一种用于灌注桩施工的混凝土灌注装置的制作方法

1.本发明涉及混凝土灌注技术领域，具体为一种用于灌注桩施工的混凝土灌注装置。


背景技术：

2.随着我国高铁的飞速发展，隧道越来越多，在开挖隧道的工程建设中，很容易遇到松散堆积土、回填土等欠固结土层的情况，致使在隧道开挖过程中出现隧道的整体或局部性的沉降，在隧道开挖和支护过程中，存在支护强度不够、隧道围岩发生大变形、支护结构破坏等问题，为隧道支护结构的安全和运营的稳定带来了极大的威胁，为了解决这种特殊底层下穿隧道的沉降问题，多采用洞内施工灌注桩基加固。
3.现有钻孔灌注桩在施工时，通常是采用钻孔机钻孔(或人工钻孔)，然后再将预制的钢筋笼吊装到孔内，然后再采用导管灌注混凝土；由于灌注桩的桩长较深，传统的振捣棒不能伸入到灌注桩的底部，混凝土在从导管输送到灌注桩的底部后只能依靠混凝土本身的坍落度来保证混凝土密实；这种方式容易导致浇筑过程中出现气泡，会严重降低装的承载力，且完全依靠混凝土的坍落度来保证混凝土密实会导致混凝土浇筑的进度较慢。
4.基于此，本发明设计了一种用于灌注桩施工的混凝土灌注装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于灌注桩施工的混凝土灌注装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于灌注桩施工的混凝土灌注装置，包括灌注管，所述灌注管上开设有灌注孔，所述灌注管转动连接有第一转环，所述第一转环在竖直方向上滑动连接有滑套，所述滑套内圆周壁上开设有波浪滑槽，所述波浪滑槽首尾相连呈环形状；所述波浪滑槽内滑动连接有第一导向滑块，所述第一导向滑块与灌注管固定连接；所述滑套上固定连接有搅拌块；所述灌注管固定连接有安装框，所述第一转环和滑套均位于安装框内侧；
7.所述滑套上转动连接有第二转环，所述第二转环上固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆的底端固定连接有安装环；所述安装环上固定连接有夯实板，所述夯实板的底面与搅拌块的顶面贴合；所述搅拌块和夯实板上分别开设有第一斜面和第二斜面；所述第一斜面和第二斜面能够相互贴合；所述滑套上开设有第一滑槽，所述第一滑槽由横槽和斜槽组成，所述横槽与斜槽连通；所述第一滑槽内滑动连接有第二导向滑块，所述第二导向滑块与安装环固定连接；所述安装框内设置有第一压力传感器和第二压力传感器；
8.所述安装框内设置有驱动组件和触发组件；所述触发组件挤压第一压力传感器时，驱动组件驱动滑套顺时针转动，触发组件挤压第二压力传感器时，驱动组件驱动滑套逆时针转动。
9.作为本发明的进一步方案，所述驱动组件包括第一锥齿轮和电机；所述第一锥齿
轮与第一转环固定连接，所述第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮；所述电机与安装框固定连接，所述电机的输出轴与第二锥齿轮的转动轴固定连接。
10.作为本发明的进一步方案，所述触发组件包括蜗轮；所述蜗轮与第二锥齿轮的转动轴固定连接，所述蜗轮啮合有蜗杆，所述蜗杆与安装框转动连接，所述蜗杆的转动轴上固定连接有转动套，所述转动套螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆上滑动连接有导向杆，所述导向杆与安装框固定连接；所述第一压力传感器与导向杆固定连接，所述第二压力传感器与转动套固定连接；所述第一压力传感器和第二压力传感器与电机电性连接。
11.作为本发明的进一步方案，所述安装框的底部位于第一滑槽的下方，且安装框的内壁与安装环的外壁贴合。
12.作为本发明的进一步方案，所述伸缩杆上套装有弹簧，所述弹簧的顶底端分别与第二转环和安装环固定连接。
