一次性成孔的方桩旋挖装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及桩基领域，特别是一次性成孔的方桩旋挖装置。


背景技术：

[0002]
传统的钻孔灌注桩截面为圆形，根据计算，与正方形桩相比，圆形截面的周长及面积均只有以该直径为边长的正方形桩的78％，相应的单桩承载力也只有方桩的78％。对于同样的场地面积，同样的桩间桩距以及同样的单桩数量，方桩比圆形桩可提供更大的基础承载力。
[0003]
由于结构承载力的需求，工程建设上还设计有一定量的方桩，如典型的抗滑桩(方桩) 等。目前施工中最常用的成孔方式为人工挖孔，该开挖成孔方式作业人员危险性大、成孔速度慢、效率低下、施工成本高；还有使用旋挖钻开挖圆孔后，进行修边的方式开挖方孔的桩，该方法工序繁多、施工复杂、成孔速度一般、施工成本较高。
[0004]
专利号200620068205.4，公开了一种钻孔灌注方桩钻头，虽然解决了方形灌注桩的问题，但其采用“鲁洛三角形”，旋转打桩时需提供方形模具，且所钻方桩为圆角方桩，不仅使用繁琐且不能满足直角方桩的需要。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的发明目的是，针对上述问题，提供了一次性成孔的方桩旋挖装置，钻杆相对取土方桶转动，钻杆通过传动轴带动莱洛三角板在取土方桶内旋转，莱洛三角板通过齿刀轴联动旋挖钻头进行旋转开挖形成圆角方桩，取土方桶切入到土里形成直角方桩，可快速一次成孔、工序简洁、施工方便、安全高效且施工成本低。
[0006]
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
[0007]
一种一次性成孔的方桩旋挖装置，包括钻杆，还包括：
[0008]
取土方桶，所述取土方桶为底部开口、顶部闭合的桶体，所述钻杆一端贯穿所述取土方桶的顶壁且向桶内延伸，所述钻杆与所述取土方桶转动连接，所述取土方桶底部的外壁与内壁呈一倾斜向上的切壁；
[0009]
传动轴，所述传动轴位于所述取土方桶内，所述传动轴一端与所述钻杆连接；
[0010]
莱洛三角板，所述莱洛三角板位于所述传动轴下方且位于所述取土方桶内，所述莱洛三角板的上表面连接至所述传动轴的另一端，所述莱洛三角板的中心轴与所述钻杆中心轴通过传动轴偏心连接，所述钻杆通过传动轴偏心使得所述莱洛三角板端角沿所述取土方桶内壁上圆角方形轨迹贴合旋转；
[0011]
齿刀轴，所述齿刀轴位于所述取土方桶内，所述齿刀轴一端固定在所述莱洛三角板的下表面，所述齿刀轴另一端延伸出所述取土方桶，所述齿刀轴的端角与所述莱洛三角板的端角相对应；
[0012]
旋挖钻头，所述旋挖钻头设于所述齿刀轴的自由端上，所述旋挖钻头的端角与所述齿刀轴的端角相对应，所述旋挖钻头的下表面设有切土刀头，所述切土刀头呈中心向三
个端角轴线分布。
[0013]
优选的，所述传动轴包括从上往下依次连接的第一轴杆、第二轴杆和第三轴杆，所述第一轴杆一端固定在所述钻杆上，所述第一轴杆另一端竖直向下延伸，所述第二轴杆固定在第一轴杆上且倾斜向下延伸，所述第三轴杆一端固定在第二轴杆上且竖直向下延伸，所述第三轴杆另一端固定在所述莱洛三角板的上表面且位于所述莱洛三角板的中心轴上。
[0014]
优选的，所述第三轴杆上还套接一圆盘，所述圆盘内切所述取土方桶的内壁，所述取土方桶内壁四个端角上设有三角盖板，所述三角盖板位于所述圆盘上方，所述圆盘与所述三角盖板形成滑动密封。
[0015]
优选的，所述传动轴包括第四轴杆和轴套，所述第四轴杆一端固定在所述莱洛三角板的上表面且位于所述莱洛三角板的中心轴上，所述第四轴杆另一端竖直向上延伸通过所述轴套与所述钻杆连接。
[0016]
优选的，所述第四轴杆上还套接一圆盘，所述圆盘内切所述取土方桶的内壁，所述取土方桶内壁四个端角上设有三角盖板，所述三角盖板位于所述圆盘上方，所述圆盘与所述三角盖板形成滑动密封。
[0017]
优选的，所述取土方桶的顶壁设有通孔，所述通孔内设有滚动轴承，所述钻杆穿过所述滚动轴承且向桶内延伸，所述钻杆与所述滚动轴承转动连接。
