CN220576309U - 超大直径灌注桩破岩扩孔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超大直径灌注桩破岩扩孔器，包括扩孔器外筒(1)、扩孔器内芯(2)、加压油缸(3)和破岩活塞杆(4)；扩孔器内芯设在扩孔器外筒内，扩孔器外筒上间隔形成有若干个破岩孔(101)；若干个加压油缸的一端间隔设在扩孔器内芯上，若干个加压油缸的另一端对应嵌装在若干个破岩孔内，加压油缸外接液压系统；若干根破岩活塞杆的一端可伸缩式连接在若干个加压油缸内，若干根破岩活塞杆的另一端能延伸至若干个破岩孔的外部并挤压在岩石上。本实用新型能够解决现有技术中超大直径灌注桩成孔困难、单桩施工周期较长、能源消耗大、机械配件损耗较大、成本较高的问题。

Description

超大直径灌注桩破岩扩孔器

技术领域

本实用新型涉及一种桩基施工设备，尤其涉及一种超大直径灌注桩破岩扩孔器。

背景技术

目前，对于超大直径(直径达到2.5m及以上)灌注桩常用的施工方法是：采用大功率旋挖机由小到大反复环向切割成孔。其缺点是：成孔困难、单桩施工周期较长、能源消耗大、机械配件损耗较大、成本较高。其中，造成成孔困难的原因是：

(1)岩石强度较大，中风化花岗岩或微风化花岗岩岩石强度普遍大于40mpa，岩石强度较大，造成机械入岩切割困难。

(2)桩径较大，灌注桩直径超过1.5m时，旋挖机单次钻头钻进无法一次性施工成孔，需先行施工小直径钻孔后扩孔，超大直径灌注桩，扩孔难度大，旋挖机所需扭矩较大，只能改换钻头由小到大反复环向切割依次成孔。

(3)入岩深度较大，根据特殊地质情况(夹层)，可能出现多次入岩。旋挖机单回次无法一次性成孔，须反复切割成孔。

传统超大直径旋挖嵌岩灌注桩施工通常采用小直径牙轮取芯钻头先行成孔，之后采用较大尺寸的取芯钻头扩孔，直径越大，则需扩孔的次数越多，导致单桩施工周期较长，能源消耗大。且较硬岩石对牙轮消耗较快，施工过程中须多次切割焊接更换牙轮，费时费力，且成本较高。

因此，需要提供一种超大直径灌注桩破岩扩孔器，能够解决现有技术中超大直径灌注桩成孔困难、单桩施工周期较长、能源消耗大、机械配件损耗较大、成本较高的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超大直径灌注桩破岩扩孔器，能够解决现有技术中超大直径灌注桩成孔困难、单桩施工周期较长、能源消耗大、机械配件损耗较大、成本较高的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种超大直径灌注桩破岩扩孔器，包括扩孔器外筒、扩孔器内芯、加压油缸和破岩活塞杆；扩孔器内芯设置在扩孔器外筒内，扩孔器外筒上间隔形成有若干个破岩孔；若干个加压油缸的一端分别间隔设置在扩孔器内芯上，若干个加压油缸的另一端分别对应嵌装在若干个破岩孔内，若干个加压油缸均通过油路外接液压系统；若干根破岩活塞杆的一端可伸缩式连接在若干个加压油缸内，若干根破岩活塞杆的另一端能延伸至若干个破岩孔的外部并挤压在岩石上。

所述的若干个破岩孔沿扩孔器外筒的轴向间隔布置多道，每道破岩孔包括沿扩孔器外筒的周向间隔布置的多个孔洞。

相邻两道所述的破岩孔中的孔洞在竖直方向上错开设置。

所述的破岩孔的轴向沿扩孔器外筒的径向设置，使若干根破岩活塞杆沿桩孔的径向挤压在岩石上。

所述的扩孔器外筒包括筒体、上盖板和下盖板，筒体为两端开口的中空圆柱形结构，上盖板罩盖在筒体的顶部开口处，下盖板罩盖在筒体的底部开口处；扩孔器内芯设置在筒体内且位于上盖板与下盖板之间，若干个破岩孔分布在筒体上。

