CN117166462A - 一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，包括施工平台，所述施工平台上设置有桩基口，所述施工平台的顶部设置有位于桩基口边侧的导向梁，该导向梁上设置有滑块，所述滑块的一侧上下滑动连接有立柱，所述立柱的顶部通过V型杆悬挂连接有内活动撑架和位于内活动撑架一侧的外活动限位架，所述内活动撑架上设置有内膨胀驱动插杆。本发明中，通过设置内活动撑架和外活动限位架，使得两个锁扣钢管的对接和衔接更加便利，通过设置撑杆等组件使得堰口撑的投放和固定更加便利。一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，本方法通过利用施工装置对锁扣钢管和堰口撑进行安装，大大降低了安装的难度，提高了密封防水的效果。

Description

一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置及方法

技术领域

本发明涉及桥梁桩基围堰施工技术领域，尤其涉及一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置及方法。

背景技术

桥梁施工时需要在河床上建墩(桩基)，建墩前需要在河床上建造围堰，围堰建造完毕后，在围堰内进行桩基建造。目前由于河床中的地质层大多为硬质岩，这就增大了围堰建造的难度。

现阶段常见的围堰多为锁扣钢管，锁扣钢管相互衔接锁扣形成一个围堰，然后在围堰内安装堰口撑来提高围堰的承载强度和密封度。但是由于锁扣钢管的锁扣结构和硬质岩石层阻碍作用，导致两个相邻的锁扣钢管的衔接阻力更大，也就是说在冲击锁扣钢管时，该锁扣钢管会出现移位的问题，移位时，已经安装的锁扣光管会通过锁扣对待安装的锁扣钢管施加更大的阻力，不仅影响安装速度，还安装后容易出现锁扣钢管倾斜的问题，影响后续的锁扣钢管的安装。锁扣钢管安装后，容易出现围堰内壁不齐平的问题，这就增大了堰口撑安装的难度，而且安装后，容易导致堰口撑难以和围堰内的所有锁扣钢管处于间距相等的状态，影响后续的密封处理。

为此，本发明提出了一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决锁扣钢管对接和衔接阻力大的问题，围堰形成后内壁处于不齐平影响堰口撑安装的问题，而提出的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，包括施工平台，所述施工平台上设置有桩基口，所述施工平台的顶部设置有位于桩基口边侧的导向梁，该导向梁上设置有滑块，所述滑块的一侧上下滑动连接有立柱，所述立柱的顶部通过V型杆悬挂连接有内活动撑架和位于内活动撑架一侧的外活动限位架，所述内活动撑架上设置有内膨胀驱动插杆，所述外活动限位架上设置有外夹紧环架，所述施工平台的顶部设置有龙门架，该龙门架上设置有升降杆，该升降杆的底部固定连接有悬挂柱，该悬挂柱的底部铰接有四个撑杆，四个所述撑杆的自由端均固定连接有推板，所述悬挂柱上相对的撑杆为同步同向摆动设置。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述导向梁的两端固定连接有支腿，所述施工平台的顶部开设有靠近桩基口边侧且和支腿插接配合的定位槽，所述导向梁上转动连接有和滑块旋合连接的丝杠，所述滑块的一侧固定连接有立柱上下滑动配合的导向套。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述内活动撑架包括顶托板，所述内膨胀驱动插杆包括顶部和顶托板底部固定连接的桩柱和设置在桩柱外周的若干个偏心辊，所述偏心辊的顶部设置有摆臂，所述桩柱的顶部开设有插孔，所述摆臂的一侧滑动连接有销轴。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述外夹紧环架包括位于顶托板一侧的定位板，该定位板开设有C型环口，所述外夹紧环架包括和定位板一端旋合连接的夹紧轴和位于C型环口内的V型辊，该V型辊和定位板滑动连接其上的辊架的一侧和夹紧轴的一端转动连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述悬挂柱的底部固定连接有圆台，该圆台的底部开设有下层齿轮仓和上层式齿轮仓，所述下层齿轮仓内转动连接有相互啮合的两个下齿轮，所述上层式齿轮仓内转动连接有相互啮合的两个上齿轮，所述下齿轮和上齿轮的外周壁均固定连接有和撑杆固定连接的衔接杆，所述下齿轮和上齿轮的旋转轴线垂直。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述推板的一侧设置有转辊。

