一种建筑钻孔灌桩机械及方法与流程

本发明涉及建筑技术领域，更具体地说，本发明涉及一种建筑钻孔灌桩机械及方法。

背景技术：

钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。

钻孔灌注桩的操作流程为：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。

但是现有的钻孔灌桩机械在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如在钻孔灌注桩过程中需要使用不同的工程机械，如钻机(钻孔)、夯土机(将钻孔夯实以及将混凝土桩锤进钻孔内部)、吊机(悬吊混凝土桩并将其放入到钻孔内)等各种机械，而每个机械只能执行一种加工动作，功能单一、能耗大，操作不同的机械也需要安排专门的人员，造成了很大的人工浪费、提升了工人的劳动强度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种建筑钻孔灌桩机械及方法，本发明所要解决的问题是：现有的钻孔灌桩机械功能单一，不具备实现钻孔和放入混凝土桩并夯实多功能为一体的能力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种建筑钻孔灌桩机械，包括安装架，所述安装架固定安装在灌桩车辆上，所述安装架的一侧滑动设有滑台，所述滑台远离安装架的一侧底部固定安装有顶板，所述顶板的顶部固定嵌装有驱动箱，所述顶板的底部转动安装有螺杆，所述螺杆的底端开设有十字滑槽，所述十字滑槽的内部滑动设有十字滑杆，所述十字滑杆的底端固定安装有螺旋钻孔板，所述顶板的底部固定安装有位于螺杆一侧的固定轴，所述固定轴的杆壁上活动套装有第二弹簧，所述第二弹簧的顶部与顶板的底部固定连接，所述第二弹簧的底部固定安装有活动套装在固定轴外的安装块，所述安装块的底部通过轴承固定连接有转动块，所述转动块的底部固定安装有冲压柱，且所述转动块和冲压柱的顶部均开设有配合槽，所述固定轴与配合槽相适配；

所述螺杆的杆壁上滑动套装有上滑板，所述上滑板的两侧底部均固定连接有l形结构的连接套筒，所述螺杆的杆壁底端固定套装有套筒，所述套筒的外周侧贯穿开设有两条对称设置的条形孔，所述十字滑杆的底端杆壁外固定套装有十字滑板，且所述十字滑板的两端分别活动设于条形孔内并延伸至套筒外侧，所述连接套筒的内侧底部活动安装有多个滚珠，所述十字滑板的底部开设有环形滑槽，所述连接套筒和十字滑板之间通过滚珠与环形滑槽配合滑动；

所述连接套筒靠近安装块的一侧顶部转动安装有转轴，所述转轴的端部固定安装有主动齿轮，所述顶板的底部固定安装有定齿条，所述定齿条与主动齿轮啮合连接，所述顶板的顶部活动贯穿安装有活动齿条，所述活动齿条与主动齿轮也啮合连接，所述活动齿条底部靠近安装块的一侧固定安装有凸块，所述安装块的正侧开设有凹槽，所述凹槽的一内壁上活动贯穿安装有活动杆，所述活动杆的右端一体成型有第一楔块，所述第一楔块与凸块相适配，且所述活动杆的杆壁上固定套装有限位板，所述活动杆的杆壁上活动套装有第三弹簧，所述第三弹簧的两端分别与限位板以及凹槽内壁固定连接，所述顶板的底部固定安装有位于凸块和第一楔块之间的固定楔块，且所述固定楔块与第一楔块配合挤压设置。

在一个优选的实施方式中，所述固定轴的杆壁中间位置处设置有螺旋段，所述螺旋段和配合槽相适配，且所述螺旋段和螺杆的螺纹旋向反向设置。

在一个优选的实施方式中，所述顶板的底部固定安装有混凝土桩料箱和侧板，且所述固定轴、混凝土桩料箱和侧板自前向后依次设置，所述混凝土桩料箱的内部放置有混凝土桩，且所述混凝土桩料箱的正侧底部贯穿开设有出料口。

在一个优选的实施方式中，所述侧板的背侧活动贯穿安装有连接杆，所述连接杆远离侧板的端部固定安装有压板，所述连接杆的杆壁上活动套装有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与压板和侧板固定连接，所述连接杆远离压板的端部固定安装有l形杆，所述l形杆活动贯穿混凝土桩料箱的背侧并延伸至混凝土桩料箱内，所述l形杆位于混凝土桩料箱内的端部固定安装有u形推板，且所述u形推板正对于出料口。

