一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置及方法与流程

1.本发明涉及公路工程施工技术领域，尤其是一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置及方法。


背景技术：

2.在公路工程中，桥址区地质条件直接关系到桥梁桩基施工的技术难度、成本高低,斜岩地区桩基础成孔是桩基础施工中一大难点，桩基施工遇到斜岩地质可能出现孔内泥浆突降、钻头漂移、跳钻、斜孔、提锤困难等现象。
3.目前公路工程中，桩基础成孔作业施工遇到斜岩处理方式的传统方法有4种，分别是大锤穿越法、抛钢筋头法、抛填片石复冲法、回灌素混凝土法。这种4斜岩处理工艺成孔成本高、处理难度大、成孔质量差且施工周期长。
4.大锤穿越法工艺是冲击成孔过程中遇到斜岩时，将冲击锤换为重锤、圆锤并提高一个直径规格，提高冲击锤作用在斜岩上的作用面积及作用力,这种处理工艺一定程度上增加了冲击锤在斜岩上的作用力，但针对倾角45
°
以上的斜岩，效果不明显，钻头漂移、斜孔现象同样存在。
5.抛钢筋头工艺是冲击成孔过程中遇到斜岩时，将冲击锤提起，将钢筋抛填在孔内斜岩低处，将斜岩斜面变为一个平整面，方便冲击锤锤击岩层；这种处理工艺对钢筋抛填量要求计算正确、抛填位置精确，且锤击时，对冲击锤齿牙损伤明显。
6.抛填片石复冲法是冲击成孔作业处理斜岩使用最多的方法。冲孔作业遇到斜岩时，及时回填片石至斜岩顶面1～2m，冲击锤进行复冲，增加冲击锤在斜岩上的作用力；这种处理工艺要求片石强度不小于斜岩岩石强度，且四周地质较好，片石不易被挤压到四周，故抛填片石复冲法适用范围有限。
7.回灌素混凝土法原理是回灌c40级以上混凝土与斜岩结合形成一个固结体，冲击锤复冲，保证岩体对冲击锤的反作用力均衡，减少钻头漂移、跳钻、斜孔、提锤困难等现象；这种处理工艺施工步序繁多(需清理泥浆，保证混凝土与斜岩固结)、施工周期长(需要等待混凝土凝固)、施工成本高。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置及方法，液压腔内充填一定量的重密度液体，推动活塞移动，改变液压腔内液体分布，从而改变冲击锤重心，增大冲击锤在斜岩上的作用力。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
10.一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，包括锤头,所述锤体的底部设置有液压腔，所述液压腔包括液压腔a、液压腔b、液压腔c和液压腔d，所述液压腔a和液压腔c连通在一起，所述液压腔b和液压腔d连通在一起，所述液压腔内设置有移动结构和液体，所述移动结构将液压腔的内腔分割成左腔体和右腔体，所述左腔体上连通有导气管的一端，所
述导气管的另一端与右腔体连通，所述液体设置在移动结构之间，所述移动结构包括活塞，所述活塞活动设置在液压腔的内腔。
11.所述活塞上连接有螺杆,所述液压腔的端头上设置有旋入口，所述旋入口内设置有内螺纹，所述内螺纹与螺杆的外螺纹相对应，所述活塞上设置有导孔，所述导孔内设置有卡槽，所述螺杆的一端设置有内孔，所述内孔内连接有两个卡紧块，所述卡紧块之间连接有弹簧，所述卡紧块与卡槽相对应，所述螺杆的另一端穿过旋入口连接有手柄。
12.所述内孔的侧壁上设置有通孔和卡孔，所述卡紧块上连接有弹性片的一端，所述弹性片的另一端连接在内孔内，所述弹性片的外壁上设置有松卡键，所述松卡键活动设置在通孔内，所述卡紧块活动设置在卡孔内。
13.所述液压腔的两端均设置有轴承，所述轴承之间设置有丝杆，所述活塞上设置有内螺纹孔，所述内螺纹孔与丝杆的外螺纹相对应，所述液压腔的内壁设置有导向槽，所述活塞的两侧沿导向槽的长度方向活动设置，所述丝杆的端头上连接有摇杆。
14.所述液体的体积低于液压腔内腔体积的二分之一，所述液体为汞、蜂蜜或溴水。