13.作为本发明的进一步方案，所述安装框的顶部固定连接有导料圆台，所述导料圆台位于灌注管外侧，且导料圆台与灌注管贴合。
14.作为本发明的进一步方案，所述安装框上设置有导料斜面。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.1.本发明通过搅拌块的设置，搅拌块可以在混凝土浇筑的同时搅拌混凝土，可以通过搅拌的作用将混凝土中的气泡赶出，可以使灌注桩成桩后混凝土中不会出现蜂窝状，保证了灌注桩的承载力；通过波浪滑槽和第一导向滑块的配合使用，可以使搅拌块在转动的同时可以在竖直方向上循环移动，搅拌块在向上移动时，可以带动位于搅拌块上方的混凝土产生抖动，可以使混凝土中的气泡更好地排出；由于搅拌块的底面设置为平面；搅拌块在向下移动时，搅拌块可以拍打搅拌赶出气泡后且位于搅拌块下方的混凝土，可以对位于搅拌块下方的混凝土起到夯实作用；可以加快混凝土的密实，当灌注桩内灌注满混凝土后，混凝土即处于密实状态，可以大大加快混凝土浇筑的进度。
17.2.本发明通过夯实板、第一压力传感器及触发组件的设置，混凝土每浇筑一定高度后，触发组件会循环触发第一压力传感器，触发组件在挤压第一压力传感器时滑套顺时针转动，可以使夯实板与搅拌块组成一个完整的圆盘，然后在波浪滑槽与第一导向滑块的配合下圆盘可以在竖直方向上循环移动，圆盘可以拍打位于其下方的混凝土，可以对浇筑完成的混凝土整体起到更好的夯实作用，在不影响浇筑速度的前提下，可以使混凝土更好、更快地密实。
附图说明
18.图1为本发明总体结构示意图；
19.图2为本发明部分结构剖视示意图；
20.图3为本发明夯实板与搅拌块连接关系及位置关系示意图；
21.图4为本发明滑套、第一滑槽及第二导向滑块结构示意图；
22.图5为图4中a处局部放大图；
23.图6为本发明安装环与第二导向滑块连接关系示意图；
24.图7为本发明触发组件结构示意图；
25.图8为图7中b处局部放大图；
26.图9为本发明夯实板工作状态示意图；
27.图10为本发明触发组件部分结构示意图。
28.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
29.灌注管1、灌注孔2、第一转环3、滑套4、波浪滑槽5、第一导向滑块6、搅拌块7、第一锥齿轮8、安装框9、第二锥齿轮10、电机11、第二转环12、伸缩杆13、安装环14、夯实板15、第一斜面16、第二斜面17、第一滑槽18、横槽181、斜槽182、第二导向滑块19、蜗轮20、蜗杆21、转动套22、螺纹杆23、导向杆24、第一压力传感器25、弹簧26、导料圆台27、导料斜面28、第二压力传感器29。
具体实施方式
30.请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种用于灌注桩施工的混凝土灌注装置，包括灌注管1，所述灌注管1上开设有灌注孔2，所述灌注管1转动连接有第一转环3，所述第一转环3在竖直方向上滑动连接有滑套4，所述滑套4内圆周壁上开设有波浪滑槽5，所述波浪滑槽5首尾相连呈环形状；所述波浪滑槽5内滑动连接有第一导向滑块6，所述第一导向滑块6与灌注管1固定连接；所述滑套4上固定连接有搅拌块7；所述灌注管1固定连接有安装框9，所述第一转环3和滑套4均位于安装框9内侧；
31.所述滑套4上转动连接有第二转环12，所述第二转环12上固定连接有伸缩杆13，所述伸缩杆13的底端固定连接有安装环14；所述安装环14上固定连接有夯实板15，所述夯实板15的底面与搅拌块7的顶面贴合；所述搅拌块7和夯实板15上分别开设有第一斜面16和第二斜面17；所述第一斜面16和第二斜面17能够相互贴合；所述滑套4上开设有第一滑槽18，所述第一滑槽18由横槽181和斜槽182组成，所述横槽181与斜槽182连通；所述第一滑槽18内滑动连接有第二导向滑块19，所述第二导向滑块19与安装环14固定连接；所述安装框9内设置有第一压力传感器25和第二压力传感器29；
