所屬技術領域

本發明屬于打樁技術領域，尤其涉及一種市政路橋工程使用的基于現樁的擴樁設備。

背景技術：

目前，隨著人們對建筑要求的不斷提高，不僅對樁地基的強度要求越來越高，而且對打樁的效率要求也越來越高，傳統打樁技術想要滿足要求，就需要增加更多的輔助設備，且對這些輔助設備的要求性較高。這樣做一方面提高了成本，另一方面不利于操作，使制樁效率下降。那么在不增加成本，并且可以提高制樁效率的情況下設計一種設備是很有必要的。

本發明設計一種市政路橋工程使用的基于現樁的擴樁設備解決如上問題。

技術實現要素：

為解決現有技術中的上述缺陷，本發明公開一種市政路橋工程使用的基于現樁的擴樁設備，它是采用以下技術方案來實現的。

一種市政路橋工程使用的基于現樁的擴樁設備，其特征在于：它包括圓柱樁、擴樁機構，其中擴樁機構安裝在圓柱樁內。

上述圓柱樁包括圓柱樁殼、彈性片、安裝槽、錐心槽、偏心孔、排土通槽、過濾孔、下擋板，其中圓柱樁殼下側具有圓形安裝槽，安裝槽的內圓面上開有內齒；錐形槽為錐形狀，錐形槽位于安裝槽的上側；圓柱殼中間具有排土通槽，其由兩個對稱的u形槽組成，其中一個u型槽圓形一端的圓心位于安裝槽的軸線上，u型槽另一端與安裝槽的內圓面上下齊平；三個偏心孔為圓形通孔且之間以圓柱樁軸線為中心周向成90度分布在排土通槽的三個方向上，其中一個偏心孔的軸線與排土通槽中兩個圓形端的軸線共面；其余兩個偏心孔對稱的位于排土通槽兩側且該兩個偏心孔的軸線組成的平面垂直于另外一個偏心孔軸線與排土通槽中兩個圓形端軸線組成的平面；三個偏心孔中的安裝結構相同，對于其中任意一個偏心孔的內圓面上均開有兩個過濾孔，且兩個過濾孔位于偏心孔內圓面上靠近排土通槽一端的上下兩側；彈性片具有彈性，四個彈性片兩兩一組組成兩組偏心孔彈性隔片，其分別位于偏心孔上下兩側；每一組偏心孔彈性隔片中的兩個彈性片對稱安裝在偏心孔內側，將偏心孔空間完全隔開；三個偏心孔的下端均安裝有一個下擋板。

上述擴樁機構包括第一固定板、驅動電機、支撐桿、排土螺旋片、轉動軸、間隙槽、固定桿、固定軸套、第二固定板、鉆頭、擋土弧板、刀片、刀片孔、鉆頭凸起、第一齒輪、第二齒輪、傳動軸、第三齒輪、第四齒輪、容刀腔、彈簧、內齒、滑槽、滑塊，其中第一固定板的中心開有一個圓形通孔，第一固定板下端的兩側對稱安裝有兩個支撐桿；驅動電機安裝在第一固定板的上側，且驅動電機與圓形通孔配合；轉動軸的上端穿過固定板上的圓形通孔安裝在驅動電機的下端；排土螺旋片上開有三個間隙槽，排土螺旋片的內側安裝在轉動軸的外圓面上；三個固定軸套上均安裝一個固定桿，三個固定軸套的內圓面安裝在轉動軸的外圓面上，且三個固定軸套分別與排土螺旋片上的三個間隙槽相對應；擋土弧板通過三個固定桿安裝在轉動軸上；轉動軸的下端依次安裝有第一齒輪和第三齒輪，兩個第二固定板的一端通過軸承嵌套在轉動軸上，且兩個第二固定板中的其中一個位于第一齒輪的上側，另一個位于第三齒輪的下側；兩個第二固定板另一端共同安裝有傳動軸；第二齒輪通過軸承安裝在傳動軸上；第四齒輪安裝在傳動軸的上且位于第二齒輪下側；第二齒輪和第四齒輪位于兩個第二固定板之間；第二齒輪與第一齒輪嚙合，第三齒輪和第四齒輪嚙合；傳動軸的下端安裝有鉆頭，鉆頭的下端對稱的開有兩個容刀腔，兩個容刀腔內部所安結構完全相同；對于其中任意一個容刀腔，其兩側對稱地開有兩個滑槽，刀片的兩端對稱地安裝有兩個導向塊，刀片通過兩個導向塊與兩個滑槽的相互配合而安裝在容刀腔內，彈簧的一端安裝在位于容刀腔內側的刀片上，另一端安裝在容刀腔內靠近鉆頭中心一側的側壁上；鉆頭外緣面對稱的開有兩個刀片孔，刀片孔與容刀腔相配合且被刀片穿出；鉆頭的下端均勻的安裝有許多鉆頭凸起。

