超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置的制作方法

本实用新型属于桩基础施工技术领域，尤其是涉及一种超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置。

背景技术：

对开挖断面面积大于100m²且倾角(即中心轴线与铅垂线之间的夹角)大于45°的超大断面大倾角倾斜式单桩基础(以下简称超大断面倾斜式单桩基础)进行开挖时，必须采用工程措施以确保施工期间的岩体稳定及作业安全。国内对上述超大断面倾斜式单桩基础进行开挖时，多按照矿山隧道开挖作业方式进行开挖，并采用人工钻爆与小型机械挖掘机相结合的开挖方式。实际开挖时需加强支护，确保基础混凝土灌注前的围岩稳定。为尽量减少开挖作业对周边的扰动，基坑采用分部、分台阶开挖。

但上述开挖方法存在以下三方面的缺陷和不足：①断面分部、分台阶开挖时，通过减小施工空间、加大体内支撑等方式提高开挖安全性，但是空间狭小致使不能使用机械配合，机械化程度低，大大降低了施工进度，给施工带来了困难；②由于基础倾斜角度大大型机械无法自行进出基础，渣土或碴石无法利用有轨运输进行出渣，施工效率极低。

目前所采用的出碴方式有很多种，主要包括斜井的有轨出碴、无轨出碴、连续皮带机出碴等方式。但对上述超大断面倾斜式单桩基础进行开挖施工过程中，开挖断面深度在30米以内时可采用挖掘机配合进行出碴，但是开挖断面深度在30米以上时即使采用2台挖掘机配合进行接力出碴也会很吃力，出碴过程施工难度大，极大程度上影响了后续开挖施工过程。而采用有轨出碴或连续皮带机出碴时，爆破作业会对轨道造成伤害，并且倾斜角度过大、开挖断面深度在30米以上的开挖进尺等因素都不允许使 用轨道或连续皮带机进行出碴。并且，有轨出碴及连续皮带机出碴存在工序复杂、造价高、不机动、不灵活、施工干扰大等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其结构简单、设计合理、占用施工空间小且使用操作简便、使用效果好，采用垂直吊装方式简便、快速完成超大断面倾斜式单桩基础的出碴过程。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征在于：包括左右两个纵向走行架、安装在两个所述纵向走行架上且能在两个所述纵向走行架上进行前后平移的横向走行架、安装在横向走行架上且能沿横向走行架进行左右平移的吊装设备和通过绳索吊装于吊装设备下方的出碴料斗；两个所述纵向走行架均为竖向支撑架，所述横向走行架呈水平布设且其与纵向走行架呈垂直布设；所述绳索呈竖直向布设；两个所述纵向走行架均布设在所施工单桩基础的桩洞的洞口外侧，所施工单桩基础为超大断面倾斜式单桩基础且其为钢筋混凝土桩，所述钢筋混凝土桩的横断面面积大于100m²且其倾角大于45°；两个所述纵向走行架呈平行布设且二者均与桩洞呈平行布设，两个所述纵向走行架分别布设在所述桩洞的洞口左右两侧。

上述超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征是：所述横向走行架为由多根杆件拼装形成的支撑桁架。

上述超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征是：所述纵向走行架包括一根供横向走行架进行前后平移的纵向钢轨和多根由前至后支撑于纵向钢轨下方的竖向支撑杆；

所述横向走行架的左右两侧底部均安装有沿纵向钢轨进行前后平移的纵向走行轮，所述纵向走行轮安装在纵向钢轨上。

上述超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征是：所述桩洞 的洞口位于边坡上；所述纵向走行架前侧支撑于边坡上且其后侧支撑于边坡外侧的地面上。

上述超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征是：所述纵向走行架中所包括竖向支撑杆的数量为四根，四根所述竖向支撑杆由前至后分别为第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆，所述第一支撑杆和第二支撑杆均支撑于边坡上，所述第三支撑杆和第四支撑杆均支撑于边坡外侧的地面上。

上述超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征是：所述纵向走行架还包括两根斜向支撑杆，两根所述斜向支撑杆位于所述第三支撑杆和第四支撑杆之间；两根所述斜向支撑杆的上端均固定在纵向钢轨上，且两根所述斜向支撑杆的下端分别固定在所述第三支撑杆和第四支撑杆上。

