一种市政路桥工程使用的基于现桩的扩桩设备的制作方法

所属技术领域

本发明属于打桩技术领域，尤其涉及一种市政路桥工程使用的基于现桩的扩桩设备。

背景技术：

目前，随着人们对建筑要求的不断提高，不仅对桩地基的强度要求越来越高，而且对打桩的效率要求也越来越高，传统打桩技术想要满足要求，就需要增加更多的辅助设备，且对这些辅助设备的要求性较高。这样做一方面提高了成本，另一方面不利于操作，使制桩效率下降。那么在不增加成本，并且可以提高制桩效率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路桥工程使用的基于现桩的扩桩设备解决如上问题。

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路桥工程使用的基于现桩的扩桩设备，它是采用以下技术方案来实现的。

一种市政路桥工程使用的基于现桩的扩桩设备，其特征在于：它包括圆柱桩、扩桩机构，其中扩桩机构安装在圆柱桩内。

上述圆柱桩包括圆柱桩壳、弹性片、安装槽、锥心槽、偏心孔、排土通槽、过滤孔、下挡板，其中圆柱桩壳下侧具有圆形安装槽，安装槽的內圆面上开有内齿；锥形槽为锥形状，锥形槽位于安装槽的上侧；圆柱壳中间具有排土通槽，其由两个对称的u形槽组成，其中一个u型槽圆形一端的圆心位于安装槽的轴线上，u型槽另一端与安装槽的內圆面上下齐平；三个偏心孔为圆形通孔且之间以圆柱桩轴线为中心周向成90度分布在排土通槽的三个方向上，其中一个偏心孔的轴线与排土通槽中两个圆形端的轴线共面；其余两个偏心孔对称的位于排土通槽两侧且该两个偏心孔的轴线组成的平面垂直于另外一个偏心孔轴线与排土通槽中两个圆形端轴线组成的平面；三个偏心孔中的安装结构相同，对于其中任意一个偏心孔的内圆面上均开有两个过滤孔，且两个过滤孔位于偏心孔內圆面上靠近排土通槽一端的上下两侧；弹性片具有弹性，四个弹性片两两一组组成两组偏心孔弹性隔片，其分别位于偏心孔上下两侧；每一组偏心孔弹性隔片中的两个弹性片对称安装在偏心孔内侧，将偏心孔空间完全隔开；三个偏心孔的下端均安装有一个下挡板。

上述扩桩机构包括第一固定板、驱动电机、支撑杆、排土螺旋片、转动轴、间隙槽、固定杆、固定轴套、第二固定板、钻头、挡土弧板、刀片、刀片孔、钻头凸起、第一齿轮、第二齿轮、传动轴、第三齿轮、第四齿轮、容刀腔、弹簧、内齿、滑槽、滑块，其中第一固定板的中心开有一个圆形通孔，第一固定板下端的两侧对称安装有两个支撑杆；驱动电机安装在第一固定板的上侧，且驱动电机与圆形通孔配合；转动轴的上端穿过固定板上的圆形通孔安装在驱动电机的下端；排土螺旋片上开有三个间隙槽，排土螺旋片的内侧安装在转动轴的外圆面上；三个固定轴套上均安装一个固定杆，三个固定轴套的內圆面安装在转动轴的外圆面上，且三个固定轴套分别与排土螺旋片上的三个间隙槽相对应；挡土弧板通过三个固定杆安装在转动轴上；转动轴的下端依次安装有第一齿轮和第三齿轮，两个第二固定板的一端通过轴承嵌套在转动轴上，且两个第二固定板中的其中一个位于第一齿轮的上侧，另一个位于第三齿轮的下侧；两个第二固定板另一端共同安装有传动轴；第二齿轮通过轴承安装在传动轴上；第四齿轮安装在传动轴的上且位于第二齿轮下侧；第二齿轮和第四齿轮位于两个第二固定板之间；第二齿轮与第一齿轮啮合，第三齿轮和第四齿轮啮合；传动轴的下端安装有钻头，钻头的下端对称的开有两个容刀腔，两个容刀腔内部所安结构完全相同；对于其中任意一个容刀腔，其两侧对称地开有两个滑槽，刀片的两端对称地安装有两个导向块，刀片通过两个导向块与两个滑槽的相互配合而安装在容刀腔内，弹簧的一端安装在位于容刀腔内侧的刀片上，另一端安装在容刀腔内靠近钻头中心一侧的侧壁上；钻头外缘面对称的开有两个刀片孔，刀片孔与容刀腔相配合且被刀片穿出；钻头的下端均匀的安装有许多钻头凸起。

