扩底式预应力复合锚索抗拔桩、制备方法及设备与流程

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体为扩底式预应力复合锚索抗拔桩、制备方法及设备。


背景技术：

2.抗拔桩广泛应用于大型地下室抗浮、高耸建筑物抗拔、海上码头平台抗拔、悬索桥和斜拉桥的锚桩基础、大型船坞底板的桩基础和静荷载试桩中的锚桩基础等，抗拔桩的主要作用机理是依靠桩身与土层的摩擦力来抵抗轴向拉力，如锚桩、抗浮桩等。
3.对比文件授权公告号cn108374413b的专利公开了一种抗拔桩及其制作方法，该专利中通过在桩体外侧壁上设置可张开的铲片，提高整个抗拔桩的承载力，但是该专利中的结构在实际使用过程中，仍存在以下的问题；
4.1、对比文件中虽然通过设置铲片可以提高抗拔桩桩体的承载力，但是在将桩体放进钻好的竖直孔洞中时，铲片的外侧会与竖直孔洞的内壁紧贴，这会使得桩体在受到向上的作用力时，铲片无法一定全部展开并为桩体提供阻力，这便会使得桩体的承载力大打折扣；
5.2、对比文件中桩体的底部没有设置任何提高其抗浮能力的结构，仅仅通过设置铲片提高桩体的抗浮能力是十分有限的，无法进一步提高抗拔桩整体的抗浮能力；
6.3、同时当前抗拔桩在将其制作用的钢筋笼放置到竖直孔洞中后，若是需要调整钢筋笼在孔洞中的位置，则还需要大型起吊机进行起吊，而大型起吊机的司机难以精确控制钢筋笼的位置，可能会影响到浇注制作后的抗拔桩质量。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供扩底式预应力复合锚索抗拔桩、制备方法及设备，以解决上述背景技术中提出的相关问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：扩底式预应力复合锚索抗拔桩，包括主杆，所述主杆的外侧均匀套设有套环，且套环的外侧均匀安装有连接杆，所述连接杆远离套环的一端共同安装有圆形钢筋，若干组所述圆形钢筋的内侧共同均匀安装有直型钢筋及预应力钢绞线，若干组所述圆形钢筋和主杆的外侧共同均匀设置有外扩组件，所述主杆外侧的底部安装有第二轴承，且第二轴承的外侧安装有安装板，所述安装板的底部均匀铰接有四组铰接杆，底部一组所述圆形钢筋的底部均匀铰接有四组插杆，所述铰接杆的底端与相邻一组插杆的内侧铰接，所述主杆的底端安装有圆板，且圆板底部的中间位置处安装有钻头，所述主杆的顶端安装有连接头。
9.优选的，所述外扩组件包括第一轴承、第一伸缩杆、弧形挡板和限位块，所述主杆的外侧均匀安装有第一轴承，且第一轴承的外侧均匀铰接有四对第一伸缩杆，所述圆形钢筋的顶部均匀铰接有四组弧形挡板，每对所述第一伸缩杆的底端与相邻一组弧形挡板的内侧铰接，所述圆形钢筋的外侧均匀安装有与弧形挡板相互配合的限位块，所述第一轴承位
于相邻一组套环的下方。
10.优选的，所述插杆外侧的顶部安装有挡块，所述插杆外侧的底部均匀设置有倒刺钩。
11.优选的，相邻两组所述第一伸缩杆的中间位置处共同设置有限位插槽，且同一竖直位置处的限位插槽内侧共同插设有辅助钢筋。
12.优选的，相邻两层的八组弧形挡板呈交错分布。
13.优选的，所述弧形挡板的顶部均匀设置有尖刺，且多组尖刺与弧形挡板的横截面弧度相同。
14.优选的，扩底式预应力复合锚索抗拔桩所用的制备设备，包括底座，所述底座顶部两侧的两端对称安装有第二升缩杆，且四组第二升缩杆的顶端共同安装有顶板，所述顶板顶部的中间位置处安装有变速箱，所述顶板的顶部安装有驱动电机，且驱动电机的输出端与变速箱的输入端传动连接，四组所述第二升缩杆外侧的中间位置处共同套设有u型活动板，所述u型活动板的顶部设置有工字钢，所述u型活动板顶部两侧的中间位置处对称安装有第一液压缸，且第一液压缸的输出端与顶板的底部固定连接，所述底座顶部两侧的两端对称安装有第二液压缸，四组所述第二液压缸的输出端皆与u型活动板的底部固定连接。
15.优选的，所述第二升缩杆外侧的底部套设有弹簧，且弹簧的顶端和底端分别与u型活动板和底座固定连接。
16.优选的，所述底座顶部两侧的两端对称安装有支撑杆，且支撑杆的顶部安装有滑杆，而滑杆的底端与底座的顶部固定连接，四组滑杆分别贯穿u型活动板四角位置处。