上述超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征是：所述竖向支撑杆和斜向支撑杆均为钢管，所述竖向支撑杆与纵向钢轨和斜向支撑杆之间以及斜向支撑杆与纵向钢轨之间均以焊接方式进行固定连接。

上述超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征是：每根所述竖向支撑杆底部均支撑在一个钢筋混凝土支墩上，所述钢筋混凝土支墩呈水平布设。

上述超大断面倾斜式单桩基础施工用出碴装置，其特征是：所述横向走行架上设置有供吊装设备进行左右平移的平移轨道，所述平移轨道与横向走行架呈平行布设；所述吊装设备底部安装有在所述平移轨道上进行左右平移的横向行走机构，所述横向行走机构安装在所述平移轨道上。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且拆装简便，投入成本低。

2、占用施工空间小，并能大大提高单桩基础的施工效率。并且，位于洞口上方，不占用地面场地，不影响洞口车辆的出入。

3、使用操作简便且使用效果好，能实现碴石的垂直运输，提出垂直吊装出碴方式，能有效解决超大倾角单桩基础施工中大型机械无法正常进 出、作业空间狭小、倒运碴石困难的问题，突破了传统有轨运输出碴施工工艺，最大限度提升机械使用率，提高施工效率，极大降低施工安全风险。采用本实用新型进行垂直吊装出碴，具有以下优点：1)、采用出碴料斗出碴，方量大；2)、垂直提升碴石，出碴速度快，大大提升了作业效率；3)、安装在洞口上方，不影响出碴车辆进出施工现场，解决了场地狭小的困难；4)、能提升挖掘机等出碴设备进出硐室，减少爆破对施工机械的损害；同时桩洞的上下断面可同时施工，不必为机械进出硐室设置便道，解决了爆破施工对施工机械及施工机械对全断面施工的影响；5)、安装在洞口上方，分离了工作面，实现出碴与运输连续作业，提高了工作效率，缩短了工序之间的衔接时间；6)、不占用施工现场的地面场地，方便施工机械进出施工现场，还不受爆破作业的影响；7)、有效解决了单桩基础倾斜角度大时机械无法直接到达基础内部的难题，使机械到达基础内部，提高了机械化施工水平。采用新奥法对斜井、隧道进行开挖施工时，所采用的出碴方式一般为有轨运输，大型机械无法进洞作业，施工效率极低，且安全风险极大；而采用本实用新型进行垂直出碴，实现机械、碴石垂直运输，并解决了大倾角单桩基础开挖施工过程中大型机械无法正常进出、倒运碴石困难的问题，最大限度提升机械使用率，提高施工效率，极大降低施工安全风险。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、占用施工空间小且使用操作简便、使用效果好，采用垂直吊装方式简便、快速完成超大断面倾斜式单桩基础的出碴过程。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的使用状态参考图。

图2为本实用新型所施工桩洞的结构示意图。

附图标记说明:

1—桩洞； 1-1—上部开挖段； 1-2—中部开挖段；

1-3—下部开挖段； 2—边坡； 3—超开挖区；

4-1—纵向走行架； 4-11—纵向钢轨； 4-12—竖向支撑杆；

4-13—钢筋混凝土支墩； 4-14—斜向支撑杆； 4-2—横向走行架；

4-3—吊装设备； 4-4—绳索； 4-5—出碴料斗。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括左右两个纵向走行架4-1、安装在两个所述纵向走行架4-1上且能在两个所述纵向走行架4-1上进行前后平移的横向走行架4-2、安装在横向走行架4-2上且能沿横向走行架4-2进行左右平移的吊装设备4-3和通过绳索4-4吊装于吊装设备4-3下方的出碴料斗4-5；两个所述纵向走行架4-1均为竖向支撑架，所述横向走行架4-2呈水平布设且其与纵向走行架4-1呈垂直布设；所述绳索4-4呈竖直向布设；两个所述纵向走行架4-1均布设在所施工单桩基础的桩洞1的洞口外侧，所施工单桩基础为超大断面倾斜式单桩基础且其为钢筋混凝土桩，所述钢筋混凝土桩的横断面面积大于100m²且其倾角大于45°；两个所述纵向走行架4-1呈平行布设且二者均与桩洞1呈平行布设，两个所述纵向走行架4-1分别布设在所述桩洞的洞口左右两侧。所述钢筋混凝土桩的倾角指的是该桩的纵向中心线与竖直面之间的夹角，即所述钢筋混凝土桩的纵向中心线与铅垂线间夹角。