上述两个对称支撑杆安装在圆柱桩上端；挡土弧板侧面与排土通槽上位于安装槽轴线一端的内侧面组成一个圆心通孔；第二齿轮与安装槽内的内齿啮合。

作为本技术的进一步改进，上述弹簧为压缩弹簧，其作用是给刀片一个恢复力。

作为本技术的进一步改进，上述弹性片上可以安装弹簧，增加弹性片的弹力效果。

作为本技术的进一步改进，上述排土螺旋片的上端穿出圆柱桩的上端面，其作用是将土排出圆柱桩的上端面。

作为本技术的进一步改进，上述排土螺旋片的下端延伸到锥形槽内，其作用是更加充分的对土进行排送。

相对于传统的打桩技术，本发明中扩桩设备具有扩桩、排土、过滤石头等功能。

本发明中圆柱桩上排土通槽的作用是可以使扩桩机构顺利的从排土通槽中间穿过，锥形槽的作用是可以让排土螺旋片和土有更多的接触，且扩桩机构排出的土可以更加顺利的移动到排土通槽中。

本发明中转动轴安装在驱动电机下侧，且位于排土通槽中，排土螺旋片安装在转动轴上，驱动电机可以依次带动转动轴和排土螺旋片进行转动，挡土弧板通过固定杆和固定轴套固定在转动轴上，因为固定轴套通过轴承安装在转动轴上，所以转动轴在转动时不会带动挡土弧板转动；由于固定杆和固定轴套会对转动过程中的排土螺旋片造成干涉，所以本发明中排土螺旋片上开有与固定杆和固定轴套相对应的三个间隙槽；因为排土螺旋片只有在圆形通孔中才可以将土排出，所以本发明中挡土弧板的侧面与排土通槽的内侧面组成一个圆心通孔，通过排土螺旋片在圆形通孔中的旋转带来向上的旋转力将土排出。

本发明中转动轴和传动轴之间通过两个第二固定板连接，且在连接处分别安装有轴承，通过轴承的连接，转动轴和传动轴在同时转动的情况下也不会造成干涉，第一齿轮和第三齿轮安装在转动轴上，第二齿轮和第四齿轮安装在传动轴上，第一齿轮和第二齿轮啮合，第三齿轮和第四齿轮啮合，转动轴通过第一齿轮将带动第二齿轮进行自转，因为第二齿轮和传动轴之间通过轴承安装，所以第二齿轮自转时不会带动传动轴进行转动；由于第二齿轮与圆柱桩下端的安装槽內圆面上的内齿啮合，所以内齿将带动传动轴围绕转动轴进行圆周转动，进而带动安装在传动轴上的第四齿轮和钻头绕着转动轴进行圆周转动；转动轴的转动将依次通过第三齿轮、第四齿轮、传动轴的配合带动钻头进行自转，钻头的圆周转动和钻头自转的合成运动能够使得钻头可以将圆柱桩底端的正下面的土基本全部钻到；钻头的外缘面上对称地开有两个刀片孔，安装在容刀腔内壁和刀片之间的弹簧可以给刀片提供一个弹力，使刀片通过安装在两侧的滑块可以在滑槽内滑动，设计刀片的目的在于，钻头是从圆柱桩中伸出的，钻头的钻土面积必然小于圆柱桩的底面积，设计的刀片能够到达钻头无法钻到的地方，以使圆柱桩底面的土全部被钻到。因为本发明中圆形钻头，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮的直径均小于排土通槽中u形槽圆形一端的直径，且第一齿轮和第二齿轮的半径之和、第三齿轮和第四齿轮的半径之和均小于排土通槽中在同一平面内的两个圆形端圆心连线的长度，所以本发明中的扩孔机构可以通过排土通槽从圆柱桩内取出。