上述兩個對稱支撐桿安裝在圓柱樁上端；擋土弧板側面與排土通槽上位于安裝槽軸線一端的內側面組成一個圓心通孔；第二齒輪與安裝槽內的內齒嚙合。

作為本技術的進一步改進，上述彈簧為壓縮彈簧，其作用是給刀片一個恢復力。

作為本技術的進一步改進，上述彈性片上可以安裝彈簧，增加彈性片的彈力效果。

作為本技術的進一步改進，上述排土螺旋片的上端穿出圓柱樁的上端面，其作用是將土排出圓柱樁的上端面。

作為本技術的進一步改進，上述排土螺旋片的下端延伸到錐形槽內，其作用是更加充分的對土進行排送。

相對于傳統的打樁技術，本發明中擴樁設備具有擴樁、排土、過濾石頭等功能。

本發明中圓柱樁上排土通槽的作用是可以使擴樁機構順利的從排土通槽中間穿過，錐形槽的作用是可以讓排土螺旋片和土有更多的接觸，且擴樁機構排出的土可以更加順利的移動到排土通槽中。

本發明中轉動軸安裝在驅動電機下側，且位于排土通槽中，排土螺旋片安裝在轉動軸上，驅動電機可以依次帶動轉動軸和排土螺旋片進行轉動，擋土弧板通過固定桿和固定軸套固定在轉動軸上，因為固定軸套通過軸承安裝在轉動軸上，所以轉動軸在轉動時不會帶動擋土弧板轉動；由于固定桿和固定軸套會對轉動過程中的排土螺旋片造成干涉，所以本發明中排土螺旋片上開有與固定桿和固定軸套相對應的三個間隙槽；因為排土螺旋片只有在圓形通孔中才可以將土排出，所以本發明中擋土弧板的側面與排土通槽的內側面組成一個圓心通孔，通過排土螺旋片在圓形通孔中的旋轉帶來向上的旋轉力將土排出。

本發明中轉動軸和傳動軸之間通過兩個第二固定板連接，且在連接處分別安裝有軸承，通過軸承的連接，轉動軸和傳動軸在同時轉動的情況下也不會造成干涉，第一齒輪和第三齒輪安裝在轉動軸上，第二齒輪和第四齒輪安裝在傳動軸上，第一齒輪和第二齒輪嚙合，第三齒輪和第四齒輪嚙合，轉動軸通過第一齒輪將帶動第二齒輪進行自轉，因為第二齒輪和傳動軸之間通過軸承安裝，所以第二齒輪自轉時不會帶動傳動軸進行轉動；由于第二齒輪與圓柱樁下端的安裝槽內圓面上的內齒嚙合，所以內齒將帶動傳動軸圍繞轉動軸進行圓周轉動，進而帶動安裝在傳動軸上的第四齒輪和鉆頭繞著轉動軸進行圓周轉動；轉動軸的轉動將依次通過第三齒輪、第四齒輪、傳動軸的配合帶動鉆頭進行自轉，鉆頭的圓周轉動和鉆頭自轉的合成運動能夠使得鉆頭可以將圓柱樁底端的正下面的土基本全部鉆到；鉆頭的外緣面上對稱地開有兩個刀片孔，安裝在容刀腔內壁和刀片之間的彈簧可以給刀片提供一個彈力，使刀片通過安裝在兩側的滑塊可以在滑槽內滑動，設計刀片的目的在于，鉆頭是從圓柱樁中伸出的，鉆頭的鉆土面積必然小于圓柱樁的底面積，設計的刀片能夠到達鉆頭無法鉆到的地方，以使圓柱樁底面的土全部被鉆到。因為本發明中圓形鉆頭，第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪和第四齒輪的直徑均小于排土通槽中u形槽圓形一端的直徑，且第一齒輪和第二齒輪的半徑之和、第三齒輪和第四齒輪的半徑之和均小于排土通槽中在同一平面內的兩個圓形端圓心連線的長度，所以本發明中的擴孔機構可以通過排土通槽從圓柱樁內取出。