本实施例中，所述横向走行架4-2为由多根杆件拼装形成的支撑桁架。

本实施例中，所述纵向走行架4-1包括一根供横向走行架4-2进行前后平移的纵向钢轨4-11和多根由前至后支撑于纵向钢轨4-11下方的竖向支撑杆4-12；

所述横向走行架4-2的左右两侧底部均安装有沿纵向钢轨4-11进行前后平移的纵向走行轮，所述纵向走行轮安装在纵向钢轨4-11上。

本实施例中，所述纵向走行架4-1前侧支撑于边坡2上且其后侧支撑 于边坡2外侧的地面上。

并且，所述纵向走行架4-1中所包括竖向支撑杆4-12的数量为四根，四根所述竖向支撑杆4-12由前至后分别为第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆，所述第一支撑杆和第二支撑杆均支撑于边坡2上，所述第三支撑杆和第四支撑杆均支撑于边坡2外侧的地面上。

本实施例中，所述纵向走行架4-1还包括两根斜向支撑杆4-14，两根所述斜向支撑杆4-14位于所述第三支撑杆和第四支撑杆之间；两根所述斜向支撑杆4-14的上端均固定在纵向钢轨4-11上，且两根所述斜向支撑杆4-14的下端分别固定在所述第三支撑杆和第四支撑杆上。

实际加工时，可根据具体需要，对纵向走行架4-1中所包括竖向支撑杆4-12的数量以及各竖向支撑杆4-12的布设位置分别进行相应调整。

本实施例中，所述竖向支撑杆4-12和斜向支撑杆4-14均为钢管，所述竖向支撑杆4-12与纵向钢轨4-11和斜向支撑杆4-14之间以及斜向支撑杆4-14与纵向钢轨4-11之间均以焊接方式进行固定连接。

本实施例中，每根所述竖向支撑杆4-12底部均支撑在一个钢筋混凝土支墩4-13上，所述钢筋混凝土支墩4-13呈水平布设。

实际安装时，所述横向走行架4-2上设置有供吊装设备4-3进行左右平移的平移轨道，所述平移轨道与横向走行架4-2呈平行布设；所述吊装设备4-3底部安装有在所述平移轨道上进行左右平移的横向行走机构，所述横向行走机构安装在所述平移轨道上。

本实施例中，所述绳索4-4为钢丝绳。

实际使用时，通过出碴料斗4-5垂直出碴，并将出碴料斗4-5转运至洞外，然后通过洞口外侧的挖掘机将碴石装载到自卸汽车上运出场外。

本实施例中，所述绳索4-4下方也可以吊装供所述挖掘机水平放置的水平放置平台，所述绳索4-4的数量为多道。

本实施例中，所述纵向钢轨4-11的长度为36m，所述横向走行架4-2的左右两侧底部安装的所述纵向走行轮分别由两个纵向平移驱动电机进 行驱动。所述吊装设备4-3为起重机，且吊装设备4-3具体为电动卷扬机，所述电动卷扬机与绳索4-4之间通过传动机构进行传动连接。同时，所述绳索4-4底端设置有用于吊装所述吊具或出碴料斗4-5的吊钩。

