根式灌注桩的根键施工装置的制作方法

本发明涉及根式灌注桩施工的技术领域，具体涉及一种根式灌注桩的根键施工装置。

背景技术：

建筑领域中，桩基通常都是用于承压的，桩基通过桩侧阻力与桩端阻力的共同作用进行承压。桩基承载力的大小与桩侧、桩端提供的阻力大小有关，通过增加桩基的直径或桩基的长度，即通过增大受力的面积可以提高桩基的桩侧阻力或桩端阻力，进而提高桩基的承压力。但是在实际建造中，桩基的长度越长，施工的难度就越大；桩基的直径越大，需要的建材越多，桩基的建造成本越高；最终的桩基承压效果的提升相比于桩基的建造难度和建造成本而言，不成比例。这种单纯增加桩基的直径或长度的方法，需要消耗大量的混凝土，建造的难度较大，不够经济。

本申请人之前申请了一件名称为《根式承压灌注桩及其施工方法》的专利，解决了上述技术问题。但是在实际生产施工过程中，对于根式桩的根键的施工，相对比较复杂。目前施工过程中一般都会应用到《中国高新技术企业》于2013年第34期出版的根键机进行根键的施工，但是上述根键机存在几个问题。

第一、在整个施工过程中，都需要吊装装置，导致施工成本非常高。

第二、在吊装状态下进行施工，尽管已经用吊杆代替了吊绳，提高了一定的刚性，但是仍然会有晃动产生，这在施工过程中是个极大的安全隐患。

第三、将根键顶入桩坑侧壁的部件是坡面结构，坡面结构在对根键作用的时候，同食会产生一个竖直方向的作用力，对根键顶入桩坑侧壁的时候，会导致根键无法保证水平顶入，无法保证根键的施工质量。

第四、同一层根键顶入根键的数量受各角度坡面的数量影响较大，而坡面所占用的体积较大，导致坡面数量的上限受限制。

第五、由于坡面的提及较大，而且需要承受一定的压力，所以坡面的重量较大，增加了吊装的负荷，导致所需吊机的承重能力要求较高，进一步增加了施工成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种根式灌注桩的根键施工装置，能够同时对同一层的所有根键进行同时施工，以及不需要借助外力能够自动在桩坑内攀升，以完成桩坑内所有根键的施工，提高了根键的施工效率；通过多个根键限位装置的作用，不仅能够实现多层根键的同角度施工，而且还能在不需要转动基板角度的前提下使相邻两层根键进行交错施工；通过连杆机构的作用，不仅能够实现同一层多根根键的同时施工，并且还能够降低本发明结构的重量，降低本发明对于桩坑侧壁根键的作用力；通过根键限位装置和立式推板的作用，保证了根键顶入桩坑侧壁的时候，始终能够保持水平状态，立式推板不会对根键有竖直方向的作用力而使根键的顶入方向发生偏差，保证了根键的施工质量；根键表面的限位槽和根键限位装置设有的限位条，保证了根键在顶入桩坑的侧壁的时候不发生转动，从而保证了根键顶入之后，能够保证立式齿条的竖直安装；连杆A和连杆B的对称轴在同一平面内，从而提高了连杆A和连杆B对液压杆下压作用力的传递能力，避免液压杆的下压作用力在连杆机构处产生损失，也避免连杆机构损坏；通过定位块14的作用，避免本发明结构在吊入桩坑的坑底的过程中始终与桩坑保持同轴心，以保证本发明在对根键进行施工的时候，各角度的根键施工质量相同；通过挡板的作用，避免基板底部的传动齿轮、驱动电机和减速器与坑底接触而影响使用；支杆B为升降结构，从而可以根据不同桩坑中对于最下层的根键的施工位置不同进行高度调节，还能保证基板表面的水平，进而保证了根键施工的水平，从而提高了本发明结构的适用性。

本发明所采取的技术方案是：

根式灌注桩的根键施工装置，包括基板，所述基板中心的上方固定有液压缸，所述液压缸的液压杆的端部向下面向基板伸出，所述基板上位于液压缸的周围均匀分布有多根立式推杆，所述液压杆通过连杆机构与立式推杆连接，使立式推杆沿基板的径向移动，所述基板上表面的边沿、对应于立式推杆分别设有根键限位装置，根键限位装置使根键的轴线指向基板的轴心，并只能沿基板的径向移动；所述基板的底部对应于根键限位装置位置处分别转动连接有传动齿轮，所述传动齿轮分别与各自的驱动电机传动连接，所述传动齿轮与插入桩坑侧壁的根键尾端的立式齿条啮合传动。

