本申請涉及土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種載體樁的施工設(shè)備。

背景技術(shù)：

載體樁是近年來發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的一種新樁型，具有承載能力高、適應(yīng)范圍廣、造價(jià)經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，其是核心機(jī)理是樁端下一定深度和范圍的土體密實(shí)，施工中將護(hù)筒沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，分批向護(hù)筒內(nèi)投入填充料，用柱錘反復(fù)夯實(shí)形成載體，達(dá)到三擊貫入度要求后再填入混凝土夯實(shí)，最后再灌注混凝土成樁。因此，用于載體樁施工的配套設(shè)備，其主要能力和控制要點(diǎn)，是如何快捷方便的實(shí)現(xiàn)填料、夯實(shí)、測量三擊貫入度。

而目前用于載體樁施工的配套設(shè)備，全部都是人工控制操作，特別是在填料、夯實(shí)、測量三擊貫入度等方面，需要多名熟練技術(shù)工人配合共同完成，這種現(xiàn)狀不僅造成施工成本增加、效率低下等負(fù)面影響，而且對載體樁的施工質(zhì)量易產(chǎn)生諸多不利影響，具體如：1、由人工操作卷揚(yáng)機(jī)提升夯錘，夯錘的落距不能夠精確地控制，在一些靈敏度較高的土層，夯錘的落距過大容易造成錘出護(hù)筒較多，造成土體的擾動(dòng)，影響成樁的質(zhì)量和效率；2、由人工用鐵鍬等工具向護(hù)筒中填料，這種方式使每次填料的數(shù)量與夯錘的落距不能精確的配合，尤其是經(jīng)常性的出現(xiàn)填料過多時(shí)填料進(jìn)入護(hù)筒過多無法夯出護(hù)筒造成護(hù)筒破壞，或者填料過少錘出護(hù)筒的長度過多造成土體的擾動(dòng)等情況，而且對于總的填料量無法做到精確地計(jì)量。3、三擊貫入度的測量是載體樁載體的主要控制指標(biāo)，而采用人的手工測量三擊貫入度，存在著計(jì)量精確度較差、量測時(shí)間較長、量測狀態(tài)不一致等問題，對樁的承載力影響最大。4、人工操作一定會(huì)有疲勞期，特別是在填料、夯實(shí)的操作過程中，極易造成工傷事故或者質(zhì)量事故的發(fā)生。

因此研發(fā)一種自動(dòng)化的載體樁施工設(shè)備，在填料、夯實(shí)、測量三擊貫入度等方面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，是降低成本、提高工效的需要，也是精準(zhǔn)測量、嚴(yán)密控制、提高成樁質(zhì)量的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了解決上述的問題而提出的，目的在于提供一種載體樁的施工設(shè)備，在提高施工質(zhì)量、保證人機(jī)安全的同時(shí)，降低施工成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的一種載體樁的施工設(shè)備，其包括有樁架和夯擊系統(tǒng)，所述樁架包括橫向的底盤和相對上述底盤立起的支架，所述夯擊系統(tǒng)包括護(hù)筒、夯錘和設(shè)于底盤上的主卷揚(yáng)機(jī)，該主卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩懸吊并帶動(dòng)夯錘在護(hù)筒的內(nèi)部上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對底部的土體或者填料進(jìn)行夯擊；其特征在于：該施工設(shè)備還包括自動(dòng)填料裝置，該自動(dòng)填料裝置將填料分次的、定量的自動(dòng)填入到護(hù)筒中；該施工設(shè)備還包括三擊貫入度自動(dòng)測量裝置，該三擊貫入度自動(dòng)測量裝置對夯錘每一次下落夯擊后的貫入度數(shù)值進(jìn)行自動(dòng)測量并記錄。

上述施工設(shè)備中，還包括底盤支撐裝置或/和移動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置，底盤支撐裝置包括設(shè)于底盤四周的液壓或者機(jī)械支腿，移動(dòng)旋轉(zhuǎn)包括液壓步履式、履帶式、導(dǎo)管式中的一種或幾種。

上述施工設(shè)備中，護(hù)筒的上方視施工要求能夠加設(shè)振動(dòng)頭或柴油錘或液壓錘，通過加設(shè)上述裝置實(shí)現(xiàn)樁的成孔施工或者加快成孔速度。

