既有铁路线两线间桩基修建机械设备的制作方法

本实用新型涉及一种既有铁路线两线间桩基修建机械设备。

背景技术：

随着社会经济的发展，建筑工程大量兴建，为适应各种工程的需求，出现了一些大直径或者超大直径的桩基。为满足新建公路桥、隧道需求，在既有铁路线上跨、下穿时建桩基显得极为困难。原因在于，受限于既有铁路线往来列车、接触网高度及地域狭窄等条件，使用现有挖孔桩机械设备时，需要正常高速行驶列车降速至40至60公里/小时，设备及施工单位大量人员在封闭的既有线内存在，对铁路设施及人身安全造成极大安全隐患，所以目前尚无合适的能够不影响既有铁路线正常运营的挖孔桩机械设备。目前只能靠人工进行挖孔、加装护壁、支模、浇筑等一系列施工过程。

人工在既有铁路线上施工时存在以下缺点：一是工人劳动强度大；二是人工施工效率低，加之在列车经过时工人需要下铁路线，这会进一步降低施工效率；三是在挖孔过程中易发生坍塌事故，而工人的工作界面高度较高，一旦发生坍塌事故极易危及工人的生命安全。所以需要研发一种正常施工时不受来往行驶列车限制、可连续运转施工的既有铁路线两线间桩基修建机械设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种正常施工时不受来往行驶列车限制、可连续运转施工的既有铁路线两线间桩基修建机械设备。

为实现上述目的，本实用新型的一种既有铁路线两线间桩基修建机械设备采用的技术方案为：

既有铁路线两线间桩基修建机械设备，包括主机、挖孔机构、输土机构，其中主机用于固定在既有铁路线的两线间和路肩，挖孔机构包括钻杆及钻头，所述钻杆的长度可伸缩或可接长，所述钻头倾斜角度可调整地安装在钻杆下端；所述输土机构包括收集土机构和传送土机构，所述传送土机构包括由道砟层下方穿过的动力输土管，动力输土管的进口处位于两线间、动力输土管的出口处位于铁路线之外，所述收集土机构用于将孔口处的土收集起并送至所述动力输土管的进口处，所述动力输土管用于将进口处的土送至出口处。

所述收集土机构包括提土串桶、传送带和集土箱，所述提土串桶包括输送带及布置在输送带外侧的多个盛土桶，在输送带上行侧的盛土桶开口向上、输送带下行侧的盛土桶开口向下，传送带的起始端位于输送带下行侧的下方，集土箱的入土口位于所述传送带末端的下方，集土箱的出土口与所述动力输土管的入口位置对应。

所述集土箱的出土口处设置有可开合的出料阀门，所述出料阀门打开时集土箱内的土可被送入动力输土管中、出料阀门闭合时出土口被封堵。

所述挖孔机构还包括中心定位件，中心定位件的下端设置有可将其固定在孔底的定位结构，所述钻杆包括可与中心定位件导向移动配合的导向结构。

所述动力输土管为螺旋绞龙。

所述动力输土管由进口向出口逐渐向下倾斜。

所述钻杆下端设置有多个连接孔，多个连接孔呈弧形分布，钻头固定在不同的连接孔中而实现倾斜角度的调整。

还包括打护壁机构，打护壁机构包括用于输送护壁至指定孔高位置处的升降机构。

还包括和钢筋输送绑扎机构，钢筋输送绑扎机构包括竖立支撑筋输送机构和箍筋输送机构。

还包括铺设在两线间的、可供主机沿其行走以转运工作位置的轨道。

本实用新型的有益效果：使用本实用新型修建桩基时，控制钻杆转动即可带动倾斜安装在其下端的钻头随之转动而挖出直径合适的孔。挖孔过程中，收集土机构将孔口处的土收集起并送至所述动力输土管的进口处。动力输土管由道砟层下方穿过而将进口处的土送至出口处，埋设在道砟层下方的动力输土设备管不会影响列车的正常运行。动力输土管的出口处位于铁路线之外，挖出的土经一系列输送后可直接输送至路肩外，停在普通道路上的车辆即可将土拉走，输送出的土也不会影响列车的正常运行。所以，本实用新型很好的解决了既有线往来列车、接触网高度及地域狭窄限制，不采用人工开挖，消除了人员伤亡极大风险，减少大量人员在既有线封闭网内的进出，极大程度的保证了铁路行车及设备安全，有利于提高桩基质量、加快施工进度、保证铁路行车安全。

