CN211498819U - 一种高频协振处置湿陷性黄土的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高频协振处置湿陷性黄土的装置，包括履带式行驶系统、工作底盘以及安装于工作底盘上的液压伸缩变幅系统、直立桁架、高频振动油锤、钻杆中埋式高压管道、拖曳钢丝绳、卷扬拖曳系统、支撑桁架液压伸缩装置、伸缩式支撑桁架、送土器水平液压伸缩装置、送土器垂直液压伸缩装置、送土器水平固定桁架、送土器切送土螺旋刀盘及操作控制系统，该装置具有施工简便、施工速度快，施工效果好及造价低的特点。

Description

一种高频协振处置湿陷性黄土的装置

技术领域

本实用新型属于土工作业领域，涉及一种高频协振处置湿陷性黄土的装置。

背景技术

随着我国经济持续高速发展，高速铁路、高速公路的建设得到了飞速的发展，路基工程的规模和范围日益扩大，路基施工能遇到各种各样的复杂地形和地址环境，其中湿陷性黄土就是危害性较大的一种，一是湿陷性黄土的分布的范围广，我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，此外，新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省，局部地区亦分布有湿陷性黄土；二是湿陷性黄土处理难度大、湿陷性具有一定的突发性，湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育，在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小，当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低，故在湿陷性黄土地区进行铁路、公路路基工程施工建设中，应根据线路交通的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制进行严格程度，主要病害有路基线路发生整体沉陷、变形、凹陷、开裂，线路边坡发生崩塌、剥落，路基底部易被水冲蚀成土洞和暗河。为保证路基的稳定，在湿陷性黄土地区施工应注意采取特殊的加固措施，减轻或消除其湿陷性，应采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对线路产生危害，湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力，湿陷性黄土路基处理施工除采用防止地表水下渗的措施外，国内外使用较多的地基处理方法：换土法、重锤表层夯实、强夯法、挤密法+桩板结构、长短桩复合地基处理、爆扩桩、桩基础、预浸水法、化学加固法等方法，各类地基的处理方法都应因地制宜，通过技术比较后合理选用，不同程度存在工作量大、花费劳力多、施工现场占地大、工期长、造价高等缺点。

所以迫切需要一种施工简便、速度快、效果好、造价低的处置湿陷性黄土的装置，在湿陷性黄土地区进行建设，强调以地基处理为主的综合措施，即以治本为主，治标为辅，标本兼治，突出重点，消除隐患，防止地基湿陷，要保证建筑工程质量和建(构)筑物的安全使用，要做到技术先进、经济合理、保护环境，要能优质高效的完成作业。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高频协振处置湿陷性黄土的装置，该装置具有施工简便、施工速度快，施工效果好及造价低的特点。

为达到上述目的，本实用新型所述的高频协振处置湿陷性黄土的装置包括履带式行驶系统、工作底盘以及安装于工作底盘上的液压伸缩变幅系统、直立桁架、高频振动油锤、钻杆中埋式高压管道、拖曳钢丝绳、卷扬拖曳系统、支撑桁架液压伸缩装置、伸缩式支撑桁架、送土器水平液压伸缩装置、送土器垂直液压伸缩装置、送土器水平固定桁架、送土器切送土螺旋刀盘及操作控制系统；

履带式行驶系统位于工作底盘的底部，液压伸缩变幅系统位于工作底盘上，液压伸缩变幅系统的输出轴与直立桁架的中部相连接，其中，液压伸缩变幅系统的输出轴倾斜分布，直立桁架的侧面沿轴向设置有油锤限导滑行轨道，高频振动油锤的侧面滑动连接于油锤限导滑行轨道上，直立桁架的侧面设置有用于对高频振动油锤进行轴向限位的钻杆导向限位装置，钻杆中埋式高压管道的上端与高频振动油锤底部的输出轴相连接，钻杆中埋式高压管道的下端设置有锯齿形十字钻头，拖曳钢丝绳的一端与卷扬拖曳系统相连接，拖曳钢丝绳的另一端绕过直立桁架顶部的滑轮后与高频振动油锤相连接；