在一个优选的实施方式中，所述压板的一侧固定安装有侧杆，所述侧杆远离压板的一侧一体成型有第二楔块，所述活动杆远离第一楔块的一端一体成型有l形结构的挤压块，且所述挤压块与第二楔块挤压配合设置。

在一个优选的实施方式中，所述套筒的底部外周侧固定套装有毛刷，所述毛刷远离套筒的一端与冲压柱的外周侧挤压接触。

在一个优选的实施方式中，所述顶板的顶部固定安装有位于驱动箱内的伺服电机，所述伺服电机的输出轴端固定套装有第一齿轮，所述顶板的顶部活动贯穿安装有传动轴，所述传动轴的两端均固定安装有第二齿轮，所述螺杆的杆壁顶端固定套装有第三齿轮，所述第三齿轮与下方的第二齿轮啮合连接，所述第一齿轮与上方的第二齿轮啮合连接，所述顶板的底部固定安装有两个对称设置的导向杆，且所述导向杆活动嵌设于上滑板内。

一种建筑钻孔灌桩机械的钻孔灌桩方法，包括以下步骤：

1)、将灌桩车辆开往待钻孔灌桩地点，并使螺旋钻孔板正对地点，控制滑台在安装架中向下滑动，使套筒底部与地面平齐，开启伺服电机；

2)、螺杆转动带动螺旋钻孔板旋转并下移对钻孔灌桩地点钻孔，钻孔完毕后，控制滑台在安装架中向上滑动，带动顶板上移，同时控制伺服电机反转，螺旋钻孔板随螺杆反转上移收进套筒内，同时凸块随上滑板上移带动冲压柱也上移，毛刷与冲压柱反向转动对冲压柱表面进行清理；

3)、螺旋钻孔板从钻孔中脱离后，灌桩车辆后退，使冲压柱正对钻孔，并再次使套筒底部与地面平齐；

4)、混凝土罐车向钻孔内注入混凝土，第一楔块上移受到固定楔块的挤压，u形推板推动混凝土桩从出料口中直接落入至钻孔内；

5)、第一楔块与上滑板脱离，转动块和冲压柱在第二弹簧的弹力作用下下降并旋转对钻孔内的混凝土和混凝土桩夯压；

6)、控制滑台在安装架中向上滑动，带动顶板上移，使冲压柱底部从钻孔中退出，完成钻孔和灌桩。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过将灌桩车辆开动至待钻孔灌桩地点，螺杆正转，螺旋钻孔板转动并下移，从而实现了机械对地面钻孔的功能，螺杆反转带动螺旋钻孔板上移，进而在凸块带动冲压柱上移并为其蓄能，从而使得本装置在同一灌桩机械上就可实现钻孔和夯实混凝土桩多功能为一体的能力，大大提高了实用性；

2、本发明通过挤压块向左挤压第二楔块，使第二楔块带动压板向正侧运动，从而让u形推板将位于混凝土桩料箱内的混凝土桩从出料口推出，使得混凝土桩从出料口中直接被推入至钻孔内，实现了本装置可自动放入混凝土桩并夯实的功能，避免需要吊机悬吊混凝土桩并将其放入到钻孔内，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明整体结构的正视结构示意图；

