一种市政土建工程用的弧形方桩成型设备的制作方法

本发明属于桩地基技术领域，尤其涉及一种市政土建工程用的弧形方桩成型设备。

背景技术：

目前桩地基技术领域中，建筑用桩成型设备一般为圆形桩，随着建筑越来越高，对桩地基的强度要求越来越高，传统圆桩想要满足要求，就需要将桩打的更深，并且增大桩的密度。这样做一方面会使用更多的建筑材料，增加成本，另一方面不利于建筑效率的提高，那么在不增加成本，并且可以降低密度的情况下设计一种设备是很有必要的。

本发明设计一种市政土建工程用的弧形方桩成型设备解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种市政土建工程用的弧形方桩成型设备，它是采用以下技术方案来实现的。

一种市政土建工程用的弧形方桩成型设备，其特征在于：它包括侧排土机构、水泥导管、钢筋导管、弧形壳体、水泥端塞、钢筋通道、钻头、水泥通道、钻头电机、钻头腔、软轴、液压伸缩杆、端塞卡槽、侧排土槽、钻头滑孔、卡槽斜面、升降环、升降导环、钻头转槽、端塞卡块、卡块斜面、支撑板、支撑板支撑，其中支撑板通过两个支撑板支撑安装在弧形壳体的上侧，支撑板支撑一端与弧形壳体上端面相连接，另一端与支撑板相连接；弧形壳体两个侧面各开有一个侧排土槽，两个侧排土机构安装在支撑板两端，且分别位于侧排土槽中；其中弧形壳体内部中间开有一条水泥通道，弧度与弧形壳体相同，水泥通道上侧安装有水泥导管，水泥通道的内侧下端开有一个端塞卡槽，端塞卡槽下侧边缘开一个卡槽斜面，水泥端塞上安装有两个端塞卡块，端塞卡块上有一个卡块斜面，卡槽斜面和卡块斜面相配合；四条钢筋通道以水泥通道为中心两两对称分布在弧形壳体内，在每条钢筋通道的上侧均安装有一个水泥导管；弧形壳体两侧各开有一个钻头腔，每一个钻头腔都位于钢筋通道和侧排土槽之间，钻头腔下方开有钻头滑孔，钻头腔向上不穿出弧形壳体顶面，两个钻头腔中的结构完全相同，对于其中任意一个钻头腔，钻头电机安装在钻头腔上侧，软轴一端安装在钻头电机转轴上，另一端安装在钻头上，升降导环安装在升降环上，升降环通过升降导环与钻头转槽的配合安装在钻头顶端外缘面，两个液压伸缩杆一端对称地安装在升降环上端面上，另一端安装在钻头腔腔壁上。

上述侧排土机构包括排土电机、排土导杆、齿轮、排土单元、驱动环筒、第一万向节、第二万向节，两个排土电机对称安装在支撑板两端的上端面上，齿轮安装在排土电机的转轴上，驱动环筒一端具有环形齿，与齿轮互相啮合，排土导杆安装在支撑板两端的下侧，驱动环筒安装在排土导杆外侧；驱动环筒与排土单元连接在一起，排土单元两端分别通过第一万向节安装在排土导杆上，且相邻两个排土单元之间通过第二万向节连接在一起。

上述第一万向节包括第三转轴、第二万向环、第三万向环、第四转轴，其中第三万向环内缘面通过轴承安装在排土导杆上，两个第四转轴对称地安装在第三万向环外缘面，第二万向环通过两个第四转轴安装在第三万向环外侧，第三转轴成直线安装在第二万向环外外缘面上。

上述第二万向节包括第一转轴、第一万向环、第二转轴，第二转轴安装在第一万向环内缘面上，且与旋转壳外缘面配合，第一转轴安装在第一万向环与旋转环之间。

上述排土单元包括旋转壳、旋转环、旋转环支撑、螺旋片，其中旋转壳两端均通过第一万向节安装在排土导杆上，旋转环支撑安装在一个排土单元一端，旋转环安装在旋转环支撑上，螺旋片安装在旋转环外缘面上。