本发明进一步改进方案是，所述连杆机构包括与液压杆端部固定的压板A，所述基板的上表面固定有压板B，所述压板B与压板A匹配，并且位于压板A的正下方，所述压板A与压板B之间连接有多根相互连接的连杆A和连杆B，所述连杆A和连杆B均匀分布于压板A和压板B的周围，所述连杆A的一端分别通过销轴与压板A向外摆动连接，连杆B的一端分别通过销轴与压板B向外摆动连接，连杆A和连杆B分别通过销轴摆动连接，所述连杆A和连杆B的连接处通过连接块与立式推杆连接，所述连接块与连杆A和连杆B连接处的销轴连接。

本发明更进一步改进方案是，所述立式推杆面向连接块的一侧端面设有竖直滑槽，所述连接块对应于竖直滑槽设有匹配的凸块，所述连接块通过凸块和滑槽的配合相对于立式推杆上下活动连接。

本发明更进一步改进方案是，所述连接块的截面为U形结构，连杆A和连杆B位于连接块内。

本发明更进一步改进方案是，所述连杆A的对称轴与连杆B的对称轴在同一个平面内。

本发明更进一步改进方案是，所述连杆A的宽度大于连杆B的宽度，连杆A与连杆B连接处的端部设有宽度大于等于连杆B宽度的活动槽；或者连杆B的宽度大于连杆A的宽度，连杆B与连杆A连接处的端部设有宽度大于等于连杆A宽度的活动槽。

本发明更进一步改进方案是，所述根键限位装置包括分别成对设置的限位底块和限位顶块，所述限位顶块固定于限位底块的顶部，所述限位底块固定于基板上，所述限位底块面向根键的端面和限位顶块面向根键的端面分别设有与根键侧壁匹配的弧面A和弧面B。

本发明更进一步改进方案是，所述根键的侧壁表面均匀分布有多根与轴心平行的限位槽，所述弧面A和弧面B对应设有匹配的限位条。

本发明更进一步改进方案是，成对的限位底块之间和成对的限位顶块之间均留有间隙，所述间隙的最小宽度大于等于立式推杆的宽度。

本发明更进一步改进方案是，所述限位底块通过固定螺栓A与基板所设的螺纹孔C固定。

本发明更进一步改进方案是，所述限位顶块远离间隙的一侧设有台阶，所述台阶通过固定螺栓B与限位底块顶面所设的螺纹孔D固定。

本发明更进一步改进方案是，所述液压缸固定于固定板的顶面，所述固定板通过支杆A于基板的顶面固定，所述支杆A位于相邻两根连杆A之间的区域，所述液压杆的端部向下穿过固定板所设的通孔与压板A固定。

本发明更进一步改进方案是，所述驱动电机通过减速器与传动齿轮传动，所述减速器固定于基板的底部。

本发明更进一步改进方案是，所述基板的底部通过支杆B固定有挡板，所述挡板的顶面分别低于传动齿轮的底部、驱动电机的底部和减速器的底部。

本发明更进一步改进方案是，所述支杆B为升降结构。

本发明更进一步改进方案是，所述根键的尾端中心设有螺纹孔A，所述根键的尾端位于螺纹孔A的周围分布有多根与根键轴线平行的钢筋，所述钢筋插入立式齿条背面对应的槽孔，并通过螺栓A将立式齿条与根键尾端固定。

本发明更进一步改进方案是，所述螺栓A为沉头螺栓。

本发明更进一步改进方案是，相邻两根钢筋之间的距离大于等于立式推板的宽度。

本发明更进一步改进方案是，钢筋伸出根键尾端的长度小于立式齿条的齿槽与立式齿条背面之间的距离。

本发明更进一步改进方案是，所述基板的侧壁边沿均匀分布有多个定位块，所述定位块通过基板侧壁所设的螺纹孔B与基板固定连接。

本发明更进一步改进方案是，所述基板的侧壁对应于定位块位置处设有槽口，定位块背向基板的一侧端面为弧面结构，当定位块完全位于槽口内的时候，定位块背向基板的一侧端面与基板的侧壁组成完整的圆形结构。

