可控壓密注漿樁施工設備的製作方法

2023-06-11 12:48:56 2

本發明涉及軟弱地基加固施工裝備技術領域，具體涉及一種可控壓密注漿樁施工設備。

背景技術：

可控壓密注漿樁工法在軟弱地基加固技術領域被廣泛使用，可控壓密注漿工法（ccg）是指通過由鑽孔埋設的注漿鋼管，用低流量的高壓注漿泵將極稠的砂漿（坍落度可小於5㎝）注入到預定的土層中，注漿過程中稠漿不進入土體孔隙，而是在注漿管端部附近形成各向同性的「漿泡」，當漿泡的直徑較小時，注漿壓力基本上沿鑽孔的徑向擴展。隨著漿泡尺寸的逐漸增大，用厚漿置換和擠密周圍鬆散或軟弱土層，並可有控制地抬起發生沉降的構築物。其主要作用如下：

（1）提高地基承載力，減少基礎沉降；

（2）基坑開挖中支護結構的局部補強（基坑內、外側加固）或保持坑底的穩定（基坑底部加固）；

（3）在樁底、樁側注漿，增加樁基承載力；

（4）在砂漿體中插筋，可作為微型承載樁；

（5）用於構築物的傾斜糾偏；

（6）保護地下施工鄰近的地下管線、房屋或構築物；

（7）盾構隧道施工時，進行同步注漿或對穿越地層進行局部加固；

（8）防止土壤的液化，用於土石壩地基加固，主要應用於排水較好的砂土、粉土、雜填土以及粉質粘土地基加固處理。

然而，現有配套施工的設備存在的缺點及問題：

（1）鑽機鑽孔人工消耗高，移動速度慢、效率低；

（2）注漿時，人工用量多，人工費用高；

（3）注漿時拆卸管不方便，耗時多，導致施工效率低；

（4）施工勞動強度大，安全風險高；

（5）要用到鑽機、拔管機等多種設備，施工操作步驟多，質量難以掌控；

（6）間歇式拔管，易出現孔內事故，導致廢孔或其它現象。

綜上所述，現有用於可控壓密注漿樁施工的設備機械化程度低，配套設備多，所需操作人員多，施工質量難保證，工人勞動強度大、安全風險高和施工效率低。因此，如何提供一種集鑽進、拔鑽、注漿、卸鑽和行走等多功能於一體的可控壓密注漿樁施工設備，成了本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種集成度高、功能全面、所需配套設備和操作人工少、施工效率高、成樁質量高，能夠降低勞動強度、安全風險和施工成本的可控壓密注漿樁施工設備。