本发明中偏心孔内的两组弹性片可以将从排土通槽中通过偏心孔内圆面上的两个过滤孔落入偏心孔中的石头和土进行过滤，石头通过本身的重力作用从两个对称的弹性片的中间落入偏心孔的下端，而没有石头时土的重力不足以压开弹性片，使得弹性片上侧到过滤孔之间堆满了土，而设计中这个间距是很短的，也就是所堆的土很少就可以将过滤孔赌满，避免了排土通槽中的土一直进入到偏心孔中。该设计的作用是可以对扩孔过程中排出的石头加以利用，节省了材料；偏心孔的下端安装有一个下挡板，其作用是防止将落入偏心孔中的石头掉落到扩桩设备的下端，影响扩桩设备的工作效率。

在扩桩设备工作前，先将挡土弧板安装在三个固定板上，然后通过支撑杆和圆柱桩、第二齿轮与安装槽内内齿的配合，将扩桩机构安装在圆柱桩的排土通槽内；此时刀片通过弹簧的弹力从容刀腔内侧移动到钻头的外侧；在扩桩设备工作时，驱动电机通过转动轴驱动第一齿轮、第三齿轮进行转动，第一齿轮通过第二齿轮和圆柱桩上的内齿驱动传动轴围绕转动轴进行圆周转动，传动轴围绕转动轴转动的同时将带动第四齿轮和钻头围绕转动轴进行圆周转动，第三齿轮通过第四齿轮将带动传动轴进行自转，从而带动钻头进行自转，钻头在自转的同时带动通过安装在钻头下端的钻头凸起和刀片进行转动且同时围绕转动轴进行圆周转动，进而进行扩桩，在钻头进行扩桩的同时排土螺旋片通过旋转力将钻头钻出的土和石头从挡土弧板与排土通槽组成圆心通孔中排出，排土过程中排土通槽中的一部分石头和土从过滤孔进入到偏心孔中，通过弹性片的过滤，石头和一小部分土会从两个弹性片的中间落入偏心孔的下侧，从而成为桩的一部分；当扩桩完成后将扩桩机构和安装在三个固定杆上的挡土弧板从圆柱桩的排土通槽中取出，之后在排土通槽和三个偏心孔中灌入水泥，使排土通槽和三个偏心孔中形成水泥桩；在圆柱桩内形成的水泥桩能够适应更高建筑对地基稳定性的需求。

本发明能够直接将扩桩机构安装在圆柱桩下侧，在扩桩机构的作用下，可以将圆柱桩直接放在地基中，在扩桩机构拿出后，直接浇筑，完成筑桩。而不用先钻孔，在下桩，节省了时间，提高了效率，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是整体部件外观示意图。

图2是整体部件结构分布示意图。

图3是整体部件结构剖视图。

图4是驱动电机安装示意图。

图5是钻头和齿轮结构示意图。

图6是钻头和齿轮安装示意图。

图7是排土螺旋片安装示意图。

图8是排土螺旋片结构示意图。

图9是刀片安装示意图。

图10是圆柱桩结构示意图。

图11是圆柱桩结构剖视图。

图12是弹性片安装示意图。

图中标号名称：1、驱动电机，2、第一固定板，3、支撑杆，4、排土螺旋片，5、圆柱桩，6、转动轴，7、第二固定板，8、间隙槽，9、传动轴，10、钻头，11、刀片，12、钻头凸起，13、挡土弧板，14、固定杆，15、弹性片，16、固定轴套，17、第一齿轮，18、第二齿轮，20、第三齿轮，21、第四齿轮，22、弹簧，23、内齿，24、滑槽，25、滑块，26、过滤孔，27、偏心孔，28、排土通槽，29、安装槽，30、锥形槽，31、容刀腔，32、扩桩机构，35、刀片孔，36、下挡板，37、圆柱桩壳。