上述相邻排土单元上的相邻螺旋片之间通过连接软片连接。

相对于传统的桩地基技术，本发明中侧排土机构的排土单元通过两个第一万向节嵌套在排土导杆之上，为了使旋转壳可以在排土导杆上自由转动，第三万向环通过轴承安装在排土导杆外侧，第四转轴对称安装在第二万向环和第三万向环之间，第三转轴对称安装在第二万向环和旋转壳之间，两个万向环的使用，实现了旋转壳在排土导杆上自由围绕自身轴线的转动；多个排土单元之间通过第二万向节相接，其中排土单元的旋转壳与第二转轴连接，旋转环与第一转轴相接，这个结构的使用，实现了相邻排土单元之间具有夹角时依然能够相互传动，相邻排土单元旋转轴线并不共线，造成相邻排土单元上的螺旋片之间的间距在随着排土单元的变化而变化，所设计的螺旋片之间通过连接软片安装在一起，组成连续螺旋结构，连接软片弹性变形能力能够克服螺旋片之间的间距变化产生的影响，可以让土块碎石顺利排出；钻头电机安装在钻头腔上侧，软轴一端安装在钻头电机转轴上，另一端安装在钻头上，使用软轴是为了使钻头从钻头滑孔中出来或者进入钻头滑孔的过程中保持转动；升降导环安装在升降环上，升降环通过升降导环与钻头转槽的配合安装在钻头顶端外缘面，液压伸缩杆对称安装在升降环上端面上，液压伸缩杆通过自身的伸缩来控制钻头出入钻头滑孔；弧形壳体下端开有四个斜面，使弧形壳体下侧形成四坡式斜面，当弧形壳体压入地下时，这样设计的好处是可以减小弧形壳体下端的受力面积，使得本设备更容易压入地下，另外对土进行引导，使土顺利到达两侧的排土机构处；位于弧形壳体中心的水泥通道上端安装有水泥导管，而水泥通道下端端塞卡槽开有卡槽斜面，与之配合的安装在水泥端塞上的端塞卡块上有卡块斜面，水泥端塞在受到来自水泥的压力时，水泥端塞上的端塞卡块从这个斜面向下滑动，水泥端塞从水泥通道滑出，这样设计的好处是，碎石土块无法进入水泥通道，而在水泥喷入水泥通道后，可以使水泥顺利进入地下；弧形壳体内部开有钢筋通道，钢筋从钢筋通道压入，使得钢筋可以有序排列，钢筋通道和水泥通道的设计，是为了是设备在进入地下时，钢筋和水泥同时进入，弧形桩一次成型。

本发明所述设备在其他设备作用下做弧形运动，钻头在一定压力和旋转力作用下定轴转动并作进给运动，慢慢深入地下，将土层和石头打碎，与此同时，排土电机带动齿轮转动，齿轮带动驱动环筒转动，驱动环筒又带动与之相连的排土单元转动，排土单元通过第二万向节嵌套在排土导杆上，排土单元绕排土导杆转动，排土单元之间使用第一万向节连接，整个侧排土机构以排土导杆为轴线转动，土块和碎石在摩擦力作用下和螺旋结构同步运动，随着侧排土机构的旋转被带出去，排土机构同时又受到土层向下的反作用力，在这个反作用力和外力的作用下，本设备整体深入地下。当到达指定深度时，钻头在液压伸缩杆的收缩作用下完全退入钻头滑孔，起到了防止水泥腐蚀钻头的目的，水泥从水泥导管喷入，经过水泥通道，冲开水泥通道下端的水泥端塞，水泥从水泥通道中流出，在外力作用下，钢筋从钢筋导管压入，经由钢筋管道进入地下，随着水泥的进入，本发明所述设备弧形壳体在外力作用慢慢向外退出，弧形方桩就此成型。