本發明中偏心孔內的兩組彈性片可以將從排土通槽中通過偏心孔內圓面上的兩個過濾孔落入偏心孔中的石頭和土進行過濾，石頭通過本身的重力作用從兩個對稱的彈性片的中間落入偏心孔的下端，而沒有石頭時土的重力不足以壓開彈性片，使得彈性片上側到過濾孔之間堆滿了土，而設計中這個間距是很短的，也就是所堆的土很少就可以將過濾孔賭滿，避免了排土通槽中的土一直進入到偏心孔中。該設計的作用是可以對擴孔過程中排出的石頭加以利用，節省了材料；偏心孔的下端安裝有一個下擋板，其作用是防止將落入偏心孔中的石頭掉落到擴樁設備的下端，影響擴樁設備的工作效率。

在擴樁設備工作前，先將擋土弧板安裝在三個固定板上，然后通過支撐桿和圓柱樁、第二齒輪與安裝槽內內齒的配合，將擴樁機構安裝在圓柱樁的排土通槽內；此時刀片通過彈簧的彈力從容刀腔內側移動到鉆頭的外側；在擴樁設備工作時，驅動電機通過轉動軸驅動第一齒輪、第三齒輪進行轉動，第一齒輪通過第二齒輪和圓柱樁上的內齒驅動傳動軸圍繞轉動軸進行圓周轉動，傳動軸圍繞轉動軸轉動的同時將帶動第四齒輪和鉆頭圍繞轉動軸進行圓周轉動，第三齒輪通過第四齒輪將帶動傳動軸進行自轉，從而帶動鉆頭進行自轉，鉆頭在自轉的同時帶動通過安裝在鉆頭下端的鉆頭凸起和刀片進行轉動且同時圍繞轉動軸進行圓周轉動，進而進行擴樁，在鉆頭進行擴樁的同時排土螺旋片通過旋轉力將鉆頭鉆出的土和石頭從擋土弧板與排土通槽組成圓心通孔中排出，排土過程中排土通槽中的一部分石頭和土從過濾孔進入到偏心孔中，通過彈性片的過濾，石頭和一小部分土會從兩個彈性片的中間落入偏心孔的下側，從而成為樁的一部分；當擴樁完成后將擴樁機構和安裝在三個固定桿上的擋土弧板從圓柱樁的排土通槽中取出，之后在排土通槽和三個偏心孔中灌入水泥，使排土通槽和三個偏心孔中形成水泥樁；在圓柱樁內形成的水泥樁能夠適應更高建筑對地基穩定性的需求。

本發明能夠直接將擴樁機構安裝在圓柱樁下側，在擴樁機構的作用下，可以將圓柱樁直接放在地基中，在擴樁機構拿出后，直接澆筑，完成筑樁。而不用先鉆孔，在下樁，節省了時間，提高了效率，具有較好的使用效果。

附圖說明

圖1是整體部件外觀示意圖。

圖2是整體部件結構分布示意圖。

圖3是整體部件結構剖視圖。

圖4是驅動電機安裝示意圖。

圖5是鉆頭和齒輪結構示意圖。

圖6是鉆頭和齒輪安裝示意圖。

圖7是排土螺旋片安裝示意圖。

圖8是排土螺旋片結構示意圖。

圖9是刀片安裝示意圖。

圖10是圓柱樁結構示意圖。

圖11是圓柱樁結構剖視圖。

圖12是彈性片安裝示意圖。

圖中標號名稱：1、驅動電機，2、第一固定板，3、支撐桿，4、排土螺旋片，5、圓柱樁，6、轉動軸，7、第二固定板，8、間隙槽，9、傳動軸，10、鉆頭，11、刀片，12、鉆頭凸起，13、擋土弧板，14、固定桿，15、彈性片，16、固定軸套，17、第一齒輪，18、第二齒輪，20、第三齒輪，21、第四齒輪，22、彈簧，23、內齒，24、滑槽，25、滑塊，26、過濾孔，27、偏心孔，28、排土通槽，29、安裝槽，30、錐形槽，31、容刀腔，32、擴樁機構，35、刀片孔，36、下擋板，37、圓柱樁殼。

