一种公路桥梁桩基加固装置及方法

技术领域

本发明涉及桩基加固技术领域，具体是一种公路桥梁桩基加固装置及方法。

背景技术

随着我国公路交通的不断建设发展，越来越多的桥梁架设在江河湖海智商，使车辆行人等能够顺利通行，由于在河流上方架设桥梁需要再河床内打入桩基进行支撑，而桥梁桩基的底端均长时间处于复杂的水环境中，桥梁桩基在被水流泥沙长时间的冲刷作用下，水下桩基结构极易受到损伤，从而导致水下桩基产生裂缝或变形，甚至使桥梁的使用存在巨大的隐患，针对上述情况，如果直接将受到损伤的桥梁桩基拆除，不仅会耗费巨大的成本，还会使桥梁本身产生安全隐患。

现有技术中，对桥梁水下桩基的加固方法，通常是在水下桩基外围安装钢围堰，并对围堰中的水进行排水处理，以获得干燥的作业空间，再在围堰内对待加固结构安装模板，灌注混凝土，完成加固工作，例如公开号为CN103205988A的中国专利申请公开了一种适合桩基水下部位修补加固的装置及其应用该装置的施工方法，其包括如下步骤：预制半圆筒状围笼框架，套设于桩基之外，并合拢固定，形成水密围笼；以防水布袋包捆在水密围笼外，密封固定；用潜水泵抽掉水密围笼内部的水或淤泥形成干环境；进行修改施工操作。

但是，上述步骤中仍需要人工事先在水下桩基外围安装水密围笼，然后抽干围笼内的水，仍需等待干燥的施工环境后才能进行浇筑混凝土，不仅对围笼的密封要求高，且该工艺的水下围笼安装的工程量大、施工难度大、耗时较长。

因此，本发明提供一种公路桥梁桩基加固装置及方法来解决上述问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种公路桥梁桩基加固装置及方法，有效的解决了现有技术对水下桩基的加固工艺中水下围笼安装的工程量大、施工难度大、耗时较长的问题。

一种公路桥梁桩基加固装置，包括两个呈半圆环状且内部中空两端开口的半圆基环，两个所述半圆基环首尾相连的固定安装在桩基上，每个所述半圆基盘的底部均固定安装有与其形状形同的半圆环板，每个所述半圆环板的底部均开有半环形槽，每个所述半环形槽内均同轴转动安装有第一半圆板，每个所述第一半圆板的外侧面上均开有第一延伸槽，每个所述第一延伸槽内均上下滑动安装有第一延伸滑块，每个所述第一延伸滑块均固定连接有位于第一半圆板外侧且与第一半圆板的外侧面密封贴合的第二半圆板，每个所述第二半圆板的外侧面上均开有第二延伸槽，每个所述第二延伸槽内均上下滑动安装有第二延伸滑块，每个所述第二延伸滑块均固定连接有位于第二半圆板外侧且与第二半圆板的外侧面密封贴合的第三半圆板，所述第一半圆板、第二半圆板以及第三半圆板的外侧面上均设置有密封层，每个所述第三半圆板的底部均同轴转动连接有半圆底板，每个所述半圆底板的内侧面上均固定安装有与桩基外表面紧密贴合的密封环，每个所述半圆底板的顶面和底面之间均贯穿并螺纹连接有多个螺栓锚栓，每个所述半圆底板的顶面和底面均贯穿有疏水孔槽。

优选的，每个所述半圆基环的内部均固定安装有多个气缸，每个所述气缸的伸缩端均贯穿半圆基环的内侧面并固定连接有呈弧形的挤压板。

优选的，每个所述第一半圆板外侧面的顶部均开有限位半环槽，每个所述半圆环板的外侧面与环形槽之间均贯穿有多个限位螺纹孔，每个所述限位螺纹孔内均螺纹连接有限位螺栓杆，且每个所述限位螺栓杆的一端处于半环限位槽内。

