高成桩机械的整体抗沉降性能，降低在软弱地基上施工时的沉降量，提高劲芯复合桩的施工质量。

附图说明

图1为本申请的成桩机械结构示意图；

图2为图1中成桩机构结构左视图；

图3为图2中钻杆结构俯视图；

图4为图1中平衡支腿结构端视图；

图5为图4中脚座处于收缩状态结构示意图；

图6为图4中脚座处于打开状态结构示意图；

图7为图5或6中脚座内部防滑侧支腿组件布局结构示意图；

图8为图7中防滑侧支腿组件结构示意图。

附图标记：100、成桩机械；1、移动车体；11、重载底盘；12、旋转座；13、支撑底盘；14、配重座；15、驾驶室；16、卷扬机构；2、成桩机构；21、支撑基座；22、塔架；23、锚拉斜撑；24、驱动机构；25、轴套；26、钻杆；261、钻头；262、芯桩成型套筒；263、切削叶片；264、中心导管；265、混凝土流道；266、水泥浆流道；27、混凝土泵站；28、水泥浆泵站；29、钢绞线；3、平衡支腿；31、支撑横梁；32、支撑侧梁；33、支撑套筒；4、液压升降驱动机构；41、液压缸；42、油泵；43、活塞杆；5、脚座；51、脚座壳体；511、安装位孔；512、支腿过孔；52、抗沉降支腿组件；521、第一支撑竖板；522、驱动推杆；523、支撑臂；524、横移驱动缸；525、驱动横杆；526、第二支撑竖板；527、侧支腿；528、脚垫板；53、脚座底板。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图1～8对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1实施例中，本申请公开的一种装配式劲芯复合桩成桩机械，成桩机械100包括移动车体1和成桩机构2，移动车体1包括重载底盘11，重载底盘11上固定设置有旋转座12以及固定连接在旋转座12上的支撑底盘13，支撑底盘13一端设置有配重座14和驾驶室15，成桩机构2固定设置在支撑底盘13远离驾驶室一端，通过驾驶室15可控制支撑底盘13及其上结构沿着旋转座12进行旋转，便捷的调整成桩机构2的施桩位置。其中，重载底盘11可采用履带式结构或重载轮式结构，以提高成桩机械100整体的承载能力，并降低其在软弱地基上施工时的沉降量，提高施工质量。

如图1～3所示实施例中，成桩机构2包括固定设置在支撑底盘13远离驾驶室一端的支撑基座21以及固定连接在支撑基座上的塔架22，塔架22一侧设置有与支撑基板21连接的锚拉斜撑23，提高塔架的结构强度；塔架22远离驾驶室15一侧的顶部设置有驱动机构24，驱动机构24可采用伺服电机或步进电机实现动力输出的功能；驱动机构24的动力输出轴通过轴套25与钻杆26顶部固定连接。钻杆26为空心管结构，其内置有混凝土流道265的芯桩成型套筒262，芯桩成型套筒262内设置有具有水泥浆流道266的中心导管264，芯桩成型套筒262下端设置有与中心导管264连通的水泥浆喷浆口，中心导管264顶端通过水泥浆输送管道与设置在支撑基座21上的水泥浆泵站28连通；芯桩成型套筒262顶端通过混凝土输送管道与设置在支撑基座21上的混凝土泵站27连通。沿着芯桩成型套筒262中下部圆周向呈螺旋状分布有多个切削叶片263，且钻杆26下端设置有钻头261。施工时，驱动机构带动钻杆旋转，芯桩成型套筒通过其圆周向设置的切削叶片对软弱地基进行破碎，混凝土泵站通过混凝土输送管道将混凝土通过混凝土流道泵入软土土层中进行混合均匀，完成混凝土搅拌桩的成桩；在混凝土搅拌桩施工过程中，同步的，水泥浆泵站通过水泥浆输送管道将水泥浆泵入混凝土搅拌桩的中心位置施作劲芯桩，在混凝土搅拌桩和劲芯桩固结后，即完成劲芯复合桩的高效施工，该种成桩机构具有结构简单，施工效率高，成本低的优点。