[0018]
优选的，所述齿刀轴延伸出所述取土方桶的长度为10-20
㎝
。
[0019]
优选的，所述旋挖钻头与所述齿刀轴之间为可拆卸连接。
[0020]
优选的，所述旋挖钻头与所述齿刀轴之间为卡接或螺纹连接。
[0021]
本实用新型一次性成孔的方桩旋挖装置采用钻杆、带有切壁的取土方桶、传动轴、莱洛三角板、齿刀轴和旋挖钻头，钻杆相对取土方桶转动，钻杆通过传动轴带动莱洛三角板在取土方桶内旋转，莱洛三角板通过齿刀轴联动旋挖钻头进行旋转开挖，旋挖钻头边开挖边将土挤入取土方桶内形成圆角方桩，进一步取土方桶在自身重力和钻杆的钻力作用下通过切壁切入到土里，旋挖钻头继续开挖形成直角方桩，具有快速一次成孔、工序简洁、施工方便、安全高效且施工成本低等优点。
附图说明
[0022]
图1是本实用新型一次性成孔的方桩旋挖装置一实施例的结构示意图。
[0023]
图2是本实用新型一次性成孔的方桩旋挖装置另一实施例的结构示意图。
[0024]
图3是图1中a-a剖视图。
[0025]
图4是图1中b-b剖视图。
[0026]
图5是旋挖钻头的结构示意图。
[0027]
图6是莱洛三角形的几何成形原理图。
[0028]
图7是莱洛三角形的运动轨迹。
[0029]
附图中，1-钻杆、2-取土方桶、21-切壁、3-传动轴、31-第一轴杆、32-第二轴杆、33
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第三轴杆、34-第四轴杆、35-轴套、4-莱洛三角板、5-齿刀轴、6-旋挖钻头、61-切土刀头、 7-滚动轴承、8-圆盘、9-三角盖板。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0032]
以下结合附图对实用新型的具体实施进一步说明。
[0033]
如图1至图3所示，本实用新型公开了一种一次性成孔的方桩旋挖装置，包括钻杆1，还包括：
[0034]
取土方桶2，所述取土方桶2为底部开口、顶部闭合的桶体，所述钻杆1一端贯穿所述取土方桶2的顶壁且向桶内延伸，所述钻杆1与所述取土方桶2转动连接；
[0035]
传动轴3，所述传动轴3位于所述取土方桶2内，所述传动轴3一端与所述钻杆1连接；
[0036]
莱洛三角板4，所述莱洛三角板4位于所述传动轴3下方且位于所述取土方桶2内，所述莱洛三角板4的上表面连接所述传动轴3的另一端，所述莱洛三角板4的中心轴与所述钻杆1中心轴通过传动轴3偏心连接，所述钻杆1通过传动轴3偏心使得所述莱洛三角板4端角沿所述取土方桶2内壁上圆角方形轨迹贴合旋转；
[0037]
图6表示三个虚线圆相交而得的实线部分即为莱洛三角形a。图7表示莱洛三角形a的中心b沿着圆周c轨迹运动时，三角形定点的运动轨迹是一个圆角正方形d。莱洛三角板4 既能被“卡住”不能平移，又能自由地旋转，启到很好的限位作用。
[0038]
齿刀轴5，所述齿刀轴5位于所述取土方桶2内，所述齿刀轴5一端固定在所述莱洛三角板4的下表面，所述齿刀轴5另一端延伸出所述取土方桶2，所述齿刀轴5的端角与所述莱洛三角板4的端角相对应；在本实施例中，所述齿刀轴5为螺旋上升的螺旋杆；螺旋杆能不断的带土上升。
[0039]
旋挖钻头6，所述旋挖钻头6设于所述齿刀轴5的自由端上，所述旋挖钻头6的端角与所述齿刀轴5的端角相对应，所述旋挖钻头6的下表面设有切土刀头61，所述切土刀头61 呈中心向三个端角轴线分布。
[0040]
所述取土方桶2底部的外壁与内壁呈一倾斜向上的切壁21。所述切壁21的倾斜角为 30-60
°
。切壁21的设置能使取土方桶2很好的切入到土里面去。
[0041]
所述取土方桶2的顶壁设有通孔(图中未示)，所述通孔内设有滚动轴承7，所述钻杆1 穿过所述滚动轴承7且向桶内延伸，所述钻杆1与所述滚动轴承7转动连接。通过滚动轴承 7的设置来确保钻杆1的稳定转动，同时实现取土方桶2不转动的效果，具体的钻杆1与滚动轴承7内圈相连，取土方桶2与滚动轴承7外圈相连即可。除此之外，本领域技术人员根据现有技术所能够直接实现的其他连接方式也能够替换本方案。滚动轴承7可使得取土方桶 2本身并不转动，钻杆1转动通过传动轴3带动旋挖钻头6转动开挖。