优选的，每个所述第一延伸槽内均竖向转动安装有与第一延伸滑块螺纹配合的第一延伸丝杆，每个所述第二延伸槽内均竖向转动安装有与第二延伸滑块螺纹配合的第二延伸丝杆，每个所述第一延伸丝杆的外侧面上沿其轴向开有同步长槽，每个所述第一延伸滑块的顶部转动安装有环绕在第一延伸丝杆外侧的同步带轮，每个所述同步带轮的内侧面上固定安装有位于同步长槽内的同步键块，每个所述第二延伸丝杆的顶端均贯穿第二半圆板的顶面且固定连接有丝杆带轮，位于同一侧的同步带轮与丝杆带轮之间连接有同步皮带。

优选的，每个所述第一半圆板的顶部均开有位于第一延伸槽上方的齿盘槽，每个所述第一延伸丝杆的顶端均固定连接有位于齿盘槽内且齿面朝上的延伸斜齿盘，每个所述半环形槽的顶面上均开有位于齿盘槽上方的让位槽，每个所述让位槽与半圆基环的顶面之间均贯穿并安装有延伸驱动杆，所述延伸驱动杆的底端固定连接有延伸驱动齿盘。

优选的，每个所述半圆基环的顶面均转动安装有与延伸驱动杆同轴滑动配合的延伸齿轮，每个所述半圆基环的顶部均同轴转动安装有与延伸齿轮啮合的延伸半齿圈，每个所述延伸驱动杆的顶端均固定安装有挡片，每个所述挡片与延伸齿轮的顶面之间均固定连接有延伸拉簧，每个所述半圆基环的顶部均开有位于延伸驱动杆一侧的挡块滑槽，每个所述挡块滑槽内均滑动安装有与挡片配合的挡块，每个所述挡块滑槽与挡块之间内均固定连接有弹性片，其中一个所述延伸驱动杆的顶部固定连接有延伸手柄。

优选的，每个所述半圆底板的顶部均转动安装有多个分别同轴环绕在每个螺纹锚栓外侧的锚栓齿轮，每个所述螺纹锚栓的外侧面上沿其轴向开有锚栓长槽，每个所述锚栓齿轮的内侧面上均固定安装有位于锚栓长槽内的锚栓键块，每个所述第三半圆板外侧面的底部均同轴固定安装有与多个锚栓齿轮啮合的锚栓半齿圈。

优选的，每个所述第一半圆板外侧面上均同轴固定安装有旋转半齿圈，其中一个所述半圆环板的底部转动安装有与旋转半齿圈啮合的旋转齿轮，所述旋转齿轮同轴固定连接有旋转手柄。

一种公路桥梁桩基加固装置的使用方法，其使用方法如下：

a.首先将两个半圆基环首尾相连环绕在水面上方的桩基外侧，并同时启动多个气缸，使得多个挤压板均对桩基外侧进行挤压，从而将两个半圆基环固定在桩基上，然后将两个第一半圆板插入两个半环形槽内，并将多个限位螺栓杆旋入两个限位半环槽对两个第一半圆板进行限位，此时两个第一半圆板之间、两个第二半圆板之间、两个第三半圆板之间均形成完整的筒状结构，且连接处均密封贴合；

b.转动延伸驱动杆使得两个第一延伸丝杆同步转动，两个第一延伸丝杆通过同步皮带带动两个第二延伸丝杆同步转动，从而实现两个第二半圆板和两个第三半圆板同步向下延伸，并带动两个半圆底板进入水内，两个半圆底板内侧面的密封环能够阻止水进入装置内部，使得本装置在进入水内时能够保证内部空间的干燥，多个疏水孔槽能够减小两个半圆底板进入水中的阻力；

c.两个半圆底板到达水底时，多个螺纹锚栓的底端插入水底，然后向上拉起两个延伸驱动杆并将挡块移动至挡片的下方，此时延伸驱动齿盘与延伸斜齿盘分离并向上移动至让位槽内，然后即可转动旋转手柄带动两个第一半圆板、第二半圆板、第三半圆板组成的筒状结构转动，从而带动多个螺栓齿轮转动，多个螺栓齿轮则带动多个螺纹锚栓转动，多个螺纹锚栓则与半圆底板发生螺纹配合向水底钻入进行锚固；