一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、搭建施工平台，在施工平台上使用旋转钻顺序加工形成多个插槽，加工时对旋挖钻进行扶正控制，使得所有的插槽围成一个方形。

步骤二、吊放单根锁扣钢管至单个插槽内，然后使用护筒扶持使锁扣钢管处于竖直状态，并确保锁扣钢管上的锁扣套处于衔接位置。

步骤三、使用冲击锤敲击锁扣钢管的顶部，使得锁扣钢管***至插槽内的底部。

步骤四、借助内活动撑架和外夹紧环架在已安装的锁扣钢管的一侧吊装另一个锁扣钢管，然后冲击安装，以此方式完成所有的锁扣钢管的插槽安装并形成方形围堰。

步骤五、使用四个推板对堰口内周壁支撑整型。

步骤六、在堰口内吊放堰口撑，然后在堰口撑和锁扣钢管之间安装垫料。

步骤七、在堰口撑内安装大口径柱撑。

作为上述技术方案的进一步描述：

在相邻的锁扣钢管衔接处安装止水封条或者浇筑混凝土。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，本发明中通过设置内活动撑架和外活动限位架方便已安装的锁扣钢管和未安装的锁扣钢管对接，而且锤击待安装的锁扣钢管时能大大降低待安装的锁扣钢管和已安装锁扣钢管交错运动的阻力，大大提高两个锁扣钢管锁扣连接的效率。

2、本发明中，通过设置龙门架、升降杆、悬挂柱和四个撑杆，并在四个撑杆的自由端安装推板，该种设置能对安装完后的锁扣钢管进行矫正整平处理，方便堰口撑的安装和对接，提高锁扣钢管间的密封度。

3、本发明中，通过对旋挖转进行扶正控制，使得加工的锁扣钢管用插槽处于竖直状态，提高锁扣钢管锤击安装后的竖直度，通过先对围堰内的锁扣钢管矫正整平，再在围堰内安装堰口撑，能降低堰口撑安装的难度，同时提高整个围堰的承载强度，方便后续的密封处理。

附图说明

图1为本发明提出的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置的结构示意图；

图2为图1中局部“a”放大后的结构示意图；

图3为本发明提出的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置的外活动限位架的结构示意图；

图4为本发明提出的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置的圆台和撑杆连接的结构示意图。

图例说明：

1、施工平台；11、定位槽；2、桩基口；3、导向梁；31、支腿；4、滑块；41、导向套；5、立柱；8、V型杆；9、内活动撑架；91、内膨胀驱动插杆；911、桩柱；9111、插孔；912、偏心辊；9121、摆臂；91211、销轴；92、顶托板；101、外活动限位架；1011、外夹紧环架；10111、定位板；101111、C型环口；10112、夹紧轴；10113、V型辊；102、龙门架；103、升降杆；104、悬挂柱；1041、圆台；10411、下层齿轮仓；104111、下齿轮；10412、上层式齿轮仓；104121、上齿轮；105、撑杆；1051、推板；10511、转辊；106、丝杠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-4，一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，包括施工平台1，施工平台1上设置有桩基口2，施工平台1为桩基制作的操作台，旋挖钻机放置在施工台1上，旋挖钻通过桩基口2来钻加工插槽，旋挖钻机移动位置来加工多个插槽，此插槽为锁扣钢管的安装槽。

施工平台1的顶部设置有位于桩基口2边侧的导向梁3，该导向梁3上设置有滑块4，具体的是导向梁3的两端固定连接有支腿31，施工平台1的顶部开设有靠近桩基口2边侧且和支腿31插接配合的定位槽11，导向梁3上转动连接有和滑块4旋合连接的丝杠106，滑块4的一侧固定连接有立柱5上下滑动配合的导向套41，该种设置的作用是能调整整个导向梁3所在的位置，方便切换加工位置。

