一种侧向树根挖孔桩及其安装设备的制作方法

本发明涉及实验设备领域，更涉及一种侧向树根挖孔桩及其安装设备。

背景技术：

普通的人工挖孔桩是山区、丘陵地带输电线路铁塔常用的基础型式之一。该类型基础属于原状土基础，不采用大开挖，而是采用混凝土护壁支护，然后人工掏挖至设计埋深，最后以土代模形成基础几何尺寸模型，下钢筋笼并浇筑混凝土成型形成。

在电力系统中，将电气设备的某些部分与大地相连接称为接地。电力系统中的接地根据接地目的不同可分为工作接地、防雷接地和保护接地。其中，防雷接地是为了避免雷电的危害，将雷电流通过避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备导入相应的接地装置，进而通过接地装置将雷电流导入大地的一种接地方式。相较其他电气设备，电力系统中的输电线路由于分布广泛，最容易遭受雷击，与输电线路上防雷设备相对应的接地装置为杆塔底部的人工敷设接地装置。国内外的运行经验表明，较低的杆塔接地电阻(杆塔的接地装置的接地电阻)能提高输电线路的防雷效果。

在现有的接地基础通过在挖孔桩内设置接地装置，但是现有的工程在保证接地基础的稳固性的同时，需要浇灌大量的混凝土和设置大量的钢筋，其工程成本高，并且工人工作量大，现有的接地电阻高，避雷效果一般，不能承受超高电伏的雷击。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种侧向树根挖孔桩及其安装设备，增强其稳固性，并且减少混凝土和钢筋的用量，以降低工程成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种侧向树根挖孔桩，包括地桩基础和若干个树根桩组成，所述地桩基础包括预制的空心状的水泥外壳，以及设置在水泥外壳内部的若干条钢筋，所述水泥外壳设置有若干个预制孔，若干个所述树根桩穿过预制孔向水泥外壳外壁延伸，所述树根桩伸出端向下端倾斜，若干个所述树根桩分成至少两组的树根桩组，至少两组的树根桩组沿水泥外壳的高度方向排列设置，每一组的树根桩组沿水泥外壳周向分布，所述树根桩伸入水泥外壳一端设置有接线端，该接线端呈圆盘状，所述地桩基础露出地面部分设置有接地端子，该接地端子用于连接接地引下线，所述地桩基础上设置有连接接地端子和树根桩接线端的接地网。

作为本发明的进一步改进，所述树根桩由石墨-水泥导电混凝土包裹钢管形成。

作为本发明的进一步改进，所述钢管外壁分布设置有若干个与其贯通的通孔。

作为本发明的进一步改进，所述接地网包括与树根桩组等数的连接环以及连接多个连接环的连接柱，所述连接环上设置有若干个卡槽，所述树根桩的的接线端卡接在卡槽内。

作为本发明的进一步改进，所述树根桩的接线端呈圆盘状。

本发明还提供了一种侧向树根挖孔桩的安装设备，包括定位座以及打桩装置，所述定位座成环状，该定位座设置有与树根桩安装角度相互平行的定位槽，所述打桩装置包括有安装座、导向筒、冲击件以及带动冲击件在导向筒内上下运动的第一驱动装置，所述安装座固定设置在地面上，所述导向筒安装在安装座上伸入地桩基础内，所述导向筒外壁设置有若干组打桩单元，若干组所述打桩单元沿导向筒的轴向等间距分布，所述打桩单元包括与树根桩对齐的打桩头，所述打桩头与导向筒侧壁滑动连接，所述打桩头伸入导向筒一端用于与冲击件相互接触，若干组所述打桩单元的打桩头的长度沿导向筒轴向从下至上逐渐增大，所述安装座还设置有第二驱动装置，该第二驱动装置用于带动导向筒上下运动，在打桩时，第二驱动装置带动导向筒从下至上的若干组打桩单元依次与树根桩相互对齐。