17.优选的，扩底式预应力复合锚索抗拔桩的制备方法，方法步骤如下：
18.一、先通过起吊机将圆形钢筋和直型钢筋及预应力钢绞线组成的抗拔桩钢筋笼放置进地面事先钻好的孔洞中；
19.二、之后将抗拔桩制备设备移动到孔洞的外侧，使得孔洞的出口位于制备设备正中间的下方，接着将工字钢插进顶部一组圆形钢筋的下方，并将工字钢的两端放置到u型活动板的顶部，从而将抗拔桩钢筋笼悬吊在孔洞内；
20.三、接着将变速箱的输出轴与主杆顶端的连接头固定连接，并控制第二液压缸升高，使得插杆的底端不再与孔洞的内底部接触；
21.四、随后控制第二升缩杆缩短，使得圆形钢筋和直型钢筋及预应力钢绞线位置不变，而主杆缓缓下降，通过铰接杆的配合，迫使四组插杆逐渐展开，直到插杆与直型钢筋一样竖直位于孔洞中；
22.五、然后控制驱动电机配合变速箱带动主杆转动，迫使钻头逐渐钻进孔洞的内底部，过程中控制第二液压缸逐渐缩短，从而让圆形钢筋和直型钢筋也一同下降，而四组插杆也会和钻头一同钻进孔洞的内底部；
23.六、最后将钢性导管伸入进抗拔桩钢筋笼的内底部，向钢筋笼中注入混凝土，便完成了扩底式预应力复合锚索抗拔桩的制备。
24.与现有技术相比，本发明提供了扩底式预应力复合锚索抗拔桩、制备方法及设备，具备以下有益效果：
25.1、本发明在将抗拔桩钢筋笼放置进土地上的孔洞中后，固定圆形钢筋和直型钢筋及预应力钢绞线的位置，并控制主杆下降，在主杆下降后，第一轴承外侧的四组第一伸缩杆
在缩短一段长度后逐渐将相邻的弧形挡板推开，并使得弧形挡板在钢筋笼的外侧展开，而弧形挡板顶部的尖刺有利于弧形挡板的展开，弧形挡板展开时会将其附近的泥土向外挤压，从而让多组弧形挡板可以与附近的泥土更好的贴合，为整个抗拔桩稳定提供向上的阻力，保证抗拔桩的使用效果。
26.2、本发明在将该抗拔桩钢筋笼竖直放进孔洞中后，先通过工字钢将圆形钢筋和直型钢筋及预应力钢绞线的位置固定，使得整个抗拔桩钢筋笼悬吊在孔洞中，随后控制第二升缩杆缩短，使得圆形钢筋和直型钢筋及预应力钢绞线位置不变，而主杆缓缓下降，通过铰接杆的配合，迫使四组插杆逐渐展开，直到插杆与直型钢筋一样竖直位于孔洞中，接着控制驱动电机配合变速箱带动主杆转动，迫使钻头逐渐钻进孔洞的内底部，过程中控制第二液压缸逐渐缩短，从而让圆形钢筋和直型钢筋及预应力钢绞线也一同下降，而四组插杆也会和钻头一同钻进孔洞的内底部，实现对抗拔桩的扩底，在圆板紧紧抵在孔洞的内底部，之后便可以向钢筋笼中注入混凝土，浇注制备抗拔桩，在抗拔桩受到向上的浮力时，插进泥土中的钻头和插杆可以进一步提高该抗拔桩的抗浮能力。
27.3、本发明在将抗拔桩钢筋笼放进孔洞中后，通过将工字钢插进顶部一组圆形钢筋的下方，并将工字钢的两端放置到u型活动板的顶部，从而将抗拔桩钢筋笼悬吊在孔洞内，此时的插杆的底端位于孔洞的内底部，在需要调整抗拔桩钢筋笼在孔洞中的位置时，可以精确控制第二液压缸升降调整抗拔桩钢筋笼的位置，不需要再使用大型起吊机进行作业，有助于提高浇筑后抗拔桩的质量。
附图说明
28.图1为本发明抗拔桩钢筋笼的主视图；
29.图2为本发明插杆张开的主视图；
30.图3为本发明抗拔桩的俯视剖视图；
31.图4为本发明抗拔桩钢筋笼底部的主视剖视图；
32.图5为本发明安装板的立体示意图；
33.图6为本发明抗拔桩制备设备的主视图；
34.图7为本发明抗拔桩制备设备的俯视剖视图；
35.图8为本发明抗拔桩与其制备设备的配合示意图；
36.图9为本发明抗拔桩与其制备设备的配合剖视示意图；
37.图10为本发明图9的a处放大图。
38.图中：1、连接头；2、圆形钢筋；3、主杆；4、圆板；5、钻头；6、插杆；7、外扩组件；701、第一轴承；702、第一伸缩杆；703、弧形挡板；704、限位块；8、直型钢筋及预应力钢绞线；9、铰接杆；10、挡块；11、安装板；12、辅助钢筋；13、限位插槽；14、套环；15、连接杆；16、第二轴承；17、u型活动板；18、第一液压缸；19、顶板；20、驱动电机；21、变速箱；22、工字钢；23、第二升缩杆；24、第二液压缸；25、底座。
具体实施方式