具體實施方式

如圖1、2、3所示，它包括圓柱樁5、擴樁機構32，其中擴樁機構32安裝在圓柱樁5內。

如圖2、10、11、12所示，上述圓柱樁5包括圓柱樁殼37、彈性片15、安裝槽29、錐心槽、偏心孔27、排土通槽28、過濾孔26、下擋板36，其中如圖11所示，圓柱樁殼37下側具有圓形安裝槽29，安裝槽29的內圓面上開有內齒23；如圖2、3所示，錐形槽30為錐形狀，錐形槽30位于安裝槽29的上側；如圖10所示，圓柱殼中間具有排土通槽28，其由兩個對稱的u形槽組成，其中一個u型槽圓形一端的圓心位于安裝槽29的軸線上，u型槽另一端與安裝槽29的內圓面上下齊平；如圖10所示，三個偏心孔27為圓形通孔且之間以圓柱樁5軸線為中心周向成90度分布在排土通槽28的三個方向上，其中一個偏心孔27的軸線與排土通槽28中兩個圓形端的軸線共面；其余兩個偏心孔27對稱的位于排土通槽28兩側且該兩個偏心孔27的軸線組成的平面垂直于另外一個偏心孔27軸線與排土通槽28中兩個圓形端軸線組成的平面；三個偏心孔27中的安裝結構相同，如圖11、12所示，對于其中任意一個偏心孔27的內圓面上均開有兩個過濾孔26，且兩個過濾孔26位于偏心孔27內圓面上靠近排土通槽28一端的上下兩側；如圖12所示，彈性片15具有彈性，四個彈性片15兩兩一組組成兩組偏心孔27彈性隔片，其分別位于偏心孔27上下兩側；每一組偏心孔27彈性隔片中的兩個彈性片15對稱安裝在偏心孔27內側，將偏心孔27空間完全隔開；三個偏心孔27的下端均安裝有一個下擋板36。

如圖2、3、4、5、6所示，上述擴樁機構32包括第一固定板2、驅動電機1、支撐桿3、排土螺旋片4、轉動軸6、間隙槽8、固定桿14、固定軸套16、第二固定板7、鉆頭10、擋土弧板13、刀片11、刀片孔35、鉆頭凸起12、第一齒輪17、第二齒輪18、傳動軸9、第三齒輪20、第四齒輪21、容刀腔31、彈簧22、內齒23、滑槽24、滑塊25，其中其中如圖2、3所示，第一固定板2的中心開有一個圓形通孔，如圖4所示，第一固定板2下端的兩側對稱安裝有兩個支撐桿3；驅動電機1安裝在第一固定板2的上側，且驅動電機1與圓形通孔配合；轉動軸6的上端穿過固定板上的圓形通孔安裝在驅動電機1的下端；如圖7、8所示，排土螺旋片4上開有三個間隙槽8，排土螺旋片4的內側安裝在轉動軸6的外圓面上；三個固定軸套16上均安裝一個固定桿14，三個固定軸套16的內圓面安裝在轉動軸6的外圓面上，且三個固定軸套16分別與排土螺旋片4上的三個間隙槽8相對應；擋土弧板13通過三個固定桿14安裝在轉動軸6上；如圖5、6所示轉動軸6的下端依次安裝有第一齒輪17和第三齒輪20，兩個第二固定板7的一端通過軸承嵌套在轉動軸6上，且兩個第二固定板7中的其中一個位于第一齒輪17的上側，另一個位于第三齒輪20的下側；兩個第二固定板7另一端共同安裝有傳動軸9；如圖6所示，第二齒輪18通過軸承安裝在傳動軸9上；第四齒輪21安裝在傳動軸9的上且位于第二齒輪18下側；第二齒輪18和第四齒輪21位于兩個第二固定板7之間；第二齒輪18與第一齒輪17嚙合，第三齒輪20和第四齒輪21嚙合；傳動軸9的下端安裝有鉆頭10，如圖9所示，鉆頭10的下端對稱的開有兩個容刀腔31，兩個容刀腔31內部所安結構完全相同；對于其中任意一個容刀腔31，其兩側對稱地開有兩個滑槽24，刀片11的兩端對稱地安裝有兩個導向塊，刀片11通過兩個導向塊與兩個滑槽24的相互配合而安裝在容刀腔31內，彈簧22的一端安裝在位于容刀腔31內側的刀片11上，另一端安裝在容刀腔31內靠近鉆頭10中心一側的側壁上；如圖6、9所示，鉆頭10外緣面對稱的開有兩個刀片孔35，刀片孔35與容刀腔31相配合且被刀片11穿出；如圖5、6所示，鉆頭10的下端均勻的安裝有許多鉆頭凸起12。