附图说明

图1为本实用新型的一种既有铁路线两线间桩基修建机械设备的一个实施例在既有铁路线上的使用状态示意图；

图2是图1中输土机构的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是使用本实用新型的既有铁路线两线间桩基修建机械设备修建桩基时的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的一种既有铁路线两线间桩基修建机械设备的实施例：

众所周知，既有铁路线的基建工程包括路肩11、道砟层12、轨道13和高压供电网14，其中路肩11在土层15上修建，道砟层12铺设在路肩11上，轨道13铺设在道砟层12上，高压供电网14为列车供电。既有铁路线中存在多条铁路线并行的情况，本实用新型的一种既有铁路线两线间桩基修建机械设备应用于两条并行的既有铁路线之间（以下简称两线间），其作用是在两线间修建桩基。我国现有铁路网中，两线间的正常最小中心间距大约是5m。

既有铁路线两线间桩基修建机械设备包括主机2、挖孔机构3、输土机构4、打护壁机构和钢筋输送绑扎机构，其中主机2设置在两线间，需要满足以下几个条件：一是在最上操作极限位置时与高压供电网14之间的距离需要大于安全距离a；二是与两侧轨道13之间的距离（即与行驶列车的距离）需要大于安全距离b。

挖孔机构3包括钻杆31、钻头32和中心定位件33。受限于既有铁路线两线间桩基修建机械设备在最上操作极限位置时与高压供电网14之间的距离需要大于安全距离a，所以钻杆31上端的升降距离不能满足挖孔深度，需要设置长度可伸缩的钻杆31。钻杆31长度的可伸缩既可以通过多节式的油缸来实现，也可以通过在钻杆31上端加设延长杆来实现，但多节式油缸的行程能够满足挖孔深度需求时，使用多节式油缸的挖孔速度极高。中心定位件33的下端固定于孔中心位置处，可为钻杆31的升降进行导向。在其他实施例中，当钻杆31沿上下方向运动时的垂直度能够保证的情况下，中心定位件33还可以省去。

其中钻头32倾斜角度可调整地安装在钻杆31上。钻进时，钻头32的倾斜角度调整到设计位置处。钻进一段距离后，在上方已钻设的孔内装设护壁加固土层后，继续向下钻进。待护壁全部装设结束后，将钻头32倾斜角度调小，以使钻头32最外端与钻杆31中心线之间的距离小于护壁的半径，此时即可向上将钻头32提出孔外。钻头32与钻杆31之间的连接方式有多种，最简单的实施例中，钻杆31下端设置有多个连接孔，多个连接孔呈弧形分布，钻头32固定在不同的连接孔中而实现倾斜角度的调整。

输土机构4包括提土串桶41、传送带42、集土箱43和动力输土设备管44。其中提土串桶41布置在洞口位置处以收集钻头32钻进时带出的土，并在装土后上行至传送带42上方，之后串桶41翻转而将土倒在传送带42上。集土箱43设置在传送带42的末端，同时集土箱43的下端与动力输土设备管44的进口位置对应。所以集土箱43可收集由传送带42末端落下的土，并将收集后土送入动力输土设备管44中。

提土串桶41包括输送带及布置在输送带外侧的多个盛土桶，各盛土桶的朝向一致。在输送带下行侧转至上行侧的过程中，其上的盛土桶由开口向下的状态转至开口向上的状态过程，盛土桶将洞口位置处的土舀起，之后盛土桶随输送带的上行侧向上运动，运动至输送带的上端时，盛土桶的开口开始转为向下，其内的土被倒在下方的传送带42上。输送带可以是皮带也或以是传送链。在其他实施例中，提土串桶41还可以沿上下方向升降，以落入孔内清理孔内被挖出松散土。

动力输土设备管44的主要作用是将进口处的土传送至出口处并由出口处排出，可以采用不同的结构形式实现这种功能。本实施例中动力输土设备管44内设置螺旋状叶片而成能够持续输土的螺旋绞龙。在其他实施例中，还可以在动力输土设备管44内设置循环运动的串桶以输土。

动力输土设备管44埋设在道砟层12下方，所以不会影响列车的正常运行。动力输土设备管44的出口设置在路肩之外，所以挖出的土经一系列输送后可直接输送至路肩外，停在普通道路上的车辆即可将土拉走，输送出的土也不会影响列车的正常运行。

