CN217001666U - 扩径装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种通过地面的卷扬机在桩孔内作业的扩径装置，该装置能依靠本身的重力所累积的势能和动能，自主进行导向动作和侧向掘进，既能进行灌注桩成孔后扩大底部孔径，还能将扩径渣土完全收集于扩径装置内运输至地面。该扩径装置轻便可靠，工作效率高，扩径倍率大，能提高扩底灌注桩的施工技术水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻探装备技术领域，具体涉及一种扩径装置。
背景技术
在中国西北广阔的黄土高原地区，在黄土塬梁顶部的干作业钻孔扩底灌注桩施工时，由于坡陡路窄弯急，施工道路通行条件极差，旋挖钻机等大型机械设备无法到达施工场地，只能采用一些简易的扩底设备进行扩径施工。使用现有的简易扩底设备进行扩底施工，不仅效率低下，还经常存在扰动桩底持力土层，扩径尺寸和形状无法精确控制，孔底遗落大量渣土无法清理等施工质量弊病，扩底施工难以达到规范要求的施工质量标准。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对黄土高原地区的特殊条件，提供一种结构轻便，能准确高效的完成干作业灌注桩成孔后扩大孔底部孔径的孔底扩径装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种半自动化的扩径装置；侧向取土的掘进动力只依靠其本身的重力所累积的势能和动能；按设计要求的角度切入侧向的土体；按设计要求的扩底倍率对侧向的土体进行掘进；不扰动桩端持力层；将作业产生的渣土全部收集后可输送至地面上；扩径作业达到设定尺寸后能主动响应。
基于上述方案，一种扩径装置，包括：框型筒体、导向控制结构、联结环状切土器、收放控制结构四大部分。
该扩径装置的框型筒体包括：六边形底板、框架、中心通管、灯架、信号灯、六孔插板、固定吊环、挂绳辅助器。
该扩径装置的导向控制结构包括：复底板、立板、导轨、挂耳、间隙帆布、复底板连杆、六齿插销。
该扩径装置的联结环状切土器包括：挂绳、铲体、连刃、滚轮结构。
该扩径装置的收放控制结构包括：吊柄、尾钩、拉绳环、拉绳。
通过地面的卷扬机向桩孔释放扩径装置，扩径装置最下端的复底板首先触底后触发导向控制结构，导向控制结构开始自主运行：复底板将立板推开，立板以六边形底板上的轴承为轴转动压向孔壁，同时展开其间的间隙帆布，扩张状态的立板、间隙帆布与六边形底板共同形成伞状的渣土收集结构；同步的，复底板将立板推开，立板将导轨推开，将导轨下端压向孔壁，导向控制结构完成一次导向；同步的，联结环状切土器由复底板触发，通过中心通管内上下贯通的复底板连杆向上推动六齿插销，使六齿插销从六孔插板孔内抽离，释放挂绳，使铲体可以通过滚轮结构沿导轨由上向下滑动，由六片铲体和六组连刃铆接组成的联结环状切土器借助向下的力量完成一次侧向切土。
联结环状切土器沿导轨开始向下，当铲体通过滚轮结构沿撑开的导轨由上向下移动时，相邻的铲体之间的距离会逐渐拉开，连刃铆接端的开合角度会随之变大，六片铲体和六组连刃铆接组成的联结环状切土器直径逐渐扩大，沿撑开的导轨由上向下移动时环切范围随之同步扩大。
所述向下的力量，具体指利用重力所累积的势能和动能，即借助于扩径装置在距孔底适当高度释放后，其在自由落体运动过程中依靠自身重力所累积的势能和动能。为了增强联结环状切土器的势能和动能，在铲体的上段专门附加了配重。
当通过地面的卷扬机从桩孔底部提升扩径装置时，吊柄通过下端两个尾钩会分别钩挂住拉绳环沿中心通管上升，并通过拉绳使立板收拢，立板转动逐步收拢，伞状的渣土收集结构同步将联结环状切土器切下的渣土收拢合围在框型筒体内；立板收拢时，导轨会同步合拢，铲体间距也会同步缩小，连刃铆接端的开合角度会随之变小，铲体与连刃连接在一起形成的联结环状切土器直径逐渐缩小，直至联结环状切土器完全合拢，就可以将合拢状态的扩径装置连同扩径渣土一同提升至地面。