上述施工設(shè)備中，底盤上還設(shè)有另一個(gè)副卷揚(yáng)機(jī)，該副卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩和滑輪組而帶動(dòng)護(hù)筒上升或下沉，從而實(shí)現(xiàn)樁的成孔施工和護(hù)筒護(hù)壁。

上述施工設(shè)備中，還包括控制器，上述自動(dòng)填料裝置、三擊貫入度自動(dòng)測量裝置分別通過有線或者無線方式連接該控制器，由控制器設(shè)定自動(dòng)填料的數(shù)量和次數(shù)、三擊貫入度的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)對施工參數(shù)的設(shè)定、監(jiān)測、記錄，并按照設(shè)計(jì)參數(shù)控制自動(dòng)化的施工。

上述施工設(shè)備中，自動(dòng)填料裝置包括料斗、送料器、進(jìn)料控制器，為一體式或分體式，進(jìn)料控制器通過繼電器和閘門而控制進(jìn)料量，該料斗視施工需要可以設(shè)于施工設(shè)備的前、后中、左、右多個(gè)位置，在料斗中裝滿填料后可一次性滿足多根載體樁的施工需要。

上述施工設(shè)備中，三擊貫入度自動(dòng)測量裝置即能夠測量并記錄每一擊貫入度，也能夠測量并記錄三擊貫入度的累計(jì)數(shù)值，還能夠判斷后一次的貫入度是否不大于前一次的貫入度。

上述施工設(shè)備中，三擊貫入度自動(dòng)測量裝置設(shè)于主卷?xiàng)顧C(jī)上，包括設(shè)于主卷揚(yáng)機(jī)卷筒側(cè)面與卷筒同軸的大齒輪、與大齒輪嚙合的小齒輪、設(shè)于小齒輪上的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器、設(shè)于主卷揚(yáng)機(jī)控制箱內(nèi)的電流互感器、設(shè)于主卷揚(yáng)機(jī)底座的接近開關(guān)、連接上述電流互感器和接近開關(guān)和編碼器的計(jì)算模塊或芯片，該計(jì)算模塊或芯片設(shè)于上述控制器中；主卷揚(yáng)機(jī)卷揚(yáng)時(shí)，帶動(dòng)上述大、小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而通過編碼器記錄卷筒的旋轉(zhuǎn)位置；通過卷揚(yáng)過程中的電流階躍及震動(dòng)判定鋼絲繩由松弛變?yōu)榭嚲o的時(shí)刻；通過上述計(jì)算模塊或芯片計(jì)算前后兩次卷揚(yáng)過程中鋼絲繩由松弛變?yōu)榭嚲o時(shí)刻的卷筒旋轉(zhuǎn)位置差值確定當(dāng)次貫入度，通過計(jì)算模塊或芯片的存儲(chǔ)功能計(jì)算三擊貫入度累計(jì)數(shù)值。該三擊貫入度自動(dòng)測量裝置對主卷揚(yáng)機(jī)的卷筒圈數(shù)采集精度可達(dá)到1/5000圈，對鋼絲繩行程記錄精度可達(dá)到1cm以下，計(jì)數(shù)器采樣周期可達(dá)到100KHz，時(shí)間延遲分辨率約1ms。

上述施工設(shè)備能夠用于施工擠密樁，在進(jìn)行擠密樁施工時(shí)該施工設(shè)備不包括護(hù)筒。擠密樁一般采用碎石、渣土、灰土等材料在地基土體中夯實(shí)擠密后形成復(fù)合地基，在進(jìn)行擠密樁施工時(shí)一般檢測一擊貫入度。

上述施工設(shè)備中，能夠在主卷揚(yáng)機(jī)上加設(shè)自動(dòng)夯擊控制裝置，該自動(dòng)夯擊控制裝置能夠自動(dòng)提升夯錘、在提升到設(shè)定高度后自動(dòng)放松鋼絲繩使夯錘下落、在完成后夯擊后自動(dòng)對鋼絲繩進(jìn)行制動(dòng)。

上述施工設(shè)備中，自動(dòng)夯擊控制裝置與控制器通過有線或者無線方式連接，并能夠與自動(dòng)填料裝置和三擊貫入度自動(dòng)檢測裝置配合施工。

