超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置的製作方法

2023-06-09 22:54:46

本實用新型屬於樁基礎施工技術領域，尤其是涉及一種超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置。

背景技術：

對開挖斷面面積大於100m2且傾角(即中心軸線與鉛垂線之間的夾角)大於45°的超大斷面大傾角傾斜式單樁基礎(以下簡稱超大斷面傾斜式單樁基礎)進行開挖時，必須採用工程措施以確保施工期間的巖體穩定及作業安全。國內對上述超大斷面傾斜式單樁基礎進行開挖時，多按照礦山隧道開挖作業方式進行開挖，並採用人工鑽爆與小型機械挖掘機相結合的開挖方式。實際開挖時需加強支護，確保基礎混凝土灌注前的圍巖穩定。為儘量減少開挖作業對周邊的擾動，基坑採用分部、分臺階開挖。

但上述開挖方法存在以下三方面的缺陷和不足：①斷面分部、分臺階開挖時，通過減小施工空間、加大體內支撐等方式提高開挖安全性，但是空間狹小致使不能使用機械配合，機械化程度低，大大降低了施工進度，給施工帶來了困難；②由於基礎傾斜角度大大型機械無法自行進出基礎，渣土或碴石無法利用有軌運輸進行出渣，施工效率極低。

目前所採用的出碴方式有很多種，主要包括斜井的有軌出碴、無軌出碴、連續皮帶機出碴等方式。但對上述超大斷面傾斜式單樁基礎進行開挖施工過程中，開挖斷面深度在30米以內時可採用挖掘機配合進行出碴，但是開挖斷面深度在30米以上時即使採用2臺挖掘機配合進行接力出碴也會很吃力，出碴過程施工難度大，極大程度上影響了後續開挖施工過程。而採用有軌出碴或連續皮帶機出碴時，爆破作業會對軌道造成傷害，並且傾斜角度過大、開挖斷面深度在30米以上的開挖進尺等因素都不允許使 用軌道或連續皮帶機進行出碴。並且，有軌出碴及連續皮帶機出碴存在工序複雜、造價高、不機動、不靈活、施工幹擾大等缺陷。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其結構簡單、設計合理、佔用施工空間小且使用操作簡便、使用效果好，採用垂直吊裝方式簡便、快速完成超大斷面傾斜式單樁基礎的出碴過程。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是：一種超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵在於：包括左右兩個縱向走行架、安裝在兩個所述縱向走行架上且能在兩個所述縱向走行架上進行前後平移的橫向走行架、安裝在橫向走行架上且能沿橫向走行架進行左右平移的吊裝設備和通過繩索吊裝於吊裝設備下方的出碴料鬥；兩個所述縱向走行架均為豎向支撐架，所述橫向走行架呈水平布設且其與縱向走行架呈垂直布設；所述繩索呈豎直向布設；兩個所述縱向走行架均布設在所施工單樁基礎的樁洞的洞口外側，所施工單樁基礎為超大斷面傾斜式單樁基礎且其為鋼筋混凝土樁，所述鋼筋混凝土樁的橫斷面面積大於100m2且其傾角大於45°；兩個所述縱向走行架呈平行布設且二者均與樁洞呈平行布設，兩個所述縱向走行架分別布設在所述樁洞的洞口左右兩側。

上述超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵是：所述橫向走行架為由多根杆件拼裝形成的支撐桁架。

上述超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵是：所述縱向走行架包括一根供橫向走行架進行前後平移的縱向鋼軌和多根由前至後支撐於縱向鋼軌下方的豎向支撐杆；

所述橫向走行架的左右兩側底部均安裝有沿縱向鋼軌進行前後平移的縱向走行輪，所述縱向走行輪安裝在縱向鋼軌上。

上述超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵是：所述樁洞 的洞口位於邊坡上；所述縱向走行架前側支撐於邊坡上且其後側支撐於邊坡外側的地面上。

上述超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵是：所述縱向走行架中所包括豎向支撐杆的數量為四根，四根所述豎向支撐杆由前至後分別為第一支撐杆、第二支撐杆、第三支撐杆和第四支撐杆，所述第一支撐杆和第二支撐杆均支撐於邊坡上，所述第三支撐杆和第四支撐杆均支撐於邊坡外側的地面上。

