放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置的制作方法

本实用新型涉及桩基施工设备领域，具体讲是一种施工成孔灌注桩时向桩孔内放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置。

背景技术：

成孔灌注桩是常见的桩基形式，其施工步骤大致为：先用钻机等钻孔设备钻孔，同时采用泥浆护壁，钻进到孔底标高后，进行正循环或反循环的第一次清孔作业，再下放钢筋笼，然后下插导管，利用导管和泥浆进行正循环或反循环的第二次清孔作业，最后灌注混凝土。

上述工艺存在以下缺陷：由于孔深较大，相应的钢筋笼也较长，一般超过20米，下放钢筋笼的实际操作过程中，钢筋笼很容易与孔壁土体发生刮擦碰撞，导致孔壁大块土体掉落并滞留在孔底，但由于孔底的土块体积较大，不易吸取清除且会堵塞现有的清孔技术的排渣管如注浆导管，故无论正循环还是反循环都很难将滞留孔底的大块土体排出；从而导致大土块残留在桩底，注浆成桩后会降低桩端承载力，破坏整个桩基的力学性能，尤其是在上部建筑物的强大负载下，容易引发桩基的不均匀沉降，甚至会引发建筑物后期裂缝、倾斜甚至倒塌等一系列状况。

在论述本申请技术方案之前，还需要厘清一个尺寸概念，在施工大型桥梁、10层以上的高层建筑物时，需采用大尺寸桩孔，即桩径为800mm以上，而正常的注浆导管的管径为300mm左右，放置好钢筋笼并下插导管的过程中，导管不会与钢筋笼发生干涉碰撞。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种施工800mm以上的大尺寸的桩孔时，能在下放钢筋笼后将下放过程中被钢筋笼从孔壁刮擦碰撞掉的大土块破碎充分，以便于后期清孔排渣的放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置，它包括放置于桩孔内的钢筋笼和插入到钢筋笼中心孔内的注浆导管，该装置还包括一根沿注浆导管管腔下放的牵引绳，该牵引绳上悬吊有筒体；

筒体侧壁设有用于与注浆导管下开口的内壁抵紧的撑开机构；筒体内设有主电动机，主电动机的输出轴下端设有旋转体；

旋转体包括上转盘和下转盘，两个转盘之间周向分布有至少三组组折叠刀，每组折叠刀包括一根上端与上转盘铰接的上刀杆和一根下端与下转盘铰接的下刀杆；该下刀杆的上端与上刀杆中段经刀轴铰接，上刀杆中段设有台阶面，刀轴上设有撑开两个刀杆进而使得下刀杆上端与上刀杆台阶面抵靠的扭簧；

上转盘设有辅助电动机，上转盘下端面凸出有相互背靠的两个弹片，每个弹片下端为外凸的弯折部，两弹片上端共同连接有由辅助电动机驱动的内转盘；下转盘上设有用于卡接两弹片弯折部的限位环，该限位环内环面设有两个缺口，每个缺口的宽度大于弯折部的宽度；限位环下端设有用于垫高限位环以防止弹片弯折部与桩孔孔底触碰的垫圈。

采用以上结构的放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置与现有技术相比，具有以下优点。

该装置的下放及使用过程为：初始状态下，折叠刀为径向内收状态，整个碎渣装置的外径小于注浆导管，由牵引绳缓慢下放，直至该装置的筒体到达注浆导管下开口而折叠刀伸出下开口，驱动撑开机构使筒体卡牢下开口完成碎渣装置与注浆导管的固定，然后用吊机下降灌浆导管，带动碎渣装置下降，当装置的下转盘垫圈触底后，上转盘继续下降，使得两弹片在注浆导管和碎渣装置自重下硬挤越过限位环，两弹片的弯折部与限位环钩挂固定，此时，折叠刀由于竖向被压缩而横向扩开，形成叶轮式刀面；小幅上提注浆导管使得垫圈不再抵紧桩孔孔底，驱动主电动机带动叶轮式刀面旋转，从而切削破碎孔底的大块土体，以便于后期二次清孔排渣。