支撑桁架液压伸缩装置的上端固定于直立桁架的底部，支撑桁架液压伸缩装置的下端与伸缩式支撑桁架的侧面相连接，送土器水平液压伸缩装置的一端与伸缩式支撑桁架的侧面相连接，送土器水平液压伸缩装置的另一端与送土器垂直液压伸缩装置的上端相连接，送土器水平固定桁架固定于送土器垂直液压伸缩装置的下端，送土器切送土螺旋刀盘固定于送土器水平固定桁架的底部；

操作控制系统的输出端与履带式行驶系统的控制端、液压伸缩变幅系统的控制端、高频振动油锤的控制端、支撑桁架液压伸缩装置的控制端、送土器水平液压伸缩装置的控制端、送土器垂直液压伸缩装置的控制端及送土器切送土螺旋刀盘的控制端相连接。

钻杆中埋式高压管道的侧面设置有若干钻杆中埋高压管道喷口，高压气体装置的出口及高压水装置的出口均与钻杆中埋式高压管道的内部相连通。

锯齿形十字钻头的底部固定有带孔圆形振动板。

还包括用于驱动卷扬拖曳系统的动力系统以及用于提供液压油的储油箱。

高压气体装置的出口及高压水装置的出口通过高压水气管路与钻杆中埋式高压管道的内部相连通。

还包括用于为高频振动油锤供油的高压输油管。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的高频协振处置湿陷性黄土的装置在具体操作时，通过履带式行驶系统配置动力系统、卷扬拖曳系统、液压伸缩变幅系统、直立桁架、高频振动油锤、十字型钻杆、带孔圆形振动板、螺旋送土器以及操作控制系统组合成一套整体高频协振处置湿陷性黄土的装置，通过高压水装置及高压气体装置配合高频振动油锤、十字型钻杆及带孔圆形振动板形成的高频振动密实协同预切割、预浸湿牵引高频共振祛除黄土湿陷性的高频协振处置湿陷性黄土的装置，整体机械化、自动化程度高，机动性、灵活性及适应性强，施工简便、施工速度快，施工效果，处置湿陷性黄土的范围大、处置的质量效果好，经济环保，另外，各部件集成于工作底盘上，造价较为低廉。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图。

其中，1为履带式行驶系统、2为工作底盘、3为储油箱、4为动力系统、5为卷扬拖曳系统、6为操作控制系统、7为液压伸缩变幅系统、8为拖曳钢丝绳、9为直立桁架、10为油锤限导滑行轨道、11为高压输油管、12为高压水气管路、13为高频振动油锤、14为十字型钻杆、15为钻杆中埋式高压管道、16为钻杆导向限位装置、17为钻杆导向限位装置液压管路、18为钻杆中埋高压管道喷口、19为锯齿形十字钻头、20为带孔圆形振动板、21为伸缩式支撑桁架、22为支撑桁架液压伸缩装置、23为送土器水平液压伸缩装置、24为送土器垂直液压伸缩装置、25为送土器水平固定桁架、26为送土器切送土螺旋刀盘、27为高压水装置、28为高压气体装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1至图2，本实用新型所述的高频协振处置湿陷性黄土的装置包括履带式行驶系统1、工作底盘2以及安装于工作底盘2上的液压伸缩变幅系统7、直立桁架9、高频振动油锤13、钻杆中埋式高压管道15、拖曳钢丝绳8、卷扬拖曳系统5、支撑桁架液压伸缩装置22、伸缩式支撑桁架21、送土器水平液压伸缩装置23、送土器垂直液压伸缩装置24、送土器水平固定桁架25、送土器切送土螺旋刀盘26及操作控制系统6；履带式行驶系统1位于工作底盘2的底部，液压伸缩变幅系统7位于工作底盘2上，液压伸缩变幅系统7的输出轴与直立桁架9的中部相连接，其中，液压伸缩变幅系统7的输出轴倾斜分布，直立桁架9的侧面沿轴向设置有油锤限导滑行轨道10，高频振动油锤13的侧面滑动连接于油锤限导滑行轨道10上，直立桁架9的侧面设置有用于对高频振动油锤13进行轴向限位的钻杆导向限位装置16，钻杆中埋式高压管道15的上端与高频振动油锤13底部的输出轴相连接，钻杆中埋式高压管道15的下端设置有锯齿形十字钻头19，拖曳钢丝绳8的一端与卷扬拖曳系统5相连接，拖曳钢丝绳8的另一端绕过直立桁架9顶部的滑轮后与高频振动油锤13相连接；支撑桁架液压伸缩装置22的上端固定于直立桁架9的底部，支撑桁架液压伸缩装置22的下端与伸缩式支撑桁架21的侧面相连接，送土器水平液压伸缩装置23的一端与伸缩式支撑桁架21的侧面相连接，送土器水平液压伸缩装置23的另一端与送土器垂直液压伸缩装置24的上端相连接，送土器水平固定桁架25固定于送土器垂直液压伸缩装置24的下端，送土器切送土螺旋刀盘26固定于送土器水平固定桁架25的底部；操作控制系统6的输出端与履带式行驶系统1的控制端、液压伸缩变幅系统7的控制端、高频振动油锤13的控制端、支撑桁架液压伸缩装置22的控制端、送土器水平液压伸缩装置23的控制端、送土器垂直液压伸缩装置24的控制端及送土器切送土螺旋刀盘26的控制端相连接。