具体实施方式

如图1、2、3所示，它包括圆柱桩5、扩桩机构32，其中扩桩机构32安装在圆柱桩5内。

如图2、10、11、12所示，上述圆柱桩5包括圆柱桩壳37、弹性片15、安装槽29、锥心槽、偏心孔27、排土通槽28、过滤孔26、下挡板36，其中如图11所示，圆柱桩壳37下侧具有圆形安装槽29，安装槽29的內圆面上开有内齿23；如图2、3所示，锥形槽30为锥形状，锥形槽30位于安装槽29的上侧；如图10所示，圆柱壳中间具有排土通槽28，其由两个对称的u形槽组成，其中一个u型槽圆形一端的圆心位于安装槽29的轴线上，u型槽另一端与安装槽29的內圆面上下齐平；如图10所示，三个偏心孔27为圆形通孔且之间以圆柱桩5轴线为中心周向成90度分布在排土通槽28的三个方向上，其中一个偏心孔27的轴线与排土通槽28中两个圆形端的轴线共面；其余两个偏心孔27对称的位于排土通槽28两侧且该两个偏心孔27的轴线组成的平面垂直于另外一个偏心孔27轴线与排土通槽28中两个圆形端轴线组成的平面；三个偏心孔27中的安装结构相同，如图11、12所示，对于其中任意一个偏心孔27的内圆面上均开有两个过滤孔26，且两个过滤孔26位于偏心孔27內圆面上靠近排土通槽28一端的上下两侧；如图12所示，弹性片15具有弹性，四个弹性片15两两一组组成两组偏心孔27弹性隔片，其分别位于偏心孔27上下两侧；每一组偏心孔27弹性隔片中的两个弹性片15对称安装在偏心孔27内侧，将偏心孔27空间完全隔开；三个偏心孔27的下端均安装有一个下挡板36。

如图2、3、4、5、6所示，上述扩桩机构32包括第一固定板2、驱动电机1、支撑杆3、排土螺旋片4、转动轴6、间隙槽8、固定杆14、固定轴套16、第二固定板7、钻头10、挡土弧板13、刀片11、刀片孔35、钻头凸起12、第一齿轮17、第二齿轮18、传动轴9、第三齿轮20、第四齿轮21、容刀腔31、弹簧22、内齿23、滑槽24、滑块25，其中其中如图2、3所示，第一固定板2的中心开有一个圆形通孔，如图4所示，第一固定板2下端的两侧对称安装有两个支撑杆3；驱动电机1安装在第一固定板2的上侧，且驱动电机1与圆形通孔配合；转动轴6的上端穿过固定板上的圆形通孔安装在驱动电机1的下端；如图7、8所示，排土螺旋片4上开有三个间隙槽8，排土螺旋片4的内侧安装在转动轴6的外圆面上；三个固定轴套16上均安装一个固定杆14，三个固定轴套16的內圆面安装在转动轴6的外圆面上，且三个固定轴套16分别与排土螺旋片4上的三个间隙槽8相对应；挡土弧板13通过三个固定杆14安装在转动轴6上；如图5、6所示转动轴6的下端依次安装有第一齿轮17和第三齿轮20，两个第二固定板7的一端通过轴承嵌套在转动轴6上，且两个第二固定板7中的其中一个位于第一齿轮17的上侧，另一个位于第三齿轮20的下侧；两个第二固定板7另一端共同安装有传动轴9；如图6所示，第二齿轮18通过轴承安装在传动轴9上；第四齿轮21安装在传动轴9的上且位于第二齿轮18下侧；第二齿轮18和第四齿轮21位于两个第二固定板7之间；第二齿轮18与第一齿轮17啮合，第三齿轮20和第四齿轮21啮合；传动轴9的下端安装有钻头10，如图9所示，钻头10的下端对称的开有两个容刀腔31，两个容刀腔31内部所安结构完全相同；对于其中任意一个容刀腔31，其两侧对称地开有两个滑槽24，刀片11的两端对称地安装有两个导向块，刀片11通过两个导向块与两个滑槽24的相互配合而安装在容刀腔31内，弹簧22的一端安装在位于容刀腔31内侧的刀片11上，另一端安装在容刀腔31内靠近钻头10中心一侧的侧壁上；如图6、9所示，钻头10外缘面对称的开有两个刀片孔35，刀片孔35与容刀腔31相配合且被刀片11穿出；如图5、6所示，钻头10的下端均匀的安装有许多钻头凸起12。