39.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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.请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：扩底式预应力复合锚索抗拔桩，包括主杆3，主杆3的外侧均匀套设有套环14，且套环14的外侧均匀安装有连接杆15，连接杆15远离套环14的一端共同安装有圆形钢筋2，若干组圆形钢筋2的内侧共同均匀安装有直型钢筋及预应力钢绞线8，若干组圆形钢筋2和主杆3的外侧共同均匀设置有外扩组件7，主杆3外侧的底部安装有第二轴承16，且第二轴承16的外侧安装有安装板11，安装板11的底部均匀铰接有四组铰接杆9，底部一组圆形钢筋2的底部均匀铰接有四组插杆6，铰接杆9的底端与相邻一组插杆6的内侧铰接，主杆3的底端安装有圆板4，且圆板4底部的中间位置处安装有钻头5，主杆3的顶端安装有连接头1。
41.进一步地，外扩组件7包括第一轴承701、第一伸缩杆702、弧形挡板703和限位块704，主杆3的外侧均匀安装有第一轴承701，且第一轴承701的外侧均匀铰接有四对第一伸缩杆702，圆形钢筋2的顶部均匀铰接有四组弧形挡板703，每对第一伸缩杆702的底端与相邻一组弧形挡板703的内侧铰接，圆形钢筋2的外侧均匀安装有与弧形挡板703相互配合的限位块704，第一轴承701位于相邻一组套环14的下方。
42.进一步地，插杆6外侧的顶部安装有挡块10，插杆6外侧的底部均匀设置有倒刺钩，有助于提高插杆6插进孔洞内底部后更加稳固。
43.进一步地，相邻两组第一伸缩杆702的中间位置处共同设置有限位插槽13，且同一竖直位置处的限位插槽13内侧共同插设有辅助钢筋12，有助于提高浇筑后抗拔桩的受力能力。
44.进一步地，相邻两层的八组弧形挡板703呈交错分布，有助于提高弧形挡板703卡进孔洞内壁土壤中后向上移动的难度。
45.进一步地，弧形挡板703的顶部均匀设置有尖刺，且多组尖刺与弧形挡板703的横截面弧度相同，有助于弧形挡板703的顶部更容易卡进孔洞内壁的土壤内。
46.进一步地，扩底式预应力复合锚索抗拔桩所用的制备设备，包括底座25，底座25顶部两侧的两端对称安装有第二升缩杆23，且四组第二升缩杆23的顶端共同安装有顶板19，顶板19顶部的中间位置处安装有变速箱21，顶板19的顶部安装有驱动电机20，且驱动电机20的输出端与变速箱21的输入端传动连接，四组第二升缩杆23外侧的中间位置处共同套设有u型活动板17，u型活动板17的顶部设置有工字钢22，u型活动板17顶部两侧的中间位置处对称安装有第一液压缸18，且第一液压缸18的输出端与顶板19的底部固定连接，底座25顶部两侧的两端对称安装有第二液压缸24，四组第二液压缸24的输出端皆与u型活动板17的底部固定连接。
47.进一步地，第二升缩杆23外侧的底部套设有弹簧，且弹簧的顶端和底端分别与u型活动板17和底座25固定连接，有助于提高u型活动板17受力能力。
48.进一步地，底座25顶部两侧的两端对称安装有支撑杆，且支撑杆的顶部安装有滑杆，而滑杆的底端与底座25的顶部固定连接，四组滑杆分别贯穿u型活动板17四角位置处，有助于提高u型活动板17升降过程中的稳定性。
49.进一步地，扩底式预应力复合锚索抗拔桩的制备方法，方法步骤如下：
50.一、先通过起吊机将圆形钢筋2和直型钢筋及预应力钢绞线8组成的抗拔桩钢筋笼
放置进地面事先钻好的孔洞中；
51.二、之后将抗拔桩制备设备移动到孔洞的外侧，使得孔洞的出口位于制备设备正中间的下方，接着将工字钢22插进顶部一组圆形钢筋2的下方，并将工字钢22的两端放置到u型活动板17的顶部，从而将抗拔桩钢筋笼悬吊在孔洞内；
52.三、接着将变速箱21的输出轴与主杆3顶端的连接头1固定连接，并控制第二液压缸24升高，使得插杆6的底端不再与孔洞的内底部接触；
53.四、随后控制第二升缩杆23缩短，使得圆形钢筋2和直型钢筋及预应力钢绞线8位置不变，而主杆3缓缓下降，通过铰接杆9的配合，迫使四组插杆6逐渐展开，直到插杆6与直型钢筋8一样竖直位于孔洞中；