作为本发明的进一步改进，所述导向筒外周壁设置有与若干组打桩单元相同间距的调节座，所述安装座在靠近地面位置设置有锁定组件，该锁定组件包括第一安装盘和第二安装盘，所述安装座设置有供导向筒通过的第一通道，第一安装盘与第二安装盘设置在第一通道的两侧，该第一安装盘和第二安装盘均与安装座滑动连接，所述安装座上设置有与导向筒径向平行的滑道，所述锁定组件还包括用于定位锁定第一安装盘和第二安装盘的插销，所述滑道上设置有插销孔，在插销插入插销孔内后限制第一安装盘和第二安装盘滑移，所述第一安装盘和第二安装盘用于限制调节座移动。

作为本发明的进一步改进，所述第一安装盘和第二安装盘设置有环状的安装槽，所述调节座包括有若干个呈盘状的定位瓣，所述安装槽用于卡接定位瓣。

作为本发明的进一步改进，所述冲击件与打桩头相互抵触的一端呈锥状，打桩头与冲击件锥面相互接触时，在打桩头下行时，冲击件推动打桩头对树根桩进行打桩。

本发明的有益效果为：侧向树根挖孔桩复合接地基础由地桩基础沿孔壁打入多个树根桩，将两者浇筑成整体的基础。侧向树根桩能主动承担竖向及水平荷载，有效减少中间混凝土基础的埋深、孔径，改善其受力状态，降低工程量的同时，减少基坑土石方量和对周边坏境影响，经济环保。在相同地质、地形条件下，采用侧向树根桩比普通挖孔基础混凝土和钢筋量均可下降8％～10％。树根桩作为接地电极，通过将多根接地电极并联形成统一的接地模块，整塔有效接地电阻降低到5ω，同时混凝土特性提升了接地电极的耐腐蚀性与结构强度，降低了接地装置的检修成本。另外通过配套的打桩装置，其打桩装置在打桩的时，通过多步将相同高度的树根桩同步打桩，实现多根树根桩能够保持预设的角度，相同速度进行打桩，并且最后每根树根桩的入桩深度相同，以保持地桩整体受力均匀平稳。

附图说明

图1为本发明侧向树根挖孔桩的结构示意图；

图2为本发明侧向树根挖孔桩的安装设备的结构示意图；

图3为本发明打桩装置的结构示意图。

a1、地桩基础；a2、树根桩；a3、水泥外壳；a4、预制孔；a5、接线端；a6、卡槽；a7、接地端子；a8、接地网；a9、通孔；a10、连接环；a11、连接柱；b1、定位座；b2、打桩装置；b3、定位槽；b4、安装座；b5、导向筒；b6、冲击件；b7、第一驱动装置；b8、打桩头；b9、第二驱动装置；b10、调节座；b11、第一安装盘；b12、第二安装盘；b13、第一通道；b14、滑道；b15、插销；b16、插销孔；b17、安装槽；b18、定位瓣。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1-3所示，本实施例一公开的一种侧向树根挖孔桩，包括地桩基础a1和若干个树根桩组成，所述地桩基础a1包括预制的空心状的水泥外壳a3，优选的水泥外壳a3呈圆筒状，以及设置在水泥外壳a3内部的若干条钢筋，所述水泥外壳a3设置有若干个预制孔a4，若干个所述树根桩a2穿过预制孔a4向水泥外壳a3外壁延伸，所述树根桩a2伸出端向下端倾斜，若干个所述树根桩a2分成至少两组的树根桩组，至少两组的树根桩组沿水泥外壳a3的高度方向排列设置，每一组的树根桩组沿水泥外壳a3周向分布，所述树根桩a2伸入水泥外壳a3一端设置有接线端a5，该接线端a5呈圆盘状，所述地桩基础a1露出地面部分设置有接地端子a7，该接地端子a7用于连接接地引下线，所述地桩基础a1上设置有连接接地端子a7和树根桩a2接线端a5的接地网a8。