大块土体被破碎充分后，驱动辅助电动机从而经内转盘带动两弹片旋转90度，使得两弹片的弯折部正对限位环的两个缺口，失去了限位环的卡接限制后，折叠刀的两个刀杆在扭簧作用下竖向复位，横向收缩，导致整个碎渣装置的外径重新内缩至小于注浆导管孔径，最后由牵引绳沿注浆导管内上提出桩孔孔口回收。

由以上分析可知：该装置可以在横向内收和外扩两种状态下自由切换，这样，可以经注浆导管管腔下放或上提回收，且确保升降过程与钢筋笼无接触，避免意外刮擦破坏钢筋笼；而折叠刀下放至桩孔孔底后，利用撑开装置与注浆导管卡接固定，再利用吊机整体下放，通过导管自重下压折叠两个刀杆，实现横向外扩，且利用导管自重将两弹片卡入限位环实现外扩状态锁定；这样的设计存在以下巧思，按照常规思路，会利用液压缸作为驱动实现刀杆横向外扩，但由于该申请针对的是超过800mm的大尺寸桩孔，孔径是导管管径的3倍左右，是实现如此大的横向外扩幅度必须配备多个大行程的油缸，而大型油缸的尺寸也大，会加大筒体的整体外径，使得该装置很难在导管内顺畅升降；所以，采用上述结构完美解决了上述难题，在不配备大型油缸的前提下满足了3倍左右的横向外扩幅度，且使得整个装置轻便灵活，体积紧凑，确保穿越导管平顺方便，无刮擦；综上，该装置能在下放钢筋笼后将桩孔孔底的大土块破碎充分，以便于后期清孔排渣。

撑开机构优选为，它包括至少三组沿筒体周向分布的撑开组件，每个撑开组件包括驱动缸、上连杆、中连杆和下连杆，驱动缸缸体固定在筒体外壁，驱动缸活塞杆与上连杆上端铰接，上连杆下端与中连杆上端铰接，中连杆下端与下连杆上端铰接，下连杆下端与筒体外壁铰接；中连杆外侧固定有用于抵靠注浆导管下开口的内壁的弧形垫板；这样，利用该驱动缸，能带动下方三连杆，使得中连杆外凸，进而带动弧形垫板与注浆导管下开口抵靠牢固。

作为优选，主电动机安装在筒体底壁，主电动机的输出轴伸出底壁中心孔且该输出轴与底壁间设有轴承；这样，将主电动机内置在筒体内，隔绝了桩孔内的泥浆，保护了主电动机。

作为进一步优选，上转盘内设有隔板，辅助电动机安装在隔板上且辅助电动机的输出轴穿过隔板，该输出轴下端设有主动齿轮，隔板还可转动安装有从动轴，从动轴上固定有与主动齿轮啮合的从动齿轮，内转盘固定在从动轴下端；这样，将辅助电动机内置在隔板上方的转盘内腔中，同样隔绝了桩孔内的泥浆，保护了辅助电动机。

作为又进一步优选，弧形垫板外表面设有防滑橡胶层；垫圈下端设有减震橡胶圈；这样，防滑橡胶层加强了弧形垫板与注浆导管内壁的摩阻力，确保整个装置与导管的固定更加牢固；而减震橡胶圈缓冲了装置触底时与桩孔底部的碰撞和震动，对整个碎渣装置起到保护作用。

附图说明

图1是本实用新型放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置横向展开后的结构示意图。

图2是图1偏转一定角度后的结构示意图。

图3是本实用新型放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置横向收缩后的结构示意图。

图4是图3偏转一定角度后的结构示意图。

图5是本实用新型放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置去掉筒体的上半部分和上转盘下半部分后的结构示意图。

