用於利用栓釘將物件固定在地基中的系統的製作方法

2023-06-10 16:36:41

專利名稱：用於利用栓釘將物件固定在地基中的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於利用栓釘或樁杆將物件錨定於地基的系統，特別用於錨定土地測量基準標誌，例如測量員使用的那些基準標誌、各種標杆，特別是柵欄柱和路標的標杆部分。
背景技術：
用於土地測量基準標誌(也公知為三角點標石)的錨定樁杆的許多變形在相當長的時間內已經為人們所公知。不管此類物件可能經受的各種衝擊，例如地基的遷移、農用車輛或者牲畜的通行，這些樁杆必須以可靠的方式數十年地將基準標誌保持在地基中。已經提出了許多種方案，以增加這些樁杆的拔出強度。總體上，它們可以歸為兩類。
第一類樁杆使用固定幾何形狀錨定系統。文件US 4 738 760公開了此類用以將永久標誌錨定在地基中的樁杆，所述永久標誌標識出埋葬在地基中的物體。該樁杆包括長主體，其第一端具有衝擊頭部，第二端具有多個輕微彎曲彈性翼片，所述翼片徑向布置並且在遠離頂尖的方向上朝向樁杆的外側，以形成一種帶倒刺的鉤。當將樁杆打入地基時，在由穿入樁杆而位移的土地的推動下，彈性翼片沿著主體向後彎曲。如果樁杆隨後經過牽引，在彈性翼片的彈性回復力的作用下，由於彈性翼片的輕微彎曲部分具有將其自身錨定在周圍地基中的趨勢，從而彈性翼片展開。可惜的是，實際情況顯示這些帶倒刺的鉤具有有限的效果，尤其是取決於地基性質的帶倒刺的鉤。非常通常的是，當打入帶倒刺的鉤時彈性翼片的區域中受壓縮的地基防止這些翼片彈性回復，這就意味著實際上該翼片不能針對拔出樁杆提供阻力。
第二類樁杆構想了一種可展開元件。在文件EP 0 677 630 B1中，此類樁杆具有容納可展開元件的管狀截面縱向主體。首先將該樁杆打入地基，然後心軸中的長杆末端被置於其管狀截面中。當心軸受到基本上軸向推力時，該杆支承在可展開元件上並且迫使它們通過引導口伸出樁杆的主體。當可變形元件在稍微螺旋的路徑上向外展開時，得以精細地確定尺寸的引導口和地基彎曲可變形元件。當前，此類樁杆是用於測量的錨定產品中最廣泛銷售的一種樁杆，但是其依然存在一些不足。可變形元件通常位於樁杆的軸向延長部，並且位於與打入樁杆所需的作用力相同的方向上。這種幾何形狀不具有最佳的拔出強度能力。具體而言，如果在樁杆上施加牽引力，該可變形元件具有屈服的傾向。同樣應當注意的是，理論上，被拔出地基的樁杆將不再可以使用。
文件WO 01/42569在附圖17和18中示出，錨定樁杆包括管件，該管件具有作為錨定元件的兩個可變形葉片。這些葉片的一端安裝在螺母上，所述螺母在管件內可以軸向移動。它們的自由端穿過管件側壁中的狹槽。螺栓與該螺母接合併且其頭部支承在管件的封閉頭部上。一旦已經將錨定樁杆打入地基，就轉動螺栓，從而使得螺母向上移動，從而當它們沿著管件成一定角度向上延伸時，驅使錨定葉片穿過狹槽進入地基。應當注意的時，這種錨定樁杆具有提供更好的拔出強度的優點。然而，從管件的封閉頭部突起的螺栓頭部是將錨定樁杆打入地基的巨大障礙。
文件WO 01/42569的附圖20和21示出實施例的變形，其不再存在圖17和18的錨定樁杆的上述不足。該錨定樁杆包括管件和呈U形形式的用作錨定元件的主體。具有特定頭部的螺紋杆用作置放錨定元件的工具。將管件打入地基，而不將錨定元件打入。然後，將U形主體安裝在螺紋杆上。為此，螺紋杆的橫向頭部穿過U形主體的基部的狹槽，並且將螺紋杆轉動90°。利用螺紋杆，將U形主體推入管件中，直到其橫向臂與形成於管件側壁中的槽相接合。擰在螺紋杆上的螺母使得可以將U形主體推入管件中。一旦橫向臂已經接合在形成於管件側壁中的槽中，利用被搖下至間隔件的槓桿或者拉緊螺母將牽引力施加於螺紋杆上。該牽引力迫使U形主體的側向臂通過管件側壁中的槽穿入地基。當完成這種操作時，將螺紋杆轉動90，以使其頭部穿過U形主體基部中的狹縫，從而可以從管件移出該螺紋杆。應當注意的是，隨後將U形錨定主體置放在管件中的操作是非常棘手的操作。