d.从两个半圆基环内侧的空间向由两个第一半圆板、第二半圆板、第三半圆板组成的筒状结构内部注入混凝土浆液，等待凝固即可。

本发明与现有技术相比，可事先在水面之上将两个半圆基环安装在桩基外侧，并能够通过两个第一半圆板、第二半圆板以及第三半圆板之间的长度延伸，最终使得两个半圆底板固定在水底，从而在水下桩基的外部形成与水流隔开的密封筒状结构，安装完毕后即可向筒状结构内建筑混凝土浆液，等待凝固即可，本发明的施工工艺简单便捷，工程量较小，避免了水下安装作业，耗费时间短，且能够根据水下桩基的深度自由调节，适用于不同深度的水下桩基的加固工作。

附图说明

图1为本发明的立体示意图一。

图2为本发明的立体示意图二。

图3为本发明的剖面示意图。

图4为本发明的剖面立体示意图。

图5为本发明图3中A处的放大图。

图6为本发明图4中B处的放大图。

图7为本发明图4中C处的放大图。

图8为本发明图4中D处的放大图。

图9为本发明第一半圆板与半圆环板之间的结构示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图9对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，本发明为一种公路桥梁桩基加固装置，包括两个呈半圆环状且内部中空两端开口的半圆基环1，两个所述半圆基环1首尾相连的固定安装在桩基上，每个半圆基环1的两端均固定连接有螺栓板，通过螺栓可将两个半圆基环1在桩基外侧组成一个完整的环形基环，并通过后续结构将完整的环形基环固定安装在桩基位于水面之上的部分，在使用时可通过吊机平台进行安装，也可通过船只进行安装，每个所述半圆基盘1的底部均固定安装有与其形状形同的半圆环板2，两个半圆环板2组成一个完整的环形板，每个所述半圆环板2的底部均开有半环形槽3，两个半环形槽3组成一个完整的环形槽，每个所述半环形槽3内均同轴转动安装有第一半圆板4，两个第一半圆板4的两端均密封贴合，并组成一个完整的第一筒状结构，且两个第一半圆板4能够在两个半环形槽3内转动，每个所述第一半圆板4的外侧面上均开有第一延伸槽5，每个所述第一延伸槽5内均上下滑动安装有第一延伸滑块6，每个所述第一延伸滑块6均固定连接有位于第一半圆板4外侧且与第一半圆板4的外侧面密封贴合的第二半圆板7，第二半圆板7的两端面均与第一半圆板4的两端面齐平，且两个第二半圆板7的两端面之间密封贴合，并组成一个完整的第二筒状结构，且第二筒状结构的内壁与第一筒状结构的外壁之间同轴密封贴合，每个所述第二半圆板7的外侧面上均开有第二延伸槽8，每个所述第二延伸槽8内均上下滑动安装有第二延伸滑块9，每个所述第二延伸滑块9均固定连接有位于第二半圆板7外侧且与第二半圆板7的外侧面密封贴合的第三半圆板10，第三半圆板10的两端面均与第二半圆板7的两端面齐平，且两个第三半圆板10的两端面之间密封贴合，并组成一个完整的第三筒状结构，且第三筒状结构的内壁与第二筒状结构的外壁之间同轴密封贴合，至此，两个第一半圆板4、第二半圆板7以及第三半圆板10之间组成了一个相互套设的筒状结构，且第二筒状结构和第三筒状结构能够在第一筒状结构上轴向伸缩延伸，且第一筒状结构转动时能够带动第二筒状结构和第三筒状结构同步转动，所述第一半圆板4、第二半圆板7以及第三半圆板10的外侧面上均设置有密封层，通过密封层能够保证筒状结构内部的空间与外部的空间完全隔开，还可根据需要或根据桩基的水下深度，可设置多个半圆板，使得延长后的筒状结构具有一定的长度，能够适用于不同的水深。