钻杆中埋式高压管道15的侧面设置有若干钻杆中埋高压管道喷口18，高压气体装置28的出口及高压水装置27的出口均与钻杆中埋式高压管道15的内部相连通；锯齿形十字钻头19的底部固定有带孔圆形振动板20。钻杆导向限位装置16为液压式结构，且钻杆导向限位装置16连通有钻杆导向限位装置液压管路17。

本实用新型还包括用于驱动卷扬拖曳系统5的动力系统4以及用于提供液压油的储油箱3。

高压气体装置28的出口及高压水装置27的出口通过高压水气管路12与钻杆中埋式高压管道15的内部相连通；本实用新型还包括用于为高频振动油锤13供油的高压输油管11。

本实用新型的具体施工过程为：

1)通过操作控制系统6操作控制履带式行驶系统1走行至桩位，再控制液压伸缩变幅系统7使直立桁架9垂直竖立于桩后预设距离处，并使十字型钻杆14和锯齿形十字钻头19处于设计位置；然后控制支撑桁架液压伸缩装置22伸长，使伸缩式支撑桁架21固定支撑在地面上，再控制卷扬拖曳系统5，通过拖曳钢丝绳8使高频振动油锤13及十字型钻杆14沿油锤限导滑行轨道10向下运动，并在钻杆导向限位装置16作用下，使锯齿形十字钻头19定位在处理桩的正中心位置处；

2)启动高频振动油锤13，通过高压输油管11向高频振动油锤13供油，使高频振动油锤13高频振动带动十字型钻杆14及锯齿形十字钻头19向下钻进，同时启动高压气体装置28，通过高压水气管路12向钻杆中埋式高压管道15供高压气体，并通过钻杆中埋高压管道喷口18中喷射出来切割桩周土体上，当依次钻进到设计位置时，停止高频振动油锤13及高压气体的供给，启动卷扬拖曳系统5，通过拖曳钢丝绳8使高频振动油锤13及十字型钻杆14沿油锤限导滑行轨道10上升，并最终使得锯齿形十字钻头19上升至高于地面线的位置处；