为使动力输土设备管44输土更顺畅，动力输土设备管44的出口向下倾斜设置以利用重力。

在更优选的实施例中，还可以在集土箱43的出土口处设置有可开合的出料阀门，出料阀门打开时集土箱43内的土可被送入动力输土管44中、出料阀门闭合时出土口被封堵。

提土串桶41、传送带42和集土箱43形成用于将挖出的土收集起并送至所述动力输土管的进口处的收集土机构。动力输土管44形成用于将收集到两线间的土送至铁路线外的传送土机构。在其他实施例中，还可以将集土箱43的入土口直接设置在输送带下行侧的下方，从而集土箱43可直接收集提土串桶41中倒出的土，此时传送带42可省去；当然，集土箱43也可省去，而是将动力输土管44的进口直接设置在输送带下行侧的下方。

打护壁机构的作用是在已经开挖的孔洞内由上向下分段装设护壁，以避免四周泥土塌陷。护壁为装配式护壁，每段护壁均包括两个半圆或是三个三分之一圆，均在工厂内加工、养护完成，因此其精度较高。打护壁机构可以是具有挂钩的卷扬机或是其他升降机构，以带动装配式护壁升降到孔内合适的断面空间位置处，再供助人工将多片护壁拼装成封闭的圆箍形状，通过内撑、外箍的方式将护壁固定至已开挖好的孔内壁上。随着技术水平的发展，打护壁机构还可以集成拼装护壁、将护壁固定在孔内壁上的功能，这种情况下，在打护壁环节就可以完全省去人工参与。

一段护壁安装结束后，退出打护壁机构，接长或伸长钻杆并继续垂直向下挖土、出土，循环至设计开挖深度停止机械开挖，退出钻头。

钢筋输送绑扎机构包括竖立支撑筋输送机构和箍筋输送机构，竖立支撑筋输送机构和箍筋输送机构均可沿孔轴线方向往复运动以输送相应原材料。通过竖立支撑筋输送机构将机械输送至孔底，按照设计间距摆放、固定。随后通过箍筋输送机构将箍筋输送下去，套在竖立支撑筋外侧，按照设计间距绑扎固定，直至竖立支撑筋顶部。开始输送时，竖立支撑筋的上端与高压供电网14之间的距离要满足安全距离a，所以需要分段输送竖立支撑筋。一段竖立支撑筋被相应箍筋固定后，再次使用竖立支撑筋输送机构将竖立支撑筋输送至孔内，与刚安装并绑扎好的竖立支撑逐个螺旋旋转连接，再通过箍筋输送机构输送绑扎用箍筋，然后依次循环至空顶部。退出钢筋输送绑扎机构，完成支模。最后浇筑孔内混凝土即可完成桩基修建。

在其他实施例中，更是可以在两线间铺设可供主机2沿其行走的轨道，以方便在两线间转运本实用新型的机械设备，修建新的桩基；当然，打护壁机构和钢筋输送绑扎机构还可以省去，而是使用人工完成这两部分工作。

使用本实用新型修建桩基时的流程如图4所示，包括以下步骤：

第一步，由上向下挖出一定高度的孔；

在该步骤中，使用前述挖孔机构3机械挖孔，使用前述输土机构4将挖出的土送出路肩11。

第二步，在已挖设的孔段内装设护壁；

在该步骤中，护壁为装配式护壁，包括包块沿圆周方向分割的护壁块，各护壁块在运至合适孔深后再拼合为完整的圆周面。拼合后在圆周内部设置撑条、在圆周外部设置箍圈，使用外箍内撑的方式将护壁固定在完整的圆周状态。之后使用卡子、胀栓等将护壁固定在孔壁上即完成该段的护壁装设。

第三步，循环向下挖孔及装设护壁直到挖孔深度符合设计要求为止，退出钻杆；

在该步骤中，需要加设钻杆或伸长钻杆以扩展钻头的钻进工作面。

第四步，由上向下在护壁内分段设置钢筋框架直至孔顶；

在该步骤中，先按照设计间距摆放、固定竖立支撑筋，之后在支撑筋外围套设箍筋，按照设计间距将竖立支撑筋与箍筋绑扎固定，直至竖立支撑筋顶部。

第五步，浇筑孔内混凝土，混凝土凝固后即完成桩基修建。

在其他实施例中，护壁还可以采用其他方式组合为一个完整的圆周，护壁与孔壁的固定方式并不唯一；在所述第四步中，也可以先将竖立支撑筋与箍筋绑扎成一个钢筋框架段，再将钢筋框架段整体下放到孔内。

最后说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。