本实施例中，所述横向行走机构由横向平移驱动电机进行驱动。

实际使用时，所述纵向平移驱动电机、所述电动卷扬机和所述横向平移驱动电机均由遥控器进行远程控制，操作简易。

实际施工过程中，对桩洞1进行开挖时，采用全断面开挖法由上至下分多个施工节段对桩洞1进行开挖，且每个施工节段开挖过程中采用本实用新型同步进行出碴。

对任一个施工节段进行开挖及出碴时，过程如下：

步骤Ⅰ、钻爆：先采用钻孔设备在且当前所施工的开挖断面上钻取炮孔，再在已钻取炮孔内装药，装药完成后起爆进行爆破；

步骤Ⅱ、出碴，包括以下步骤：

步骤Ⅱ-1、挖掘机吊装到位：采用所述出碴设备将挖掘机吊装至当前所施工的开挖断面上；

步骤Ⅱ-2、料斗吊装出碴：采用所述出碴设备将出碴料斗4-5吊装至当前所施工的开挖断面上后，采用步骤Ⅱ-1中所述挖掘机将爆破后产生的碴石装入出碴料斗4-5内，再采用所述吊装设备将装有碴石的所述料斗吊至桩洞1的洞口外侧；

步骤Ⅱ-3、多次重复步骤Ⅱ-2，直至完成步骤Ⅰ中爆破后所产生碴石的出碴过程。

本实施例中，步骤Ⅱ-2中进行料斗吊装出碴时，包括以下步骤：

步骤Ⅱ-21、横向走行架水平前移及吊装设备平移：先将横向走行架4-2沿两个所述纵向走行架4-1水平向前移动，直至横向走行架4-2位于当前所施工的开挖断面上方；再将吊装设备4-3在横向走行架4-2上进行向左平移或向右平移，直至吊装设备4-3位于当前所施工的开挖断面上方；

步骤Ⅱ-22、料斗下放：采用吊装设备4-3将出碴料斗4-5吊装并下 放至当前所施工的开挖断面上；

步骤Ⅱ-23、碴石装斗：采用步骤Ⅱ-1中所述挖掘机将爆破后产生的碴石装入出碴料斗4-5内；

步骤Ⅱ-24、料斗上提：采用吊装设备4-3将出碴料斗4-5吊装并向上提升至桩洞1的洞口上方；

步骤Ⅱ-25、横向走行架水平后移：将横向走行架4-2沿两个所述纵向走行架4-1水平向后移动，直至将出碴料斗4-5移至桩洞1的洞口外侧；

步骤Ⅱ-26、碴石倾倒：将出碴料斗4-5内所装碴石倾倒于桩洞1的洞口外侧。

本实施例中，步骤Ⅱ-1中采用所述出碴设备将挖掘机吊装至当前所施工的开挖断面上时，先将所述水平放置平台通过绳索4-4吊装于吊装设备4-3下放后，再将需吊装的挖掘机水平放置于所述水平放置平台上。

这样，将挖掘机吊装至当前所施工的开挖断面上后，利用吊装至桩洞1内的挖掘机将碴石装入出碴料斗4-5内；待出碴完成后，再采用所述垂直吊装设备将所述挖掘机吊装至桩洞1外侧。随后，再对下一个施工节段进行开挖，防止爆破对挖掘机造成损害。

结合图2，本实施例中，所述桩洞1由上至下分为上部开挖段1-1、中部开挖段1-2和下部开挖段1-3；

所述上部开挖段1-1、中部开挖段1-2和下部开挖段1-3均由上至下分为多个所述施工节段进行开挖施工；

所述上部开挖段1-1的开挖断面由上至下逐渐增大，所述中部开挖段1-2的开挖断面由上至下均相同，所述下部开挖段1-3的开挖断面由上至下逐渐缩小。

对桩洞1进行开挖时，还需在桩洞1靠近本实用新型的一侧由上至下进行开挖，并开挖形成超开挖区3；

所述超开挖区3与桩洞1内部连通且其外侧壁为竖向侧壁。

并且，所述超开挖区3的宽度与桩洞1的宽度相同，且超开挖区3内 部与桩洞1内部连通。

因而，由于桩洞1呈倾斜向布设，为解决所述垂直吊装设备将用于绑扎所述钢筋笼的钢筋吊装至桩洞1内侧底部的吊装需求，本发明采用超挖方式，具体是将桩洞1下部向下垂直开挖，并开挖形成超开挖区3，使得用于绑扎所述钢筋笼的钢筋能吊装至桩洞1的内侧底部。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。