如圖1、2、3所示，上述兩個對稱支撐桿3安裝在圓柱樁5上端；擋土弧板13側面與排土通槽28上位于安裝槽29軸線一端的內側面組成一個圓心通孔；第二齒輪18與安裝槽29內的內齒23嚙合。

上述彈簧22為壓縮彈簧22，其作用是給刀片11一個恢復力。

上述彈性片15上可以安裝彈簧22，增加彈性片15的彈力。

如圖1、2、3所示，上述排土螺旋片4的上端穿出圓柱樁5的上端面，其作用是將土排出圓柱樁5的上端面。

如圖2、3所示，上述排土螺旋片4的下端延伸到錐形槽30內，其作用是更加充分的對土進行排送。

本發明中擴樁設備具有擴樁、排土、過濾石頭等功能。

本發明中圓柱樁5上排土通槽28的作用是可以使擴樁機構32順利的從排土通槽28中間穿過，錐形槽30的作用是可以讓排土螺旋片4和土有更多的接觸，且擴樁機構32排出的土可以更加順利的移動到排土通槽28中。

本發明中轉動軸6安裝在驅動電機1下側，且位于排土通槽28中，排土螺旋片4安裝在轉動軸6上，驅動電機1可以依次帶動轉動軸6和排土螺旋片4進行轉動，擋土弧板13通過固定桿14和固定軸套16固定在轉動軸6上，因為固定軸套16通過軸承安裝在轉動軸6上，所以轉動軸6在轉動時不會帶動擋土弧板13轉動；由于固定桿14和固定軸套16會對轉動過程中的排土螺旋片4造成干涉，所以本發明中排土螺旋片4上開有與固定桿14和固定軸套16相對應的三個間隙槽8；因為排土螺旋片4只有在圓形通孔中才可以將土排出，所以本發明中擋土弧板13的側面與排土通槽28的內側面組成一個圓心通孔，通過排土螺旋片4在圓形通孔中的旋轉帶來向上的旋轉力將土排出。

本發明中轉動軸6和傳動軸9之間通過兩個第二固定板7連接，且在連接處分別安裝有軸承，通過軸承的連接，轉動軸6和傳動軸9在同時轉動的情況下也不會造成干涉，第一齒輪17和第三齒輪20安裝在轉動軸6上，第二齒輪18和第四齒輪21安裝在傳動軸9上，第一齒輪17和第二齒輪18嚙合，第三齒輪20和第四齒輪21嚙合，轉動軸6通過第一齒輪17將帶動第二齒輪18進行自轉，因為第二齒輪18和傳動軸9之間通過軸承安裝，所以第二齒輪18自轉時不會帶動傳動軸9進行轉動；由于第二齒輪18與圓柱樁5下端的安裝槽29內圓面上的內齒23嚙合，所以內齒23將帶動傳動軸9圍繞轉動軸6進行圓周轉動，進而帶動安裝在傳動軸9上的第四齒輪21和鉆頭10繞著轉動軸6進行圓周轉動；轉動軸6的轉動將依次通過第三齒輪20、第四齒輪21、傳動軸9的配合帶動鉆頭10進行自轉，鉆頭10的圓周轉動和鉆頭10自轉的合成運動能夠使得鉆頭10可以將圓柱樁5底端的正下面的土基本全部鉆到；鉆頭10的外緣面上對稱地開有兩個刀片孔35，安裝在容刀腔31內壁和刀片11之間的彈簧22可以給刀片11提供一個彈力，使刀片11通過安裝在兩側的滑塊25可以在滑槽24內滑動，設計刀片11的目的在于，鉆頭10是從圓柱樁5中伸出的，鉆頭10的鉆土面積必然小于圓柱樁5的底面積，設計的刀片11能夠到達鉆頭10無法鉆到的地方，以使圓柱樁5底面的土全部被鉆到。因為本發明中圓形鉆頭10，第一齒輪17、第二齒輪18、第三齒輪20和第四齒輪21的直徑均小于排土通槽28中u形槽圓形一端的直徑，且第一齒輪17和第二齒輪18的半徑之和、第三齒輪20和第四齒輪21的半徑之和均小于排土通槽28中在同一平面內的兩個圓形端圓心連線的長度，所以本發明中的擴孔機構可以通過排土通槽28從圓柱樁5內取出。