如图1、2、3所示，上述两个对称支撑杆3安装在圆柱桩5上端；挡土弧板13侧面与排土通槽28上位于安装槽29轴线一端的内侧面组成一个圆心通孔；第二齿轮18与安装槽29内的内齿23啮合。

上述弹簧22为压缩弹簧22，其作用是给刀片11一个恢复力。

上述弹性片15上可以安装弹簧22，增加弹性片15的弹力。

如图1、2、3所示，上述排土螺旋片4的上端穿出圆柱桩5的上端面，其作用是将土排出圆柱桩5的上端面。

如图2、3所示，上述排土螺旋片4的下端延伸到锥形槽30内，其作用是更加充分的对土进行排送。

本发明中扩桩设备具有扩桩、排土、过滤石头等功能。

本发明中圆柱桩5上排土通槽28的作用是可以使扩桩机构32顺利的从排土通槽28中间穿过，锥形槽30的作用是可以让排土螺旋片4和土有更多的接触，且扩桩机构32排出的土可以更加顺利的移动到排土通槽28中。

本发明中转动轴6安装在驱动电机1下侧，且位于排土通槽28中，排土螺旋片4安装在转动轴6上，驱动电机1可以依次带动转动轴6和排土螺旋片4进行转动，挡土弧板13通过固定杆14和固定轴套16固定在转动轴6上，因为固定轴套16通过轴承安装在转动轴6上，所以转动轴6在转动时不会带动挡土弧板13转动；由于固定杆14和固定轴套16会对转动过程中的排土螺旋片4造成干涉，所以本发明中排土螺旋片4上开有与固定杆14和固定轴套16相对应的三个间隙槽8；因为排土螺旋片4只有在圆形通孔中才可以将土排出，所以本发明中挡土弧板13的侧面与排土通槽28的内侧面组成一个圆心通孔，通过排土螺旋片4在圆形通孔中的旋转带来向上的旋转力将土排出。

本发明中转动轴6和传动轴9之间通过两个第二固定板7连接，且在连接处分别安装有轴承，通过轴承的连接，转动轴6和传动轴9在同时转动的情况下也不会造成干涉，第一齿轮17和第三齿轮20安装在转动轴6上，第二齿轮18和第四齿轮21安装在传动轴9上，第一齿轮17和第二齿轮18啮合，第三齿轮20和第四齿轮21啮合，转动轴6通过第一齿轮17将带动第二齿轮18进行自转，因为第二齿轮18和传动轴9之间通过轴承安装，所以第二齿轮18自转时不会带动传动轴9进行转动；由于第二齿轮18与圆柱桩5下端的安装槽29內圆面上的内齿23啮合，所以内齿23将带动传动轴9围绕转动轴6进行圆周转动，进而带动安装在传动轴9上的第四齿轮21和钻头10绕着转动轴6进行圆周转动；转动轴6的转动将依次通过第三齿轮20、第四齿轮21、传动轴9的配合带动钻头10进行自转，钻头10的圆周转动和钻头10自转的合成运动能够使得钻头10可以将圆柱桩5底端的正下面的土基本全部钻到；钻头10的外缘面上对称地开有两个刀片孔35，安装在容刀腔31内壁和刀片11之间的弹簧22可以给刀片11提供一个弹力，使刀片11通过安装在两侧的滑块25可以在滑槽24内滑动，设计刀片11的目的在于，钻头10是从圆柱桩5中伸出的，钻头10的钻土面积必然小于圆柱桩5的底面积，设计的刀片11能够到达钻头10无法钻到的地方，以使圆柱桩5底面的土全部被钻到。因为本发明中圆形钻头10，第一齿轮17、第二齿轮18、第三齿轮20和第四齿轮21的直径均小于排土通槽28中u形槽圆形一端的直径，且第一齿轮17和第二齿轮18的半径之和、第三齿轮20和第四齿轮21的半径之和均小于排土通槽28中在同一平面内的两个圆形端圆心连线的长度，所以本发明中的扩孔机构可以通过排土通槽28从圆柱桩5内取出。