在配重座14末端设置有卷扬机构16，该种设置的卷绕机构可提高成桩机械100的整体稳定性，避免成桩机构2在施工过程中带动移动车体1因为重心不稳发生侧翻。卷扬机构16上绕装有钢绞线29，钢绞线29的自由端绕过塔架22顶端设置的滑轮组件与驱动机构24顶端固定连接，该卷扬机构16通过钢绞线29牵引驱动机构24和钻杆26作升降动作，从而配合钻杆的钻入土体或提升。

如图4所示实施例中，在重载底盘11前后端分别固定设置有平衡支腿3，平衡支腿3包括重载底盘11端梁上固定连接的支撑横梁31以及支撑横梁31两端分别固定连接的支撑侧梁32，支撑侧梁32外端设置有支撑套筒33，支撑套筒33上支撑设置有液压升降驱动机构4，液压升降驱动机构4包括套装在支撑套筒33内的液压缸41以及设置在液压缸41顶端的油泵42，液压缸41下端连接有活塞杆43，在活塞杆43下端固定连接有增加接触面积的脚座5，脚座5的顶端设置有与活塞杆连接的安装位孔511，液压缸41可通过其下端的活塞杆43做升降动作，进而带动脚座5做升降动作，当成桩机械需要移动时，液压缸通过活塞杆收缩带动脚座与软弱地基脱离接触；当成桩机械需要施作劲芯复合桩时，液压缸通过活塞杆伸出带动脚座支撑并沉陷入软弱地基内形成稳定支撑。

如图5～7所示实施例中，脚座5包括脚座底板53以及扣合在脚座底板上的脚座壳体51，脚座底板53周向设置的多组抗沉降支腿组件52。在一具体实施例中，脚座5为三角形结构，脚座底板53的每一侧设有一组抗沉降支腿组件52，该种结构的脚座5在抗沉降支腿组件52撑开后可与软弱地基形成稳定的支撑结构，提高成桩机械的整体抗沉降性能，进一步提高成桩质量。

如图8所示实施例中，抗沉降支腿组件52包括第一支撑竖板521以及第一支撑竖板上水平伸缩的驱动推杆522，驱动推杆522的外端垂直设有驱动横杆525，沿着驱动横杆525等间距垂直设有三根侧支腿527，侧支腿527外端设有脚垫板528，通过脚垫板增加与软弱地基的接触面积。在脚座壳体51周向设有供侧支腿527通过的支腿过孔512，与驱动推杆522配合设有推动机构，推动机构包括第一支撑竖板521一侧设置的横移驱动缸524，驱动推杆522一侧设有支撑臂523，横移驱动缸524前端活塞杆与支撑臂523一端铰连接。在脚座底板53上与抗沉降支腿组件52对应设置有第二支撑竖板526，第二支撑竖板526对应设置在驱动横杆525前侧，且第二支撑竖板526上设有供侧支腿527通过的支腿过孔。当需要脚座进行支撑时，首先通过液压升降驱动机构带动脚座下行并支撑在软弱地基上，然后通过横移驱动缸推动驱动推杆向外侧移动进而带动侧支腿向外插入软弱地基的土体内，从而有效地提高脚座与软弱地基的接触面积以及结合力，进而使得成桩机械具备较强的抗沉降能力；当需要拔出脚座时，抗沉降支腿组件的侧支腿可自由伸缩隐藏于脚座壳体内，从而在拔出脚座时，可降低脚座提升阻力，便于脚座的拔出。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述成桩机械(100)包括：

移动车体(1)，所述移动车体(1)包括重载底盘(11)，所述重载底盘(11)上固定设置有旋转座(12)以及固定连接在旋转座(12)上的支撑底盘(13)，所述支撑底盘(13)一端设置有配重座(14)和驾驶室(15)；所述重载底盘(11)前后端分别固定设置有平衡支腿(3)；