侧向树根挖孔桩复合接地基础由地桩基础a1沿预制孔a4打入多个树根桩a2，将两者浇筑成整体的基础。在工程实施时，通过挖掘机器和刨土设备在预定位置对应电塔脚架位置挖孔，放置地桩基础a1的水泥外壳a3部分，再对应预制孔a4位置向放置预制树根挖孔桩的方向钻孔挖土，将树根桩a2通过预制孔a4伸入到放置孔内，通过打桩装置b2进行打桩定位，通过水泥浇筑将树根桩a2和地桩基础a1浇筑成整体的基础，再在地桩基础a1内放置填充钢筋和接地网a8，浇灌混凝土整体成型。侧向树根桩a2能主动承担竖向及水平荷载，有效减少中间混凝土基础的埋深、孔径，改善其受力状态，降低工程量的同时，减少基坑土石方量和对周边坏境影响，经济环保。在相同地质、地形条件下，采用侧向树根桩a2比普通挖孔基础混凝土和钢筋量均可下降8％～10％。树根桩a2作为接地电极，通过将多根接地电极并联形成统一的接地模块，整塔有效接地电阻降低到5ω，同时混凝土特性提升了接地电极的耐腐蚀性与结构强度，降低了接地装置的检修成本。

作为改进的一种具体实施方式，所述树根桩a2由石墨-水泥导电混凝土包裹钢管形成，将侧向树根桩a2采用密实型石墨-水泥导电混凝土进行包裹用作接地电极，大大降低整塔有效接地电阻。

作为改进的一种具体实施方式，所述钢管外壁分布设置有若干个与其贯通的通孔a9，在预制树根桩a2时，可以通过钢管灌浆形成，使得灌浆过程中石墨-水泥导电混凝土能够均匀的填充在树根桩a2内部。

作为改进的一种具体实施方式，所述接地网a8包括与树根桩组等数的连接环a10以及连接多个连接环a10的连接柱a11，所述连接环a10上设置有若干个卡槽a6，所述树根桩a2的的接线端a5卡接在卡槽a6内，使得在安装接地网a8的时候步骤简单方便，并且保证接地网a8与各个树根桩a2的接线端a5接触良好。

作为改进的一种具体实施方式，所述树根桩a2的接线端a5呈圆盘状，增大了与接线网的接触面积。

实施例2一种侧向树根挖孔桩的安装设备，包括定位座b1以及打桩装置b2，所述定位座b1成环状，该定位座b1设置有与树根桩a2安装角度相互平行的定位槽b3，所述打桩装置b2包括有安装座b4、导向筒b5、冲击件b6以及带动冲击件b6在导向筒b5内上下运动的第一驱动装置b7，所述安装座b4固定设置在地面上，所述导向筒b5安装在安装座b4上伸入地桩基础a1内，所述导向筒b5外壁设置有若干组打桩单元，若干组所述打桩单元沿导向筒b5的轴向等间距分布，所述打桩单元包括与树根桩对齐的打桩头b8，所述打桩头b8与导向筒b5侧壁滑动连接，所述打桩头b8伸入导向筒b5一端用于与冲击件b6相互接触，若干组所述打桩单元的打桩头b8的长度沿导向筒b5轴向从下至上逐渐增大，所述安装座b4还设置有第二驱动装置b9，该第二驱动装置b9用于带动导向筒b5上下运动，在打桩时，第二驱动装置b9带动导向筒b5从下至上的若干组打桩单元依次与树根桩a2相互对齐。