上述超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵是：所述縱向走行架還包括兩根斜向支撐杆，兩根所述斜向支撐杆位於所述第三支撐杆和第四支撐杆之間；兩根所述斜向支撐杆的上端均固定在縱向鋼軌上，且兩根所述斜向支撐杆的下端分別固定在所述第三支撐杆和第四支撐杆上。

上述超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵是：所述豎向支撐杆和斜向支撐杆均為鋼管，所述豎向支撐杆與縱向鋼軌和斜向支撐杆之間以及斜向支撐杆與縱向鋼軌之間均以焊接方式進行固定連接。

上述超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵是：每根所述豎向支撐杆底部均支撐在一個鋼筋混凝土支墩上，所述鋼筋混凝土支墩呈水平布設。

上述超大斷面傾斜式單樁基礎施工用出碴裝置，其特徵是：所述橫向走行架上設置有供吊裝設備進行左右平移的平移軌道，所述平移軌道與橫向走行架呈平行布設；所述吊裝設備底部安裝有在所述平移軌道上進行左右平移的橫向行走機構，所述橫向行走機構安裝在所述平移軌道上。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、結構簡單、設計合理且拆裝簡便，投入成本低。

2、佔用施工空間小，並能大大提高單樁基礎的施工效率。並且，位於洞口上方，不佔用地面場地，不影響洞口車輛的出入。

3、使用操作簡便且使用效果好，能實現碴石的垂直運輸，提出垂直吊裝出碴方式，能有效解決超大傾角單樁基礎施工中大型機械無法正常進 出、作業空間狹小、倒運碴石困難的問題，突破了傳統有軌運輸出碴施工工藝，最大限度提升機械使用率，提高施工效率，極大降低施工安全風險。採用本實用新型進行垂直吊裝出碴，具有以下優點：1)、採用出碴料鬥出碴，方量大；2)、垂直提升碴石，出碴速度快，大大提升了作業效率；3)、安裝在洞口上方，不影響出碴車輛進出施工現場，解決了場地狹小的困難；4)、能提升挖掘機等出碴設備進出硐室，減少爆破對施工機械的損害；同時樁洞的上下斷面可同時施工，不必為機械進出硐室設置便道，解決了爆破施工對施工機械及施工機械對全斷面施工的影響；5)、安裝在洞口上方，分離了工作面，實現出碴與運輸連續作業，提高了工作效率，縮短了工序之間的銜接時間；6)、不佔用施工現場的地面場地，方便施工機械進出施工現場，還不受爆破作業的影響；7)、有效解決了單樁基礎傾斜角度大時機械無法直接到達基礎內部的難題，使機械到達基礎內部，提高了機械化施工水平。採用新奧法對斜井、隧道進行開挖施工時，所採用的出碴方式一般為有軌運輸，大型機械無法進洞作業，施工效率極低，且安全風險極大；而採用本實用新型進行垂直出碴，實現機械、碴石垂直運輸，並解決了大傾角單樁基礎開挖施工過程中大型機械無法正常進出、倒運碴石困難的問題，最大限度提升機械使用率，提高施工效率，極大降低施工安全風險。

綜上所述，本實用新型結構簡單、設計合理、佔用施工空間小且使用操作簡便、使用效果好，採用垂直吊裝方式簡便、快速完成超大斷面傾斜式單樁基礎的出碴過程。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的使用狀態參考圖。

圖2為本實用新型所施工樁洞的結構示意圖。

附圖標記說明:

1—樁洞； 1-1—上部開挖段； 1-2—中部開挖段；

1-3—下部開挖段； 2—邊坡； 3—超開挖區；

4-1—縱向走行架； 4-11—縱向鋼軌； 4-12—豎向支撐杆；

4-13—鋼筋混凝土支墩； 4-14—斜向支撐杆； 4-2—橫向走行架；

4-3—吊裝設備； 4-4—繩索； 4-5—出碴料鬥。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括左右兩個縱向走行架4-1、安裝在兩個所述縱向走行架4-1上且能在兩個所述縱向走行架4-1上進行前後平移的橫向走行架4-2、安裝在橫向走行架4-2上且能沿橫向走行架4-2進行左右平移的吊裝設備4-3和通過繩索4-4吊裝於吊裝設備4-3下方的出碴料鬥4-5；兩個所述縱向走行架4-1均為豎向支撐架，所述橫向走行架4-2呈水平布設且其與縱向走行架4-1呈垂直布設；所述繩索4-4呈豎直向布設；兩個所述縱向走行架4-1均布設在所施工單樁基礎的樁洞1的洞口外側，所施工單樁基礎為超大斷面傾斜式單樁基礎且其為鋼筋混凝土樁，所述鋼筋混凝土樁的橫斷面面積大於100m2且其傾角大於45°；兩個所述縱向走行架4-1呈平行布設且二者均與樁洞1呈平行布設，兩個所述縱向走行架4-1分別布設在所述樁洞的洞口左右兩側。所述鋼筋混凝土樁的傾角指的是該樁的縱向中心線與豎直面之間的夾角，即所述鋼筋混凝土樁的縱向中心線與鉛垂線間夾角。

本實施例中，所述橫向走行架4-2為由多根杆件拼裝形成的支撐桁架。

本實施例中，所述縱向走行架4-1包括一根供橫向走行架4-2進行前後平移的縱向鋼軌4-11和多根由前至後支撐於縱向鋼軌4-11下方的豎向支撐杆4-12；

所述橫向走行架4-2的左右兩側底部均安裝有沿縱向鋼軌4-11進行前後平移的縱向走行輪，所述縱向走行輪安裝在縱向鋼軌4-11上。

本實施例中，所述縱向走行架4-1前側支撐於邊坡2上且其後側支撐 於邊坡2外側的地面上。

並且，所述縱向走行架4-1中所包括豎向支撐杆4-12的數量為四根，四根所述豎向支撐杆4-12由前至後分別為第一支撐杆、第二支撐杆、第三支撐杆和第四支撐杆，所述第一支撐杆和第二支撐杆均支撐於邊坡2上，所述第三支撐杆和第四支撐杆均支撐於邊坡2外側的地面上。

本實施例中，所述縱向走行架4-1還包括兩根斜向支撐杆4-14，兩根所述斜向支撐杆4-14位於所述第三支撐杆和第四支撐杆之間；兩根所述斜向支撐杆4-14的上端均固定在縱向鋼軌4-11上，且兩根所述斜向支撐杆4-14的下端分別固定在所述第三支撐杆和第四支撐杆上。

實際加工時，可根據具體需要，對縱向走行架4-1中所包括豎向支撐杆4-12的數量以及各豎向支撐杆4-12的布設位置分別進行相應調整。

本實施例中，所述豎向支撐杆4-12和斜向支撐杆4-14均為鋼管，所述豎向支撐杆4-12與縱向鋼軌4-11和斜向支撐杆4-14之間以及斜向支撐杆4-14與縱向鋼軌4-11之間均以焊接方式進行固定連接。

本實施例中，每根所述豎向支撐杆4-12底部均支撐在一個鋼筋混凝土支墩4-13上，所述鋼筋混凝土支墩4-13呈水平布設。

實際安裝時，所述橫向走行架4-2上設置有供吊裝設備4-3進行左右平移的平移軌道，所述平移軌道與橫向走行架4-2呈平行布設；所述吊裝設備4-3底部安裝有在所述平移軌道上進行左右平移的橫向行走機構，所述橫向行走機構安裝在所述平移軌道上。

本實施例中，所述繩索4-4為鋼絲繩。

實際使用時，通過出碴料鬥4-5垂直出碴，並將出碴料鬥4-5轉運至洞外，然後通過洞口外側的挖掘機將碴石裝載到自卸汽車上運出場外。

本實施例中，所述繩索4-4下方也可以吊裝供所述挖掘機水平放置的水平放置平臺，所述繩索4-4的數量為多道。

本實施例中，所述縱向鋼軌4-11的長度為36m，所述橫向走行架4-2的左右兩側底部安裝的所述縱向走行輪分別由兩個縱向平移驅動電機進 行驅動。所述吊裝設備4-3為起重機，且吊裝設備4-3具體為電動卷揚機，所述電動卷揚機與繩索4-4之間通過傳動機構進行傳動連接。同時，所述繩索4-4底端設置有用於吊裝所述吊具或出碴料鬥4-5的吊鉤。