為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：

一種可控壓密注漿樁施工設備，包括行走裝置和鑽進裝置，所述行走裝置上鉸接安裝有能繞鉸接軸線擺動至橫向布置在行走裝置頂部或者豎直布置的臂架，所述鑽進裝置滑設於所述臂架上，且鑽進裝置在臂架豎直布置時的滑動方向為豎向，所述行走裝置上設有用於驅動臂架擺動的擺動驅動組件，所述臂架上設有用於驅動鑽進裝置滑動的鑽拔裝置；所述鑽進裝置包括鑽進主軸、與鑽進主軸相連的鑽進部件以及用於驅動鑽進主軸轉動的旋轉驅動組件，所述鑽進部件內部設有注漿注水通道，所述注漿注水通道與一注漿注水裝置相連。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述旋轉驅動組件包括減速箱和鑽進旋轉驅動件，所述鑽進旋轉驅動件通過減速箱與鑽進主軸相連。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述鑽進主軸設有與鑽進部件的注漿注水通道連通的連接通道；所述注漿注水裝置包括注漿泵和與所述連接通道相連的迴轉接頭，所述注漿泵的出口通過注漿管與迴轉接頭相連。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述鑽拔裝置包括通過鏈輪組安裝在臂架上的環形鏈條以及驅動鏈輪組轉動的鑽拔旋轉驅動件，所述鑽進裝置與環形鏈條相連。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述鑽進部件包括鑽頭和若干由上至下依次連接的鑽杆，相鄰兩根鑽杆之間、所述鑽進部件下部的鑽杆下端與鑽頭之間以及鑽進部件上部的鑽杆上端與鑽進主軸之間均通過相配合的公螺紋接頭和母螺紋接頭連接；所述臂架上安裝有用於拆卸各相配合的公螺紋接頭和母螺紋接頭的卸鑽裝置，所述卸鑽裝置括前夾鉗、後夾鉗和卸扣伸縮驅動件，所述前夾鉗包括前夾鉗支座、前夾緊伸縮驅動件和具有能卡套在母螺紋接頭外部的夾持槽的前夾塊，所述前夾鉗支座固定安裝在臂架上，所述前夾緊伸縮驅動件安裝在前夾鉗支座上，所述前夾塊滑設於前夾鉗支座上並與前夾緊伸縮驅動件的伸縮驅動端相連，所述後夾鉗包括後夾鉗支座、後夾緊伸縮驅動件和具有能卡套在公螺紋接頭外部的夾持槽的後夾塊，所述後夾鉗支座鉸接安裝在前夾鉗支座上並能繞公螺紋接頭的軸線轉動，所述後夾緊伸縮驅動件安裝在後夾鉗支座上，所述後夾塊滑設於後夾鉗支座上並與後夾緊伸縮驅動件的伸縮驅動端相連，所述卸扣伸縮驅動件鉸接安裝在臂架上，所述卸扣伸縮驅動件的伸縮驅動端與後夾鉗支座鉸接。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述可控壓密注漿樁施工設備還包括著地支撐裝置，所述著地支撐裝置包括安裝在行走裝置上的多個頂升油缸，各頂升油缸的伸縮杆朝下伸出且伸縮杆上鉸接安裝有一支撐底座。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述行走裝置上安裝有控制室，所述控制室和臂架並排設置在行走裝置的前部；所述行走裝置包括履帶式行走底盤和安裝在履帶式行走底盤上的本體架，所述臂架鉸接安裝在所述本體架上。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述臂架包括鉸接安裝在行走裝置上的滑座和滑設於滑座上的主架體，所述滑座上設有用於驅動主架體沿滑座滑動的滑動驅動組件，所述擺動驅動組件與滑座相連並驅動滑座擺動，所述鑽進裝置滑設於主架體上，所述主架體的滑動方向與鑽進裝置的滑動方向相同。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述滑動驅動組件包括鉸接安裝在滑座上的第一伸縮驅動件，所述第一伸縮驅動件的伸縮驅動端與主架體鉸接；所述擺動驅動組件包括鉸接安裝於行走裝置上的第二伸縮驅動件，所述第二伸縮驅動件的伸縮驅動端與滑座鉸接。

上述的可控壓密注漿樁施工設備，優選的，所述主架體豎直布置時的下端還設有下底座。

與現有技術相比，本發明的優點在於：本發明的可控壓密注漿樁施工設備可由行走裝置驅動自由方便的行走和移動，能夠自行上下運輸車和行走，減少了對吊車的依賴及其費用，降低了對道路和場地的要求，安裝鑽進裝置的臂架能夠通過擺動驅動組件驅動擺動，在不工作時將臂架擺動至橫向布置在行走裝置的頂部，可減少設備佔用的空間，便於設備行走移動和收存，在工作時將臂架擺動至豎直布置，通過鑽拔裝置驅使鑽進裝置沿臂架豎向滑動即可控制向下鑽進和向上拔鑽，其鑽進裝置的鑽進部件具有與注漿注水裝置相連的注漿注水通道，不僅在鑽進時可注水溼鑽，還可將鑽進部件作為注漿套管用於在拔鑽時注漿，無需另行配置套管，也省略了下放套管、拔出套管和裝卸套管的操作，能夠大大節省人工、降低成本和提高工作效率。該可控壓密注漿樁施工設備具備了可控壓密注漿施工工藝中各工序的機械化施工功能，具有集成度高、功能全面、所需配套設備和操作人工少、施工效率高、成樁質量高，能夠降低勞動強度、安全風險和施工成本等優點。