每个所述第三半圆板10的底部均同轴转动连接有半圆底板11，两个半圆底板11的两端外侧面上均固定安装有螺栓板，通过螺栓和螺栓板的固定能够将两个半圆底板11在桩基外形成一个完整的圆形底板，每个所述半圆底板11的内侧面上均固定安装有与桩基外表面紧密贴合的密封环12，密封环12与桩基外表面紧密贴合，从而使得筒状结构的底部也与外界隔开，每个所述半圆底板11的顶面和底面之间均贯穿并螺纹连接有多个螺纹锚栓13，每个所述半圆底板11的顶面和底面均贯穿有疏水孔槽14。

在使用时，首先将两个半圆基环组装并固定安装在水面之上的桩基外侧，然后将两个第一半圆板4的顶部安装在两个半圆环槽3内，从而使得两个第一半圆板4、第二半圆板7以及第三半圆板10之间形成相互套设的筒状结构，两个半圆底板11则在筒状结构底部形成完整的且与桩基外表面密封的圆形底板，然后可将两个第二半圆板7和两个第三半圆板10组成的筒状结构向下放的水内延伸，并使得两个半圆底板11进入水内，多个疏水孔槽14能够减小其进入水中的阻力，由于两个半圆底板11的内侧与桩基之间具有密封环12，因此在进入水中时，筒状结构内部不会进水，依然保持干燥，节省了现有技术中抽水并等待干燥的步骤，当两个半圆底板11到达水底时，多个螺纹锚栓13能够插入水底进行固定，此时即可在水下桩基外侧形成筒状的保护壳，最后可从两个半圆基环1内侧向筒状结构内部浇筑混凝土并等待凝固即可，混凝土凝固后可将两个第一半圆板4与两个半环形槽3分离，并将两个半圆基环1拆卸即可，本装置的施工工艺简单快捷，不用水下作业，耗时较短，工程量小，且能够根据水下桩基的深度自由调节，适用于不同深度的水下桩基的加固工作。

实施例二，在实施例一的基础上，每个所述半圆基环1的内部均固定安装有多个气缸16，多个气缸16均连接有外部气源，每个所述气缸6的伸缩端均贯穿半圆基环1的内侧面并固定连接有呈弧形的挤压板17，当两个半圆基环1环绕在桩基外侧时，可同时启动多个气缸16，使得多个挤压板17同时挤压在桩基外侧，从而实现对两个半圆基环1的固定，也能够使用时不同直径的桩基，安装方便快捷。

实施例三，在实施例一的基础上，每个所述第一半圆板4外侧面的顶部均开有限位半环槽18，两个限位板环槽18组成一个完整的限位环槽，每个所述半圆环板2的外侧面与半环形槽3之间均贯穿有多个限位螺纹孔19，每个所述限位螺纹孔19内均螺纹连接有限位螺栓杆20，且每个所述限位螺栓杆20的一端处于限位半环槽18内，在安装第一半圆板4时，可将多个限位螺栓杆20向外拧出半环形槽3，将第一半圆板4的顶部插入半环形槽3后，即可将多个限位螺栓杆20拧入限位板环槽18内，从而对第一半圆板4的竖向进行固定，但两个第一半圆板4依然能够在两个半环形槽3内转动，转动时多个限位螺栓杆20则与两个限位半环槽18相对周向运动，可在限位螺栓杆20处于限位半环槽18内的一端转动安装轮子，第一半圆板4转动时能够在限位半环槽18内转动并减小与之的摩擦力。