最終，應當注意的是，文件WO 01/42569中描述的錨定樁杆被設計成標杆的永久錨定件。一旦錨定在地基中，理論上，它們將保留在該位置上。現在，為了某些應用，特別是為了固定土地測量基準標誌，同樣非常重要的是，如果不再使用錨定樁杆，可以容易回收該錨定樁杆。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於利用錨定樁杆將物件錨定在地基中的系統，該錨定樁杆提供了良好的拔出強度，使得可以容易地置放錨定樁杆並且如果不再使用該錨定樁杆時可以容易回收該錨定樁杆。
根據本發明，該目的特別地由權利要求1所述的一種用於將物件錨定在地基中的系統實現。
此類用於將物件錨定在地基中的系統包括至少一個錨定樁杆和致動裝置。所述樁杆包括管件和至少兩個可變形錨定爪，所述錨定爪安裝在可在所述管件內軸向移動的爪支撐件上。該管件具有管壁、打入頂尖和頭部。錨定爪的一端安裝在該爪支撐件上，從而在與所述打入方向相對的方向上施加在爪支撐件上的軸向牽引力導致所述爪穿過管壁中的開口從所述管件展開。這些開口具有幾何形狀，從而它們使得錨定爪在牽引力的方向上沿著所述管件成一定角度展開。所述致動裝置是涉及螺紋杆的裝置。根據本發明的該系統的錨定樁杆還包括以下特徵。所述爪支撐件包括中心支撐杆，其與所述管件同軸、受到軸向引導並且被防止在所述管件中旋轉。所述爪由所述中心支撐杆位於所述打入頂尖一端的下端支承。在管件頭部一端，接合裝置裝配在中心支撐杆的上端。包括螺紋杆的致動機構包括螺母，其可支承在管件頭部上；和螺紋杆，其上擰有所述螺母並且其下端包括接合裝置，該接合裝置可以與位於所述中心支撐杆的上端的所述接合裝置配合，從而當在第一方向上轉動所述螺母時將所述軸向牽引力傳輸至該上端。
首先應當理解的是，根據本發明的系統的錨定樁杆提供了良好拔出強度。尤其是，爪展開的方向直接與抽出力相對，以此方式使得可以獲得最佳拔出強度。當爪位於樁杆內同時樁杆被打入時，防止了爪的任何變形或者破損。此外，一旦已經打入樁杆，爪可以展開於未曾受到樁杆的打入而弱化的介質中。完全相反的是，樁杆的打入將局部壓縮樁杆周圍的介質。這種受壓縮的介質提供了其中錨定這些爪的非常緊固的抓緊。
然後，應當理解的是，利用根據本發明的系統，在地基中置放樁杆是特別簡單的。尤其是，可以將樁杆打入地基中，而不安裝致動機構。在該打入操作中，中心爪支撐杆完全收縮在管件內，這就意味著沒有元件相對於管件頭部伸出，這通過施加於管件頭部的膨脹而可以對打入錨定樁杆造成阻礙。一旦樁杆已經被打入地基，所述致動機構可以被連接到所述中心爪支撐杆。為此，對於螺紋杆的下端所需要的是接合於中心爪支撐杆的上端。這是非常簡單的操作，因為這種接合可以在管件頭部附近進行。為了展開爪，在所述第一方向上轉動支承在管件頭部的螺母，導致中心爪支撐杆向上移動。當已經展開爪時，可以移除該致動機構並用於錨定其他樁杆。致動機構的重新使用實質上降低了該系統的成本。
也應當理解的是，回收錨定在地基中的樁杆也是非常容易的。為了放鬆該錨定件，例如僅需要推動中心爪支撐杆的上端，從而導致中心爪支撐杆下降並且從而導致這些爪收縮在管件內。中心爪支撐杆的軸向引導通過防止爪在管件中堵塞而將使得這種操作更加簡單。
如果進一步降低在回收錨定在地基中的樁杆時損壞爪的危險，有利的是使用還包括鎖定裝置的致動機構，該鎖定裝置按照在與第一方向相對的第二方向上轉動所述螺母時形成所述螺母的擋板的方式連接於所述管件頭部，從而導致所述螺紋杆朝向所述管件內部的平移運動，並且導致所述爪收縮回所述管件內部。有利的是，所述鎖定裝置是能夠可移除地連接於所述管件頭部的元件。在優選實施例中，致動螺母包括基部，管件頭部包括軸環，並且鎖定裝置是跨置於基部和軸環的箍筋件。