将定位座b1安装在地桩基础a1的内壁上，以保证树根桩a2一端抵触在定位槽b3内时，树根桩a2呈预设入桩角度，定位座b1周向设置有定位抓脚，该定位抓脚与定位座b1铰接，该定位抓脚包括第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆和第二连接杆相互套接，所述第一连接杆设置外螺纹，所述第二连接杆设置有内螺纹，所述第一连接杆和第二连接杆螺纹连接，所述第一连接杆背向第二连接杆一端与定位座b1铰接，并设置有抵触片，该抵触片用于与定位座b1的下边沿抵触，以限制第一连接杆转动，所述第二连接杆一端设置有连接件，该连接件用于定位在地桩基础a1水泥外壳a3的内壁上，在使用时，通过测量设备确定定位座b1的高度位置，打开定位抓脚，通过调节第一连接杆和第二连接杆的长度位置，将连接件抵触支撑在水泥外壳a3的内壁上，通过铆钉结构固定连接件，在安装完毕后，抵触片与定位座b1的下端面相互抵触，通过将树根桩a2沿定位槽b3方向插入水泥外壳a3上的预制孔a4，伸入放置孔内，再安装打桩装置b2进行打桩，在打桩时，第二驱动装置b9带动导向筒b5依次向下运动，最先由导向筒b5上最下方长度最短的打桩头b8对准树根桩a2，第一驱动装置b7带动冲击件b6向下冲击运动，冲击件b6的冲击头推动打桩头b8对树根桩a2在定位槽b3的限位下向放置孔内运动，在树根桩a2的行进距离等于打桩头b8的的最大行进距离后，第二驱动装置b9带动导向筒b5向下运动，将相对前一组的打桩单元长度第二短的打桩头b8对其树根桩a2，同理第一驱动装置b7带动冲击件b6推动打桩头b8对树根桩a2在定位槽b3的限位下向放置孔内运动，依次通过带动导向筒b5向下运动，分段式对树根桩a2进行打桩，相对相同高度的树根桩a2进行同步打桩，，实现多根树根桩a2能够保持预设的角度，相同速度进行打桩，并且最后每根树根桩的入桩深度相同，以保持地桩整体受力均匀平稳，其中第二驱动装置b9和第一驱动装置b7可以为液压驱动装置。

作为改进的一种具体实施方式，所述导向筒b5外周壁设置有与若干组打桩单元相同间距的调节座b10，所述安装座b4在靠近地面位置设置有锁定组件，该锁定组件包括第一安装盘b11和第二安装盘b12，所述安装座b4设置有供导向筒b5通过的第一通道b13，第一安装盘b11与第二安装盘b12设置在第一通道b13的两侧，该第一安装盘b11和第二安装盘b12均与安装座b4滑动连接，所述安装座b4上设置有与导向筒b5径向平行的滑道b14，所述锁定组件还包括用于定位锁定第一安装盘b11和第二安装盘b12的插销b15，所述滑道b14上设置有插销孔b16，在插销b15插入插销孔b16内后限制第一安装盘b11和第二安装盘b12滑移，所述第一安装盘b11和第二安装盘b12用于限制调节座b10移动。

通过设置调节座b10和锁定装置，实现第二驱动装置b9带动导向筒b5准确定位，并且在第一驱动装置b7带动冲击件b6向下冲击时，承受冲击力，使得导向筒b5准确定位，在使用时，第二驱动装置b9带动导向筒b5定位后，通过推动第一安装盘b11和第二安装盘b12，优选的第一安装盘b11和第二安装盘b12与滑道b14之间设置有滚动件，其滚动件可以采用常规的滚珠但是不限于滚珠的其他滚动件，第一安装盘b11和第二安装盘b12可以通过手动向第一通道b13靠近滑移，或者通过设置驱动装置驱动，并通过插销b15限制第一安装盘b11和第二安装盘b12位移，第一安装盘b11和第二安装盘b12在靠近导向筒b5后，导向筒b5上的调节座b10抵触在第一安装盘b11和第二安装盘b12上。

作为改进的一种具体实施方式，所述第一安装盘b11和第二安装盘b12设置有环状的安装槽b17，所述调节座b10包括有若干个呈盘状的定位瓣b18，所述安装槽b17用于卡接定位瓣b18，安装槽b17限制定位瓣b18上下运动，以防止冲击件b6对导向筒b5的反作用力导致导向筒b5反向运动，优选的定位瓣b18与打桩头b8在水平方向上间隔设置。

作为改进的一种具体实施方式，所述冲击件b6与打桩头b8相互抵触的一端呈锥状，打桩头b8与冲击件b6锥面相互接触时，在打桩头b8下行时，冲击件b6推动打桩头b8对树根桩a2进行打桩。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。