32.所述安装框9内设置有驱动组件和触发组件；所述触发组件挤压第一压力传感器25时，驱动组件驱动滑套4顺时针转动，触发组件挤压第二压力传感器29时，驱动组件驱动滑套4逆时针转动。
33.上述方案在投入实际使用时，如图1-2所示；在灌注桩钻孔完成后，将钢筋笼垂直吊装到灌注桩内并对钢筋笼加以固定；然后再将灌注管1垂直吊装到灌注桩内，并使灌注管1位于钢筋笼的内侧；当搅拌块7与灌注桩的底部接触后，将灌注管1向上提升30-50公分；然后再将配置好的混凝土灌注到灌注管1内，混凝土在落到灌注管1的底部后会从灌注孔2内溢出掉落到灌注桩内；如图2所示，在混凝土灌注的同时启动驱动组件带动第一转环3逆时针转动，在初始状态下，触发组件与第二压力传感器29接触；第一转环3会带动滑套4同步转动，滑套4会带动搅拌块7同步转动，搅拌块7在转动的同时会搅拌混凝土，混凝土面要求位于搅拌块7上方30-50公分，在混凝土浇灌的同时缓慢向上抬升灌注管1，搅拌块7在转动的同时会带动波浪滑槽5同步转动，在第一导向滑块6与波浪滑槽5的作用下，搅拌块7在转动的同时还会在竖直方向上循环移动；搅拌块7在转动时可以实现对混凝土的搅拌，可以交混凝土中的气泡通过搅拌赶出；搅拌块7在向上移动时，可以带动位于搅拌块7上方的混凝土产生抖动，可以使混凝土中的气泡更好地排出；由于搅拌块7的底面设置为平面；搅拌块7在向下移动时，搅拌块7可以拍打搅拌赶出气泡后且位于搅拌块7下方的混凝土，可以对位于
搅拌块7下方的混凝土起到夯实作用；搅拌块7在跟随灌注管1缓慢向上移动时，搅拌块7会依次对新灌入到灌注桩内的混凝土进行搅拌夯实工作；
34.需要说明的是在本设计中灌注管1的提升速度需略大于混凝土的浇筑速度；如图2和图4所示，搅拌块7在搅拌混凝土时为逆时针转动；此时，第二导向滑块19位于横槽181的最左端，滑套4在转动的同时会带动第一滑槽18同步逆时针转动，第一滑槽18会带动第二导向滑块19同步逆时针转动，第二导向滑块19会带动安装环14同步转动(如图6所示)；安装环14会带动夯实板15同步转动，此状态下，夯实板15与搅拌块7的顶面贴合；夯实板15与搅拌块7一起起到搅拌作用；当搅拌块7转动一段时间后，触发组件会挤压第一压力传感器25，然后驱动组件会驱动滑套4顺时针转动；滑套4会带动搅拌块7顺时针转动，此时搅拌块7抬升到使其底面与混凝土面接近位置，此后直到触发组件再次触发第二压力传感器29为止灌注管1暂停提升，但混凝土可以继续浇筑；滑套4在顺时针转动时，在惯性的作用下，第二导向滑块19会相对于滑套4逆时针移动，第二导向滑块19会在横槽181内向右滑动(如图4、图5所示)，然后再从横槽181滑入到斜槽182内，再顺着斜槽182向下移动；第二导向滑块19在横槽181内滑动时会带动安装环14同步移动，安装环14会通过伸缩杆13带动第二转环12相对于滑套4逆时针转动；当第二导向滑块19在斜槽内向下移动时，安装环14会带动伸缩杆13伸长；当第二导向滑块19移动到斜槽182的底端时，夯实板移动到如图9所示的位置，此时第一斜面16和第二斜面17彼此紧密贴合，夯实板与搅拌块7组合成一个完整的圆盘；此时由于第二导向滑块19位于斜槽182的底端且无法再移动，滑套4会带动安装环14同步顺时针转动，滑套4同样会在波浪滑槽5与第一导向滑块6的配合下在竖直方向上循环移动，此时又夯实板与搅拌块7组合成的圆盘会拍打位于其下方的混凝土，可以对浇筑完成的混凝土整体起到更好的夯实作用；当夯实板和搅拌块7共同夯实一段时间后，触发组件会再次挤压第二压力传感器29，驱动组件会再次驱动滑套4逆时针转动，此时灌注管1再次开始向上抬升，夯实板15会再次回到与搅拌块7顶面贴合的位置，然后夯实板15和搅拌块7会再次搅拌混凝土；