利用根式灌注桩的根键施工装置的根键施工方法，包括以下步骤：

1）桩坑挖好之后，将与桩坑匹配的钢筋笼放置在桩坑内；

2）然后根据桩坑内的钢筋笼的半径大小，操作工通过螺纹孔B将定位块向外旋出至定位块与基板圆心的最大距离，与钢筋笼的半径相等或略小于钢筋笼的半径；

3）通过吊装装置将基板和操作工吊装至桩坑的坑底；

4）操作工通过调节支杆B，保证基板的水平度，并根据最下层根键的施工高度要求，使基板的高度进行调节，从而调节最下层根键与桩坑的坑底之间的高度；

5）操作工根据与对应层根键的施工数量和角度位置要求，将根键通过根键限位装置与基板进行限位；

6）操作工正向启动液压系统使液压杆向下伸出液压缸，带动压板A向压板B的一侧下压，连杆A和连杆B在压板A的作用下将连接块和立式推板沿着基板的径向方向向外推，从而使立式推板将对应根键限位装置处的根键水平顶入桩坑的侧壁内；

7）当根键的大部分顶入桩坑的侧壁之后，操作工反向启动液压系统使液压杆向上退回液压缸内，带动压板A向上移动，从而使得连杆A和连杆B带动立式推板离开根键、向基板的中心移动；

8）操作工将立式齿条的槽孔对应于顶入桩坑的侧壁的根键的钢筋插入定位，以保证立式齿条的竖直，并通过螺栓A将立式齿条与根键的尾端固定，并使立式齿条同时与对应的传动齿轮啮合；

9）当操作工将该层的根键全部固定有立式齿条、并与对应的传动齿轮啮合之后，操作工启动驱动电机，通过减速器带动传动齿轮沿着立式齿条向上攀爬，从而使得基板沿着桩坑向上升；

10）当基板攀爬至桩坑内的指定高度的时候，操作工停止驱动电机，并重复步骤5）~9），操作工对桩坑内最下层上方的各层的根键进行依次施工，直至桩坑内最上层的根键完成施工；

11）当桩坑内所有的根键都完成施工之后，基板位于桩坑的口部，再通过吊装装置将基板吊离该桩坑并周转至另一个准备根键施工的桩坑。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤1）中，桩坑的坑底保证水平，其与水平面的夹角小于等于2度。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤2）中，当定位块通过螺纹孔B旋拧到位的时候，定位块保持水平状态。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤3）中，当基板和操作工位于桩坑的坑底之后，操作工将基板与吊装装置分离；

本发明更进一步改进方案是，所述步骤3）中，当基板和操作工位于桩坑的坑底之后，操作工将定位块通过螺纹孔B向基板一侧旋紧至与基板完全固定。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤10）中，相邻两层根键的两根立式齿条，其中上一层的根键的立式齿条下端的齿形与下一层的根键的立式齿条上端的齿形相连续匹配，使传动齿轮能够顺利地从下一层的根键的立式齿条向上攀爬至上一层的根键的立式齿条。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤10）中，当传动齿轮完全与当前一层的根键的立式齿条啮合传动的时候，操作工将下一层的根键固定的立式齿条进行拆卸分离。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤10）中，当传动齿轮停止转动，基板的所在高度稳定之后，操作工将下一层的根键固定的立式齿条进行拆卸分离。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，能够同时对同一层的所有根键进行同时施工，以及不需要借助外力能够自动在桩坑内攀升，以完成桩坑内所有根键的施工，提高了根键的施工效率。

第二、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，通过多个根键限位装置的作用，不仅能够实现多层根键的同角度施工，而且还能在不需要转动基板角度的前提下使相邻两层根键进行交错施工。

第三、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，通过连杆机构的作用，不仅能够实现同一层多根根键的同时施工，并且还能够降低本发明结构的重量，降低本发明对于桩坑侧壁根键的作用力。

第四、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，通过根键限位装置和立式推板的作用，保证了根键顶入桩坑侧壁的时候，始终能够保持水平状态，立式推板不会对根键有竖直方向的作用力而使根键的顶入方向发生偏差，保证了根键的施工质量。

第五、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，根键表面的限位槽和根键限位装置设有的限位条，保证了根键在顶入桩坑的侧壁的时候不发生转动，从而保证了根键顶入之后，能够保证立式齿条的竖直安装。

第六、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，连杆A和连杆B的对称轴在同一平面内，从而提高了连杆A和连杆B对液压杆下压作用力的传递能力，避免液压杆的下压作用力在连杆机构处产生损失，也避免连杆机构损坏。

第七、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，通过定位块14的作用，避免本发明结构在吊入桩坑的坑底的过程中始终与桩坑保持同轴心，以保证本发明在对根键进行施工的时候，各角度的根键施工质量相同。

第八、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，通过挡板的作用，避免基板底部的传动齿轮、驱动电机和减速器与坑底接触而影响使用。

第九、本发明的根式灌注桩的根键施工装置，支杆B为升降结构，从而可以根据不同桩坑中对于最下层的根键的施工位置不同进行高度调节，还能保证基板表面的水平，进而保证了根键施工的水平，从而提高了本发明结构的适用性。