3)在锯齿形十字钻头19的底部安装带孔圆形振动板20，同时控制送土器水平液压伸缩装置23及送土器垂直液压伸缩装置24，使送土器水平固定桁架25及送土器切送土螺旋刀盘26处于设计的工作位置处，启动高频振动油锤13，通过高压输油管11向高频振动油锤13供油，使高频振动油锤13高频振动带动十字型钻杆14及锯齿形十字钻头19向下钻进，同时启动高压气体装置28，高压气体通过高压水气管路12及钻杆中埋式高压管道15从钻杆中埋高压管道喷口18中喷射出来切割桩周土体，使带孔圆形振动板20到达设计位置的底部，关闭高压气体装置28，停止高压气体输送，启动高压水装置27，高压水通过高压水气管路12和钻杆中埋式高压管道15从钻杆中埋高压管道喷口18中喷射出来浸润桩周土体，喷射水量的大小要按设计规范的要求并经现场多次试验确定，同时启动卷扬拖曳系统5，通过拖曳钢丝绳8将高频振动油锤13及十字型钻杆14沿油锤限导滑行轨道10上升，使锯齿形十字钻头19及带孔圆形振动板20上升设计振冲高度时停止上升，随后启动高频振动油锤13，通过高压输油管11向高频振动油锤13供油，使高频振动油锤13高频振动带动十字型钻杆14、锯齿形十字钻头19及带孔圆形振动板20向下振冲，每层达到设计的振冲时间或者振冲压缩的高度后停止振冲，然后向上提升至设计的高度后再次向下振冲压缩，依次循环达到施工原地面为止，钻头要略高于施工作业面，在循环提升及振冲振实的同时，启动送土器切送土螺旋刀盘26，通过送土器切送土螺旋刀盘26连续向钻孔内补充振冲压实所需的土量，直至振冲处置结束；

4)控制送土器水平液压伸缩装置23及送土器垂直液压伸缩装置24，使送土器水平固定桁架25及送土器切送土螺旋刀盘26回缩于存放位置，控制支撑桁架液压伸缩装置22，使伸缩式支撑桁架21及其携带的送土器水平固定桁架25回缩上升到初始位置，再控制液压伸缩变幅系统7，使直立桁架9、高频振动油锤13、十字型钻杆14、钻杆导向限位装置16、伸缩式支撑桁架21及送土器水平固定桁架25整体向车身倾斜满足整车侧向行驶的要求。

本实用新型具有以下有益效果：

通过履带式行驶系统1配置动力系统4、卷扬拖曳系统5、液压伸缩变幅系统7、直立桁架9、高频振动油锤13、十字型钻杆14、带孔圆形振动板20、螺旋送土器以及操作控制系统6组合成一套整体高频协振处置湿陷性黄土的装置，通过高压水装置27及高压气体装置28配合高频振动油锤13、十字型钻杆14及带孔圆形振动板20形成的一种高频振动密实协同预切割、预浸湿牵引高频共振祛除黄土湿陷性的高频协振处置湿陷性黄土的装置，该装置整体机械化、自动化程度高，机动性、灵活性、适应性强、速度快，处置湿陷性黄土的范围大、处置的质量效果好，经济环保。

本实用新型将动力系统4、卷扬拖曳系统5、液压伸缩变幅系统7、直立桁架9、高频振动油锤13、十字型钻杆14、带孔圆形振动板20、送土器切送土螺旋刀盘26、操作控制系统6、高压水装置27及高压气体装置28全部集成安装在履带式行驶系统1的工作平台上，其就位迅速、转场方便，适应各种施工场地的能力强，可以减少与其他工序的相互干扰创造良好的工作环境。

本实用新型采用履带式行驶系统1、液压伸缩变幅系统7、动力系统4、卷扬拖曳系统5、高频振动油锤13、螺旋送土器送土、高压水装置27及高压气体装置28均通过操作控制系统6统一控制，自动化、流程化，整个装置的就位、钻进、振冲、转场进入下个循环等迅速、及时，工序衔接紧密时间间隔短。

采用卷扬拖曳系统5、拖曳钢丝绳8、高频振动油锤13、十字型钻杆14、油锤限导滑行轨道10以及钻杆导向限位装置16，十字型钻杆14可以根据实际的土层深度插打不同的孔深，以适应不同深度的湿陷性黄土的处置要求，处置的深度范围广，油锤限导滑行轨道10和钻杆导向限位装置16可以精准控制钻孔的位置和钻杆的垂直度，保证高频振动下振动板冲击质量，处置的效果更好。

采用高压水装置27、高压气体装置28、高压水气管路12、钻杆中埋式高压管道15及钻杆中埋高压管道喷口18配合高频振动油锤13、十字型钻杆14及带孔圆形振动板20工作，对周围的土体进行切割的范围更大，预浸湿湿陷性黄土牵引高频协同共振加速湿陷性处置进程，湿陷性黄土综合处置效果更明显。