35.本发明通过搅拌块7的设置，搅拌块7可以在混凝土浇筑的同时搅拌混凝土，可以通过搅拌的作用将混凝土中的气泡赶出，可以使灌注桩成桩后混凝土中不会出现蜂窝状，保证了灌注桩的承载力；通过波浪滑槽5和第一导向滑块6的配合使用，可以使搅拌块7在转动的同时可以在竖直方向上循环移动，搅拌块7在向上移动时，可以带动位于搅拌块7上方的混凝土产生抖动，可以使混凝土中的气泡更好地排出；由于搅拌块7的底面设置为平面；搅拌块7在向下移动时，搅拌块7可以拍打搅拌赶出气泡后且位于搅拌块7下方的混凝土，可以对位于搅拌块7下方的混凝土起到夯实作用；可以加快混凝土的密实，当灌注桩内灌注满混凝土后，混凝土即处于密实状态，可以大大加快混凝土浇筑的进度；
36.本发明通过夯实板15、第一压力传感器25及触发组件的设置，混凝土每浇筑一定高度后，触发组件会循环触发第一压力传感器25，触发组件在挤压第一压力传感器25时滑套4顺时针转动，可以使夯实板15与搅拌块7组成一个完整的圆盘，然后在波浪滑槽5与第一导向滑块6的配合下圆盘可以在竖直方向上循环移动，圆盘可以拍打位于其下方的混凝土，可以对浇筑完成的混凝土整体起到更好的夯实作用，在不影响浇筑速度的前提下，可以使混凝土更好、更快地密实。
37.作为本发明的进一步方案，所述驱动组件包括第一锥齿轮8和电机11；所述第一锥齿轮8与第一转环3固定连接，所述第一锥齿轮8啮合有第二锥齿轮10；所述电机11与安装框
9固定连接，所述电机11的输出轴与第二锥齿轮10的转动轴固定连接。
38.上述驱动组件在实际工作时，如图2所示，启动电机11，电机11会带动第二锥齿轮10转动，第二锥齿轮10会带动第一锥齿轮8转动，第一锥齿轮8会带动第一转环3转动；安装框9会对电机11、第一锥齿轮8及第二锥齿轮10起到保护作用，可以使混凝土不会干扰电机11、第一锥齿轮8及第二锥齿轮10正常工作。
39.作为本发明的进一步方案，所述触发组件包括蜗轮20；所述蜗轮20与第二锥齿轮10的转动轴固定连接，所述蜗轮20啮合有蜗杆21，所述蜗杆21与安装框9转动连接，所述蜗杆21的转动轴上固定连接有转动套22，所述转动套22螺纹连接有螺纹杆23，所述螺纹杆23上滑动连接有导向杆24，所述导向杆24与安装框9固定连接；所述第一压力传感器25与导向杆24固定连接，所述第二压力传感器29与转动套22固定连接；所述第一压力传感器25和第二压力传感器29与电机11电性连接。
40.上述触发组件在实际工作时，如图7、图8及图10所示，当电机11带动第二锥齿轮10转动时，第二锥齿轮10会带动蜗轮20转动，蜗轮20会带动蜗杆21转动，蜗杆21会带动转动套22转动，转动套22会通过螺纹带动螺纹杆23在导向杆24上向上滑动，当螺纹杆23向上移动到与第一压力传感器25接触后，螺纹杆23再向上移动会挤压第一压力传感器25；第一压力传感器25会将信号传输给电机11，电机11开始反向转动，电机11会带动第二锥齿轮10和蜗轮20反向转动，蜗轮20会带动蜗杆21反向转动，蜗杆21会带动转动套22反向转动，然后转动套22会带动螺纹杆23向下移动，当螺纹杆23向下移动到初始位置时，螺纹杆23会挤压第二压力传感器29，第二压力传感器29会将信号传输给电机11，电机11再次改变转动方向，依次循环。
41.作为本发明的进一步方案，所述安装框9的底部位于第一滑槽18的下方，且安装框9的内壁与安装环14的外壁贴合；工作时，安装框9可以对安装环14起到密封作用，可以保证混凝土不会进入到安装框9的内部，不会影响安装环14的正常工作，可以大大提高本装置的使用寿命。
42.作为本发明的进一步方案，所述伸缩杆13上套装有弹簧26，所述弹簧26的顶底端分别与第二转环12和安装环14固定连接；工作时，通过弹簧26的设置，可以使安装环14和夯实板15更快地与搅拌块7配合。