该扩径装置的收放控制结构运行的关键在于提升扩径装置时，吊柄通过下端两个尾钩能够钩住拉绳环，这主要依赖于双叉结构尾钩的高弹性和设置于中心通管上的挂绳辅助器，当扩径装置触底后，尾钩首先脱离固定吊环，继续下落。当尾钩下落到挂置于挂绳辅助器上面的拉绳环时，由于拉绳环内直径大于两个尾钩下端间距，拉绳环内直径小于两个尾钩的钩头间距，当尾钩穿过拉绳环时，尾钩的双叉结构会发生弹性变形，两个尾钩的钩头间距因拉绳环内直径约束而变小；同时挂置于挂绳辅助器上面的环状拉绳环会因挂绳辅助器从下方的支撑和上方两个尾钩的钩头挤塞而变形为椭圆形，从而使双叉型的尾钩穿过拉绳环内径。尾钩穿过拉绳环后，继续下落，其下端最终会受阻于挂绳辅助器的∪型槽的底部并静止于挂绳辅助器内，此时，尾钩的钩头间距和拉绳环均回复常态，当通过吊柄提升扩径装置时，钩挂住拉绳环沿中心通管上升。
通过扩径装置在灌注桩成孔后扩底部位反复数次的作业，复底板推开立板旋转角度逐次扩大，复底板趋向六边形底板的距离逐次减小，当复底板触发后能够切紧六边形底板时，导向控制结构就运行至设定的角度，六齿插销会达到最高，触碰到压感开关，并使信号灯点亮，可作为此次作业完成的信号。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：设备轻便可靠，不扰动桩底持力土层，孔底不遗落渣土，扩径倍率大，扩径效果明显。并且，当扩径装置多次坠落孔底，复底板和六边形底板会对原孔底进行夯击整形。
卷扬机通过钢丝绳与扩径装置的吊柄连接，通过简单地吊放，即可实现对干作业扩底灌注桩成孔后按设计要求的角度切入侧向的土体；并按设计要求的扩底倍率分割侧向的土体；不扰动桩端持力层；并将从侧向切割的土体全部收集后取出至地面上。该扩径装置理论上可以将环切刃的直径可扩大至原直径的3.0倍，既可以在桩端位置掘进出一个直径扩大的桩端扩大头，也可以在除孔口段以外的位置掘进出一个或多个扩大的盘状桩身结节结构。
附图说明
图1为扩径装置释放前处于合拢状态时的立体结构剖面侧视图。
图2为扩径装置释放前处于合拢状态时的立体结构俯视图。
图3为扩径装置释放后处于扩张状态时的立体结构侧视图。
图4为扩径装置上提吊运时处于合拢状态时的立体结构剖面侧视图。
图例说明：
1、框型筒体；101、六边形底板；102、框架；103、中心通管；104、灯架；105、信号灯；106、六孔插板；107、固定吊环； 108、挂绳辅助器；
2、导向控制结构；201、复底板；202、立板；203、导轨；204、挂耳；205、间隙帆布；206、复底板连杆；207、六齿插销；
3、联结环状切土器；301、挂绳；302、铲体；303、连刃；304、滚轮结构；
4、收放控制结构；401、吊柄；402、尾钩；403、拉绳环；404、拉绳。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本实施例的扩径装置，包括：框型筒体1、导向控制结构2、联结环状切土器3、收放控制结构4四个部分，框型筒体1为不可动的固定结构，框型筒体1保证整体结构的稳定和渣土的储运。其余的导向控制结构2、联结环状切土器3和收放控制结构4皆为或动结构，扩径装置分为合拢状态和扩张状态。
框型筒体1包括底部的六边形底板101和框架102，三组框架102交叉在六孔插板106处，在中心的交叉点由中心通管103与六边形底板101连接，框架102的六个肩头由六边形环形架连接固定，框架102的竖向支撑杆端头固定在六边形底板101上, 六边形底板101预留有六条供立板202穿过的缝隙，导轨203通过上端挂耳204挂在框架102的两端肩头环形架上，中心通管103上布置有固定吊环107和挂绳辅助器108。