本實施例中，所述橫向行走機構由橫向平移驅動電機進行驅動。

實際使用時，所述縱向平移驅動電機、所述電動卷揚機和所述橫向平移驅動電機均由遙控器進行遠程控制，操作簡易。

實際施工過程中，對樁洞1進行開挖時，採用全斷面開挖法由上至下分多個施工節段對樁洞1進行開挖，且每個施工節段開挖過程中採用本實用新型同步進行出碴。

對任一個施工節段進行開挖及出碴時，過程如下：

步驟Ⅰ、鑽爆：先採用鑽孔設備在且當前所施工的開挖斷面上鑽取炮孔，再在已鑽取炮孔內裝藥，裝藥完成後起爆進行爆破；

步驟Ⅱ、出碴，包括以下步驟：

步驟Ⅱ-1、挖掘機吊裝到位：採用所述出碴設備將挖掘機吊裝至當前所施工的開挖斷面上；

步驟Ⅱ-2、料鬥吊裝出碴：採用所述出碴設備將出碴料鬥4-5吊裝至當前所施工的開挖斷面上後，採用步驟Ⅱ-1中所述挖掘機將爆破後產生的碴石裝入出碴料鬥4-5內，再採用所述吊裝設備將裝有碴石的所述料鬥吊至樁洞1的洞口外側；

步驟Ⅱ-3、多次重複步驟Ⅱ-2，直至完成步驟Ⅰ中爆破後所產生碴石的出碴過程。

本實施例中，步驟Ⅱ-2中進行料鬥吊裝出碴時，包括以下步驟：

步驟Ⅱ-21、橫向走行架水平前移及吊裝設備平移：先將橫向走行架4-2沿兩個所述縱向走行架4-1水平向前移動，直至橫向走行架4-2位於當前所施工的開挖斷面上方；再將吊裝設備4-3在橫向走行架4-2上進行向左平移或向右平移，直至吊裝設備4-3位於當前所施工的開挖斷面上方；

步驟Ⅱ-22、料鬥下放：採用吊裝設備4-3將出碴料鬥4-5吊裝並下 放至當前所施工的開挖斷面上；

步驟Ⅱ-23、碴石裝鬥：採用步驟Ⅱ-1中所述挖掘機將爆破後產生的碴石裝入出碴料鬥4-5內；

步驟Ⅱ-24、料鬥上提：採用吊裝設備4-3將出碴料鬥4-5吊裝並向上提升至樁洞1的洞口上方；

步驟Ⅱ-25、橫向走行架水平後移：將橫向走行架4-2沿兩個所述縱向走行架4-1水平向後移動，直至將出碴料鬥4-5移至樁洞1的洞口外側；

步驟Ⅱ-26、碴石傾倒：將出碴料鬥4-5內所裝碴石傾倒於樁洞1的洞口外側。

本實施例中，步驟Ⅱ-1中採用所述出碴設備將挖掘機吊裝至當前所施工的開挖斷面上時，先將所述水平放置平臺通過繩索4-4吊裝於吊裝設備4-3下放後，再將需吊裝的挖掘機水平放置於所述水平放置平臺上。

這樣，將挖掘機吊裝至當前所施工的開挖斷面上後，利用吊裝至樁洞1內的挖掘機將碴石裝入出碴料鬥4-5內；待出碴完成後，再採用所述垂直吊裝設備將所述挖掘機吊裝至樁洞1外側。隨後，再對下一個施工節段進行開挖，防止爆破對挖掘機造成損害。

結合圖2，本實施例中，所述樁洞1由上至下分為上部開挖段1-1、中部開挖段1-2和下部開挖段1-3；

所述上部開挖段1-1、中部開挖段1-2和下部開挖段1-3均由上至下分為多個所述施工節段進行開挖施工；

所述上部開挖段1-1的開挖斷面由上至下逐漸增大，所述中部開挖段1-2的開挖斷面由上至下均相同，所述下部開挖段1-3的開挖斷面由上至下逐漸縮小。

對樁洞1進行開挖時，還需在樁洞1靠近本實用新型的一側由上至下進行開挖，並開挖形成超開挖區3；

所述超開挖區3與樁洞1內部連通且其外側壁為豎向側壁。

並且，所述超開挖區3的寬度與樁洞1的寬度相同，且超開挖區3內 部與樁洞1內部連通。

因而，由於樁洞1呈傾斜向布設，為解決所述垂直吊裝設備將用於綁紮所述鋼筋籠的鋼筋吊裝至樁洞1內側底部的吊裝需求，本發明採用超挖方式，具體是將樁洞1下部向下垂直開挖，並開挖形成超開挖區3，使得用於綁紮所述鋼筋籠的鋼筋能吊裝至樁洞1的內側底部。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。