本发明中偏心孔27内的两组弹性片15可以将从排土通槽28中通过偏心孔27内圆面上的两个过滤孔26落入偏心孔27中的石头和土进行过滤，石头通过本身的重力作用从两个对称的弹性片15的中间落入偏心孔27的下端，而没有石头时土的重力不足以压开弹性片15，使得弹性片15上侧到过滤孔26之间堆满了土，而设计中这个间距是很短的，也就是所堆的土很少就可以将过滤孔26赌满，避免了排土通槽28中的土一直进入到偏心孔27中。该设计的作用是可以对扩孔过程中排出的石头加以利用，节省了材料；偏心孔27的下端安装有一个下挡板36，其作用是防止将落入偏心孔27中的石头掉落到扩桩设备的下端，影响扩桩设备的工作效率。

在扩桩设备工作前，先将挡土弧板13安装在三个固定板上，然后通过支撑杆3和圆柱桩5、第二齿轮18与安装槽29内内齿23的配合，将扩桩机构32安装在圆柱桩5的排土通槽28内；此时刀片11通过弹簧22的弹力从容刀腔31内侧移动到钻头10的外侧；在扩桩设备工作时，驱动电机1通过转动轴6驱动第一齿轮17、第三齿轮20进行转动，第一齿轮17通过第二齿轮18和圆柱桩5上的内齿23驱动传动轴9围绕转动轴6进行圆周转动，传动轴9围绕转动轴6转动的同时将带动第四齿轮21和钻头10围绕转动轴6进行圆周转动，第三齿轮20通过第四齿轮21将带动传动轴9进行自转，从而带动钻头10进行自转，钻头10在自转的同时带动通过安装在钻头10下端的钻头凸起12和刀片11进行转动且同时围绕转动轴6进行圆周转动，进而进行扩桩，在钻头10进行扩桩的同时排土螺旋片4通过旋转力将钻头10钻出的土和石头从挡土弧板13与排土通槽28组成圆心通孔中排出，排土过程中排土通槽28中的一部分石头和土从过滤孔26进入到偏心孔27中，通过弹性片15的过滤，石头和一小部分土会从两个弹性片15的中间落入偏心孔27的下侧，从而成为桩的一部分；当扩桩完成后将扩桩机构32和安装在三个固定杆14上的挡土弧板13从圆柱桩5的排土通槽28中取出，之后在排土通槽28和三个偏心孔27中灌入水泥，使排土通槽28和三个偏心孔27中形成水泥桩；在圆柱桩5内形成的水泥桩能够适应更高建筑对地基稳定性的需求。

本发明能够直接将扩桩机构32安装在圆柱桩5下侧，在扩桩机构32的作用下，可以将圆柱桩5直接放在地基中，在扩桩机构32拿出后，直接浇筑，完成筑桩。而不用先钻孔，在下桩，节省了时间，提高了效率，具有较好的使用效果。