專利名稱：灌注樁擴(kuò)孔壓頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種灌注樁擴(kuò)孔壓頭，主要用于擴(kuò)大灌注樁孔的底部直徑，增加灌注樁底部與地基的接觸面積，以提高樁的承載能力和抗拔能力。該實(shí)用新型屬于樁孔施工裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
目前在建筑行業(yè)，電力工業(yè)等部門通常采用的灌注樁鉆擴(kuò)孔施工方法和設(shè)備主要分為三類，第一類是人工地下掬挖擴(kuò)孔，施工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能適應(yīng)建設(shè)之需要，尤其是掬挖時(shí)常發(fā)生塌方事故，達(dá)成人身傷亡，因此建設(shè)部門已明文規(guī)定杜絕使用。第二類是桶型鉆擴(kuò)頭機(jī)械擴(kuò)孔，例如中國(guó)專利85205107以及US專利3513920所介紹的，其擴(kuò)孔鉆頭主要由鉆桶，擴(kuò)孔刀和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其原理是把擴(kuò)孔刀切下的土體推入鉆桶內(nèi)，裝滿一桶以后，就提到地面上排土，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)的操作，才能完成擴(kuò)孔動(dòng)作，由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在桶內(nèi)，所占的空間較大，而切孔刀下的推土板的推土效果又不好導(dǎo)致桶內(nèi)貯土很少，擴(kuò)孔工作的完成需要重復(fù)操作上下提土12～20桶，其主要缺點(diǎn)是鉆桶多次上下操作會(huì)碰撞孔壁，發(fā)生較大振動(dòng)，使孔壁產(chǎn)生塌方；樁孔底部的余土也難以清除干凈，影響樁基承載性能，擴(kuò)孔成形的時(shí)間較長(zhǎng)，工作效率低，使地下水滲入孔內(nèi)的機(jī)會(huì)增多，地質(zhì)條件的適應(yīng)能力也差。第三種是采用雙螺旋鉆擴(kuò)頭，例如2K－3型液壓步履式鉆擴(kuò)機(jī)和YZK－100型液壓鉆擴(kuò)機(jī)，雙螺旋鉆頭既有自轉(zhuǎn)又有相互公轉(zhuǎn)。利用端部切土刀完成鉆孔。雙螺旋下半部通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)可向兩側(cè)分開，由兩側(cè)切土完成擴(kuò)孔。兩者都是通過(guò)雙螺旋向地面上排土。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需用動(dòng)力較大，效率低，排土通道較為狹窄，容易被碎石堵塞，對(duì)于地質(zhì)條件的適應(yīng)能力較差，柱孔底部的余土清除不干凈也影響樁基的承載能力。這三種方法都是設(shè)法把孔底擴(kuò)大頭部分中的土弄到地面上排除，總是會(huì)產(chǎn)生上述的種種缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的要提供一種灌注樁擴(kuò)孔壓頭，它可以克服上述的缺點(diǎn)，使擴(kuò)孔后的孔壁光滑，強(qiáng)度增加，尤其是有效地防止孔壁塌方和保證干凈地清除孔底貯留的余土，明顯地提高成孔速度和對(duì)各種土質(zhì)的適應(yīng)能力。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在壓頭的立軸與單作用多級(jí)油缸相連接，立軸內(nèi)腔中裝有回位油缸，其活塞桿頂末端連接4根鋼絲繩，跨過(guò)4個(gè)回位導(dǎo)向輪而與樁模相連接，樁模上部以扭簧鉸鏈與上頂板相鉸接，下部也以下扭簧鉸鏈連接一刮土板，可清除孔底余土。多級(jí)油缸上裝有滑道和行程開關(guān)，樁模中部鉸接一個(gè)標(biāo)尺，標(biāo)尺末端裝有限位觸點(diǎn)，標(biāo)尺在滑道中滑移，當(dāng)樁孔壓擴(kuò)到預(yù)定尺寸，限位觸點(diǎn)與行程開關(guān)相碰撞，于是壓擴(kuò)動(dòng)作終止，高壓油進(jìn)入回位油缸，使活塞桿拉動(dòng)鋼絲繩而使樁模縮回到原始位置，再旋轉(zhuǎn)樁模一個(gè)角度，繼續(xù)進(jìn)行壓擴(kuò)，這樣連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)4～8次以后，就可壓擴(kuò)成一個(gè)完整的園臺(tái)形樁孔。油缸下部裝有定位頭，保證壓頭不會(huì)偏斜，另外，立軸外部有負(fù)荷均衡器，保證其定位作用，防止孔壁塌方，樁模中部外側(cè)用螺絲固定一導(dǎo)向板，可保證壓擴(kuò)方向不致偏斜。