接合裝置有利地形成利用螺旋連接或者卡口連接的接合。這些連接是允許快速接合和解開的接合併且無需很大的空間，也就是說，無需增加管件的橫截面。
錨定爪優選地是可變形杆，當與錨定葉片相比時，其在收縮的位置佔據較小空間並更好地穿入地基。
在錨定樁杆的特別緊湊的實施例中，管件具有方形橫截面，中心支撐杆具有圓形橫截面，錨定爪是圓形橫截面的可變形杆，其設置在所述方形管件的四個拐角並穿過設置在管件壁的拐角中的開口。
管壁包括開口，爪通過這些開口在不同高度上展開。以此方式，錨定爪在不同深度處展開至地基中。在非常不同的密度的地形情況下，一些爪將可以展開至機械穩定區域中的機率增大。錨定爪也有利地由固定於所述中心支撐杆下端的板支承並具有不同長度。
為了保證良好的軸向引導，有利地提供中心支撐杆的下端和上端在管件中的軸向引導。當為了收縮這些爪而推動中心爪支撐杆的上端時，良好軸向引導對於避免爪的變形是至關重要的。
為了保證地基中的錨定樁杆的更好固定性，用於加固管件周圍的地基的裝置有利地設置於管件頭部端。此類地基加固裝置包括例如倒圓錐或者倒角錐形式的主體，管件軸向穿過該主體。此類地基加固主體有利地由兩半部形成，所述兩半體沿著穿過管件軸線的平面圍繞該管件組裝而成。應當注意的是，該地基加固裝置也可以包括至少兩個T部分，其沿著管件上部成一定角度延伸，以形成「V」字。
為了進一步簡化錨定樁杆的置放和回收，用於利用錨定樁杆的裝置有利地包括心軸，該心軸裝配有肩部，所述肩部能夠支承在環繞所述管件頭部的軸環上，以將所述管件打入地基，並且該心軸裝配有具有柔性端部的中心杆，該柔性端部可以支承在所述中心支撐杆的上端，以將所述中心支撐杆打入所述管件並從而收縮所述爪。
應當理解的是，根據本發明的系統特別適於將土地測量基準標誌錨定在地基中。


通過下文中參照附圖以示例方式對多個有利實施例的詳細說明，本發明的其他細節和特徵將變得明顯，圖1已將樁杆打入地基中後，樁杆的垂直截面示意圖；圖2已裝配了用於展開錨定爪的裝置後，樁杆的垂直截面示意圖；圖3樁杆的垂直截面示意圖，其示出錨定爪的展開；圖4已經永久地錨定樁杆後，樁杆的垂直截面示意圖；圖5在已安裝了用於回收錨定系統的裝置後，樁杆的垂直截面示意圖；圖6樁杆的垂直截面示意圖，其示出錨定爪的收縮；圖7從上面觀察的樁杆的示意圖；圖8當使用專用心軸將樁杆打入地基中時，樁杆的垂直截面示意圖；圖9當使用圖8的專用心軸回收爪時，樁杆的垂直截面示意圖；圖10部分截面示意圖，其示出利用包括地基加固錐的錨定樁杆固定標誌或者指示柱；圖11穿過地基加固錐的截面；圖12垂直截面示意圖，其示出裝配有地基加固部件的錨定樁杆；圖13穿過圖12的錨定樁杆的水平截面。
在附圖中，相同附圖標記表示相同或者類似的元件。
具體實施例方式
圖1示出根據本發明的樁杆10的優選實施例，樁杆10被打入介質12中，例如地基。樁杆10包括管件14，管件14的第一端具有頂尖16，並且在其另一端18開放。管件14的端部18裝配有形成軸環的頭部板22(也公知為管件頭部)。如可以從圖7中看出的，管件14在所示的實施例中具有方形截面。
中心支撐杆24位於管件14內。該中心支撐杆24裝配有多個錨定爪28，其下部固定於中心杆24。如可以從圖1中看出的，在展開之前，沿著杆24布置這些爪。錨定爪28優選地由柔性鋼製成，但是可以由在展開時允許爪塑性或者彈性變形而不會破損的任何其他材料製成。
