一种桩基成孔施工装置及方法与流程

1.本发明涉及桥墩桩基施工技术领域，具体而言，涉及一种桩基成孔施工装置及方法。


背景技术：

2.传统的桥墩桩基安装施工过程中，一般是先选定桩基施工区域，然后爆破形成桩基孔，接着进行孔内施工并形成桩基成孔，最后将桩基吊装至桩基成孔内完成桩基施工。
3.但在桩基成孔施工过程中，通常会用到提升机构，对孔内的渣料进行出料，而出渣的过程会要求较高的安全标准，一方面体现在非专业人员不能靠近桩基孔，保证人员移动安全；另一方面体现在提升机构的运行必须稳定，尤其是重心稳定，保证设备施工安全，但现有的桩基成孔施工设备以及利用这些施工设备的施工过程中，均没有对以上两方面的安全施工进行额外注意，导致安全施工标准过低。
4.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

5.本发明的第一个目的在于提供一种桩基成孔施工装置，该装置能够对桩基孔进行一定安全防护，同时也能利用维稳机构保证施工支架运行的稳定性，从而提高施工的安全性；
6.本发明的第一个目的在于提供一种桩基成孔施工方法，该方法基于上述施工装置实现，能够在该装置安装就位的基础上，进行桩基成孔工艺施工的过程中，提高施工的安全性。
7.本发明的实施例是这样实现的：
8.第一方面，一种桩基成孔施工装置，包括设置于桩基孔孔口处的锁口平台以及设置于锁口平台处的防护围栏；
9.还包括安装在桩基孔孔口一侧的施工支架，施工支架上设置有用于对桩基孔内进行通风的鼓风系统，或者还包括用于对桩基孔内进行照明的照明系统；
10.施工支架上还设置有便于桩基孔内进行出渣的出渣机构，出渣机构具有用于承载渣料的盛装容器；
11.施工支架上设置有与防护围栏相互连接的维稳机构，维稳机构能够在盛装容器进行出渣时，限制施工支架相对于防护围栏形成侧翻或倾覆。
12.在可选的实施方式中，施工支架包括底架以及固定在底架上的安装支架，安装支架包括相互连接的第一支架和第二支架，第一支架远离第二支架的一端与底架固定连接，第二支架远离第一支架的一端伸入至桩基孔孔口的正上方；
13.出渣机构包括卷扬机构以及连接在卷扬机构和盛装容器之间的牵引绳索，第一支架和第二支架上均安装有用于引导牵引绳索走向的导向轮，通过启动卷扬机构，以使盛装容器能够在桩基孔内以及孔口上方之间活动；底架与防护围栏之间设置维稳机构。
14.在可选的实施方式中，锁口平台包括用于固定桩基孔内混凝土护壁的锁口框，防护围栏包括设置于锁口框四角处的四根支撑柱，四根支撑柱中，靠近底架的两根支撑柱为第一支撑柱，远离底架的两根支撑柱为第二支撑柱，两根第一支撑柱之间设置有第一围栏组，第一围栏组至少包括从上至下排列的固定栏杆和活动栏杆，固定栏杆与活动栏杆之间形成抵撑间隙，抵撑间隙的大小可随活动栏杆位置的变化而变化；
15.维稳机构具有沿底架至桩基孔方向穿过抵撑间隙的抵撑杆。
16.在可选的实施方式中，底架一侧设置有边架，边架上设置有定位座，抵撑杆一端穿过抵撑间隙，另一端活动穿过定位座，定位座上设置有用于将抵撑杆与定位座相互固定的锁紧螺栓。
17.在可选的实施方式中，固定栏杆上设置有夹持机构，夹持机构包括滑动夹和双向夹，滑动夹一侧开设有用于与固定栏杆滑动配合的滑动槽，另一侧设置有万向关节件，双向夹包括座体、固定在座体上的支撑轴以及两片夹体，座体与万向关节件连接，夹体的中部可转动地配合在支撑轴上，且两片夹体的上部之间形成第一夹持间隙、下部形成第二夹持间隙；通过任一夹体的转动，第一夹持间隙和第二夹持间隙的大小均能同步变化。
18.在可选的实施方式中，第一夹持间隙用于夹持水管或线缆，第二夹持间隙用于夹持抵撑杆，夹体的上部或下部设置有用于与待夹持物体相互抵靠的抵紧螺栓。
19.在可选的实施方式中，第一支撑柱沿其轴向开设有螺纹孔，且螺纹孔内配合有长杆螺栓，螺纹孔的底壁处设置有支撑弹簧，第一支撑柱一侧开设有贯穿其另一侧的条形通孔，条形通孔与螺纹孔相互连通，且条形通孔的长度方向与螺纹孔的轴向一致，活动栏杆一端穿过条形通孔和螺纹孔，且支撑弹簧和长杆螺栓的旋入端分别位于活动栏杆端部的上下两侧。
20.在可选的实施方式中，固定栏杆的端部沿其轴向开设有与螺纹孔相互连通的滑动孔，滑动孔内滑动设置有联动杆，联动杆一端与滑动孔的底壁之间设置有复位弹簧，联动杆另一端可与长杆螺栓相互接触，并在长杆螺栓的作用下朝复位弹簧一侧滑动；
21.联动杆一侧开设有锁定孔，滑动夹上设置有锁定螺栓，当联动杆朝复位弹簧一侧滑动到位后，锁定螺栓能够旋入至滑动孔内，并与锁定孔相互配合。
22.在可选的实施方式中，活动栏杆的两端均设置有限位螺母。
23.另一方面，一种桩基成孔施工方法，使用上述述的桩基成孔施工装置，该施工方法具体包括如下步骤：