15.所述液压腔a与液压腔c水平设置，所述液压腔b与液压腔d水平设置，所述液压腔a与液压腔b垂直设置，所述液压腔c与液压腔d垂直设置。
16.一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置的调整方法，包括以下步骤：
17.s1、根据斜岩的产状，调整液压腔a、液压腔b、液压腔c和液压腔d内活塞的位置，一般而言，需要调整两个液压腔内的活塞位置，推进螺杆与旋入口连接，手柄带动螺杆在旋入口内旋转，螺杆端头上的内孔向活塞方向移动，卡紧块伸入导孔，导孔的内壁压缩两个卡紧块的距离，弹簧也被压缩，当卡紧块移动到卡槽的位置时，在弹簧回复力的作用下，弹簧将卡紧块推进卡槽内，从而将螺杆与活塞连接在一起；
18.s2、螺杆与活塞卡紧后，手柄带动螺杆正旋时，推进活塞向前移动，活塞推动液体向前移动；
19.s3、活塞被推至中间限制位后，螺杆与手柄分离，盖上保护盖，锤头吊入孔内，校正位置，继续冲击成孔；
20.s4、锤头通过斜岩层后，吊出锤头至安全位置，打开保护盖，螺杆与手柄连接，手柄带动螺杆反旋时，拉动活塞向后移动，活塞推动液体向后移动；
21.s5、调整结束后，将活塞到达边限制位后，按下松卡键，弹性片带动卡紧块压缩，卡紧块脱离卡槽，从而使活塞与螺杆分离，继续反旋，螺杆旋出旋入口，盖上保护盖，冲击锤吊入孔内，校正位置，继续冲击成孔。
22.所述卡紧块的外端成倾斜状，所述内孔的外径小于导孔的内径。
23.所述锤头的顶部设置有吊绳，两侧设置有吊环。
24.本发明的有益效果是：
25.1.通过在锤头内部设置至少四个液压腔，每个液压腔设置一个活塞，活塞可以在液压腔内移动，并保证密封，液压腔内充填一定量的重密度液体，活塞移动，改变液压腔内液体分布，从而改变冲击锤重心，增大冲击锤在斜岩上的作用力，解决大锤穿越法效率低的问题，解决抛钢筋头法损伤冲击锤，抛填片石复冲法适用范围受限的问题，解决回灌素混凝土施工步序繁多、施工周期长、施工成本高的问题。
26.2.活塞上设置弹性密封垫，弹性密封垫为弹簧与高分子密封塞的组合，高分子密
封塞与螺纹内壁紧贴，防止高密度液体外泄；丝杆与轴承内侧设置密封垫，提高装置密封性。
27.3.通过卡紧块的外端成倾斜状，便于卡紧块能够进入导孔内。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图；
29.图2为图1的剖面图；
30.图3为图1中a-a剖面结构图；
31.图4为图中b处的结构示意图；
32.图5为螺杆旋入旋入口时的结构示意图；
33.图6为螺杆与活塞卡紧时，推动活塞向前移动时的结构示意图；
34.图7为活塞到限制位位置后，手柄与螺杆分离时的结构示意图；
35.图8为活塞需要复位时，手柄与推进螺杆连接，推动活塞后移时的结构示意图；
36.图9为活塞抵到一端时，按下松卡键，螺杆与活塞分离，拔出螺杆时的结构示意图；
37.图10为摇杆与丝杆连接时的结构示意图；
38.图11为摇杆正旋，活塞往前移动，推动液体往前移动时的结构示意图；
39.图12为活塞运动至限制位置，拆除摇杆时的结构示意图；
40.图13为活塞复位，调整重心位于锤头中心，手柄反旋，活塞往后移动时的结构示意图；
41.图14为活塞到达端部限定位置后，拆除手柄时的结构示意图；
42.图中所示：1-锤头；2-液压腔；3-移动结构；4-液体；5-导气管；6-导孔；7-卡槽；8-内孔；9-卡紧块；10-弹簧；11-松卡键；12-弹性片；13-轴承；14-吊绳；15-吊环；21-液压腔a；22-液压腔b；23-液压腔c；24-液压腔d；25-旋入口；30-活塞；31-螺杆；32-手柄；33-丝杆；34-导向槽；35-摇杆。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