所述的扩孔器内芯、筒体、上盖板和下盖板同轴设置，每个加压油缸和破岩活塞杆的轴向均与扩孔器内芯的轴向垂直。

所述的筒体的外径小于取芯孔的孔径，破岩活塞杆伸出筒体后，破岩活塞杆另一端与筒体中轴线之间的距离不小于灌注桩的桩径。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本实用新型由于设有扩孔器外筒、加压油缸和破岩活塞杆，破岩活塞杆能通过加压油缸收缩在扩孔器外筒内，便于将破岩扩孔器置入取芯孔内，破岩活塞杆能通过加压油缸伸出扩孔器外筒并挤压在岩石上，达到破岩的目的，无需使用旋挖机反复切割成孔，也无需由小到大反复更换钻头，能在满足破岩成孔施工要求的同时提高施工效率和施工质量，缩短单桩成孔周期。

2、本实用新型由于设有加压油缸和破岩活塞杆，破岩活塞杆利用液压油压力挤碎岩石，可单次加压后释放压力并旋转45°再次加压，成孔效率大大提高；同时，破岩活塞杆通过破岩孔呈轴向多道、周向多个均匀分布，成孔率高，破岩活塞杆不易损坏，机械配件损耗、能耗和成本较低，适用于不同种类岩石的破岩成孔作业中。

3、本实用新型由于设有筒体、上盖板和下盖板，整个结构可方便的拆装，易于对内部的扩孔器内芯、加压油缸和破岩活塞杆进行维护，损坏后无需整体更换，降低使用成本。

附图说明

图1是本实用新型超大直径灌注桩破岩扩孔器的立体图；

图2是本实用新型超大直径灌注桩破岩扩孔器的分解图；

图3是本实用新型超大直径灌注桩破岩扩孔器的剖视图；

图4是本实用新型超大直径灌注桩破岩扩孔器中筒体外表面的展开示意图。

图中，1扩孔器外筒，101破岩孔，102筒体，103上盖板，104下盖板，2扩孔器内芯，3加压油缸，4破岩活塞杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参见附图1至附图3，一种超大直径灌注桩破岩扩孔器，包括扩孔器外筒1、扩孔器内芯2、加压油缸3和破岩活塞杆4；扩孔器内芯2设置在扩孔器外筒1内，扩孔器外筒1上间隔形成有若干个破岩孔101；若干个加压油缸3的一端分别间隔设置在扩孔器内芯2上，若干个加压油缸3的另一端分别对应嵌装在若干个破岩孔101内，若干个加压油缸3均通过油路外接液压系统；若干根破岩活塞杆4的一端可伸缩式连接在若干个加压油缸3内，若干根破岩活塞杆4的另一端能延伸至若干个破岩孔101的外部并挤压在岩石上。

优选的，加压油缸3的规格和数量可根据岩石硬度等实际施工工况适应性选择，所有加压油缸3可通过分油管经一根进油管和一根回油管外接至液压系统，通过液压系统通过油管传输150mpa的液压油同步控制所有加压油缸3，从而将所有破岩活塞杆4同步向外推出扩孔器外筒1，使所有破岩活塞杆4对岩石形成周向挤压，利用液压力达到挤压破碎岩石的目的，不同强度的岩石均能有效破碎。

请参见附图1至附图4，所述的若干个破岩孔101沿扩孔器外筒1的轴向间隔布置多道，每道破岩孔101包括沿扩孔器外筒1的周向间隔布置的多个孔洞。

优选的，破岩孔101可沿轴向布置三道，每道破岩孔101等间距布置四个孔洞，共计12个孔洞，对应安装12个加压油缸3和破岩活塞杆4，以达到破岩的目的。也可根据实际施工工况增减破岩孔101的数量，加压油缸3和破岩活塞杆4同步增减。