滑块4的一侧上下滑动连接有立柱5，立柱5的顶部通过V型杆8悬挂连接有内活动撑架9和位于内活动撑架9一侧的外活动限位架101，内活动撑架9上设置有内膨胀驱动插杆91，具体的是内活动撑架9包括顶托板92，内膨胀驱动插杆91包括顶部和顶托板92底部固定连接的桩柱911和设置在桩柱911外周的若干个偏心辊912，其中在桩柱911的两端固定连接有和偏心辊912的辊轴转动连接的耳板，偏心辊912的顶部设置有摆臂9121，摆臂9121和偏心辊912的辊轴的一端固定连接，桩柱911的顶部开设有插孔9111，摆臂9121的一侧滑动连接有销轴91211，销轴91211和插孔9111配合使用，目的是锁定偏心辊912。使用时，内膨胀驱动插杆91***已经安装的一个锁扣钢管的顶部。

外活动限位架101上设置有外夹紧环架1011，具体的是外夹紧环架1011包括位于顶托板92一侧的定位板10111，该定位板10111开设有C型环口101111，外夹紧环架1011包括和定位板10111一端旋合连接的夹紧轴10112和位于C型环口101111内的V型辊10113，该V型辊10113和定位板10111滑动连接其上的辊架的一侧和夹紧轴10112的一端转动连接，具体的是V型辊10113的辊架上焊接有和定位板10111滑动连接的导向板，在夹紧轴10112的作用下V型辊10113会对放入C型环口101111内的锁扣钢管施加挤压力，挤压力的方向朝向相邻的已安装的锁扣钢管。使用时，将需要安装锁扣钢管通过外夹紧环架1011导入，方便和已安装的锁扣钢管对接，具体是两个锁扣钢管上的锁扣对接，对接后使用冲击锤安装冲击待安装锁扣钢管，该种设置能降低相邻的锁扣钢管衔接的阻力，也不会出现锁扣钢管倾斜的问题。

施工平台1的顶部设置有龙门架102，该龙门架102上设置有升降杆103，升降杆103为油缸，该升降杆103的底部固定连接有悬挂柱104，油缸的输出端和悬挂柱104的顶部固定连接，该悬挂柱104的底部铰接有四个撑杆105，四个撑杆105中每个撑杆105对应方形围堰内侧的一个面，撑杆105的长度根据堰口的规格确定，四个撑杆105的自由端均固定连接有推板1051，在使用时，推板1051和已经***的锁扣钢管的外周壁抵压，悬挂柱104上相对的撑杆105为同步同向摆动设置，具体的是悬挂柱104的底部固定连接有圆台1041，该圆台1041的底部开设有下层齿轮仓10411和上层式齿轮仓10412，下层齿轮仓10411内转动连接有相互啮合的两个下齿轮104111，上层式齿轮仓10412内转动连接有相互啮合的两个上齿轮104121，下齿轮104111和上齿轮104121的外周壁均固定连接有和撑杆105固定连接的衔接杆，下齿轮104111和上齿轮104121的旋转轴线垂直，由此实现悬挂柱104上相对的撑杆105同步同向摆动的功能。该种设置能确保堰口内相对侧壁受力均匀，四个撑杆105配合推板1051具有对安装后的排列的锁扣钢管矫正的作用，矫正后方便在堰口内投放堰口撑，降低堰口撑安装的难度，堰口撑为方形的框架结构，其起到对锁扣钢管形成的围堰提高支撑强度的作用。其中，推板1051的一侧设置有转辊10511，转辊10511会和锁扣钢管接触，该种设置不会损伤锁扣钢管。

一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，包括以下步骤：

步骤一、搭建施工平台1，在施工平台1上使用旋转钻顺序加工形成多个插槽，加工时对旋挖钻进行扶正控制，使得所有的插槽围成一个方形，各个插槽为相接设置。

步骤二、插槽加工完毕后，首选使用吊机吊放单根锁扣钢管至单个插槽内，然后使用护筒扶持使锁扣钢管处于竖直状态，并确保锁扣钢管上的锁扣套处于衔接位置，具体是将锁扣朝向下一个锁扣钢管安装的位置。