管件14在其側壁26中包括多個開口30。這些開口容納錨定爪28的彎曲上端32，在展開前，這些上端不從管件14的側壁26突出，而是完全容納在管件14內。將要指出的是，彎曲上端32和開口30不僅繞管件14的周向間隔開，而且沿著管件14軸向間隔開。如果介質在不同深度顯示出不同疏鬆度的區域，爪28穿入地基的點的軸向分布通過避免介質12可能的不均勻性的問題而增加了牢固錨定的可能性。開口30和錨定爪28的數量可以根據基質12的性質或者本發明所經受的載荷的性質而進行選擇。
使用樁杆10的第一階段是使用適當的工具(例如重物或者重錘)將其打入地基12。圖1示出該第一階段後的樁杆10。
圖2示出使用樁杆10中的第二階段放置可移動致動機構33。致動機構33裝配在管件14的頭部22上，並包括螺杆36和螺母40。該機構實際上按照以下方式進行安裝。將螺杆36導入穿過頭部板22中的開口34並且螺母40擰在該杆上。螺杆36的下端42具有螺紋孔44，並擰在中心支撐杆24的螺紋端部44』上，從而獲得允許將牽引力傳輸至中心支撐杆24上的連接。兩螺紋之間螺旋連接的可能的變形是例如卡口型接合。然而，並不排除其他接合變形。參照圖7，將要注意的是，通過裝配在管件14的方形截面中的方形板45防止中心杆24在管件14中旋轉。該板45也用於在管件14中軸向引導中心支撐杆24。假如管件14具有圓形橫截面，則必須例如在管件14內設置某種形式的軸向引導件，其防止板45旋轉。圖7也示出中心支撐杆24具有圓形橫截面，並且錨定爪28是設置在方形截面的管件14的四個拐角的圓形橫截面的可變形杆，且穿過設置在管件14的壁26的拐角中的開口。這種結構使得可以利用小橫截面管件進行工作，而與此同時確保平穩地進行爪28的展開和回收。
為了在圖3的箭頭47方向上(即，與打入樁杆的方向相對的方向上)在中心支撐杆24上施加牽引力，利用扳手在箭頭49的方向上轉動支承在頭部板22上的螺母40。實際上，由於防止中心支撐杆24在管件14中旋轉，在箭頭47方向上轉動支承在頭部板22上的螺母40導致中心支撐杆24在箭頭47方向上的平移運動，當然其前提是螺母40和螺紋杆36具有右旋螺紋。當中心支撐杆24在箭頭47方向上進行平移運動時，錨定爪28被推動穿過管件14中的開口30，以穿入相鄰地基12。對開口30的上下邊緣進行倒角，從而在箭頭47方向上(即在牽引力的方向上)以沿著管件14的某一角度引導從彎曲上端32開始的錨定爪28。錨定爪28的路徑部分地由開口30的幾何形狀確定，並且部分地由介質12產生的穿入阻力確定。應當理解的是，一旦已經展開了爪28，樁杆10就按照魚叉的方式牢固地錨定在地基12中。具體而言，錨定爪28就提供針對可能趨於從地基12中拔出樁杆10任何作用力的最佳阻力。
圖4示出錨定在地基中的樁杆10。螺紋杆36已經從中心支撐杆24上擰下來，並且與螺母40一起被移除。
圖5示出在回收樁杆10中的第一階段。按照與用於錨定樁杆10的階段中相同的方式，再一次將螺紋杆36擰在中心支撐杆24的螺紋端部44』上。使螺母40更靠近管件14的頭部板22。接下來，將箍筋件50置放成跨置於管件14的頭部板22和螺母40的基板51。箍筋件50的一支腳支承在頭部板22的下側，而另一支腳形成螺母40基板51上表面的擋板。然後，利用扳手轉動螺母40，以使螺紋杆36穿入管件14內。通過這種平移運動，也使得中心支撐杆24朝向管件14的頂尖16平移地運動。在這種情況下，其迫使錨定爪28通過管件14的開口30收縮。應當注意的是，為了朝向管件14的頂尖16推動中心支撐杆24，螺母40支承在箍筋件50的頂部支腳上，這將該作用力的反作用傳輸至管件14的頭部板22。
圖6示出隨著在箭頭49』方向上充分轉動螺母40而完全收縮在管件14內的錨定爪28。開口30的倒角邊緣使得錨定爪28更易於收縮並且防止它們破損，從而一旦將樁杆10從地基12中拔出，該樁杆10可以得以重新利用。