44.如图1至14所示，一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，包括锤头1,所述锤体1的底部设置有液压腔2，所述液压腔2包括液压腔a21、液压腔b22、液压腔c23和液压腔d24，所述液压腔a21和液压腔c23连通在一起，所述液压腔b22和液压腔d24连通在一起，所述液压腔2内设置有移动结构3和液体4，所述移动结构3将液压腔2的内腔分割成左腔体和右腔体，所述左腔体上连通有导气管5的一端，所述导气管5的另一端与右腔体连通，所述液体4设置在移动结构3之间，所述移动结构3包括活塞30，所述活塞30活动设置在液压腔2的内腔。
45.所述活塞30上连接有螺杆31,所述液压腔2的端头上设置有旋入口25，所述旋入口25内设置有内螺纹，所述内螺纹与螺杆31的外螺纹相对应，所述活塞30上设置有导孔6，所述导孔6内设置有卡槽7，所述螺杆31的一端设置有内孔8，所述内孔8内连接有两个卡紧块9，所述卡紧块9之间连接有弹簧10，所述卡紧块9与卡槽7相对应，所述螺杆31的另一端穿过旋入口25连接有手柄32。
46.所述内孔8的侧壁上设置有通孔和卡孔，所述卡紧块9上连接有弹性片12的一端，所述弹性片12的另一端连接在内孔8内，所述弹性片12的外壁上设置有松卡键11，所述松卡键11活动设置在通孔内，所述卡紧块9活动设置在卡孔内。
47.所述液压腔2的两端均设置有轴承13，所述轴承13之间设置有丝杆33，所述活塞30上设置有内螺纹孔，所述内螺纹孔与丝杆33的外螺纹相对应，所述液压腔2的内壁设置有导向槽34，所述活塞30的两侧沿导向槽34的长度方向活动设置，所述丝杆33的端头上连接有摇杆35。
48.所述液体4的体积低于液压腔2内腔体积的二分之一，所述液体4为汞、蜂蜜或溴水。
49.所述液压腔a21与液压腔c23水平设置，所述液压腔b22与液压腔d24水平设置，所述液压腔a21与液压腔b22垂直设置，所述液压腔c23与液压腔d24垂直设置。
50.一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置的调整方法；
51.推进螺杆法
52.s1、根据斜岩的产状，调整液压腔a21、液压腔b22、液压腔c23和液压腔d24内活塞30的位置，一般而言，需要调整两个液压腔2内的活塞30位置，推进螺杆31与旋入口25连接，手柄32带动螺杆31在旋入口25内旋转，螺杆31端头上的内孔8向活塞30方向移动，卡紧块9伸入导孔6，导孔6的内壁压缩两个卡紧块9的距离，弹簧10也被压缩，当卡紧块9移动到卡槽7的位置时，在弹簧10回复力的作用下，弹簧10将卡紧块9推进卡槽7内，从而将螺杆31与活塞30连接在一起；
53.s2、螺杆31与活塞30卡紧后，手柄32带动螺杆31正旋时，推进活塞30向前移动，活塞30推动液体4向前移动；
54.s3、活塞30被推至中间限制位后，螺杆31与手柄32分离，盖上保护盖，锤头1吊入孔内，校正位置，继续冲击成孔；
55.s4、锤头1通过斜岩层后，吊出锤头1至安全位置，打开保护盖，螺杆31与手柄32连接，手柄32带动螺杆31反旋时，拉动活塞30向后移动，活塞30推动液体4向后移动；
56.s5、调整结束后，将活塞30到达边限制位后，按下松卡键11，弹性片12带动卡紧块9压缩，卡紧块9脱离卡槽7，从而使活塞30与螺杆31分离，继续反旋，螺杆31旋出旋入口25，盖上保护盖，冲击锤吊入孔内，校正位置，继续冲击成孔。
57.所述卡紧块9的外端成倾斜状，所述内孔8的外径小于导孔6的内径。
58.所述锤头1的顶部设置有吊绳14，两侧设置有吊环16。
59.导向丝杆法
60.k1、根据斜岩的产状，调整液压腔a21、液压腔b22、液压腔c23和液压腔d24内活塞30的位置，一般而言，需要调整两个液压腔2内的活塞30位置；
61.k2、摇杆35带动丝杆33正旋时，活塞30的两侧卡入导向槽34内，丝杆33带动活塞30向前移动，活塞30推动液体4向前移动；
62.k3、活塞30被推至中间限制位后，丝杆33与摇杆35分离，盖上保护盖，锤头1吊入孔内，校正位置，继续冲击成孔；