图2为本发明整体结构在螺旋钻孔板钻孔时的状态示意图；

图3为本发明整体结构在冲压柱冲压完成上升时的状态示意图；

图4为本发明定齿条和活动齿条配合结构的左视示意图；

图5为本发明挤压块和第二楔块配合挤压时的俯视结构示意图；

图6为本发明螺杆和十字滑杆配合的结构示意图；

图7为本发明图1中a处结构的放大示意图。

附图标记为：1安装架、11滑台、12顶板、121驱动箱、122伺服电机、123第一齿轮、124传动轴、125第二齿轮、126导向杆、13固定楔块、14混凝土桩料箱、141出料口、15侧板、151连接杆、152第一弹簧、153l形杆、154u形推板、155压板、156侧杆、157第二楔块、16定齿条、2螺杆、20十字滑槽、21第三齿轮、22套筒、221条形孔、222毛刷、23十字滑板、24十字滑杆、25螺旋钻孔板、3上滑板、31连接套筒、311转轴、312滚珠、32主动齿轮、4固定轴、41螺旋段、42第二弹簧、5安装块、51凹槽、52活动杆、521第三弹簧、522限位板、53第一楔块、54挤压块、6转动块、61冲压柱、611配合槽、7活动齿条、71凸块、10混凝土桩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的建筑钻孔灌桩机械，可包括安装架1，所述安装架1固定安装在灌桩车辆上，所述安装架1的一侧滑动设有滑台11(滑台11在安装架1上上下滑动的动力为液压缸提供的动力)，所述滑台11远离安装架1的一侧底部固定安装有顶板12，所述顶板12的顶部固定嵌装有驱动箱121，所述顶板12的底部转动安装有螺杆2，所述螺杆2的底端开设有十字滑槽20，所述十字滑槽20的内部滑动设有十字滑杆24(十字滑槽20和十字滑杆24的配合方式，使得十字滑杆24既能随螺杆2转动而转动，又能实现十字滑杆24内螺杆2内上下移动)，所述十字滑杆24的底端固定安装有螺旋钻孔板25，所述顶板12的底部固定安装有位于螺杆2一侧的固定轴4，所述固定轴4的杆壁上活动套装有第二弹簧42，所述第二弹簧42的顶部与顶板12的底部固定连接，所述第二弹簧42的底部固定安装有活动套装在固定轴4外的安装块5(安装块5的背侧与混凝土桩料箱14的正侧滑动接触，即混凝土桩料箱14保证了安装块5不会发生转动，只会上下运动)，所述安装块5的底部通过轴承固定连接有转动块6(转动块6可带动冲压柱61转动，而安装块5不转动)，所述转动块6的底部固定安装有冲压柱61，且所述转动块6和冲压柱61的顶部均开设有配合槽611，所述固定轴4与配合槽611相适配(固定轴4的光轴部分不与配合槽611发生摩擦，即固定轴4的光轴部分在配合槽611内可上下滑动，而螺旋段41部分与配合槽611配合，会使得转动块6和冲压柱61发生自转)。

参照说明书附图1-7，该实施例的建筑钻孔灌桩机械的螺杆2的杆壁上滑动套装有上滑板3，所述上滑板3的两侧底部均固定连接有l形结构的连接套筒31，所述螺杆2的杆壁底端固定套装有套筒22，所述套筒22的外周侧贯穿开设有两条对称设置的条形孔221，所述十字滑杆24的底端杆壁外固定套装有十字滑板23，且所述十字滑板23的两端分别活动设于条形孔221内并延伸至套筒22外侧，所述连接套筒31的内侧底部活动安装有多个滚珠312，所述十字滑板23的底部开设有环形滑槽，所述连接套筒31和十字滑板23之间通过滚珠312与环形滑槽配合滑动(连接套筒31随上滑板3做螺杆2杆向的上下运动，而十字滑板23会随螺杆2转动而转动，因此滚珠312和环形滑槽的配合，使得十字滑板23既能受连接套筒31的力上下运动又能随螺杆2自转，且不会与连接套筒31之间发生干涉)；

所述连接套筒31靠近安装块5的一侧顶部转动安装有转轴311，所述转轴311的端部固定安装有主动齿轮32，所述顶板12的底部固定安装有定齿条16，所述定齿条16与主动齿轮32啮合连接，所述顶板12的顶部活动贯穿安装有活动齿条7，所述活动齿条7与主动齿轮32也啮合连接，所述活动齿条7底部靠近安装块5的一侧固定安装有凸块71，所述安装块5的正侧开设有凹槽51，所述凹槽51的一内壁上活动贯穿安装有活动杆52，所述活动杆52的右端一体成型有第一楔块53，所述第一楔块53与凸块71相适配，且所述活动杆52的杆壁上固定套装有限位板522，所述活动杆52的杆壁上活动套装有第三弹簧521，所述第三弹簧521的两端分别与限位板522以及凹槽51内壁固定连接，所述顶板12的底部固定安装有位于凸块71和第一楔块53之间的固定楔块13，且所述固定楔块13与第一楔块53配合挤压设置。