圖8示出使用專用心軸100將錨定樁杆10打入地基。該專用心軸100包括支承在管件14的頭部板22上的肩部102和中心杆104。該中心杆104穿入管件14中，以將該心軸100對中於管件14上。應當注意的是，在圖8中，中心杆104的端部106與中心支撐杆24的上端間隔開。
圖9是示出使用相同的心軸100以回收爪28。當爪28從管件14展開時，中心支撐杆24的上端就非常靠近管件14的頭部板22。然後，心軸100的中心杆104可以支承在中心支撐杆24的上端，以將該杆24打入管件14中，並且因此回收所述爪28。為了不損壞中心支撐杆24的上端，心軸100的杆104的端部106有利地由比中心支撐杆24的上端更軟的材料製成。
圖10示出使用錨定樁杆10固定標誌110的頂部。由例如混凝土製成的標誌頭部110設置有中心槽，錨定樁杆10的管件14穿過該中心槽。頭部板22容納在標誌頭部110的凹槽112中。塑性插頭114密封該凹槽112和管件14的頭部板22中的開口。該塑性插頭由擠壓肋116保持在適當位置並且具有用於觀察窗、測量杆或稜柱(未示出)的中心凹槽118。
圖10的錨定樁杆10還包括塑性地基加固主體120，其提高地基錨定點的穩定性。該主體具有倒圓錐形或者倒角錐形，並設置有供管件14穿過的中心槽。在圖11中可以看出，地基加固主體120由兩個半體120』、120」形成，兩者沿著繞管件14的中心面組裝。
圖12和13的錨定樁杆10包括四個T形部分130，其沿著管件14的上部朝管件14的上端延伸，以在兩正交平面內形成「V」字。這些T形部分130也用作管件14上端處的地基加固裝置，以給予地基錨定點更佳的穩定性。
權利要求
1.一種用於將物件錨定在地基中的系統，包括至少一個錨定樁杆(10)和用於使用所述錨定樁杆(10)的裝置，所述樁杆(10)包括管件(14)，其具有打入頂尖(16)和頭部(22)；以及至少兩個可變形的錨定爪(28)，所述錨定爪的一端安裝在可在所述管件(14)內軸向移動的爪支撐件上，從而在與所述打入方向相對的方向上施加在所述爪支撐件上的牽引力導致所述爪(28)穿過管件(14)的壁(26)中的開口(30)從所述管件(14)展開，所述開口(30)具有幾何形狀，從而使得所述錨定爪(28)在牽引力的方向上沿著所述管件(14)成一定角度展開；以及所述用於使用所述錨定樁杆(10)的裝置包括致動機構(33)，該致動機構(33)包括用於向所述爪支撐件施加所述軸向牽引力的螺紋杆(36)；其特徵在於所述爪支撐件包括中心支撐杆(24)，其與所述管件(14)同軸、受到軸向引導並且被防止在所述管件(14)中旋轉，所述爪(28)由所述中心支撐杆(24)的下端在所述打入頂尖(16)一端支承，並且接合裝置裝配在所述中心支撐杆(24)位於所述管件頭部(22)一端的上端；以及包括螺紋杆(36)的所述致動機構(33)包括螺母(40)，其可支承在所述管件頭部(22)上；和螺紋杆(36)，其上擰有螺母(40)並且其下端包括接合裝置，該接合裝置可以與位於所述中心支撐杆(24)的上端的所述接合裝置配合，從而當在第一方向上轉動所述螺母(40)時將所述軸向牽引力傳輸至該上端。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述用於使用所述錨定樁杆(10)的裝置還包括鎖定裝置(50)，其按照在與第一方向相對的第二方向上轉動所述螺母時形成所述螺母(14)的擋板的方式連接於所述管件頭部(22)，從而導致所述螺紋杆(36)朝向所述管件(14)內部的平移運動，並且導致所述爪(28)收縮回所述管件(14)內部。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述鎖定裝置(50)是能夠可移除地連接於所述管件頭部(22)的元件。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於所述螺母(40)包括基部(51)；所述管件頭部(22)包括軸環；以及所述鎖定裝置(50)是跨置於所述基部(51)和所述軸環的箍筋件。