实施例四，在实施例一的基础上，每个所述第一延伸槽5内均竖向转动安装有与第一延伸滑块6螺纹配合的第一延伸丝杆21，第一延伸丝杆21转动时即可带动第一延伸滑块6在第一延伸槽5内上下移动，从而能够带动两个第二半圆板7在两个第一半圆板4外侧上下移动，每个所述第二延伸槽8内均竖向转动安装有与第二延伸滑块9螺纹配合的第二延伸丝杆22，第二延伸丝杆22转动时即可带动第二延伸滑块9在第二延伸槽8内上下移动，从而能够带动两个第三半圆板10在两个第二半圆板7外侧上下移动，从而使得筒状结构的长度得以延伸至水底，每个所述第一延伸丝杆21的外侧面上沿其轴向开有同步长槽23，每个所述第一延伸滑块6的顶部转动安装有环绕在第一延伸丝杆21外侧的同步带轮24，每个所述同步带轮24的内侧面上固定安装有位于同步长槽23内的同步键块25，通过同步长槽23余同步键块25之间的相对滑动，当第一延伸丝杆21转动并带动第一延伸滑块6上下移动式，同时能够带动同步带轮24转动，而同步带轮24则有随着第一延伸滑块6上下移动，每个所述第二延伸丝杆22的顶端均贯穿第二半圆板7的顶面且固定连接有丝杆带轮26，位于同一侧的同步带轮24与丝杆带轮26之间连接有同步皮带27，同步带轮24转动时能够通过同步皮带27带动第一延伸丝杆22转动，从而实现第一延伸丝杆21和第二延伸丝杆22的同步转动，使得两个第二半圆板7和两个第三半圆板10能够同步向水下延伸。

实施例五，在实施例四的基础上，每个所述第一半圆板4的顶部均开有位于第一延伸槽5上方的齿盘槽28，每个所述第一延伸丝杆21的顶端均固定连接有位于齿盘槽28内且齿面朝上的延伸斜齿盘29，延伸斜齿盘29能够与第一延伸丝杆21同步转动，每个所述半环形槽3的顶面上均开有位于齿盘槽28上方的让位槽30，每个所述让位槽30与半圆基环1的顶面之间均贯穿并安装有延伸驱动杆31，延伸驱动杆31能够在让位槽30内主动，也能够上下移动，所述延伸驱动杆31的底端固定连接有延伸驱动斜齿盘32，当延伸驱动杆31向下移动时能够使得延伸驱动斜齿盘32与延伸斜齿盘29啮合，此时转动延伸驱动杆31即可带动第一延伸丝杆21转动，由于此时延伸驱动斜齿盘32处于齿盘槽28内，因此两个第一半圆板4此时无法转动，当第一延伸丝杆21和第二延伸丝杆22转动并带动两个第二半圆板7和两个第三半圆板10到达指定位置，使得两个半圆底板11到达水底后，可将延伸驱动杆31向上提起，使得延伸驱动斜齿盘32与延伸斜齿盘29分离并离开齿盘槽28内，此时两个第一半圆板4即可带动两个第二半圆板7和两个第三半圆板10转动。

实施例六，在实施例五的基础上，每个所述半圆基环1的顶面均转动安装有与延伸驱动杆31同轴滑动配合的延伸齿轮33，延伸齿轮33转动时能够带动延伸驱动杆31转动，延伸驱动杆31则能够在延伸齿轮33中部上下滑动，每个所述半圆基环1的顶部均同轴转动安装有与延伸齿轮33啮合的延伸半齿圈34，两个延伸半齿圈34组成一个完整的且能够在两个半圆基环1顶部转动的延伸齿圈，当转动其中一个延伸驱动杆31时能够带动与其对应的延伸齿轮33，延伸齿轮33则带动完整的延伸齿圈转动，延伸齿圈则带动另一个延伸齿轮33余延伸驱动杆31转动，从而使得两个第一延伸丝杆21能够同步转动，每个所述延伸驱动杆31的顶端均固定安装有挡片35，每个所述挡片35与延伸齿轮33的顶面之间均固定连接有延伸拉簧36，两个延伸拉簧36处于自然状态时，每组的延伸驱动斜齿盘32与延伸斜齿盘29处于啮合状态，每个所述半圆基环1的顶部均开有位于延伸驱动杆31一侧的挡块滑槽37，每个所述挡块滑槽37内均滑动安装有与挡片35配合的挡块38，每个所述挡块滑槽37与挡块38之间内均固定连接有弹性片39，当两个半圆底板11到达水底时，可向上提起两个延伸驱动杆31，使得延伸拉簧36拉长，延伸驱动斜齿盘32与延伸斜齿盘29分离，并将挡块38移动至挡片35下方进行阻挡，此时两个第一半圆板4即可在两个半环形槽3内转动并带动后续结构运动，其中一个所述延伸驱动杆31的顶部固定连接有延伸手柄40，使用时只需通过延伸手柄40即可带动两个延伸驱动杆31同步转动或上下移动。