当从地面准备向桩孔施放扩径装置时，首先将挂绳301环端装入六孔插板106，使六齿插销207依次穿过六孔插板106上孔、挂绳301和六孔插板106下孔，固定挂绳301，通过六根挂绳301将六六片铲体悬停于导轨203上端，使合拢状态的联结环状切土器3悬停于导轨203上端；用卷扬机通过吊柄401的尾钩402挂住中心通管103上的固定吊环107，吊起扩径装置，使复底板201下垂至初始位置，此时立板202与导轨203在重力作用下都处于合拢状态。
如图3所示，卷扬机吊运扩径装置吊至距孔底一定距离释放后，扩径装置以自由落体方式下坠一段距离后触底，最下端的复底板201首先触底，然后触发导向控制结构2开始自主运行，复底板201推行立板202，同时展开其间的间隙帆布205，扩张状态的立板202、间隙帆布205与六边形底板101共同形成伞状的渣土收集结构；立板202与六边形底板101通过六边形底板101上的轴承联结，立板202与导轨203通过导轨203下端的轴承联结，复底板201将立板202推开，立板202再将导轨203推开，将导轨203下端压向孔壁，导向控制结构2完成一次导向。
同步的，联结环状切土器3由复底板201触发，通过复底板连杆206向上推动六齿插销207，使六齿插销207从六孔插板106孔内抽离，释放挂绳301，使铲体302通过滚轮结构304沿导轨203由上向下滑动，带动联结环状切土器3借助向下的力量完成一次侧向切土，切下的渣土会落入由立板202、间隙帆布205与六边形底板101共同形成伞状的渣土收集结构。
联结环状切土器3沿导轨203向下，当铲体302通过滚轮结构304沿撑开的导轨203由上向下移动时，相邻的铲体302之间的距离会逐渐拉开，连刃303铆接端的开合角度会随之变大，铲体302与连刃303连接在一起形成的联结环状切土器3直径逐渐扩大，环切范围随之同步扩大，当联结环状切土器3沿导轨203由上端运行至下端，即可将本次导向控制结构2导向范围的桩孔侧向的土切割完成。
当该扩径装置触底后，收放控制结构4的吊柄401继续向下运动，两个尾钩402与固定吊环107脱离，然后分别穿过拉绳环403并最终停止于挂绳辅助器108内。
通过扩径装置在灌注桩成孔后扩底部位反复数次的作业，复底板201推开立板202旋转角度逐次扩大，复底板201趋向六边形底板101两者之的距离逐次减小，当复底板201再次触发后能够切紧六边形底板101时，导向控制结构2就运行至设定的角度，六齿插销207会升起到最高，触碰到六齿插销207正上方的灯架104上的信号灯105的开关，并使信号灯105点亮，此可作为此次扩径作业完成的信号。
如图4所示，当通过地面的卷扬机从桩孔底部通过吊柄401提升扩径装置时，吊柄401向上活动时，吊柄401下端两个尾钩402会分别钩住拉绳环403沿中心通管103上升，并通过拉绳404收拢立板202，伞状的渣土收集结构同步将联结环状切土器3切下的渣土收拢合围在框型筒体1内；立板202收拢时，导轨203会同步收拢，铲体302间距也会同步缩小，直至联结环状切土器3完全合拢，收放控制结构4就可以将合拢状态的扩径装置以及本次扩径作业切下的渣土一同提升至地面。
该扩径装置依据设计要求，既可在竖向掘进的过程中进行桩身扩径作业，亦可在竖向掘进终止后进行桩端扩大头的扩径作业。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种扩径装置，其特征在于，包括：框型筒体(1)、导向控制结构(2)、联结环状切土器(3)、收放控制结构(4)；所述导向控制结构(2)套设连接于所述框型筒体(1)的外部且均相对于所述框型筒体(1)可自主运行；所述联结环状切土器(3)套设连接于所述导向控制结构(2)的外部且均相对于所述导向控制结构(2)可自主运行。