请参见附图4，相邻两道所述的破岩孔101中的孔洞在竖直方向上错开设置，从而可使破岩活塞杆4从扩孔器外筒1的各个不同的方向伸出，对岩石起到周向挤压的作用，有利于对岩石进行高效的挤压破碎。

所述的破岩孔101的轴向沿扩孔器外筒1的径向设置，使若干根破岩活塞杆4沿桩孔的径向挤压在岩石上。

径向设置的破岩活塞杆4能使液压力直接通过破岩活塞杆4施加在岩石上，最大程度的利用液压力破岩，有利于提高成孔的效率。

请参见附图2和附图3，所述的扩孔器外筒1包括筒体102、上盖板103和下盖板104，筒体102为两端开口的中空圆柱形结构，上盖板103罩盖在筒体102的顶部开口处，下盖板104罩盖在筒体102的底部开口处；扩孔器内芯2设置在筒体102内且位于上盖板103与下盖板104之间，若干个破岩孔101分布在筒体102上。

筒体102、上盖板103和下盖板104可采用钢结构根据灌注桩桩径和取芯孔孔径制作。上盖板103和下盖板104可开启，便于更换和维护扩孔器内芯2、加压油缸3和破岩活塞杆4，降低使用成本和机械耗材成本。

所述的扩孔器内芯2、筒体102、上盖板103和下盖板104同轴设置，每个加压油缸3和破岩活塞杆4的轴向均与扩孔器内芯2的轴向垂直，整体受力均匀、稳定。

所述的筒体102的外径小于取芯孔的孔径，破岩活塞杆4伸出筒体102后，破岩活塞杆4另一端与筒体102中轴线之间的距离不小于灌注桩的桩径，破岩活塞杆4收缩在筒体102内时能安全置入取芯孔内，且破岩活塞杆4在液压力推动下伸出筒体102时能对岩石进行挤压，使其破裂。

裂石大小与破岩活塞杆4的布置间距、岩石质量、指临空面厚度等有关，在操作过程中可适当调节单个要素，或同时调整多个要素，以达到设计的裂石大小。

请参见附图1至附图4，本实用新型的施工方法是：

(1)测量放样：采用测量仪器精确放出超大直径灌注桩(例如直径2.5m)中心点坐标以及桩周十字四点坐标，插入钢筋并撒石灰粉标识。

(2)大型旋挖机就位：大型旋挖机采用1.5m直径钻头，对桩中心位置进行取芯，施工取芯桩径为1.5m，每次取芯长度为1.8m，形成取芯孔。

(3)2.5m桩径切槽：在原地面位置放线定位出一道沿圆周方向的切割线，切割线直径与灌注桩直径一致，即2.5m，旋挖机更换2.5m桩径切槽钻头并沿线切槽，槽深1.8m，以便破岩扩孔器工作时释放岩石应力，达到破岩目的。

(4)清理沉渣：中心直径为1.5m的取芯孔完成后，清理桩孔周围土石及取芯位置的区域的沉渣，方便破岩扩孔器顺利安放。

若不能有效清渣，会导致破岩扩孔器不能安放置指定位置，进而导致无碎石效果或碎石效果较差。

(5)安放破岩扩孔器：根据取芯孔的直径，采用外筒102直径为1.4m的破岩扩孔器，扩孔器外筒1的高度可与步骤3中的切槽深度一致，即1.8m。外筒102的筒壁上等间距设置三道破岩孔101，每道破岩孔101包括四个等间距布置且直径为11cm的孔洞，相邻两道孔洞的间距为525mm，每道破岩孔101中相邻两个孔洞沿筒体102外壁的距离为1100mm。相邻两道孔洞错开设置，使相邻两道孔洞的轴向夹角为45°。