附圖說明

圖1為可控壓密注漿樁施工設備的主視結構示意圖。

圖2為可控壓密注漿樁施工設備的俯視結構示意圖。

圖例說明：

1、行走裝置；11、履帶式行走底盤；12、本體架；2、鑽進裝置；21、鑽進主軸；22、鑽杆；23、減速箱；24、鑽進旋轉驅動件；3、臂架；31、滑座；32、主架體；33、第一伸縮驅動件；34、下底座；4、鑽拔裝置；41、鑽拔旋轉驅動件；5、注漿注水裝置；51、注漿泵；52、迴轉接頭；53、注漿管；6、卸鑽裝置；7、著地支撐裝置；71、頂升油缸；72、支撐底座；8、控制室；81、操控臺；82、臺架；9、第二伸縮驅動件。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1和圖2所示，本實施例的可控壓密注漿樁施工設備，包括行走裝置1和鑽進裝置2，行走裝置1上鉸接安裝有能繞鉸接軸線擺動至橫向布置在行走裝置1頂部或者豎直布置的臂架3，鑽進裝置2滑設於臂架3上，且鑽進裝置2在臂架3豎直布置時的滑動方向為豎向，行走裝置1上設有用於驅動臂架3擺動的擺動驅動組件，臂架3上設有用於驅動鑽進裝置2滑動的鑽拔裝置4；鑽進裝置2包括鑽進主軸21、與鑽進主軸21相連的鑽進部件以及用於驅動鑽進主軸21轉動的旋轉驅動組件，鑽進部件內部設有注漿注水通道，注漿注水通道與一注漿注水裝置5相連。該可控壓密注漿樁施工設備可由行走裝置1驅動自由方便的行走和移動，能夠自行上下運輸車和行走，減少了對吊車的依賴及其費用，降低了對道路和場地的要求，安裝鑽進裝置2的臂架3能夠通過擺動驅動組件驅動擺動，在不工作時將臂架3擺動至橫向布置在行走裝置1的頂部，可減少設備佔用的空間，便於設備行走移動和收存，在工作時將臂架3擺動至豎直布置，通過鑽拔裝置4驅使鑽進裝置2沿臂架3豎向滑動即可控制向下鑽進和向上拔鑽，其鑽進裝置2的鑽進部件具有與注漿注水裝置5相連的注漿注水通道，不僅在鑽進時可注水溼鑽，還可將鑽進部件作為注漿套管用於在拔鑽時注漿，無需另行配置套管，也省略了下放套管、拔出套管和裝卸套管的操作，能夠大大節省人工、降低成本和提高工作效率。該可控壓密注漿樁施工設備具備了可控壓密注漿施工工藝中各工序的機械化施工功能，具有集成度高、功能全面、所需配套設備和操作人工少、施工效率高、成樁質量高，能夠降低勞動強度、安全風險和施工成本等優點。

本實施例中，旋轉驅動組件包括減速箱23和鑽進旋轉驅動件24，減速箱23滑設在臂架3上，鑽進旋轉驅動件24通過減速箱23與鑽進主軸21相連。鑽進旋轉驅動件24採用鑽進馬達，鑽進旋轉驅動件24通過減速箱23驅動鑽進主軸21正反轉動，與鑽進主軸21相連的鑽進部件也隨鑽進主軸21相應轉動。

本實施例中，鑽進主軸21設有與鑽進部件的注漿注水通道連通的連接通道；注漿注水裝置5包括注漿泵51和與連接通道相連的迴轉接頭52，注漿泵51安裝在行走裝置1的後部，注漿泵51的出口通過注漿管53與迴轉接頭52相連。上述注漿泵51採用現有的泥漿泵，上述迴轉接頭52為現有技術，迴轉接頭52的殼體安裝在減速箱23的箱體上，迴轉接頭52的空心芯軸與鑽進主軸21的連接通道連接，注水或注漿時，水或漿液通過注漿管53、空心芯軸、鑽進主軸21的連接通道和鑽進部件的注漿注水通道注入地層中。

本實施例中，鑽拔裝置4包括通過鏈輪組安裝在臂架3上的環形鏈條以及驅動鏈輪組轉動的鑽拔旋轉驅動件41，鑽進裝置2與環形鏈條相連，鑽拔旋轉驅動件41採用液壓馬達，環形鏈條採用滾子鏈。環形鏈條配置成使鑽進裝置2與環形鏈條的連接處正好沿鑽進裝置2的滑動方向運動，當鑽拔旋轉驅動件41驅動環形鏈條正向或者反向運行時，環形鏈條帶著鑽進裝置2相應的上下滑動，從而實現鑽進部件的鑽進和拔出。鑽拔裝置4採用鏈輪的結構形式，能夠更適應於注漿惡劣工況下的作業，且其結構簡單、維護方便。

本實施例中，鑽進部件包括鑽頭和若干由上至下依次連接的鑽杆22，相鄰兩根鑽杆22通過相配合的公螺紋接頭和母螺紋接頭連接，鑽頭通過相配合的公螺紋接頭和母螺紋接頭連接於鑽進部件下部的鑽杆22下端，鑽進部件上部的鑽杆22上端通過相配合的公螺紋接頭和母螺紋接頭連接於鑽進主軸21上。具體的，鑽進主軸21設有公螺紋接頭，各鑽杆22的一端設有與鑽進主軸21的公螺紋接頭相匹配的母螺紋接頭，另一端設有與其母螺紋接頭相匹配的公螺紋接頭，鑽頭設有與鑽杆22的公螺紋接頭相匹配的母螺紋接頭，這樣任意鑽杆22都可以與鑽進主軸21連接，任意兩根鑽杆22可以相互連接，任意鑽杆22也可以與鑽頭連接，能夠方便的組裝成不同長度的鑽進部件。本實施例的鑽進主軸21上設置的是公螺紋接頭，鑽杆22與鑽進主軸21組裝時，鑽杆22的母螺紋接頭與鑽進主軸21上的公螺紋接頭連接，相鄰兩根鑽杆22組裝時，上方鑽杆22的公螺紋接頭與下方鑽杆22的母螺紋接頭連接，鑽杆22與鑽頭組裝時，鑽杆22的公螺紋接頭與鑽頭的母螺紋接頭連接。