步骤三、使用冲击锤敲击锁扣钢管的顶部，使得锁扣钢管***至插槽内的底部，然后确保锁扣钢管处于竖直状态。

步骤四、借助内活动撑架9和外夹紧环架1011在已安装的锁扣钢管的一侧吊装另一个锁扣钢管，然后冲击安装，该种方式的作用降低锁扣钢管和相邻的锁扣钢管对接的难度，以此方式完成所有的锁扣钢管的插槽安装并形成方形围堰。

步骤五、本步骤是对步骤四中的方形围堰进行矫正，具体是使用四个推板1051对堰口内周壁支撑整型，使得四排锁扣钢管处于齐平状态。

步骤六、在堰口内吊放堰口撑，然后在堰口撑和锁扣钢管之间安装垫料，垫料的作用是填充堰口撑和锁扣钢管之间的空隙，垫料安装完成后在相邻的锁扣钢管衔接处安装止水封条或者浇筑混凝土，止水封条或者浇筑混凝土起到密封防水的作用。

步骤七、在堰口撑内安装大口径柱撑，通过使用大直径内支撑，降低支撑密度，增大围堰内作业空间。

本桩基施工装置的工作原理如下：首选在施工平台1上使用旋挖钻加工锁扣钢管安装用的插槽，然后撤回旋挖钻，并进行以下操作：

一、安装导向部件：将导向梁3通过支腿31安装在围堰一侧的两个定位槽11内，然后控制丝杠106旋转带动滑块4移动至导向梁3的一端。

二、安装单个锁扣钢管：使用吊机将一个锁扣钢管***插槽内，然后使用冲击锤冲击安装该锁扣钢管，完成该锁扣钢管的安装。

三、对接：控制滑块4滑动至已经安装的锁扣钢管的上方，并确保内活动撑架9处于最高位，然后释放内活动撑架9使其***已经安装的锁扣钢管内，此时顶托板92搭在以安装的锁扣钢管内，然后通过摆臂9121带动偏心辊912转动，偏心辊912会挤压锁扣钢管的内周壁，此时内活动撑架9和锁扣钢管处于紧固连接状态，然后吊放另一个锁扣钢管并通过C型环口101111下放，将两个锁扣钢管上的锁扣对齐，此时控制夹紧轴10112旋转，V型辊10113会挤压待安装的锁扣钢管，使得该锁扣钢管和需要对接的锁扣钢管上的锁扣处于对齐状态，然后使用冲击锤冲击待安装的锁扣钢管，在内活动撑架9和外夹紧环架1011的限制下，两个锁扣钢管能顺利快速对接，按照此方式完成所有的锁扣钢管的安装。

四、安装堰口撑：将堰口撑预先起吊在龙门架102的下方，然后控制升降杆103下降，此时下垂的撑杆105和其上的推板1051会穿过堰口撑然后进入围堰内，此时围堰内各个锁扣钢管的外壁同一高度位置焊接一个挡板，将撑杆105展开并将转辊10511搭在挡板上，继续控制升降杆103下降，此时在撑杆105的推动下，围堰内的锁扣钢管处于齐平状态，此时可以轻易将堰口撑吊放至围堰内的中部位置，然后在堰口撑和锁扣钢管之间安放垫料，并使用螺栓将堰口撑和锁扣钢管紧固连接。