上述施工設(shè)備中，所述自動(dòng)夯擊控制裝置包括分別控制主卷揚(yáng)機(jī)的剎車桿和離合桿的氣動(dòng)或液壓電磁閥、氣動(dòng)或液壓推桿，該氣動(dòng)或液壓推桿通過緊固螺絲與主卷揚(yáng)機(jī)的剎車桿及離合桿相連，松開螺絲后可由人工直接操作主卷揚(yáng)機(jī)中的剎車桿及離合桿，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、半自動(dòng)或者手動(dòng)操作之間的切換。

上述施工設(shè)備中，通過三擊貫入度自動(dòng)測量裝置所測量的貫入度結(jié)果，對自動(dòng)填料裝置和自動(dòng)夯擊控制裝置進(jìn)行調(diào)整控制，該調(diào)整控制包括在每次夯擊后判斷三擊貫入度是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值，如已達(dá)到目標(biāo)值將不再夯擊；若未達(dá)到目標(biāo)值，則根據(jù)貫入度結(jié)果加大或減小自動(dòng)填料裝置的填料量，或者提高或降低自動(dòng)夯擊控制裝置提升夯錘的高度。

本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)勢在于：

①在填料、測量三擊貫入度的功能性方面改進(jìn)為自動(dòng)化，并可有選擇的對夯實(shí)功能也改進(jìn)為自動(dòng)化，從而在載體樁的施工中，即實(shí)現(xiàn)了對施工參數(shù)的預(yù)先設(shè)定、實(shí)時(shí)監(jiān)測、隨時(shí)記錄，并且能按照預(yù)先設(shè)計(jì)的參數(shù)控制自動(dòng)化施工。

②在填料和夯實(shí)的功能性方面改進(jìn)為自動(dòng)化，相比人工手動(dòng)操作其精準(zhǔn)程度、配合程度顯著提升，能夠完全避免因填料過多或過少和夯擊能量不穩(wěn)定等造成的施工困難、質(zhì)量問題。

③自動(dòng)檢測測量三擊貫入度，相比人工手動(dòng)操作其精度高、誤差小，并且通過所測量的貫入度結(jié)果，對自動(dòng)填料裝置和自動(dòng)夯擊控制裝置進(jìn)行調(diào)整控制。

④施工設(shè)備制造成本低、運(yùn)輸方便，并且針對現(xiàn)有的載體樁施工設(shè)備可就地改造裝配。

⑤相比現(xiàn)有施工設(shè)備，施工的質(zhì)量、效果和速度等方面有非常顯著的提升，并且能夠減少80%以上的人工開支，施工成本大幅降低。

⑥提高人員和設(shè)備的安全性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的第一個(gè)較佳實(shí)施例的正視結(jié)構(gòu)圖，圖2為側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的第二個(gè)較佳實(shí)施例的正視結(jié)構(gòu)圖，圖4為側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的控制器與自動(dòng)填料裝置和自動(dòng)夯擊控制裝置的控制邏輯圖；

圖6是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的三擊貫入度自動(dòng)測量裝置中的部件裝配圖；

圖7是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的三擊貫入度自動(dòng)測量與自動(dòng)填料裝置和自動(dòng)夯擊控制裝置的控制邏輯圖。