24.机具就位：该步骤包括将锁口平台、防护围、施工支架、鼓风系统、照明系统安装到位；再将维稳机构安装在施工支架与防护围栏之间后，将出渣机构安装到位；
25.孔内施工：利用出渣机构持续将孔内渣料持续运出，该过程中伴随采用鼓风系统或者还包括照明系统进行辅助施工，然后将孔内的渗水排出；
26.孔壁防护：在桩基孔的内壁上浇筑混凝土护壁，形成桩基成孔。
27.本发明实施例的有益效果是：
28.本发明实施例提供的桩基成孔施工装置，通过在桩基孔的孔口处设置锁口平台，且锁口平台处设置防护围栏，不仅保证了桩基孔的孔口处本身的支撑稳定性，而且可防止人员走动靠近桩基孔，起到了将人员隔离至远处的目的，从而保证了人员移动安全标准；同时通过设置施工支架，将提升机构、鼓风系统或者还包括照明系统均集成在施工支架上，能
够使施工支架的重心更加稳定，尤其是能够初步解决在出渣机构进行运渣时，由于一侧重量增加而导致的施工支架稳定性欠佳的问题，并且通过在防护围栏与施工支架之间设置维稳机构，能够有效防止施工支架侧翻或倾覆，进一步提高施工支架的工作稳定性。
29.本发明实施例提供的桩基成孔施工方法，基于上述施工装置实现，不仅能够保证桩基孔成型工艺进行的必要性，而且保证了整个施工过程的稳定性和安全性，达到较高的施工安全标准。
30.总体而言，本发明实施例提供的桩基成孔施工装置及方法在一定程度上进一步保障了人工移动安全和施工设备运行安全，能够较好地弥补传统施工工艺中，安全防护较为缺失的层面，保证了较高的施工安全标准。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1为本发明实施例提供的施工装置的施工状态示意图；
33.图2为本发明实施例提供的防护围栏与施工支架的连接状态示意图；
34.图3为本发明实施例提供的第一支架的结构示意图；
35.图4为本发明实施例提供的夹持机构的结构示意图；
36.图5为本发明实施例提供的第一支架的剖视结构示意图。
37.图标：1
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桩基孔；2
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混凝土护壁；3
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锁口平台；4
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防护围栏；5
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施工支架；6
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卷扬机构；7
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鼓风系统；8
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导向轮；9
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盛装容器；10
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牵引绳索；41
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第一支撑柱；42
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第二支撑柱；43
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第二围栏组；44
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侧围栏组；45
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第一围栏组；46
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活动栏杆；47
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夹持机构；51
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底架；52