54.五、然后控制驱动电机20配合变速箱21带动主杆3转动，迫使钻头5逐渐钻进孔洞的内底部，过程中控制第二液压缸24逐渐缩短，从而让圆形钢筋2和直型钢筋及预应力钢绞线8也一同下降，而四组插杆6也会和钻头5一同钻进孔洞的内底部；
55.六、最后将钢性导管伸入进抗拔桩钢筋笼的内底部，向钢筋笼中注入混凝土，便完成了扩底式预应力复合锚索抗拔桩的制备。
56.实施例1，如图1-10所示，在主杆3缓缓下降时，通过铰接杆9的配合，迫使四组插杆6逐渐展开，直到插杆6与直型钢筋及预应力钢绞线8一样竖直位于孔洞中，接着控制驱动电机20配合变速箱21带动主杆3转动，迫使钻头5逐渐钻进孔洞的内底部，过程中控制第二液压缸24逐渐缩短，从而让圆形钢筋2和直型钢筋8也一同下降，而四组插杆6也会和钻头5一同钻进孔洞的内底部，在圆板4紧紧抵在孔洞的内底部，之后将多根辅助钢筋12分别竖直插进每组限位插槽13的内部，直到辅助钢筋12的底端抵在孔洞的内底部，随后通过钢性导管伸入进抗拔桩钢筋笼的内底部，便可以向钢筋笼中注入混凝土，浇注制备抗拔桩。
57.实施例2，如图6-9所示，在第二液压缸24升高时，u型活动板17带着第一液压缸18、工字钢22和顶板19一起升高，第二升缩杆23被拉伸长，顶板19上升时，驱动电机20和变速箱21也一同上升，由于工字钢22将顶部一组圆形钢筋2架住，u型活动板17上升时，也会带着抗拔桩钢筋笼一同上升，而在第一液压缸18缩短时，抗拔桩钢筋笼的位置不变，顶板19带着驱动电机20和变速箱21一同下降，从而带着主杆3一同下降。
58.实施例3，如图1-5和10所示，主杆3在下降的过程中，第一轴承701外侧的四组第一伸缩杆702在缩短一段长度后逐渐将相邻的弧形挡板703推开，并使得弧形挡板703在钢筋笼的外侧展开，而弧形挡板703顶部的尖刺有利于弧形挡板703的展开，弧形挡板703展开时会将其附近的泥土向外挤压，从而让多组弧形挡板703可以与附近的泥土更好的贴合，而限位块704限制弧形挡板703最大展开的角度为20
°
，每层四组弧形挡板703与相邻一层四组弧形挡板703由于是交错分布，可以进一步抗拔桩的抗浮能力。
59.工作原理：使用前首先通过起吊机将圆形钢筋2和直型钢筋及预应力钢绞线8组成的抗拔桩钢筋笼放进地面事先钻好的孔洞中，之后将抗拔桩制备设备移动到孔洞的外侧，使得孔洞的出口位于制备设备正中间的下方，接着将工字钢22插进顶部一组圆形钢筋2的下方，并将工字钢22的两端放置到u型活动板17的顶部，从而将抗拔桩钢筋笼悬吊在孔洞内，此时的插杆6的底端位于孔洞的内底部，之后控制第二升缩杆23下降，让变速箱21的输出轴与主杆3顶端的连接头1连接，然后控制第二液压缸24升高，使得插杆6的底端不再与孔洞的内底部接触，随后继续控制第二升缩杆23缩短，使得圆形钢筋2和直型钢筋8位置不变，
而主杆3缓缓下降，通过铰接杆9的配合，迫使四组插杆6逐渐展开，直到插杆6与直型钢筋8一样竖直位于孔洞中，接着控制驱动电机20配合变速箱21带动主杆3转动，迫使钻头5逐渐钻进孔洞的内底部，过程中控制第二液压缸24逐渐缩短，从而让圆形钢筋2和直型钢筋8也一同下降，而四组插杆6也会和钻头5一同钻进孔洞的内底部，在圆板4紧紧抵在孔洞的内底部，主杆3在下降的过程中，第一轴承701外侧的四组第一伸缩杆702在缩短一段长度后逐渐将相邻的弧形挡板703推开，并使得弧形挡板703在钢筋笼的外侧展开，而弧形挡板703顶部的尖刺有利于弧形挡板703的展开，弧形挡板703展开时会将其附近的泥土向外挤压，从而让多组弧形挡板703可以与附近的泥土更好的贴合，为整个抗拔桩稳定提供向上的阻力。
60.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
61.该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220v市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
62.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。