实施例七，在实施例六的基础上，每个所述半圆底板11的顶部均转动安装有多个分别同轴环绕在每个螺纹锚栓13外侧的锚栓齿轮41，每个所述螺纹锚栓13的外侧面上沿其轴向开有锚栓长槽42，每个所述锚栓齿轮41的内侧面上均固定安装有位于锚栓长槽42内的锚栓键块43，通过锚栓长槽42余锚栓键块43的相对滑动配合，使得当锚栓齿轮41转动时能够带动螺纹锚栓13转动，且螺纹锚栓13转动时能够与半圆底板11之间螺纹配合，从而向水底内部钻入更深的深度，从而对两个半圆底板11进行固定，每个所述第三半圆板10外侧面的底部均同轴固定安装有与多个锚栓齿轮41啮合的锚栓半齿圈44，两个锚栓半齿圈44组成一个完整的锚栓齿圈，当两个第一半圆板4转动时能够带动两个第三半圆板10转动，从而带动两个锚栓半齿圈44转动，两个锚栓半齿圈44转动时则能够同时带动多个锚栓齿轮41转动，从而实现多个螺纹锚杆13向水底内部的同步钻入。

实施例八，在实施例七的基础上，每个所述第一半圆板4外侧面上均同轴固定安装有旋转半齿圈45，两个旋转半齿圈45组成一个完整的旋转齿圈，其与两个第一半圆板4同步转动，其中一个所述半圆环板2的底部转动安装有与旋转半齿圈45啮合的旋转齿轮46，两个第一半圆板4安装在两个半环形槽3内时，旋转齿轮46能够与旋转半齿圈45啮合，所述旋转齿轮46同轴固定连接有旋转手柄47，通过旋转手柄47能够带动旋转齿轮46转动，并能够带动两个旋转半齿圈45和第一半圆板4转动，从而实现多个螺纹锚栓13向水底内部的钻入。

一种公路桥梁桩基加固装置的使用方法，其特征在于，其使用方法如下：

a.首先将两个半圆基环1首尾相连环绕在水面上方的桩基外侧，并同时启动多个气缸，使得多个挤压板17均对桩基外侧进行挤压，从而将两个半圆基环1固定在桩基上，然后将两个第一半圆板4插入两个半环形槽3内，并将多个限位螺栓杆20旋入两个限位半环槽18对两个第一半圆板4进行限位，此时两个第一半圆板4之间、两个第二半圆板7之间、两个第三半圆板10之间均形成完整的筒状结构，且连接处均密封贴合；

b.转动延伸驱动杆31使得两个第一延伸丝杆21同步转动，两个第一延伸丝杆21通过同步皮带27带动两个第二延伸丝杆22同步转动，从而实现两个第二半圆板7和两个第三半圆板10同步向下延伸，并带动两个半圆底板11进入水内，两个半圆底板11内侧面的密封环能够阻止水进入装置内部，使得本装置在进入水内时能够保证内部空间的干燥，多个疏水孔槽14能够减小两个半圆底板11进入水中的阻力；

c.两个半圆底板11到达水底时，多个螺纹锚栓13的底端插入水底，然后向上拉起两个延伸驱动杆31并将挡块38移动至挡片35的下方，此时延伸驱动齿盘32与延伸斜齿盘29分离并向上移动至让位槽30内，然后即可转动旋转手柄47带动两个第一半圆板4、第二半圆板7、第三半圆板10组成的筒状结构转动，从而带动多个螺栓齿轮41转动，多个螺栓齿轮41则带动多个螺纹锚栓13转动，多个螺纹锚栓13则与半圆底板11发生螺纹配合向水底钻入进行锚固；

d.从两个半圆基环1内侧的空间向由两个第一半圆板4、第二半圆板7、第三半圆板10组成的筒状结构内部注入混凝土浆液，等待凝固即可。