具體實(shí)施方式

以下通過附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的第一個(gè)較佳實(shí)施例的正視結(jié)構(gòu)圖，圖2為側(cè)視結(jié)構(gòu)圖，如圖1和圖2所示，施工設(shè)備包括有樁架和夯擊系統(tǒng)，所述樁架包括橫向的底盤1和豎向的支架2，所述夯擊系統(tǒng)包括護(hù)筒3、夯錘4和設(shè)于底盤1上的主卷揚(yáng)機(jī)5，從主卷揚(yáng)機(jī)5中伸出的鋼絲繩穿繞支架2頂端的滑輪組8懸吊夯錘4，并帶動(dòng)夯錘4在護(hù)筒3的內(nèi)部上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對底部的土體或者填料進(jìn)行夯擊；底盤1的四周還設(shè)有液壓腿9用于支撐設(shè)備，底盤1之下還設(shè)有回轉(zhuǎn)裝置10和行走裝置11；護(hù)筒3的上端還設(shè)有垂直度控制裝置6，該垂直度控制裝置6通過左右兩條水平臂以卡槽方式與支架2上的垂直導(dǎo)軌相接；底盤1上還設(shè)有另一個(gè)卷揚(yáng)機(jī)7，卷揚(yáng)機(jī)7通過繩索和滑輪組能夠帶動(dòng)護(hù)筒3上升或下沉；底盤1上還設(shè)有控制箱19和配電柜20；該施工設(shè)備還包括設(shè)于底盤1前端的自動(dòng)填料裝置，該自動(dòng)填料裝置包括料斗12、送料器13和進(jìn)料控制器14，進(jìn)料控制器14利用繼電器和閘門控制進(jìn)料量，料斗12中的填料經(jīng)過進(jìn)料控制器14分次的、定量的控制后落于送料器13上并被送料器13投放于護(hù)筒3中；該施工設(shè)備還包括設(shè)于主卷揚(yáng)機(jī)5上的自動(dòng)夯擊控制裝置15，控制主卷揚(yáng)機(jī)5自動(dòng)提升夯錘4到設(shè)定高度后自動(dòng)放松鋼絲繩使夯錘4下落填料進(jìn)行夯擊，并在完成后夯擊后自動(dòng)對鋼絲繩進(jìn)行制動(dòng)；該施工設(shè)備還包括設(shè)于主卷揚(yáng)機(jī)5上的三擊貫入度自動(dòng)測量裝置16，對夯錘每一次下落夯擊后的貫入度進(jìn)行自動(dòng)測量并記錄；該設(shè)備還包括控制器17，控制器17分別與進(jìn)料控制器14、自動(dòng)夯擊控制裝置15、三擊貫入度自動(dòng)測量裝置16連接。

圖3是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的第二個(gè)較佳實(shí)施例的正視結(jié)構(gòu)圖，圖4為側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；該第二實(shí)施例與第一個(gè)實(shí)施例即圖1和圖2的區(qū)別在于，護(hù)筒3的上方設(shè)有用于進(jìn)行成孔的中孔振動(dòng)頭18，且不帶有自動(dòng)夯擊控制裝置15。

圖5是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的控制器與自動(dòng)填料裝置和自動(dòng)夯擊控制裝置的控制邏輯圖，如圖5所示，由控制器（PCL）采集自動(dòng)夯擊控制裝置中的接近開關(guān)和電流互感器、三擊貫入度自動(dòng)測量裝置中的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器所發(fā)出的輸入信號(hào)，并由控制器（PCL）向自動(dòng)填料裝置的閘門繼電器、自動(dòng)夯擊控制裝置中的電磁閥發(fā)出輸出信號(hào)。

圖6是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的三擊貫入度自動(dòng)測量裝置中的部件裝配圖，其中圖6a為正視圖，圖6b為側(cè)視圖，如圖6所示，大齒輪21設(shè)于主卷揚(yáng)機(jī)的卷筒側(cè)面且與卷筒同軸，小齒輪22與大齒輪21嚙合，小齒輪22處設(shè)有磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器23，主卷揚(yáng)機(jī)5卷揚(yáng)鋼絲繩時(shí)，即帶動(dòng)大齒輪21、小齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)從而通過編碼器記錄卷筒的旋轉(zhuǎn)位置。

圖7是本實(shí)用新型的施工設(shè)備的三擊貫入度自動(dòng)測量與自動(dòng)填料裝置和自動(dòng)夯擊控制裝置的控制邏輯圖，如圖7所示，根據(jù)采樣旋轉(zhuǎn)編碼器讀數(shù)計(jì)算三擊貫入度，并將計(jì)算得數(shù)與目標(biāo)值進(jìn)行對比判斷，未達(dá)到目標(biāo)值則計(jì)算下一次夯擊的提錘高度及填料量，并向自動(dòng)填料裝置和自動(dòng)夯擊裝置發(fā)出控制指令，之后開始卷揚(yáng)、填料進(jìn)入下一個(gè)動(dòng)作周期；當(dāng)三擊貫入度滿足目標(biāo)值，可認(rèn)為夯擊已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，卷揚(yáng)和填料動(dòng)作結(jié)束。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。