旋挖机固定后下放破岩扩孔器至取芯孔内切槽的下方，对破岩扩孔器的安放位置进行测量，确保破岩扩孔器安放至指定位置及高度。

(6)破岩扩孔：开启液压系统，使所有加压油缸3的油压同步增加，并将所有破岩活塞杆4同时伸出，破岩活塞杆4在液压力的作用下环向挤压岩体使其裂碎。

所有破岩活塞杆4通过一次加压即可破岩成孔。优选的，也可在单次加压后释放压力，将破岩扩孔器旋转45°后再次加压，达到进一步破岩目的，大幅提高成孔速度。

(7)清理碎石：环向岩体裂石完成后，根据碎石大小情况采用冲抓斗或捞砂斗(若碎石尺寸较大采用冲抓斗，若碎石尺寸较小则采用捞砂斗)，对孔内碎石或块石进行清理。直至完成第一批次1.8m长度的清理工作。

(8)继续下放破岩扩孔器，重复步骤(6)和(7)，进行下个批次的施工，直至进入设计桩底标高。

(9)清渣完成后，下放钢筋笼，浇筑混凝土，回填桩孔。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超大直径灌注桩破岩扩孔器，其特征是：包括扩孔器外筒(1)、扩孔器内芯(2)、加压油缸(3)和破岩活塞杆(4)；扩孔器内芯(2)设置在扩孔器外筒(1)内，扩孔器外筒(1)上间隔形成有若干个破岩孔(101)；若干个加压油缸(3)的一端分别间隔设置在扩孔器内芯(2)上，若干个加压油缸(3)的另一端分别对应嵌装在若干个破岩孔(101)内，若干个加压油缸(3)均通过油路外接液压系统；若干根破岩活塞杆(4)的一端可伸缩式连接在若干个加压油缸(3)内，若干根破岩活塞杆(4)的另一端能延伸至若干个破岩孔(101)的外部并挤压在岩石上。

2.根据权利要求1所述的超大直径灌注桩破岩扩孔器，其特征是：所述的若干个破岩孔(101)沿扩孔器外筒(1)的轴向间隔布置多道，每道破岩孔(101)包括沿扩孔器外筒(1)的周向间隔布置的多个孔洞。

3.根据权利要求1或2所述的超大直径灌注桩破岩扩孔器，其特征是：相邻两道所述的破岩孔(101)中的孔洞在竖直方向上错开设置。

4.根据权利要求3所述的超大直径灌注桩破岩扩孔器，其特征是：所述的破岩孔(101)的轴向沿扩孔器外筒(1)的径向设置，使若干根破岩活塞杆(4)沿桩孔的径向挤压在岩石上。

5.根据权利要求1、2或4所述的超大直径灌注桩破岩扩孔器，其特征是：所述的扩孔器外筒(1)包括筒体(102)、上盖板(103)和下盖板(104)，筒体(102)为两端开口的中空圆柱形结构，上盖板(103)罩盖在筒体(102)的顶部开口处，下盖板(104)罩盖在筒体(102)的底部开口处；扩孔器内芯(2)设置在筒体(102)内且位于上盖板(103)与下盖板(104)之间，若干个破岩孔(101)分布在筒体(102)上。

6.根据权利要求5所述的超大直径灌注桩破岩扩孔器，其特征是：所述的扩孔器内芯(2)、筒体(102)、上盖板(103)和下盖板(104)同轴设置，每个加压油缸(3)和破岩活塞杆(4)的轴向均与扩孔器内芯(2)的轴向垂直。

7.根据权利要求6所述的超大直径灌注桩破岩扩孔器，其特征是：所述的筒体(102)的外径小于取芯孔的孔径，破岩活塞杆(4)伸出筒体(102)后，破岩活塞杆(4)另一端与筒体(102)中轴线之间的距离不小于灌注桩的桩径。