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斜撑架；53
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第二支架；54
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第一支架；55
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边架；56
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定位座；57
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抵撑杆；58
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锁紧螺栓；461
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螺纹段；462
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长杆螺栓；463
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限位螺母；464
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支撑弹簧；465
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联动杆；466
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条形通孔；471
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滑动夹；472
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锁定螺栓；473
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万向连接件；474
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座体；475
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支撑轴；476
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第一夹体；477
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第二夹体；478
‑
抵紧螺栓。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.实施例
44.请参阅图1～图2，本实施例提供的一种桩基成孔施工装置，包括设置于桩基孔1孔口处的锁口平台3以及设置于锁口平台3处的防护围栏4，桩基孔1的施工过程中，其内需浇筑成型混凝土护壁2，该锁口平台3用于固定混凝土护壁2顶部处伸出部分，一方面是用于定位混凝土护壁2，另一方面是对混凝土护壁2伸出部分进行防护。
45.此外，该施工装置还包括安装在桩基孔1孔口一侧的施工支架5，施工支架5上设置有用于对桩基孔1内进行通风的鼓风系统7，或者还包括用于对桩基孔1内进行照明的照明系统(未图示)，即表示施工支架5安装于桩基孔1孔口一侧，其上至少集成有鼓风系统7，可对桩基孔1内的施工作业人员进行有效通风，保障作业人员的安全。在某些工况下，施工支架5上还集成照明系统，用于为作业人员夜间作业或者光照不足时提供照明。
46.此外，所述施工支架5上还设置有便于桩基孔1内进行出渣的出渣机构，出渣机构具有用于承载渣料的盛装容器9；盛装容器9在出渣机构的动力作用下实现进入桩基孔1内底部以及桩基孔1内顶部之间的移动动作，从而实现循环出渣目的。而由于盛装容器9在盛装渣料后，其自身重量增加较多，会导致位于桩基孔1外的施工支架5由于承受力矩变化，其与地基面的连接出现失稳现象，尤其是赶工期的时候，盛装容器9的容量需求更大，经常会出现施工支架5倾覆或者侧翻的问题。
47.本实施例的施工装置在施工支架5上设置有与防护围栏4相互连接的维稳机构，该维稳机构能够在盛装容器9进行出渣时，限制施工支架5相对于防护围栏4形成侧翻或倾覆。维稳机构可以是配重形式，与鼓风系统7和照明系统共同形成二层配重，保证施工支架5的重心趋于桩基孔1外，避免轻易出现尤其是朝向桩基孔1一侧侧翻或倾覆情况。当然，维稳机构也可以是起固定连接的连接件、锁件、扣件等，还可以是用于防护围栏4相互钩抓的部件，同样可以是限制施工支架5朝防护围栏4一侧横向或竖向转动的抵接件等，只要能够满足限制施工支架5的重心朝防护围栏4一侧移动均可。