如图1-7所示，实施场景具体为：在实际使用时，螺杆2转动可带动十字滑杆24转动，因此螺旋钻孔板25可实现转动，又由于上滑板3活动套装在螺杆2上，当螺杆2转动时，上滑板3随螺杆2转动方向的不同可实现沿螺杆2杆向上下运动，上滑板3与十字滑板23之间通过连接套筒31连接，从而使得十字滑板23可随螺杆2转动而发生自转，且同时又可通过上滑板3的上下运动来带动十字滑板23上下运动，即螺旋钻孔板25既有自转又有上下方向的运动，通过将灌桩车辆开动至待钻孔灌桩地点，螺杆2正转时，螺旋钻孔板25转动并下移，从而实现了机械对地面钻孔的功能，螺杆2反转带动螺旋钻孔板25上移，螺旋钻孔板25从钻孔中脱离后，灌桩车辆后退，使冲压柱61正对钻孔；通过设置定齿条16、主动齿轮32、活动齿条7和凸块71，上滑板3和连接套筒31下移，主动齿轮32也随其下移，由于定齿条16固定安装在顶板12底部，因此主动齿轮32下移，在定齿条16的啮合下，主动齿轮32做顺时针转动(以图4位置关系描述)，而主动齿轮32转动又驱使活动齿条7下移，使得活动齿条7下移的距离为主动齿轮32转动圈数的周长与上滑板3下移距离之和，即实现了凸块71成倍下移距离的功能，当主动齿轮32随连接套筒31运动到最低位置处时，凸块71恰好位于第一楔块53的下方，进而实现凸块71随活动齿条7上移时，可带动安装块5也上移(如图3所示)，即上滑板3上移可带动安装块5、转动块6和冲压柱61上移，第二弹簧42被压缩，为冲压柱61下移对钻孔夯实进行蓄能；通过在固定轴4的轴面上设置螺旋段41，当冲压柱61上移，配合槽611与配合槽41配合，使冲压柱61在上移的过程中还发生自转，即有利于减缓冲压柱61上移或在第二弹簧42弹力作用下下移的速度，而向下对钻孔内的混凝土和混凝土桩10进行夯压时，旋转的动作更有利于提高夯压效果；本发明通过凸块71带动冲压柱6上移为其蓄能，从而使得本装置在同一灌桩机械上就可实现钻孔和夯实混凝土桩多功能为一体的能力，大大提高了实用性，该实施方式具体解决了现有技术中存在的钻孔灌桩机械功能单一的问题。

所述固定轴4的杆壁中间位置处设置有螺旋段41，所述螺旋段41和配合槽611相适配，且所述螺旋段41和螺杆2的螺纹旋向反向设置。

所述顶板12的底部固定安装有混凝土桩料箱14和侧板15，且所述固定轴4、混凝土桩料箱14和侧板15自前向后依次设置，所述混凝土桩料箱14的内部放置有混凝土桩10，且所述混凝土桩料箱14的正侧底部贯穿开设有出料口141。

所述侧板15的背侧活动贯穿安装有连接杆151，所述连接杆151远离侧板15的端部固定安装有压板155，所述连接杆151的杆壁上活动套装有第一弹簧152，所述第一弹簧152的两端分别与压板155和侧板15固定连接，所述连接杆151远离压板155的端部固定安装有l形杆153，所述l形杆153活动贯穿混凝土桩料箱14的背侧并延伸至混凝土桩料箱14内，所述l形杆153位于混凝土桩料箱14内的端部固定安装有u形推板154，且所述u形推板154正对于出料口141。

所述压板155的一侧固定安装有侧杆156，所述侧杆156远离压板155的一侧一体成型有第二楔块157，所述活动杆52远离第一楔块53的一端一体成型有l形结构的挤压块54，且所述挤压块54与第二楔块157挤压配合设置。

所述套筒22的底部外周侧固定套装有毛刷222，所述毛刷222远离套筒22的一端与冲压柱61的外周侧挤压接触，毛刷222随套筒22和螺杆2转动，而冲压柱61上移过程中与螺旋段41配合而发生自转，且自转方向与毛刷222转动方向相反，从而可对冲压柱61的侧面进行刷擦清理，避免混凝土粘覆在冲压柱61上凝固难以清理，实现了本装置对冲压柱61的自清理功能。

所述顶板12的顶部固定安装有位于驱动箱121内的伺服电机122，所述伺服电机122的输出轴端固定套装有第一齿轮123，所述顶板12的顶部活动贯穿安装有传动轴124，所述传动轴124的两端均固定安装有第二齿轮125，所述螺杆2的杆壁顶端固定套装有第三齿轮21，所述第三齿轮21与下方的第二齿轮125啮合连接，所述第一齿轮123与上方的第二齿轮125啮合连接，所述顶板12的底部固定安装有两个对称设置的导向杆126，且所述导向杆126活动嵌设于上滑板3内，伺服电机122通过第一齿轮123、第二齿轮125和第三齿轮21的配合，实现了为螺杆2提供动力。