進一步的，臂架3上安裝有用於安裝和拆卸各相配合的公螺紋接頭和母螺紋接頭的卸鑽裝置6，卸鑽裝置6包括前夾鉗、後夾鉗以及卸扣伸縮驅動件，前夾鉗包括前夾鉗支座、前夾緊伸縮驅動件和前夾塊，前夾塊具有能卡套在母螺紋接頭外部的夾持槽，前夾鉗支座固定安裝在臂架3上，前夾緊伸縮驅動件安裝在前夾鉗支座上，前夾塊滑設於前夾鉗支座上並與前夾緊伸縮驅動件的伸縮驅動端相連，前夾緊伸縮驅動件能驅使前夾塊往復滑動，以使前夾塊能夠夾持在母螺紋接頭的外部或者遠離母螺紋接頭。後夾鉗包括後夾鉗支座、後夾緊伸縮驅動件和後夾塊，後夾塊具有能卡套在公螺紋接頭外部的夾持槽，後夾鉗支座鉸接安裝在前夾鉗支座上並能繞公螺紋接頭的軸線轉動，後夾緊伸縮驅動件安裝在後夾鉗支座上，後夾塊滑設於後夾鉗支座上並與後夾緊伸縮驅動件的伸縮驅動端相連，後夾緊伸縮驅動件能驅使後夾塊往復滑動，以使後夾塊能夠夾持在公螺紋接頭的外部或者遠離公螺紋接頭。卸扣伸縮驅動件鉸接安裝在臂架3上，卸扣伸縮驅動件的伸縮驅動端與後夾鉗支座鉸接，卸扣伸縮驅動件伸縮運動時相應驅使後夾鉗支座正反轉動。上述前夾緊伸縮驅動件、後夾緊伸縮驅動件和卸扣伸縮驅動件均採用伸縮油缸。前夾鉗和後夾鉗優選對稱設置在公螺紋接頭和母螺紋接頭的兩側。

上述卸鑽裝置6可以拆卸任意匹配連接的公螺紋接頭和母螺紋接頭，在拆卸時，通過鑽拔裝置4驅使鑽進裝置2滑動，使需要拆卸的公螺紋接頭和母螺紋接頭處於卸鑽裝置6所在的合適位置，然後前夾緊伸縮驅動件驅使前夾塊從遠離母螺紋接頭的位置滑動靠近母螺紋接頭，並使前夾塊夾持在母螺紋接頭的外部，後夾緊伸縮驅動件驅使後夾塊從遠離公螺紋接頭的位置滑動靠近公螺紋接頭，並使後夾塊夾持在公螺紋接頭的外部，再使卸扣伸縮驅動件驅使後夾鉗支座帶著後夾塊繞公螺紋接頭的軸線轉動，即可使公螺紋接頭與母螺紋接頭分離，實現卸鑽。由於設置了卸鑽裝置6，使可控壓密注漿樁施工設備具備了自動裝卸鑽杆22的功能，能夠進一步降低人工勞動強度、提高工作效率和提高安全性。並且該卸鑽裝置6的結構簡單、工作穩定可靠、控制方便。

本實施例中，可控壓密注漿樁施工設備還包括著地支撐裝置7，著地支撐裝置7包括安裝在行走裝置1上的多個頂升油缸71，各頂升油缸71的伸縮杆朝下伸出且伸縮杆上鉸接安裝有一支撐底座72。各頂升油缸71的伸縮杆伸出時，可驅使支撐底座72向下運動與地面接觸，或者將行走裝置1頂升脫離地面，這樣能夠提供設備工作時的穩定性，並能減少甚至避免在施工時對行走裝置1造成影響。

本實施例中，行走裝置1上安裝有控制室8，控制室8和臂架3並排設置在行走裝置1的前部，控制室8中安裝有座椅和操控臺81，操控臺81通過臺架82安裝在控制室8中，用於集中控制鑽進、注漿、拔鑽、卸鑽和行走等動作；行走裝置1包括履帶式行走底盤11和安裝在履帶式行走底盤11上的本體架12，臂架3鉸接安裝在本體架12的中部上方。履帶式行走底盤11為現有技術，包括履帶組件和行走馬達，其至少具有前進、後退和自動剎車三種功能，履帶組件可採用橡膠履帶或者鋼履帶。本實施例中，本體架12上還設有用於放置鑽杆22的放置箱。