附图说明

图1是驱动环筒驱动示意图。

图2是排土机构结构示意图。

图3是排土机构剖视图。

图4是相邻螺旋片位置示意图。

图5是排土单元结构透视图。

图6是排土单元内部结构剖视图。

图7是螺旋片安装示意图。

图8是第二万向节结构示意图。

图9是第一万向节结构示意图。

图10是整体部件分布示意图。

图11是整体结构透视图。

图12是整体结构侧视图。

图13是弧形壳体透视图。

图14是钻头腔剖视图。

图15是钢筋通道剖视图。

图16是水泥通道剖视图。

图17是弧形壳体下端弧面示意图。

图18是钻头腔内部结构剖视图。

图19是钻头安装示意图。

图20是升降环剖视图。

图21是钻头结构示意图。

图22是水泥端塞结构示意图。

图23是设备工作方式示意图。

图中标号名称：1、排土电机，2、排土导杆，3、齿轮，4、排土单元，5、驱动环筒，6、连接软片，7、螺旋片，8、第一万向节，9、第二万向节，10、旋转壳，11、旋转环，12、旋转环支撑，13、第一转轴，14、第一万向环，15、第二转轴，16、第三转轴，17、第二万向环，18、第三万向环，19、第四转轴，21、支撑板，22、水泥导管，23、钢筋导管，24、支撑板支撑，25、弧形壳体，26、水泥端塞，27、钢筋通道，28、钻头，29、侧排土机构，30、水泥通道，31、钻头电机，32、钻头腔，33、软轴，34、液压伸缩杆，35、端塞卡槽，36、侧排土槽，37、钻头滑孔，38、卡槽斜面，39、升降环，40、升降导环，41、钻头转槽，42、端塞卡块，43、卡块斜面。

具体实施方式

在使用本发明所述设备进行打桩时，本发明所述设备在其他设备作用下做弧形运动。如图10、11所示，它包括侧排土机构29、水泥导管22、钢筋导管23、弧形壳体25、水泥端塞26、钢筋通道27、钻头28、水泥通道30、钻头电机31、钻头腔32、软轴33、液压伸缩杆34、端塞卡槽35、侧排土槽36、钻头滑孔37、卡槽斜面38、升降环39、升降导环40、钻头滑转槽41、端塞卡块42、卡块斜面43、支撑板21、支撑板支撑24，其中如图10所示，支撑板21通过两个支撑板支撑24安装在弧形壳体25的上侧，支撑板支撑24一端与弧形壳体25上端面相连接，另一端与支撑板21相连接；如图10、13所示，弧形壳体25两个侧面各开有一个侧排土槽36，两个侧排土机构29安装在支撑板21两端，且分别位于侧排土槽36中；其中如图16所示，弧形壳体25内部中间开有一条水泥通道30，弧度与弧形壳体25相同，水泥通道30上侧安装有水泥导管22，如图17所示，水泥通道30的内侧下端开有一个端塞卡槽35，端塞卡槽35下侧边缘开一个卡槽斜面38，如图22所示，水泥端塞26上安装有两个端塞卡块42，端塞卡块42上有一个卡块斜面43，卡槽斜面38和卡块斜面43相配合；如图11、15所示，四条钢筋通道27以水泥通道30为中心两两对称分布在弧形壳体25内，在每条钢筋通道27的上侧均安装有一个水泥导管22；如图11、14所示，弧形壳体25两侧各开有一个钻头腔32，每一个钻头腔32都位于钢筋通道27和侧排土槽36之间，钻头腔32下方开有钻头滑孔37，钻头腔32向上不穿出弧形壳体25顶面，两个钻头腔32中的结构完全相同，对于其中任意一个钻头腔32，如图18、19所示，钻头电机31安装在钻头腔32上侧，软轴33一端安装在钻头电机31转轴上，另一端安装在钻头28上，升降导环40安装在升降环39上，升降环39通过升降导环40与钻头滑转槽41的配合安装在钻头28顶端外缘面，两个液压伸缩杆34一端对称地安装在升降环39上端面上，另一端安装在钻头腔32腔壁上。

如图2、4所示，上述侧排土机构29包括排土电机1、排土导杆2、齿轮3、排土单元4、驱动环筒5、第一万向节8、第二万向节9，其中如图1、10所示，两个排土电机1对称安装在支撑板21两端的上端面上，齿轮3安装在排土电机1的转轴上，驱动环筒5一端具有环形齿，与齿轮3徐互相啮合，排土导杆2安装在支撑板21两端的下侧，驱动环筒5安装在排土导杆2外侧；如图3、6所示，驱动环筒5与排土单元4连接在一起，排土单元4两端分别通过第一万向节8安装在排土导杆2上，且相邻两个排土单元4之间通过第二万向节9连接在一起。

如图8所示，上述第一万向节8包括第三转轴16、第二万向环17、第三万向环18、第四转轴19，其中第三万向环18内缘面通过轴承安装在排土导杆2上，两个第四转轴19对称地安装在第三万向环18外缘面，第二万向环17通过两个第四转轴19安装在第三万向环18外侧，第三转轴16成直线安装在第二万向环17外外缘面上。

如图9所示，上述第二万向节9包括第一转轴13、第一万向环14、第二转轴15，第二转轴15安装在第一万向环14内缘面上，且与旋转壳10外缘面配合，第一转轴13安装在第一万向环14与旋转环11之间。