48.在本实施例中，为了实现出渣机构的稳定与便捷运行，所述施工支架5包括底架51以及固定在底架51上的安装支架，该安装支架包括相互连接的第一支架54和第二支架53，第一支架54远离第二支架53的一端即下端与底架51固定连接，第二支架53远离第一支架54的一端伸入至桩基孔1孔口的正上方。所述出渣机构包括卷扬机构6以及连接在卷扬机构6和盛装容器9之间的牵引绳索10，所述第一支架54和第二支架53上均安装有用于引导牵引绳索10走向的导向轮8，通过启动卷扬机构6，以使盛装容器10能够在桩基孔1内以及孔口上
方之间活动，从而实现盛装容器9的循环运渣、出渣作业。
49.由于采用上述安装支架的形式，盛装容器9在装入渣料后，第二支架53远离第一支架54的一端所受力矩增大，容易出现整个安装支架倾覆的可能，甚至带动整个施工支架5侧翻。因此，在底架51与防护围栏4之间设置上述维稳机构，能够有效地利用施工支架5与防护围栏4之间的空间，从而避免两者产生较大地相对运动。此外，为了保证安装支架与施工支架5之间的连接稳定性，第一支架54与底架51之间采用焊接或高强螺栓连接的形式，且底架51上采用同样的固定方式设置有斜撑架52，能够使斜撑架52与第二支架53之间具有较强的连接强度，从而保证整个施工支架5具备较好的连接稳定性，保证自身运动安全性。
50.为了实现防护围栏4与锁口平台3的位置相对稳定，所述锁口平台3包括用于固定桩基孔1内混凝土护壁2的锁口框，当然，还包括锁口框内的预埋件，此处不做赘述。所述防护围栏4包括固定于锁口框四角处的四根支撑柱，四根支撑柱中，靠近底架51的两根支撑柱为第一支撑柱41，远离底架51的两根支撑柱为第二支撑柱42，两根第一支撑柱41之间设置有第一围栏组45，两根第二支撑柱42之间设置有第二围栏组43，同侧的第一支撑柱41与第二支撑柱42之间设置有侧围栏组44，围栏组的形式可以采用栏杆或拦网的形式，也可以是栏杆与拦网结合的形式。
51.由于第一围栏组45靠近施工支架5，其可以采用栏杆防护形式，具体地，第一围栏组45至少包括从上至下排列的固定栏杆和活动栏杆46，固定栏杆可以有多根，这里仅以最靠近最下方活动栏杆46的固定栏杆为例展开说明，所述固定栏杆与活动栏杆46之间形成抵撑间隙，抵撑间隙的大小可随活动栏杆46位置的变化而变化，即表示活动栏杆46位于两根第一支撑柱41之间，且上下位置可调，从而实现其与固定栏杆之间的相隔距离的变化，此设计的目的是为了随时调整抵撑间隙，与维稳机构之间采用限制转动的抵接件的方式。即，所述维稳机构具有沿底架51至桩基孔1方向穿过该抵撑间隙的抵撑杆57，利用抵撑杆57一端从底架51一侧穿过抵撑间隙并到达锁口框上方，使得抵撑杆57无法继续向桩基孔1一侧转动，从而防止维稳机构和整个施工支架5朝桩基孔1一侧转动，达到在盛装容器9运渣时防止施工支架5朝盛装容器9一侧侧翻的目的。
52.当然，为了保证抵撑杆57与施工支架5的相对稳定连接，所述底架51一侧设置有边架55，边架55上设置有定位座56，所述抵撑杆57一端穿过抵撑间隙，另一端活动穿过定位座56，并可以与斜撑架52抵靠。所述定位座56上设置有用于将抵撑杆57与定位座56相互固定的锁紧螺栓58，通过将抵撑杆57滑动到位，再拧紧锁紧螺栓58，实现抵撑杆57与底架51的相互锁定。在其他实施例中，边架55与抵撑杆57可以设置两组，两组边架55分别位于底架51的两侧，两根抵撑杆57均通过两套定位座56带锁紧螺栓58与两侧边架55相互锁定，这种形式更能有效限制抵撑杆57朝桩基孔1一侧转动，稳定性更加。
53.由于活动栏杆的位置可调，其与固定栏杆的距离越匹配抵撑杆57的直径，就越能将抵撑杆57稳定限制在抵撑间隙内，更有效地防止抵撑杆57转动。在本实施例中，请结合图3和图5，所述第一支撑柱41沿其轴向开设有螺纹孔，且螺纹孔内配合有长杆螺栓462，所述螺纹孔的底壁处设置有支撑弹簧464，第一支撑柱41一侧开设有贯穿其另一侧的条形通孔466，所述条形通孔466与螺纹孔相互连通，且条形通孔466的长度方向与所述螺纹孔的轴向一致，所述活动栏杆46一端穿过条形通孔466和螺纹孔，且支撑弹簧464和长杆螺栓462的旋入端分别位于活动栏杆46端部的上下两侧，从而对活动栏杆46端部的上下两侧形成限制，