如图1-7所示，实施场景具体为：在实际使用时，通过设置侧板15、连接杆151、第一弹簧152、l形杆153、u形推板154、压板155、侧杆156、第二楔块157、安装块5、凹槽51、活动杆52、第三弹簧521、限位板522、第一楔块53、挤压块54和固定楔块13，凸块71与第一楔块53的底面接触，从而带动安装块5上移，当第一楔块53上移到与固定楔块13配合的位置处(如图3所示)，凸块71继续带动第一楔块53上移，第一楔块53的上表面楔面会与固定楔块13配合挤压，从而使活动杆52向左运动，即挤压块54也向左，进而挤压第二楔块157(如图5所示)，第二楔形157受到向左的压力，使得第二楔块157带动压板155向正侧运动，第一弹簧152被压缩，l形杆153和u形推板154向出料口141方向运动，u形推板154将位于混凝土桩料箱14内的混凝土桩10从出料口141推出，由于此时冲压柱61的底部位于最高位置处(且由于螺旋段41和配合槽611的配合，使得冲压柱61无法瞬间在第二弹簧42的弹力直接落下，因此混凝土桩10有足够的时间被推入到钻孔内)，恰好将出料141露出，使得混凝土桩10从出料口141中直接被推入至钻孔内，实现了本装置可自动放入混凝土桩10并夯实的功能，避免需要吊机悬吊混凝土桩并将其放入到钻孔内，大大提高了工作效率，减小了人工浪费，增加了灌桩机械的功能性，提高实用性，使本装置具备钻孔和放入混凝土桩并夯实多功能为一体的能力，有利于提高市场竞争力，该实施方式具体解决了现有技术中存在的钻孔灌桩机械功能单一的问题。

1安装架、11滑台、12顶板、121驱动箱、122伺服电机、123第一齿轮、124传动轴、125第二齿轮、126导向杆、13固定楔块、14混凝土桩料箱、141出料口、15侧板、151连接杆、152第一弹簧、153l形杆、154u形推板、155压板、156侧杆、157第二楔块、16定齿条、2螺杆、20十字滑槽、21第三齿轮、22套筒、221条形孔、222毛刷、23十字滑板、24十字滑杆、25螺旋钻孔板、3上滑板、31连接套筒、311转轴、312滚珠、32主动齿轮、4固定轴、41螺旋段、42第二弹簧、5安装块、51凹槽、52活动杆、521第三弹簧、522限位板、53第一楔块、54挤压块、6转动块、61冲压柱、611配合槽、7活动齿条、71凸块、10混凝土桩

一种建筑钻孔灌桩机械的钻孔灌桩方法，包括以下步骤：

1)、将灌桩车辆开往待钻孔灌桩地点，并使螺旋钻孔板25正对地点，控制滑台11在安装架1中向下滑动，使套筒22底部与地面平齐，开启伺服电机122；

2)、螺杆2转动带动螺旋钻孔板25旋转并下移对钻孔灌桩地点钻孔，钻孔完毕后，控制滑台11在安装架1中向上滑动，带动顶板12上移，同时控制伺服电机122反转，螺旋钻孔板25随螺杆2反转上移收进套筒22内，同时凸块71随上滑板3上移带动冲压柱61也上移，毛刷222与冲压柱61反向转动对冲压柱61表面进行清理；

3)、螺旋钻孔板25从钻孔中脱离后，灌桩车辆后退，使冲压柱61正对钻孔，并再次使套筒22底部与地面平齐；

4)、混凝土罐车向钻孔内注入混凝土，第一楔块53上移受到固定楔块13的挤压，u形推板154推动混凝土桩10从出料口141中直接落入至钻孔内；

5)、第一楔块53与上滑板3脱离，转动块6和冲压柱61在第二弹簧42的弹力作用下下降并旋转对钻孔内的混凝土和混凝土桩10夯压；

6)、控制滑台11在安装架1中向上滑动，带动顶板12上移，使冲压柱61底部从钻孔中退出，完成钻孔和灌桩。

综上所述：本发明通过将灌桩车辆开动至待钻孔灌桩地点，螺杆2正转时，螺旋钻孔板25转动并下移，从而实现了机械对地面钻孔的功能，螺杆2反转带动螺旋钻孔板25上移，进而在凸块71带动冲压柱6上移为其蓄能，从而使得本装置在同一灌桩机械上就可实现钻孔和夯实混凝土桩多功能为一体的能力，大大提高了实用性；本发明还通过挤压块54向左挤压第二楔块157，使第二楔块157带动压板155向正侧运动，从而让u形推板154将位于混凝土桩料箱14内的混凝土桩10从出料口141推出，使得混凝土桩10从出料口141中直接被推入至钻孔内，实现了本装置可自动放入混凝土桩10并夯实的功能，避免需要吊机悬吊混凝土桩并将其放入到钻孔内，大大提高了工作效率。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。