2.根据权利要求1所述的扩径装置，其特征在于，所述的框型筒体(1)包括底部的六边形底板(101)和框架(102)，三组框架(102)交叉在六孔插板(106)处，并由中心通管(103)与六边形底板(101)连接，中心通管(103)由上到下设置有固定吊环(107)及挂绳辅助器(108)；框架(102)的竖向支撑杆端头固定在六边形底板(101)上, 六边形底板(101)预留有六条供立板(202)穿过的缝隙，导轨(203)通过上端挂耳(204)挂在框架(102)的两端。
3.根据权利要求1所述的扩径装置，其特征在于，所述导向控制结构(2)由复底板(201)触发，立板(202)与六边形底板(101)通过六边形底板(101)上的轴承联结，同时，立板(202)通过导轨(203)底端的轴承联结导轨(203)，复底板(201)推行T型结构的立板(202)，立板(202)将导轨(203)推开，将导轨(203)下端压向孔壁，导向控制结构(2)完成一次导向。
4.根据权利要求1所述的扩径装置，其特征在于，所述导向控制结构(2)的立板(202)由合拢状态自主运行至扩张状态，可以展开其间的间隙帆布(205)，扩张状态的立板(202)、间隙帆布(205)与六边形底板(101)共同形成伞状的渣土收集结构。
5.根据权利要求1所述的扩径装置，其特征在于，所述联结环状切土器(3)由复底板(201)触发，中心通管（103）内上下贯通设置有复底板连杆（206），复底板连杆（206）与六齿插销(207)连接，六齿插销(207)在六孔插板(106)孔内可抽离连接，挂绳（301）固定在六孔插板(106)的孔内，铲体(302)沿导轨(203)由上向下滑动连接，联结环状切土器(3)沿导轨(203)由上向下滑动连接。
6.根据权利要求1所述的扩径装置，其特征在于，所述联结环状切土器(3)由铲体(302)、连刃(303)和滚轮结构(304)组成，可由挂绳(301)悬挂于导轨(203)上端位置；所述连刃（303）左右两只为一组，上端铆接在一起，下端与相邻的铲体(302)分别铆接在一起，当挂绳(301)脱开六孔插板(106)，铲体(302)通过滚轮结构(304)沿撑开的导轨(203)由上向下移动时，相邻的铲体(302)之间的距离会逐渐拉开，连刃(303)铆接端的开合角度会随之变大，铲体(302)与连刃(303)铆接在一起形成的联结环状切土器(3)直径逐渐扩大，环切范围随之同步扩大。
7.根据权利要求6所述的扩径装置，其特征在于，铲体(302)与连刃(303)铆接在一起。
8.根据权利要求1所述的扩径装置，其特征在于，所述收放控制结构(4)包括：吊柄(401)、尾钩(402) 、拉绳环(403)和拉绳(404)，吊柄(401)为∩型，下端设置有两个尾钩(402)，拉绳环(403)连结六根拉绳(404)一端，拉绳(404)另一端连结在立板(202)上；该扩径装置向下释放时，吊柄(401)下端两个尾钩(402)通过固定吊环(107)连接扩径装置；扩径装置接触孔底时，两个尾钩(402)与固定吊环(107)可脱离连接，两个尾钩(402)能分别穿过拉绳环(403)，并位于挂绳辅助器(108)的∪型槽内，向上提收扩径装置时，两个尾钩(402)能分别钩挂在拉绳环(403)上，使拉绳(404)收紧，合拢立板(202)与六边形底板(101)形成桶状渣土仓室结构。
9.根据权利要求8所述的扩径装置，其特征在于，中心通管(103)上设置有挂绳辅助器(108)，尾钩(402)与拉绳环(403)相互作用能变形，在挂绳辅助器(108)内，尾钩(402)的钩头间距和拉绳环(403)形状能回复常态。
10.根据权利要求2所述的扩径装置，其特征在于，其中一组框架(102)上有一个灯架(104)，灯架(104)上布置有信号灯(105)；当复底板(201)触发后能够切紧六边形底板(101)时，即导向控制结构(2)运行至设定角度，六齿插销(207)会升起到最高触碰到信号灯(105)下端的开关，并使信号灯(105)点亮，可作为此次扩径作业完成的信号。
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