五、撤回：控制升降杆103上述，此时四个撑杆105会轻易脱离锁扣钢管并下垂，然后从堰口撑中上移并脱离，此时可以在相邻的锁扣钢管连接处进行密封防水处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，包括施工平台(1)，所述施工平台(1)上设置有桩基口(2)，其特征在于，所述施工平台(1)的顶部设置有位于桩基口(2)边侧的导向梁(3)，该导向梁(3)上设置有滑块(4)，所述滑块(4)的一侧上下滑动连接有立柱(5)，所述立柱(5)的顶部通过V型杆(8)悬挂连接有内活动撑架(9)和位于内活动撑架(9)一侧的外活动限位架(101)，所述内活动撑架(9)上设置有内膨胀驱动插杆(91)，所述外活动限位架(101)上设置有外夹紧环架(1011)，所述施工平台(1)的顶部设置有龙门架(102)，该龙门架(102)上设置有升降杆(103)，该升降杆(103)的底部固定连接有悬挂柱(104)，该悬挂柱(104)的底部铰接有四个撑杆(105)，四个所述撑杆(105)的自由端均固定连接有推板(1051)，所述悬挂柱(104)上相对的撑杆(105)为同步同向摆动设置。

2.根据权利要求1所述的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，其特征在于，所述导向梁(3)的两端固定连接有支腿(31)，所述施工平台(1)的顶部开设有靠近桩基口(2)边侧且和支腿(31)插接配合的定位槽(11)，所述导向梁(3)上转动连接有和滑块(4)旋合连接的丝杠(106)，所述滑块(4)的一侧固定连接有立柱(5)上下滑动配合的导向套(41)。

3.根据权利要求1所述的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，其特征在于，所述内活动撑架(9)包括顶托板(92)，所述内膨胀驱动插杆(91)包括顶部和顶托板(92)底部固定连接的桩柱(911)和设置在桩柱(911)外周的若干个偏心辊(912)，所述偏心辊(912)的顶部设置有摆臂(9121)，所述桩柱(911)的顶部开设有插孔(9111)，所述摆臂(9121)的一侧滑动连接有销轴(91211)。

4.根据权利要求3所述的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，其特征在于，所述外夹紧环架(1011)包括位于顶托板(92)一侧的定位板(10111)，该定位板(10111)开设有C型环口(101111)，所述外夹紧环架(1011)包括和定位板(10111)一端旋合连接的夹紧轴(10112)和位于C型环口(101111)内的V型辊(10113)，该V型辊(10113)和定位板(10111)滑动连接其上的辊架的一侧和夹紧轴(10112)的一端转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，其特征在于，所述悬挂柱(104)的底部固定连接有圆台(1041)，该圆台(1041)的底部开设有下层齿轮仓(10411)和上层式齿轮仓(10412)，所述下层齿轮仓(10411)内转动连接有相互啮合的两个下齿轮(104111)，所述上层式齿轮仓(10412)内转动连接有相互啮合的两个上齿轮(104121)，所述下齿轮(104111)和上齿轮(104121)的外周壁均固定连接有和撑杆(105)固定连接的衔接杆，所述下齿轮(104111)和上齿轮(104121)的旋转轴线垂直。

6.根据权利要求5所述的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工装置，其特征在于，所述推板(1051)的一侧设置有转辊(10511)。

7.一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、搭建施工平台(1)，在施工平台(1)上使用旋转钻顺序加工形成多个插槽，加工时对旋挖钻进行扶正控制，使得所有的插槽围成一个方形；

步骤二、吊放单根锁扣钢管至单个插槽内，然后使用护筒扶持使锁扣钢管处于竖直状态，并确保锁扣钢管上的锁扣套处于衔接位置；

步骤三、使用冲击锤敲击锁扣钢管的顶部，使得锁扣钢管***至插槽内的底部；

步骤四、借助内活动撑架(9)和外夹紧环架(1011)在已安装的锁扣钢管的一侧吊装另一个锁扣钢管，然后冲击安装，以此方式完成所有的锁扣钢管的插槽安装并形成方形围堰；

步骤五、使用四个推板(1051)对堰口内周壁支撑整型；

步骤六、在堰口内吊放堰口撑，然后在堰口撑和锁扣钢管之间安装垫料；

步骤七、在堰口撑内安装大口径柱撑。

8.根据权利要求7所述的一种硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其特征在于，在相邻的锁扣钢管衔接处安装止水封条或者浇筑混凝土。