本實施例中，臂架3包括鉸接安裝在行走裝置1上的滑座31和滑設於滑座31上的主架體32，滑座31上設有用於驅動主架體32沿滑座31滑動的滑動驅動組件，擺動驅動組件與滑座31相連並驅動滑座31擺動，鑽進裝置2滑設於主架體32上，主架體32的滑動方向與鑽進裝置2的滑動方向相同。該種結構形式的臂架3在能夠實現擺動的同時，其主架體32還可進行升降運動，一方面調節主架體32至合適的滑動位置能夠儘可能的提高結構的緊湊性，並避免與設備的其他部分形成幹涉，另一方面在使臂架3豎直布置時，可使臂架3滑動至使其下端支撐在地面上，能夠承受拔出鑽進部件所需的拔鑽力，避免拔鑽力對行走裝置1的影響，從而提高工作時的穩定性。進一步的，主架體32豎直布置時的下端還設有下底座34，通過下底座34支撐在地面上，利於進一步提高穩定性。優選的，前述著地支撐裝置7共設置兩個頂升油缸71，兩個頂升油缸71分設於行走裝置1後端的兩側，兩個頂升油缸71配合主架體32即可有效的支撐在地面或者將整個設備頂升脫離地面，當然在其他實施例中也可以設置更多的頂升油缸71，僅僅通過頂升油缸71來支撐或者將整個設備頂升脫離地面。

本實施例中，滑動驅動組件包括鉸接安裝在滑座31上的第一伸縮驅動件33，第一伸縮驅動件33的伸縮驅動端與主架體32鉸接，第一伸縮驅動件33伸縮運動可驅使主架體32在滑座31中相應滑動運動；擺動驅動組件包括鉸接安裝於行走裝置1上的第二伸縮驅動件9，第二伸縮驅動件9的伸縮驅動端與滑座31鉸接，第二伸縮驅動件9伸縮運動可驅使滑座31繞鉸接軸線相應擺動。上述第一伸縮驅動件33和第二伸縮驅動件9均採用伸縮油缸，在其他實施例中，第一伸縮驅動件33和第二伸縮驅動件9也可採用現有其他形式的伸縮驅動件。

本發明的可控壓密注漿樁施工設備能夠解決現有可控壓密注漿樁施工存在的配套設備多、質量難保證、勞動強度大、安全風險高和施工效率低等問題。為實現可控壓密注漿工法施工，受以往設備功能的限制，需要進行老式鑽機鑽孔與拔鑽、人工下放套管與連接注漿管、拔管器拔管、人力拆卸注漿管和移位等工藝流程和相關設備，而本發明的設備將鑽進、沉管、注漿、拔管和移位等功能一體化，實現了一機多能和一機多用。

相比於以往傳統技術，本發明主要特點如下：

1、減少了配套裝置，以往除鑽機外，還需另行分別配置泥漿泵、套管、拔管器和卸管工具等，而本發明的設備將上述裝置組合為一體，全部實現了集中控制和機械化操作，其中，注漿泵51安裝在行走裝置1上，鑽進部件既用於鑽孔又用於注漿，省略了套管，鑽拔裝置4既用於向下鑽進又用於向上拔管，省略了拔管器，卸鑽裝置6則替代了原卸管工具用於卸鑽。

2、減少了施工人員，以往至少需要六人方能操作原分別配套的設備，而操作本發明的設備只需三人。

3、提高了施工效率，以往每完成一米深度的注漿，至少需要一小時，而採用本發明的設備，即使在較硬的地層中，也不到半小時。

4、提高了注漿質量，以往在卸管時，因採用人力拆卸，將較長時間中斷灌漿，導致灌漿不連續，有產生斷漿、縮頸和氣泡的可能，而採用本發明的設備，可很快卸管，灌漿不會中斷。

5、降低了勞動強度，以往卸鑽、安裝和移動鑽機、拔管器和注漿管、拆卸套管等均依賴人力，而採用本發明的設備，均毋須人力。

6、降低了安全風險，以往卸鑽和卸套管等都依賴人力，稍有不慎，就可能發生操作人員被鑽具或工具砸傷，因泥漿滿地而滑倒的現象，而採用本發明的設備，則完全可避免類似安全事故。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例。對於本技術領域的技術人員來說，在不脫離本發明技術構思前提下所得到的改進和變換也應視為本發明的保護範圍。