附图说明：

图1为本发明结构刚放入桩坑时的主视剖视示意图。

图2为本发明根键限位装置的局部放大示意图。

图3为本发明结构的俯视放大示意图。

图4为本发明结构顶入最下层根键后准备顶入第二层根键时的主视剖视示意图。

图5为本发明结构顶入第二层根键时的主视剖视示意图。

图6为本发明顶入第二层根键后准备顶入第三层根键时的主视剖视示意图。

具体实施方式：

结合图1~图6所示，本发明包括基板2，所述基板2中心的上方固定有液压缸8，所述液压缸8的液压杆10的端部向下面向基板2伸出，所述基板2上位于液压缸8的周围均匀分布有多根立式推杆3（本发明最多可以在基板2上位于液压缸8的周围均匀分布有8根立式推杆3，本实施例中仅均匀分布了4根立式推杆3），所述液压杆10通过连杆机构与立式推杆3连接，使立式推杆3沿基板2的径向移动，所述基板2上表面的边沿、对应于立式推杆3分别设有根键限位装置，根键限位装置使根键20的轴线指向基板2的轴心，并只能沿基板2的径向移动；所述基板2的底部对应于根键限位装置位置处分别转动连接有传动齿轮17，所述传动齿轮17分别与各自的驱动电机18传动连接，所述传动齿轮17与插入桩坑1侧壁的根键20尾端的立式齿条30啮合传动。

所述连杆机构包括与液压杆10端部固定的压板A7，所述基板2的上表面固定有压板B，所述压板B与压板A7匹配，并且位于压板A7的正下方，所述压板A7与压板B之间连接有多根相互连接的连杆A5和连杆B6，所述连杆A5和连杆B6均匀分布于压板A7和压板B的周围，所述连杆A5的一端分别通过销轴与压板A7向外摆动连接，连杆B6的一端分别通过销轴与压板B向外摆动连接，连杆A5和连杆B6分别通过销轴摆动连接，所述连杆A5和连杆B6的连接处通过连接块4与立式推杆3连接，所述连接块4与连杆A5和连杆B6连接处的销轴连接。

所述立式推杆3面向连接块4的一侧端面设有竖直滑槽23，所述连接块4对应于竖直滑槽23设有匹配的凸块24，所述连接块24通过凸块24和滑槽23的配合相对于立式推杆3上下活动连接。

所述连接块4的截面为U形结构，连杆A5和连杆B6位于连接块4内。

所述连杆A5的对称轴与连杆B6的对称轴在同一个平面内。

所述连杆A5的宽度大于连杆B6的宽度，连杆A5与连杆B6连接处的端部设有宽度大于等于连杆B6宽度的活动槽；或者连杆B6的宽度大于连杆A5的宽度，连杆B6与连杆A5连接处的端部设有宽度大于等于连杆A5宽度的活动槽。

所述根键限位装置包括分别成对设置的限位底块12和限位顶块13，所述限位顶块13固定于限位底块12的顶部，所述限位底块12固定于基板2上，所述限位底块12面向根键20的端面和限位顶块13面向根键20的端面分别设有与根键20侧壁匹配的弧面A21和弧面B22。

所述根键20的侧壁表面均匀分布有多根与轴心平行的限位槽，所述弧面A21和弧面B22对应设有匹配的限位条。

成对的限位底块12之间和成对的限位顶块13之间均留有间隙29，所述间隙29的最小宽度大于等于立式推杆3的宽度。

所述限位底块12通过固定螺栓A与基板2所设的螺纹孔C31固定。

所述限位顶块13远离间隙29的一侧设有台阶25，所述台阶25通过固定螺栓B32与限位底块12顶面所设的螺纹孔D固定。

所述液压缸8固定于固定板9的顶面，所述固定板9通过支杆A11于基板2的顶面固定，所述支杆A11位于相邻两根连杆A5之间的区域，所述液压杆10的端部向下穿过固定板9所设的通孔与压板A7固定。

所述驱动电机18通过减速器19与传动齿轮17传动，所述减速器19固定于基板2的底部。

所述基板2的底部通过支杆B16固定有挡板15，所述挡板15的顶面分别低于传动齿轮17的底部、驱动电机18的底部和减速器19的底部。

所述支杆B16为升降结构。

所述根键20的尾端中心设有螺纹孔A27，所述根键20的尾端位于螺纹孔A27的周围分布有多根与根键20轴线平行的钢筋28，所述钢筋28插入立式齿条30背面对应的槽孔，并通过螺栓A27将立式齿条30与根键20尾端固定。