通过旋转长杆螺栓462，使长杆螺栓462旋入螺纹孔部分的长度发生变化，在支撑弹簧464的作用下，活动栏杆46的即可向上或向下移动，从而实现其位置的变化。需要说明的是，支撑弹簧464的劲度系数可超过2000n/cm，能够允许活动杆46有向下一定的浮动量，防止与抵撑杆57之间产生过大刚性挤压损伤。两根第一支撑柱41均能对活动栏杆46进行限制，保证了活动栏杆46连接的稳定性；同样地，在其他实施例中，还可以在第二支撑柱42采用与第一支撑柱41同样地设计，使得第二支撑柱42一侧的活动栏杆46与固定栏杆，也能对抵撑杆47穿过端形成限制。此外，所述活动栏杆46的两端均加工有螺纹段461，螺纹段461上均设置有限位螺母463，限位螺母463的外径宽于条形通孔466的宽度，能够防止活动栏杆46与第一支撑柱42相互脱离，也能进一步增加活动栏杆46与第一支撑柱42相互连接的稳定性。
54.活动栏杆46初步调节稳定后，进一步保证了施工支架5与防护围栏4之间连接的稳定性，为了避免如照明系统的线缆、鼓风系统的风管，或者抽水系统的水管等，因为要引入至桩基孔1内，其必定会穿过第一围栏组45，减小这些线缆或管道移动或晃动时对第一围栏组45的影响，尤其是影响活动栏杆46位置而影响抵撑间隙开口大小的稳定性，出现固定栏杆和活动栏杆无法相对稳定地夹持抵撑杆57。
55.请参阅图4，所述固定栏杆上设置有夹持机构47，夹持机构47包括滑动夹471和双向夹，所述滑动夹471一侧开设有用于与固定栏杆滑动配合的滑动槽，另一侧设置有万向关节件473，所述双向夹包括座体474、固定在座体474上的支撑轴475以及两片夹体，所述座体474与万向关节件473连接，使得座体474能够相对滑动夹471自由转动，为后续夹持物体提供更多转向空间。两片夹体即第一夹体476和第二夹体477，两者的中部均可转动地配合在支撑轴475上，且第一夹体476和第二夹体477的上部之间形成第一夹持间隙、下部形成第二夹持间隙；第一夹体476和第二夹体477构成x形式的夹子，可通过任一夹体的转动，第一夹持间隙和第二夹持间隙的大小均能同步变化。这种形式的双向夹能够在一个构件下实现两侧同时夹持物体的功能，从而为线缆或管道提供稳定的放夹空间，不至于排布混乱，使得线缆或管道随意移动而影响抵撑间隙的变化。
56.本实施例中，所述第一夹持间隙用于夹持水管或线缆，所述第二夹持间隙用于夹持抵撑杆57，这种方式使得双向夹不仅有夹持水管或线缆的功能，还能通过夹持抵撑杆57，且能进一步提高抵撑杆57连接稳定性的问题，使其不会轻易与第一围栏组45之间发生侧移。此外，为了进一步提高第一夹持间隙和第二夹持间隙的夹持稳固能力，尤其是适应上下两侧为不同直径或口径的物体进行夹持时，每个夹体的上部或下部设置有用于与待夹持物体相互抵靠的抵紧螺栓478，抵紧螺栓478一端旋入夹持间隙内，通过调整抵紧螺栓478，便能使抵紧螺栓478夹持直径较小的物体，另一侧的夹持间隙夹持直径较大的物体。
57.为了进一步保证抵撑杆57与第一围栏组45的相对稳定性，可通过控制夹持机构47无法轻易移动而保持抵撑杆57的连接稳定性，请再次参阅图5，固定栏杆的端部沿其轴向开设有与螺纹孔相互连通的滑动孔，所述滑动孔内滑动设置有联动杆465，所述联动杆465一端与滑动孔的底壁之间设置有复位弹簧，联动杆465另一端可与长杆螺栓462相互接触，并在长杆螺栓462的作用下朝复位弹簧一侧滑动。所述联动杆465一侧开设有锁定孔，所述滑动夹471上设置有锁定螺栓472，当联动杆465朝复位弹簧一侧滑动到位后，所述锁定螺栓472能够旋入至滑动孔内，并与锁定孔相互配合，从而实现夹持机构47的稳定连接，进而保证抵撑杆57的连接稳定性。通过上述实施方案，能够从锁口平台3的限制、抵撑间隙的限制、
夹持机构47的限制三个维度来增加抵撑杆47的连接稳定性，不仅充分保证了维稳机构防侧翻的实现功能，还能方便拆卸和安装以及盘整线缆和管道。
58.本发明实施例还提供了一种桩基成孔施工方法，该方法基于上述的装置实施例的主体部分即能实现，具体地，包括如下步骤：
59.s1机具就位：该步骤包括将锁口平台3、防护围栏4、施工支架5、鼓风系统7、照明系统安装到位；再将维稳机构安装在施工支架5与防护围栏4之间后，将出渣机构安装到位；
60.s2孔内施工：利用出渣机构持续将孔内渣料持续运出，该过程中伴随采用鼓风系统或者还包括照明系统进行辅助施工，然后将孔内的渗水排出；
61.s3孔壁防护：在桩基孔1的内壁上浇筑混凝土护壁2，形成桩基成孔。
62.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。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。