图6是图5偏转一定角度后的结构示意图。

图中所示1、筒体，1.1、底壁，2、主电动机，3、上转盘，4、下转盘，5、上刀杆，6、下刀杆，7、刀轴，8、辅助电动机，9、弹片，10、弯折部，11、内转盘，12、限位环，13、台阶面，14、缺口，15、垫圈，16、驱动缸，17、上连杆，18、中连杆，19、下连杆，20、弧形垫板，21、隔板，22、主动齿轮，23、从动轴，24、从动齿轮，25、吊环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1～图6所示，本实用新型放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置，它包括放置于桩孔内的钢筋笼和插入到钢筋笼中心孔内的注浆导管。上述钢筋笼与注浆导管均属于常规现有技术，在桩孔孔口位置搭设有导管架，注浆导管固定时，由导管架的夹具夹持，而注浆导管升降则由吊机牵引。桩孔孔口还设有一根钢管横梁，钢筋笼由吊筋悬吊在钢管横梁上且钢筋笼底端与桩孔孔底存在一定间隙，如全笼式桩基的钢筋笼离桩孔底端间隔30～50cm。

本实用新型放置钢筋笼后对大尺寸桩孔孔底碎渣的装置还包括一根沿导管管腔下放的牵引绳，该牵引绳上悬吊有筒体1；即筒体1顶端设有一个系住牵引绳的吊环25。

筒体1侧壁设有用于与注浆导管下开口的内壁抵紧的撑开机构；具体的说，撑开机构包括四组沿筒体1周向均匀分布的撑开组件，每个撑开组件包括一个驱动缸16、一根上连杆17、一根中连杆18和一根下连杆19。驱动缸16缸体固定在筒体1外壁，驱动缸16活塞杆与上连杆17上端铰接，上连杆17下端与中连杆18上端铰接，中连杆18下端与下连杆19上端铰接，下连杆19下端与筒体1外壁铰接。中连杆18外侧固定有用于抵靠注浆导管下开口的内壁的弧形垫板20，该弧形垫板20外表面设有防滑橡胶层。所述的驱动缸16为小型的液压缸，而筒体1内腔配备了一个小型液压站以提供动力，且该液压站还能增大装置的配重。

筒体1内设有主电动机2，具体的说，主电动机2安装在筒体1底壁1.1，主电动机2的输出轴伸出底壁1.1中心孔且该输出轴与底壁1.1间设有轴承。主电动机2的输出轴下端设有旋转体。

旋转体包括上转盘3和下转盘4，两个转盘之间周向均匀分布有四组组折叠刀，每组折叠刀包括一根上端与上转盘3铰接的上刀杆5和一根下端与下转盘4铰接的下刀杆6；该下刀杆6的上端与上刀杆5中段经刀轴7铰接，上刀杆5中段设有台阶面13，刀轴7上设有竖向撑开两个刀杆进而使得下刀杆6上端与上刀杆5台阶面13抵靠的扭簧。

上转盘3内设有辅助电动机8，上转盘3下端面凸出有相互背靠的两个弹片9，每个弹片9下端为外凸的弯折部10，两弹片9上端共同连接有由辅助电动机8驱动的内转盘11。具体的说，上转盘3内设有隔板21，辅助电动机8安装在隔板21上且辅助电动机8的输出轴经轴承穿过隔板21，该输出轴下端设有主动齿轮22，隔板21还可转动安装有从动轴23，从动轴23上固定有与主动齿轮22啮合的从动齿轮24，内转盘11固定在从动轴23下端。

下转盘4上设有用于卡接两弹片9弯折部10的限位环12，该限位环12内环面设有两个缺口14，每个缺口14的宽度大于弯折部10的宽度。限位环12下端设有用于垫高限位环12以防止弹片9弯折部10挤入并越过限位环12后与桩孔孔底触碰的垫圈15。垫圈15下端设有减震橡胶圈。

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