本發明中偏心孔27內的兩組彈性片15可以將從排土通槽28中通過偏心孔27內圓面上的兩個過濾孔26落入偏心孔27中的石頭和土進行過濾，石頭通過本身的重力作用從兩個對稱的彈性片15的中間落入偏心孔27的下端，而沒有石頭時土的重力不足以壓開彈性片15，使得彈性片15上側到過濾孔26之間堆滿了土，而設計中這個間距是很短的，也就是所堆的土很少就可以將過濾孔26賭滿，避免了排土通槽28中的土一直進入到偏心孔27中。該設計的作用是可以對擴孔過程中排出的石頭加以利用，節省了材料；偏心孔27的下端安裝有一個下擋板36，其作用是防止將落入偏心孔27中的石頭掉落到擴樁設備的下端，影響擴樁設備的工作效率。

在擴樁設備工作前，先將擋土弧板13安裝在三個固定板上，然后通過支撐桿3和圓柱樁5、第二齒輪18與安裝槽29內內齒23的配合，將擴樁機構32安裝在圓柱樁5的排土通槽28內；此時刀片11通過彈簧22的彈力從容刀腔31內側移動到鉆頭10的外側；在擴樁設備工作時，驅動電機1通過轉動軸6驅動第一齒輪17、第三齒輪20進行轉動，第一齒輪17通過第二齒輪18和圓柱樁5上的內齒23驅動傳動軸9圍繞轉動軸6進行圓周轉動，傳動軸9圍繞轉動軸6轉動的同時將帶動第四齒輪21和鉆頭10圍繞轉動軸6進行圓周轉動，第三齒輪20通過第四齒輪21將帶動傳動軸9進行自轉，從而帶動鉆頭10進行自轉，鉆頭10在自轉的同時帶動通過安裝在鉆頭10下端的鉆頭凸起12和刀片11進行轉動且同時圍繞轉動軸6進行圓周轉動，進而進行擴樁，在鉆頭10進行擴樁的同時排土螺旋片4通過旋轉力將鉆頭10鉆出的土和石頭從擋土弧板13與排土通槽28組成圓心通孔中排出，排土過程中排土通槽28中的一部分石頭和土從過濾孔26進入到偏心孔27中，通過彈性片15的過濾，石頭和一小部分土會從兩個彈性片15的中間落入偏心孔27的下側，從而成為樁的一部分；當擴樁完成后將擴樁機構32和安裝在三個固定桿14上的擋土弧板13從圓柱樁5的排土通槽28中取出，之后在排土通槽28和三個偏心孔27中灌入水泥，使排土通槽28和三個偏心孔27中形成水泥樁；在圓柱樁5內形成的水泥樁能夠適應更高建筑對地基穩定性的需求。

本發明能夠直接將擴樁機構32安裝在圓柱樁5下側，在擴樁機構32的作用下，可以將圓柱樁5直接放在地基中，在擴樁機構32拿出后，直接澆筑，完成筑樁。而不用先鉆孔，在下樁，節省了時間，提高了效率，具有較好的使用效果。