所述螺栓A27为沉头螺栓。

相邻两根钢筋28之间的距离大于等于立式推板3的宽度。

钢筋28伸出根键20尾端的长度小于立式齿条30的齿槽与立式齿条30背面之间的距离。

所述基板2的侧壁边沿均匀分布有多个定位块14，所述定位块14通过基板2侧壁所设的螺纹孔B26与基板2固定连接。

所述基板2的侧壁对应于定位块14位置处设有槽口，定位块14背向基板2的一侧端面为弧面结构，当定位块14完全位于槽口内的时候，定位块14背向基板2的一侧端面与基板2的侧壁组成完整的圆形结构。

利用根式灌注桩的根键施工装置的根键施工方法，包括以下步骤：

1）桩坑1挖好之后，将与桩坑1匹配的钢筋笼（附图中未示出）放置在桩坑1内；

2）然后根据桩坑1内的钢筋笼的半径大小，操作工通过螺纹孔B26将定位块14向外旋出至定位块14与基板2圆心的最大距离，与钢筋笼的半径相等或略小于钢筋笼的半径；

3）通过吊装装置（附图中未示出）将基板2和操作工吊装至桩坑1的坑底；

4）操作工通过调节支杆B16，保证基板2的水平度，并根据最下层根键2的施工高度要求，使基板2的高度进行调节，从而调节最下层根键20与桩坑1的坑底之间的高度；

5）操作工根据与对应层根键20的施工数量和角度位置要求，将根键20通过根键限位装置与基板2进行限位；

6）操作工正向启动液压系统使液压杆10向下伸出液压缸8，带动压板A7向压板B的一侧下压，连杆A5和连杆B6在压板A7的作用下将连接块4和立式推板3沿着基板2的径向方向向外推，从而使立式推板3将对应根键限位装置处的根键20水平顶入桩坑1的侧壁内；

7）当根键20的大部分顶入桩坑1的侧壁之后，操作工反向启动液压系统使液压杆10向上退回液压缸8内，带动压板A7向上移动，从而使得连杆A5和连杆B6带动立式推板3离开根键20、向基板2的中心移动；

8）操作工将立式齿条30的槽孔对应于顶入桩坑1的侧壁的根键20的钢筋28插入定位，以保证立式齿条30的竖直，并通过螺栓A27将立式齿条30与根键20的尾端固定，并使立式齿条30同时与对应的传动齿轮17啮合；

9）当操作工将该层的根键20全部固定有立式齿条30、并与对应的传动齿轮17啮合之后，操作工启动驱动电机18，通过减速器19带动传动齿轮17沿着立式齿条30向上攀爬，从而使得基板2沿着桩坑1向上升；

10）当基板2攀爬至桩坑1内的指定高度的时候，操作工停止驱动电机18，并重复步骤5）~9），操作工对桩坑1内最下层上方的各层的根键20进行依次施工，直至桩坑1内最上层的根键20完成施工；

11）当桩坑1内所有的根键20都完成施工之后，基板2位于桩坑1的口部，再通过吊装装置将基板2吊离该桩坑1并周转至另一个准备根键施工的桩坑1。

所述步骤1）中，桩坑1的坑底保证水平，其与水平面的夹角小于等于2度。

所述步骤2）中，当定位块14通过螺纹孔B26旋拧到位的时候，定位块14保持水平状态。

所述步骤3）中，当基板2和操作工位于桩坑1的坑底之后，操作工将基板2与吊装装置分离；

所述步骤3）中，当基板2和操作工位于桩坑1的坑底之后，操作工将定位块14通过螺纹孔B26向基板2一侧旋紧至与基板2完全固定。

所述步骤10）中，相邻两层根键2的两根立式齿条30，其中上一层的根键20的立式齿条30下端的齿形与下一层的根键20的立式齿条30上端的齿形相连续匹配，使传动齿轮17能够顺利地从下一层的根键20的立式齿条30向上攀爬至上一层的根键20的立式齿条30。

所述步骤10）中，当传动齿轮17完全与当前一层的根键20的立式齿条30啮合传动的时候，操作工将下一层的根键20固定的立式齿条30进行拆卸分离。

所述步骤10）中，当传动齿轮17停止转动，基板2的所在高度稳定之后，操作工将下一层的根键20固定的立式齿条30进行拆卸分离。

由于本发明结构中，最多可以在基板2上位于液压缸8的周围均匀分布有8根立式推杆3，所以可以实现某一层间隔使用其中4根立式推杆3，上一层间隔使用另外4根立式推杆3，重复该步骤，便能实现相邻两层根键20的交错施工。