43.作为本发明的进一步方案，所述安装框9的顶部固定连接有导料圆台27，所述导料圆台27位于灌注管1外侧，且导料圆台27与灌注管1贴合；工作时，通过导料圆台27的设置，可以使混凝土更好地掉落到灌注桩内。
44.作为本发明的进一步方案，所述安装框9上设置有导料斜面28；工作时，通过导料斜面28的设置，可以避免混凝土堆积在安装框9上。
45.工作原理：如图1-2所示；在灌注桩钻孔完成后，将钢筋笼垂直吊装到灌注桩内并对钢筋笼加以固定；然后再将灌注管1垂直吊装到灌注桩内，并使灌注管1位于钢筋笼的内侧；当搅拌块7与灌注桩的底部接触后，将灌注管1向上提升30-50公分；然后再将配置好的混凝土灌注到灌注管1内，混凝土在落到灌注管1的底部后会从灌注孔2内溢出掉落到灌注桩内；如图2所示，在混凝土灌注的同时启动驱动组件带动第一转环3逆时针转动，在初始状态下，触发组件与第二压力传感器29接触；第一转环3会带动滑套4同步转动，滑套4会带动搅拌块7同步转动，搅拌块7在转动的同时会搅拌混凝土，混凝土面要求位于搅拌块7上方
30-50公分，在混凝土浇灌的同时缓慢向上抬升灌注管1，搅拌块7在转动的同时会带动波浪滑槽5同步转动，在第一导向滑块6与波浪滑槽5的作用下，搅拌块7在转动的同时还会在竖直方向上循环移动；搅拌块7在转动时可以实现对混凝土的搅拌，可以交混凝土中的气泡通过搅拌赶出；搅拌块7在向上移动时，可以带动位于搅拌块7上方的混凝土产生抖动，可以使混凝土中的气泡更好地排出；由于搅拌块7的底面设置为平面；搅拌块7在向下移动时，搅拌块7可以拍打搅拌赶出气泡后且位于搅拌块7下方的混凝土，可以对位于搅拌块7下方的混凝土起到夯实作用；搅拌块7在跟随灌注管1缓慢向上移动时，搅拌块7会依次对新灌入到灌注桩内的混凝土进行搅拌夯实工作；
46.需要说明的是在本设计中灌注管1的提升速度需略大于混凝土的浇筑速度；如图2和图4所示，搅拌块7在搅拌混凝土时为逆时针转动；此时，第二导向滑块19位于横槽181的最左端，滑套4在转动的同时会带动第一滑槽18同步逆时针转动，第一滑槽18会带动第二导向滑块19同步逆时针转动，第二导向滑块19会带动安装环14同步转动(如图6所示)；安装环14会带动夯实板15同步转动，此状态下，夯实板15与搅拌块7的顶面贴合；夯实板15与搅拌块7一起起到搅拌作用；当搅拌块7转动一段时间后，触发组件会挤压第一压力传感器25，然后驱动组件会驱动滑套4顺时针转动；
47.滑套4会带动搅拌块7顺时针转动，此时搅拌块7抬升到使其底面与混凝土面接近位置，此后直到触发组件再次触发第二压力传感器29为止灌注管1暂停提升，但混凝土可以继续浇筑；滑套4在顺时针转动时，在惯性的作用下，第二导向滑块19会相对于滑套4逆时针移动，第二导向滑块19会在横槽181内向右滑动(如图4、图5所示)，然后再从横槽181滑入到斜槽182内，再顺着斜槽182向下移动；第二导向滑块19在横槽181内滑动时会带动安装环14同步移动，安装环14会通过伸缩杆13带动第二转环12相对于滑套4逆时针转动；当第二导向滑块19在斜槽内向下移动时，安装环14会带动伸缩杆13伸长；当第二导向滑块19移动到斜槽182的底端时，夯实板移动到如图9所示的位置，此时第一斜面16和第二斜面17彼此紧密贴合，夯实板与搅拌块7组合成一个完整的圆盘；此时由于第二导向滑块19位于斜槽182的底端且无法再移动，滑套4会带动安装环14同步顺时针转动，滑套4同样会在波浪滑槽5与第一导向滑块6的配合下在竖直方向上循环移动，此时又夯实板与搅拌块7组合成的圆盘会拍打位于其下方的混凝土，可以对浇筑完成的混凝土整体起到更好的夯实作用；当夯实板和搅拌块7共同夯实一段时间后，触发组件会再次挤压第二压力传感器29，驱动组件会再次驱动滑套4逆时针转动，此时灌注管1再次开始向上抬升，夯实板15会再次回到与搅拌块7顶面贴合的位置，然后夯实板15和搅拌块7会再次搅拌混凝土。