63.k4、锤头1通过斜岩层后，吊出锤头1至安全位置，打开保护盖，丝杆33与摇杆35连接，反旋，带动活塞30往后移动，活塞30推动液体4向后移动；
64.k5、调整结束后，活塞到达边限制位后，丝杆33与摇杆35分离，盖上保护盖，冲击锤吊入孔内，校正位置，继续冲击成孔。
65.通过在锤头1内部设置至少四个液压腔2，每个液压腔2设置一个活塞30，活塞30可以在液压腔2内移动，并保证密封，液压腔2内充填一定量的重密度液体4，活塞30移动，改变液压腔2内液体分布，从而改变冲击锤重心，增大冲击锤在斜岩上的作用力，解决大锤穿越法效率低的问题，解决抛钢筋头法损伤冲击锤，抛填片石复冲法适用范围受限的问题，解决回灌素混凝土施工步序繁多、施工周期长、施工成本高的问题。
66.所述活塞30、轴承13和丝杆33上均设置有弹性密封垫。
67.活塞30上设置弹性密封垫，弹性密封垫为弹簧与高分子密封塞的组合，高分子密封塞与螺纹内壁紧贴，防止高密度液体外泄；丝杆33与轴承13内侧设置密封垫，提高装置密封性。
68.通过卡紧块9的外端成倾斜状，便于卡紧块9能够进入导孔6内。
69.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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化,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。

技术特征：
1.一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，包括锤头(1),其特征在于：所述锤体(1)的底部设置有液压腔(2)，所述液压腔(2)包括液压腔a(21)、液压腔b(22)、液压腔c(23)和液压腔d(24)，所述液压腔a(21)和液压腔c(23)连通在一起，所述液压腔b(22)和液压腔d(24)连通在一起，所述液压腔(2)内设置有移动结构(3)和液体(4)，所述移动结构(3)将液压腔(2)的内腔分割成左腔体和右腔体，所述左腔体上连通有导气管(5)的一端，所述导气管(5)的另一端与右腔体连通，所述液体(4)设置在移动结构(3)之间，所述移动结构(3)包括活塞(30)，所述活塞(30)活动设置在液压腔(2)的内腔。2.如权利要求1所述的一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，其特征在于：所述活塞(30)上连接有螺杆(31),所述液压腔(2)的端头上设置有旋入口(25)，所述旋入口(25)内设置有内螺纹，所述内螺纹与螺杆(31)的外螺纹相对应，所述活塞(30)上设置有导孔(6)，所述导孔(6)内设置有卡槽(7)，所述螺杆(31)的一端设置有内孔(8)，所述内孔(8)内连接有两个卡紧块(9)，所述卡紧块(9)之间连接有弹簧(10)，所述卡紧块(9)与卡槽(7)相对应，所述螺杆(31)的另一端穿过旋入口(25)连接有手柄(32)。3.如权利要求2所述的一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，其特征在于：所述内孔(8)的侧壁上设置有通孔和卡孔，所述卡紧块(9)上连接有弹性片(12)的一端，所述弹性片(12)的另一端连接在内孔(8)内，所述弹性片(12)的外壁上设置有松卡键(11)，所述松卡键(11)活动设置在通孔内，所述卡紧块(9)活动设置在卡孔内。4.如权利要求1所述的一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，其特征在于：所述液压腔(2)的两端均设置有轴承(13)，所述轴承(13)之间设置有丝杆(33)，所述活塞(30)上设置有内螺纹孔，所述内螺纹孔与丝杆(33)的外螺纹相对应，所述液压腔(2)的内壁设置有导向槽(34)，所述活塞(30)的两侧沿导向槽(34)的长度方向活动设置，所述丝杆(33)的端头上连接有摇杆(35)。