圖1 灌注樁擴(kuò)孔壓頭的示意圖圖2 灌注樁擴(kuò)孔壓頭的俯視圖(A－A剖視)圖3 定位頭的示意圖圖4 定位頭的仰視圖圖5 標(biāo)尺裝置的示意圖圖6 鋼絲繩連接示意圖圖7 葫蘆樁的示意圖茲結(jié)合附圖對(duì)灌注樁擴(kuò)孔壓頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步詳細(xì)敘述。
圖1是灌注樁擴(kuò)孔壓頭的示意圖，豎立的立軸(1)與雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)相連接，立軸(1)的內(nèi)腔上部裝有回位油缸(2)，其活塞桿(15)的頂端與前后左右對(duì)稱分布的4根轉(zhuǎn)動(dòng)鋼絲繩(9)相連接，鋼絲繩(9)跨過(guò)前后左右對(duì)稱的4個(gè)回位導(dǎo)向輪(4)，再分別對(duì)稱地與兩個(gè)臺(tái)形樁模(8)連接，樁模(8)上端通過(guò)上扭簧鉸鏈(7)又與上頂板(6)相連接，其中部又與水平放置的行程標(biāo)尺(10)相連接，標(biāo)尺(10)可以在標(biāo)尺滑道(11)中滑移，其左端設(shè)有可在標(biāo)尺(10)上改變固定位置的限位觸點(diǎn)(13)。立軸(1)外部裝有負(fù)載均衡器(3)，其外徑略小于樁孔內(nèi)徑，兩者間隙在3～10毫米，起著定位之作用，使雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)立軸(1)不會(huì)偏斜，防止孔壁之塌方。雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)下方裝有定位頭(14)，也使雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)和立軸(1)保持正確位置，雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)兩側(cè)各設(shè)有一行程開關(guān)(12)，當(dāng)樁模(8)向左右兩側(cè)擴(kuò)移到極限位置時(shí)，觸點(diǎn)(13)碰撞行程開關(guān)(12)，使油缸(5)停止動(dòng)作。
為了提高雙向伸縮，單作用多級(jí)油缸(5)對(duì)各種土質(zhì)地耐力的適應(yīng)能力，其額定壓力可以在15～32MPa之間調(diào)正，最細(xì)的末級(jí)活塞直徑必須限定為150～250mm，各級(jí)活塞桿材料可選用27SiMn，30CrMo，35CrMo或38CrMoALA等合金結(jié)構(gòu)鋼。
為了增大雙向伸縮單作用多級(jí)油缸(5)的總行程，和降低造價(jià)，各級(jí)活塞桿的通油結(jié)構(gòu)均是單作用結(jié)構(gòu)，主要依靠油缸內(nèi)部通入高壓油，使各級(jí)活塞桿伸出缸外，依靠外力使其回縮到原來(lái)位置。
為了使雙向伸縮單作用多級(jí)油缸(5)在擠壓孔壁時(shí)受力均衡，必須使各級(jí)活塞同時(shí)向左右兩側(cè)伸縮，這時(shí)還依靠設(shè)置在上部的負(fù)載均衡器(3)和設(shè)置在下部的定位頭(14)起配合作用。
臺(tái)形樁模向兩側(cè)擠壓孔壁時(shí)，采用上扭簧鉸鏈(7)與上頂板(6)相連接的結(jié)構(gòu)?？梢栽黾优_(tái)形樁模(8)上沿的頂土面積，上頂板(6)的活動(dòng)范圍只能在
圖1中實(shí)線和虛線所表示的位置內(nèi)變動(dòng)。臺(tái)形樁模(8)下部也用一個(gè)下扭簧鉸鏈(16)連接一個(gè)刮土板(17)，開始時(shí)也在圖中虛線位置。最后才達(dá)到實(shí)線所示位置，其主要作用是在擠壓時(shí)可清理樁孔底部的余土。
裝在立軸(1)中的回位油缸(2)其活塞桿(15)與鋼絲繩(9)相接，通過(guò)導(dǎo)向輪(4)連接于樁模(8)，其作用可以使樁模(8)和多級(jí)活塞桿都返回到原來(lái)位置。
圖2是附
圖1的俯視圖(A－A剖視)鋼絲繩(9)通過(guò)4個(gè)導(dǎo)向輪(4)分別與左右2個(gè)臺(tái)形樁模(8)連接，雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)的多級(jí)活塞末端與臺(tái)形樁模(8)中部相連接，臺(tái)形樁模(8)中部外側(cè)各用螺栓(19)固定連接一導(dǎo)向板(20)，導(dǎo)向板(20)長(zhǎng)度約為200～400毫米，寬度為30～150毫米。它可以使樁模在頂土?xí)r，保持圖2中標(biāo)定正確的方向。