采用伸缩式支撑桁架21、支撑桁架液压伸缩装置22、送土器水平液压伸缩装置23、送土器垂直液压伸缩装置24、送土器水平固定桁架25以及送土器切送土螺旋刀盘26组成水平螺旋送土器，可以多角度、多深度的调整，及时切削地面的土体到钻孔中，补充钻孔下湿陷性黄土处置带来的空缺，确保处置的质量效果，避免孔口坍塌的风险。

Claims (6)

1.一种高频协振处置湿陷性黄土的装置，其特征在于，包括履带式行驶系统(1)、工作底盘(2)以及安装于工作底盘(2)上的液压伸缩变幅系统(7)、直立桁架(9)、高频振动油锤(13)、钻杆中埋式高压管道(15)、拖曳钢丝绳(8)、卷扬拖曳系统(5)、支撑桁架液压伸缩装置(22)、伸缩式支撑桁架(21)、送土器水平液压伸缩装置(23)、送土器垂直液压伸缩装置(24)、送土器水平固定桁架(25)、送土器切送土螺旋刀盘(26)及操作控制系统(6)；

履带式行驶系统(1)位于工作底盘(2)的底部，液压伸缩变幅系统(7)位于工作底盘(2)上，液压伸缩变幅系统(7)的输出轴与直立桁架(9)的中部相连接，其中，液压伸缩变幅系统(7)的输出轴倾斜分布，直立桁架(9)的侧面沿轴向设置有油锤限导滑行轨道(10)，高频振动油锤(13)的侧面滑动连接于油锤限导滑行轨道(10)上，直立桁架(9)的侧面设置有用于对高频振动油锤(13)进行轴向限位的钻杆导向限位装置(16)，钻杆中埋式高压管道(15)的上端与高频振动油锤(13)底部的输出轴相连接，钻杆中埋式高压管道(15)的下端设置有锯齿形十字钻头(19)，拖曳钢丝绳(8)的一端与卷扬拖曳系统(5)相连接，拖曳钢丝绳(8)的另一端绕过直立桁架(9)顶部的滑轮后与高频振动油锤(13)相连接；

支撑桁架液压伸缩装置(22)的上端固定于直立桁架(9)的底部，支撑桁架液压伸缩装置(22)的下端与伸缩式支撑桁架(21)的侧面相连接，送土器水平液压伸缩装置(23)的一端与伸缩式支撑桁架(21)的侧面相连接，送土器水平液压伸缩装置(23)的另一端与送土器垂直液压伸缩装置(24)的上端相连接，送土器水平固定桁架(25)固定于送土器垂直液压伸缩装置(24)的下端，送土器切送土螺旋刀盘(26)固定于送土器水平固定桁架(25)的底部；

操作控制系统(6)的输出端与履带式行驶系统(1)的控制端、液压伸缩变幅系统(7)的控制端、高频振动油锤(13)的控制端、支撑桁架液压伸缩装置(22)的控制端、送土器水平液压伸缩装置(23)的控制端、送土器垂直液压伸缩装置(24)的控制端及送土器切送土螺旋刀盘(26)的控制端相连接。

2.根据权利要求1所述的高频协振处置湿陷性黄土的装置，其特征在于，钻杆中埋式高压管道(15)的侧面设置有若干钻杆中埋高压管道喷口(18)，高压气体装置(28)的出口及高压水装置(27)的出口均与钻杆中埋式高压管道(15)的内部相连通。

3.根据权利要求2所述的高频协振处置湿陷性黄土的装置，其特征在于，锯齿形十字钻头(19)的底部固定有带孔圆形振动板(20)。

4.根据权利要求1所述的高频协振处置湿陷性黄土的装置，其特征在于，还包括用于驱动卷扬拖曳系统(5)的动力系统(4)以及用于提供液压油的储油箱(3)。

5.根据权利要求1所述的高频协振处置湿陷性黄土的装置，其特征在于，高压气体装置(28)的出口及高压水装置(27)的出口通过高压水气管路(12)与钻杆中埋式高压管道(15)的内部相连通。

6.根据权利要求1所述的高频协振处置湿陷性黄土的装置，其特征在于，还包括用于为高频振动油锤(13)供油的高压输油管(11)。

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