成桩机构(2)，所述成桩机构(2)包括固定设置在支撑底盘(13)远离驾驶室一端的支撑基座(21)以及固定连接在支撑基座上的塔架(22)，所述塔架(22)远离驾驶室(15)一侧的顶部设置有驱动机构(24)，所述驱动机构(24)的动力输出轴通过轴套(25)与钻杆(26)顶部固定连接；所述钻杆(26)为内置有混凝土流道(265)的芯桩成型套筒(262)，所述芯桩成型套筒(262)内设置有具有水泥浆流道(266)的中心导管(264)，沿着所述芯桩成型套筒(262)中下部圆周向呈螺旋状分布有多个切削叶片(263)，且钻杆(26)下端设置有钻头(261)。

2.根据权利要求1所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述芯桩成型套筒(262)下端设置有与中心导管(264)连通的水泥浆喷浆口，所述中心导管(264)顶端通过水泥浆输送管道与设置在支撑基座(21)上的水泥浆泵站(28)连通。

3.根据权利要求2所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述芯桩成型套筒(262)顶端通过混凝土输送管道与设置在支撑基座(21)上的混凝土泵站(27)连通。

4.根据权利要求1所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述配重座(14)末端设置有卷扬机构(16)，所述卷扬机构(16)上绕装有钢绞线(29)，所述钢绞线(29)的自由端绕过塔架(22)顶端设置的滑轮组件与驱动机构(24)顶端固定连接，所述卷扬机构(16)通过钢绞线(29)牵引驱动机构(24)和钻杆(26)作升降动作。

5.根据权利要求1所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述平衡支腿(3)包括重载底盘(11)端梁上固定连接的支撑横梁(31)以及支撑横梁(31)两端分别固定连接的支撑侧梁(32)，所述支撑侧梁(32)外端设置有支撑套筒(33)，所述支撑套筒(33)上支撑设置有液压升降驱动机构(4)，所述液压升降驱动机构(4)的下端连接有增加接触面积的脚座(5)。

6.根据权利要求5所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述液压升降驱动机构(4)包括套装在支撑套筒(33)内的液压缸(41)以及设置在液压缸(41)顶端的油泵(42)，所述液压缸(41)下端连接有活塞杆(43)，所述脚座(5)固定连接在活塞杆(43)下端。

7.根据权利要求5所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述脚座(5)包括脚座底板(53)以及扣合在脚座底板上的脚座壳体(51)，所述脚座底板(53)周向设置的若干组抗沉降支腿组件(52)；

所述抗沉降支腿组件(52)包括第一支撑竖板(521)以及第一支撑竖板上水平伸缩的驱动推杆(522)，所述驱动推杆(522)的外端垂直设有驱动横杆(525)，沿着所述驱动横杆(525)等间距垂直设有若干根侧支腿(527)，所述侧支腿(527)外端设有脚垫板(528)；

所述脚座壳体(51)周向设有供侧支腿(527)通过的支腿过孔(512)，与所述驱动推杆(522)配合设有推动机构，所述推动机构可推动驱动推杆(522)前进或后退，进而推动侧支腿(527)沿着脚座壳体(51)向外作伸缩运动。

8.根据权利要求7所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述推动机构包括第一支撑竖板(521)一侧设置的横移驱动缸(524)，所述驱动推杆(522)一侧设有支撑臂(523)，所述横移驱动缸(524)前端活塞杆与支撑臂(523)一端铰连接。

9.根据权利要求7所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述脚座底板(53)上与抗沉降支腿组件(52)对应设置有第二支撑竖板(526)，所述第二支撑竖板(526)对应设置在驱动横杆(525)前侧，且第二支撑竖板(526)上设有供侧支腿(527)通过的支腿过孔。

10.根据权利要求7～9任一所述的装配式劲芯复合桩成桩机械，其特征在于，所述脚座(5)呈三角形结构，所述脚座底板(53)的每一侧设有一组抗沉降支腿组件(52)。