[0042]
所述齿刀轴5延伸出所述取土方桶2的长度为10-20
㎝
。
[0043]
旋挖钻头6既可钻孔挖土，又可将土挤入取土方桶2中。取土方桶2既起到装土的作用，又作为莱洛三角板4及齿刀轴5做方形开挖的限位圈。所述旋挖钻头6与所述齿刀轴5之间为可拆卸连接。方便更换旋挖钻头6。在本实施例中，所述旋挖钻头6与所述齿刀轴5之间为卡接或螺纹连接。安装拆卸方便。
[0044]
如图1所示，所述传动轴3包括从上往下依次连接的第一轴杆31、第二轴杆32和第三轴杆33，所述第一轴杆31一端固定在所述钻杆1上，所述第一轴杆31另一端竖直向下延伸，所述第二轴杆32固定在第一轴杆31上且倾斜向下延伸，所述第三轴杆33一端固定在第二轴杆32上且竖直向下延伸，所述第三轴杆33另一端固定在所述莱洛三角板4的上表面且位于所述莱洛三角板4的中心轴上。如图4所示，所述第三轴杆33上还套接一圆盘8，所述圆盘 8内切所述取土方桶2的内壁，所述取土方桶2内壁四个端角上设有三角盖板9，所述三角盖板9位于所述圆盘8上方，所述圆盘8与所述三角盖板9形成滑动密封。圆盘8和三角盖板 9的设置可以有效的避免莱洛三角板4下方的土通过莱洛三角板4与取土方桶2间的间隙，进入到莱洛三角板4上方的取土方桶2内，从而有效的保护钻杆1，使其不被泥土卡住。
[0045]
如图2所示，所述传动轴3包括第四轴杆34和轴套35，所述第四轴杆34一端固定在所述莱洛三角板4的上表面且位于所述莱洛三角板4的中心轴上，所述第四轴杆34另一端竖直向上延伸通过所述轴套35与所述钻杆1连接。所述第四轴杆34上还套接一圆盘8，所述圆盘8内切所述取土方桶2的内壁，所述取土方桶2内壁四个端角上设有三角盖板，所述三角盖板9位于所述圆盘8上方，所述圆盘8与所述三角盖板9形成滑动密封。圆盘8和三角盖板9的设置可以有效的避免莱洛三角板4下方的土通过间隙进入到莱洛三角板4上方的取土方桶2内，从而有效的保护钻杆1，使其不被泥土卡住。
[0046]
本实用新型一次性成孔的方桩旋挖装置的工作原理如下：
[0047]
首先，将钻杆1的上端安装在旋挖机上，方桩旋挖装置对准开孔处，开动旋挖机；
[0048]
接着，钻杆1转动且产生向下的力，钻杆1通过传动轴3偏心使得莱洛三角板4端角沿取土方桶2内壁圆角方形轨迹贴合旋转，且莱洛三角板4通过齿刀轴5联动旋挖钻头6进行转动开挖，开挖出尺寸为取土方桶2大小的圆角方桩；
[0049]
然后，旋挖钻头6不断将土层打碎并不断向土层钻进，旋挖钻头6既可钻孔挖土，又可将土挤入取土方桶2中；取土方桶2在自身重力和钻杆1的钻力作用下，取土方桶2底部的切壁21切入到土里，形成直角方桩；开挖一段时间后，取土方桶2内装满土，旋挖机提起钻杆1，将取土方桶2提升到地面上，反方向旋转钻杆1，齿刀轴5也反方向转动，即可卸掉取土方桶2内的土；
[0050]
最后，重复上述开挖工作，形成最终直角方桩，达到施工要求。
[0051]
以开挖一根20m的方桩为例：一般人工挖孔桩成孔时间在20-30天；旋挖圆孔配合修边挖孔桩成孔时间在7-10天；而本实用新型一次性成孔的方桩旋挖装置，可直接安装到旋挖机上，与圆孔旋挖工艺几乎无异，操作十分简单，省去圆孔配合修边成方桩工序，成孔时间大概在0.3-1天。
[0052]
本实用新型一次性成孔的方桩旋挖装置采用钻杆1、带有切壁21的取土方桶2、传动轴 3、莱洛三角板4、齿刀轴5和旋挖钻头6，钻杆1相对取土方桶2转动，钻杆1通过传动轴 3带动莱洛三角板4在取土方桶2内旋转，莱洛三角板4通过齿刀轴5联动旋挖钻头6进行旋转
开挖，旋挖钻头6边开挖边将土挤入取土方桶2内形成圆角方桩，进一步取土方桶2在自身重力和钻杆1的钻力作用下通过切壁21切入到土里，旋挖钻头6继续开挖形成直角方桩，具有快速一次成孔、工序简洁、施工方便、安全高效且施工成本低等优点。
[0053]
上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。