5.如权利要求1所述的一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，其特征在于：所述液体(4)的体积低于液压腔(2)内腔体积的二分之一，所述液体(4)为汞、蜂蜜或溴水。6.如权利要求1所述的一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，其特征在于：所述液压腔a(21)与液压腔c(23)水平设置，所述液压腔b(22)与液压腔d(24)水平设置，所述液压腔a(21)与液压腔b(22)垂直设置，所述液压腔c(23)与液压腔d(24)垂直设置。7.如权利要求1至6任意一项权利要求所述的一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、根据斜岩的产状，调整液压腔a(21)、液压腔b(22)、液压腔c(23)和液压腔d(24)内活塞(30)的位置，推进螺杆(31)与旋入口(25)连接，手柄(32)带动螺杆(31)在旋入口(25)内旋转，螺杆(31)端头上的内孔(8)向活塞(30)方向移动，卡紧块(9)伸入导孔(6)，导孔(6)的内壁压缩两个卡紧块(9)的距离，弹簧(10)也被压缩，当卡紧块(9)移动到卡槽(7)的位置时，在弹簧(10)回复力的作用下，弹簧(10)将卡紧块(9)推进卡槽(7)内，从而将螺杆(31)与活塞(30)连接在一起；s2、螺杆(31)与活塞(30)卡紧后，手柄(32)带动螺杆(31)正旋时，推进活塞(30)向前移动，活塞(30)推动液体(4)向前移动；s3、活塞(30)被推至中间限制位后，螺杆(31)与手柄(32)分离，盖上保护盖，锤头(1)吊入孔内，校正位置，继续冲击成孔；
s4、锤头(1)通过斜岩层后，吊出锤头(1)至安全位置，打开保护盖，螺杆(31)与手柄(32)连接，手柄(32)带动螺杆(31)反旋时，拉动活塞(30)向后移动，活塞(30)推动液体(4)向后移动；s5、调整结束后，将活塞(30)到达边限制位后，按下松卡键(11)，弹性片(12)带动卡紧块(9)压缩，卡紧块(9)脱离卡槽(7)，从而使活塞(30)与螺杆(31)分离，继续反旋，螺杆(31)旋出旋入口(25)，盖上保护盖，冲击锤吊入孔内，校正位置，继续冲击成孔。8.如权利要求7所述的一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置的调整方法，其特征在于：所述卡紧块(9)的外端成倾斜状，所述内孔(8)的外径小于导孔(6)的内径。9.如权利要求7所述的一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置的调整方法，其特征在于：所述锤头(1)的顶部设置有吊绳(14)，两侧设置有吊环(16)。

技术总结
本发明提供了一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置及方法，一种斜岩地区桩基冲击锤重心动态调整装置，包括锤头,所述锤体的底部设置有液压腔，所述液压腔包括液压腔A、液压腔B、液压腔C和液压腔D，所述液压腔A和液压腔C连通在一起，所述液压腔B和液压腔D连通在一起，所述液压腔内设置有移动结构和液体，所述移动结构将液压腔的内腔分割成左腔体和右腔体，所述左腔体上连通有导气管的一端，所述导气管的另一端与右腔体连通，所述液体设置在移动结构之间。液压腔内充填一定量的重密度液体，推动活塞移动，改变液压腔内液体分布，从而改变冲击锤重心，增大冲击锤在斜岩上的作用力。力。力。


技术研发人员：税宗波 邓集仁 何世洋 董萍林 杨开强
受保护的技术使用者：中国十九冶集团有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/8/28