在擴(kuò)孔擠壓土?xí)r，雙向伸縮單作用多級(jí)油缸(5)其多級(jí)活塞(15)必須同時(shí)向相反方向擠土，擠壓孔壁時(shí)首先按1－1線方向擴(kuò)孔擠土，然后使樁模旋轉(zhuǎn)90°，第二次又按2－2線方向擴(kuò)孔擠土，第三次是按3－3線方向擴(kuò)孔擠土，接著4－4線，5－5，6－6，7－7，8－8線擠土，每條線間夾角22.5度(等分)這樣可充分保證施工效率，和擴(kuò)孔之質(zhì)量，防止頂土?xí)r發(fā)生偏斜，對(duì)于孔徑較小時(shí)(例如孔徑＜2000mm時(shí))，一般只要4次擴(kuò)孔擠土就可完成擴(kuò)孔。
圖3 定位頭的示意圖，定位頭(14)上部連有一個(gè)錐形部份(26)，再由一個(gè)法蘭(25)用螺栓(24)連接于雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)上面，定位頭(14)在樁孔底部可起到定位作用，同時(shí)可防止在不平衡外力作用下，使雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)的各級(jí)活塞桿在其外缸筒內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，造成臺(tái)形樁孔變形。
圖4 定位頭的仰視圖，定位頭(14)是由4塊板對(duì)接，組合成十字形狀，每塊板的長(zhǎng)度為80～160毫米，寬為60～140毫米，板的下部有尖棱的刃部(27)。(圖3)
圖5 標(biāo)尺裝置的示意圖，標(biāo)尺(10)的左端連有一限位觸點(diǎn)(13)與行程開關(guān)(12)碰撞時(shí)，雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)會(huì)停止頂土，平時(shí)標(biāo)尺(10)右端是壓縮著彈簧(21)而伸標(biāo)尺套管(22)內(nèi)，標(biāo)尺套管(22)連同標(biāo)尺(10)可在滑道(11)中滑移，標(biāo)尺套管(22)右端是與樁模(8)中部鉸接的，雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)的左部裝有擋塊(23)，標(biāo)尺(10)向左移動(dòng)時(shí)，可以碰觸擋塊(23)，被壓縮進(jìn)入標(biāo)尺套管(22)內(nèi)。
圖6是鋼絲繩的連接示意圖回位油缸(2)的活塞桿(15)有一個(gè)帽頭(28)，鋼絲繩跨過(guò)4個(gè)導(dǎo)向滑車(18)，而鉚緊在帽頭(28)上面。
灌注樁壓頭的壓擴(kuò)尺寸范圍是單位毫米
灌注樁擴(kuò)孔的工藝方法灌注樁樁孔施工時(shí)，先用建筑部門通常采用的短螺旋鉆頭鉆直孔深15米，孔徑φ800毫米，然后提出此鉆頭。將本實(shí)用新型所述的灌注樁擴(kuò)孔壓頭通過(guò)立軸(1)與鉆機(jī)動(dòng)力源相連，把壓頭下置于已鉆孔的底部，向雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)通入高壓油，使兩邊的多級(jí)活塞桿推動(dòng)臺(tái)形樁模(8)向兩側(cè)擠壓孔壁，上頂板(6)受孔壁阻擋作用下，由
圖1中虛線位置轉(zhuǎn)動(dòng)到實(shí)線位置，與臺(tái)形樁模(8)同時(shí)擠壓孔壁，在擴(kuò)孔尺寸達(dá)到規(guī)定尺寸數(shù)值時(shí)，行程標(biāo)尺(10)上的限位觸點(diǎn)(13)碰撞行程開關(guān)(12)，于是擠壓擴(kuò)孔動(dòng)作就停止進(jìn)行。在碰撞前的壓擴(kuò)過(guò)程中，臺(tái)形樁模(8)是通過(guò)傳動(dòng)鋼絲繩(9)帶動(dòng)回位油缸(2)的活塞桿(15)，使它與雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)和多級(jí)活塞在伸出時(shí)同步被拉出缸體外面。到位碰撞后，再向回位油缸(2)內(nèi)通入高壓油，使其活塞桿(15)又回縮到原來(lái)位置，并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鋼絲繩(9)帶動(dòng)臺(tái)形樁模(8)和雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)的多級(jí)活塞桿也同步縮回到原來(lái)位置，這時(shí)孔壁被壓擴(kuò)掉整圓的一部分，按圖2中，然后使壓頭旋轉(zhuǎn)一定角度，又重復(fù)上述動(dòng)作，經(jīng)過(guò)多次動(dòng)作，直到孔壁的整圓部分都被壓擴(kuò)為止。