如图6、7所示，上述排土单元4包括旋转壳10、旋转环11、旋转环支撑12、螺旋片7，其中旋转壳10两端均通过第一万向节8安装在排土导杆2上，旋转环支撑12安装在一个排土单元4一端，旋转环11安装在旋转环支撑12上，螺旋片7安装在旋转环11外缘面上。

如图2所示，上述相邻排土单元4上的相邻螺旋片7之间通过连接软片6连接。

综上所述，本发明中侧排土机构29的排土单元4通过两个第一万向节8嵌套在排土导杆2之上，为了使旋转壳10可以在排土导杆2上自由转动，第三万向环18通过轴承安装在排土导杆2外侧，第四转轴19对称安装在第二万向环17和第三万向环18之间，第三转轴16对称安装在第二万向环17和旋转壳10之间，两个万向环的使用，实现了旋转壳10在排土导杆2上自由围绕自身轴线的转动；多个排土单元4之间通过第二万向节9相接，其中排土单元4的旋转壳10与第二转轴15连接，旋转环11与第一转轴13相接，这个结构的使用，实现了相邻排土单元4之间具有夹角时依然能够相互传动，相邻排土单元4旋转轴线并不共线，造成相邻排土单元4上的螺旋片7之间的间距在随着排土单元4的变化而变化，所设计的螺旋片7之间通过连接软片6安装在一起，组成螺旋结构，连接软片6弹性变形能力能够克服螺旋片7之间的间距变化产生的影响，可以让土块碎石顺利排出；钻头电机31安装在钻头腔32上侧，软轴33一端安装在钻头电机31转轴上，另一端安装在钻头28上，使用软轴33是为了使钻头28从钻头滑孔37中出来或者进入钻头滑孔37的过程中保持转动；升降导环40安装在升降环39上，升降环39通过升降导环40与钻头滑转槽41的配合安装在钻头28顶端外缘面，液压伸缩杆34对称安装在升降环39上端面上，液压伸缩杆34通过自身的伸缩来控制钻头28出入钻头滑孔37；弧形壳体25下端开有四个斜面，使弧形壳体25下侧形成四坡式斜面，当弧形壳体25压入地下时，这样设计的好处是可以减小弧形壳体25下端的受力面积，使得本设备更容易压入地下，另外对土进行引导，使土顺利到达两侧的排土机构处；位于弧形壳体25中心的水泥通道30上端安装有水泥导管22，而水泥通道30下端端塞卡槽35开有卡槽斜面38，与之配合的安装在水泥端塞26上的端塞卡块42上有卡块斜面43，水泥端塞26在受到来自水泥的压力时，水泥端塞26上的端塞卡块42从这个斜面向下滑动，水泥端塞26从水泥通道30滑出，这样设计的好处是，碎石土块无法进入水泥通道30，而在水泥喷入水泥通道30后，可以使水泥顺利进入地下；弧形壳体25内部开有钢筋通道27，钢筋从钢筋通道27压入，使得钢筋可以有序排列，钢筋通道27和水泥通道30的设计，是为了是设备在进入地下时，钢筋和水泥同时进入，弧形桩一次成型。

本发明所述设备在其他设备作用下做弧形运动，如图23中的a、b、c所示，钻头28在一定压力和旋转力作用下定轴转动并作进给运动，慢慢深入地下，将土层和石头打碎，与此同时，排土电机1带动齿轮3转动，齿轮3带动驱动环筒5转动，驱动环筒5又带动与之相连的排土单元4转动，排土单元4通过第二万向节9嵌套在排土导杆2上，排土单元4绕排土导杆2转动，排土单元4之间使用第一万向节8连接，整个侧排土机构29以排土导杆2为轴线转动，土块和碎石在摩擦力作用下和螺旋结构同步运动，随着侧排土机构29的旋转被带出去，排土机构同时又受到土层向下的反作用力，在这个反作用力和外力的作用下，本设备整体深入地下。如图23中的d所示，当到达指定深度时，钻头28在液压伸缩杆34的收缩作用下完全退入钻头滑孔37，水泥从水泥导管22喷入，经过水泥通道30，冲开水泥通道30下端的水泥端塞26，水泥从水泥通道30中流出，在外力作用下，钢筋从钢筋导管23压入，经由钢筋管道进入地下，随着水泥的进入，本发明所述设备弧形壳体25在外力作用慢慢向外退出，弧形方桩就此成型。