5.如權利要求1至4中任一項所述的系統，其特徵在於，所述接合裝置形成利用螺旋連接或者卡口連接的接合。
6.如上述權利要求中任一項所述的系統，其特徵在於，所述錨定爪(28)是可變形杆。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述管件(14)具有方形橫截面，所述中心支撐杆(24)具有圓形橫截面，並且所述錨定爪(28)是圓形橫截面的可變形杆，其設置在所述方形管件(14)的四個拐角並穿過設置在管件(14)的所述壁(26)的拐角處開口。
8.如上述權利要求中任一項所述的系統，其特徵在於，所述管壁(26)包括處於不同高度的所述爪(28)的出口(30)。
9.如權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述錨定爪(28)由固定於所述中心支撐杆(24)下端的板(45)支承並具有不同的高度。
10.如上述權利要求中任一項所述的系統，其特徵在於，所述中心支撐杆(24)的所述下端和所述上端在所述管件(14)中受到軸向引導。
11.如上述權利要求中任一項所述的系統，其特徵在於，地基加固裝置繞所述管件(14)布置在所述管件頭部(22)一端。
12.如權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述地基加固裝置包括呈倒圓錐或者倒角錐形式的主體，其設置有中心槽，所述管件(14)可以穿過該中心槽。
13.如權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述主體形成沿中心面組裝起來的兩個半體。
14.如權利要求10所述的系統，其特徵在於，所述地基加固裝置包括至少兩個T部分，所述T部分沿著所述管件(14)的上部成一定角度延伸，以形成「V」字。
15.如上述權利要求中任一項所述的系統，其特徵在於，所述用於使用所述錨定爪(10)的裝置還包括心軸，該心軸裝配有肩部，所述肩部能夠支承在環繞所述管件頭部(22)的軸環上，以將所述管件(14)打入地基，並且該心軸裝配有具有柔性端部的中心杆，該柔性端部可以支承在所述中心支撐杆(24)的上端，以將所述中心支撐杆(24)打入所述管件(14)並從而收縮所述爪(28)。
16.使用上述權利要求中任一項所述的系統，以將土地測量基準標誌錨定在地基中。
全文摘要
本發明涉及一種用於將物件固定在地基中的系統，包括至少一個固定樁釘(10)和用於實施上述固定的裝置。所述樁釘(10)包括管件(14)和至少兩個突起(28)，所述突起位於中心支撐杆(24)的下端。作用在杆(24)上的軸向張力導致突起(28)穿過管件(14)中的開口(30)展開，從而使得突起在張力方向上沿著管件成一定角度延伸，其中所述杆(24)在管件(14)中軸向運動並且在其中不能旋轉。操作機構(33)包括螺紋銷(36)，其具有壓靠在管件頭部上的螺母(40)。所述螺紋銷(36)下端接合於中心支撐件(24)的上端，從而在第一方向上轉動螺母(40)時將軸向張力傳輸在其上。
文檔編號E02D5/80GK1853021SQ200480027058
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月27日 優先權日2003年9月26日
發明者安德烈·尼科萊特 申請人:安德烈·尼科萊特