采用上述的工藝方法也可以進(jìn)行葫蘆樁的鉆擴(kuò)孔施工(附圖7)，首先鉆成直徑相同的直孔，然后分別先后壓擴(kuò)兩個(gè)或兩個(gè)以上圓臺(tái)形樁頭，葫蘆樁明顯地增強(qiáng)樁基的承壓和抗拔性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，灌注樁擴(kuò)孔壓頭具有下列優(yōu)點(diǎn)1、利用液壓油缸出力大、結(jié)構(gòu)小之特點(diǎn)，可明顯減小動(dòng)力源輸出功率。
2、將樁孔擴(kuò)大頭部分的土向周圍壓擴(kuò)，使擴(kuò)孔孔壁強(qiáng)度明顯增加，可防止塌孔和減緩地下水滲漏速度，提高設(shè)備對(duì)各種土質(zhì)工況的適應(yīng)能力。
3、采用壓護(hù)工藝可明顯減少孔底余土，孔壁光滑完整，提高樁基的承載能力。
權(quán)利要求1.一種灌注樁擴(kuò)孔壓頭，其特征在于豎立立軸(1)與多級(jí)雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)相連接，立軸(1)內(nèi)腔上部裝有回位油缸(2)，其活塞桿(15)頂端與傳動(dòng)鋼絲繩(9)相連接，通過(guò)回位導(dǎo)向輪(4)而與臺(tái)形樁模(8)相連接，臺(tái)形柱模(8)上端通過(guò)上扭簧鉸鏈(7)又與上頂板(6)相連接，臺(tái)形樁模(8)中部與標(biāo)尺(10)相連，標(biāo)尺(10)在滑道(11)中滑移，標(biāo)尺(10)左端有限位觸點(diǎn)(13)。立軸(1)外部裝有負(fù)載均衡器(3)，雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)，下方有定位頭(14)，其兩側(cè)裝有限位行程開關(guān)(12)，臺(tái)形柱模(8)下部又以下簧鉸鏈(16)鉸接一個(gè)刮土板(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔壓頭，其特征在于定位頭(14)是由4塊板對(duì)接，組合成十字形狀，其上部連有一個(gè)倒錐形部分，再油法蘭(25)用螺栓(24)連接于雙紳縮單作用多級(jí)油缸(5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔壓頭，其特征在于標(biāo)尺(10)右端壓縮著彈簧(21)，可伸入套管(22)內(nèi)，標(biāo)尺套管(22)連同標(biāo)尺(10)在滑道(11)中滑移，套管(22)右端與臺(tái)形樁模(8)中部鉸接，雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)左部裝有擋塊(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔壓頭，其特征在于在臺(tái)形樁模(8)中部外側(cè)設(shè)有導(dǎo)向板(20)，其長(zhǎng)度為200～400毫米，寬度為30～150毫米，用螺栓(19)連接在臺(tái)形樁模(8)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔壓頭，其特征在于雙伸縮單作用多級(jí)油缸(5)的使用額定壓力為15～32MPa之間，最細(xì)的末級(jí)活塞直徑必須限定為150～250mm，各級(jí)活塞材料可選用27SiMn，30CrMo，35CrMo或38CrMoALA等合金結(jié)構(gòu)鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔壓頭，其特征在于負(fù)載均衡器(3)的外徑與樁孔內(nèi)徑之間的間隙為3～10毫米。
專利摘要一種灌注樁擴(kuò)孔壓頭，其立軸與多級(jí)油缸相連，立軸外裝有負(fù)載均衡器，立軸內(nèi)腔上部有回位油缸，其活塞桿與鋼絲繩相連，鋼絲繩通過(guò)4個(gè)導(dǎo)向輪而與樁模連接，樁模以上扭簧鉸鏈與上頂板連接，又以下扭簧鉸鏈連接一刮土板，樁模中部外側(cè)用螺栓固定一導(dǎo)向板，油缸下方又連接定位頭，樁模中部又鉸接一水平標(biāo)尺，可在油缸上的滑道中滑移，其左端有限位觸點(diǎn)，油缸上裝有限位開關(guān)。本擴(kuò)孔壓頭主要用于樁孔擴(kuò)孔，利用多級(jí)油缸向兩側(cè)擠壓樁上，保證不會(huì)塌方，底土清除干凈，樁孔形狀正確，增加樁孔的強(qiáng)度。
文檔編號(hào)E21B10/26GK2126306SQ9222579
公開日1992年12月30日 申請(qǐng)日期1992年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月30日
發(fā)明者喻進(jìn), 張翀, 胡鳳英, 李朝輝 申請(qǐng)人:能源部電力建設(shè)研究所