CN101086160B - 旋挖台车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将套管钻和螺旋钻和为一体的旋挖台车。螺旋钻装于套管的中心，由螺旋钻及其动力机构、套管和驱动套管的轴向柱塞式液压马达构成钻机成孔***。高压油通过配油盘推动柱塞在斜盘上滑动，从而带动缸体做回转运动。柱塞式液压马达驱动套管旋转。由油缸和楔块及弹簧组成套管的制动装置分别安装于基础平台和柱塞式液压马达内。由液压缸推动套管下钻，套管下端面焊有刀头。套管可分为数段，各段之间用管接头联接。本发明的效果在于：套管钻和螺旋钻同时进行钻进作业，由于螺旋钻杆退出后灌桩空穴有套管支撑，边浇筑边提升套管，所以地下泥土或岩石不会塌陷。不但成桩效率得到大幅度提高，关键在于保证了成桩质量而且减少了混凝土的浪费。

Description

旋挖台车

技术领域

本发明属于工程机械制造，具体涉及到将套管钻与螺旋钻和为一体的成桩施工机械。

背景技术

在铁路、公路及城市轨道等大型工程施工中钻孔灌注水泥桩是此类工程的主要内容，目前所采用的施工机械多为单功能机械，如旋挖钻、潜水钻等。这种机械有成孔取土的功能，但若遇到地下不稳定地质情况时如松散的砂类土、软塑和流塑的粘性土层及松散的碎石类土层，则向下进尺速度减慢，而且容易塌孔，这将给灌注水泥桩造成很大的影响。本发明将原有单一功能的旋挖钻、潜水钻等钻孔机械设计成套管钻和螺旋钻和为一体，即套管钻先钻入，螺旋钻在其中取土，当注入混凝土时，套管钻边撤出边注入混凝土。此举不但减少了混凝土的浪费，更为重要的是在保证成桩的质量的前提下，将大大提高生产效率，缩短施工周期。本发明与原有旋挖钻、潜水钻的技术对比如下表。

发明内容

本发明的目的是提供一种将套管钻与螺旋钻和为一体的成桩机组，亦称为旋挖台车。

以下结合附图1～4对本发明的结构原理进行说明。如附图所示，本发明由四部分组成。第一部分是基础平台和机架作为台车的支撑，机架安装于基础平台上。第二部分是螺旋钻部分；第三部分是套管钻部分；第四部分是门式起重部分。

本发明的实质在于由螺旋钻杆及其动力机构、套管和驱动套管的轴向柱塞式液压马达构成套管钻和螺旋钻和为一体的成桩机(如图1)。液压马达的输出轴与小齿轮连接，小齿轮与大齿轮相啮合，大齿轮安装于箱体中并由轴承作为它的支撑。端盖安装于箱体上，并对轴承限位。带滑键的螺旋钻杆安装于大齿轮的孔中。由小齿轮、液压马达、大齿轮组成螺旋钻杆的动力机构：液压马达驱动小齿轮从而带动大齿轮旋转(如图2)。螺旋钻杆动力机构的升降由钻杆液压缸控制，螺旋钻杆安装于套管的中心。由滑靴、斜盘、回程盘、柱塞、挡块、缸体、液压马达外壳、套筒、向心轴承、推力轴承及配油盘组成驱动套管的轴向柱塞式液压马达，柱塞式液压马达驱动套管旋转。滑靴上端面与柱塞下端球铰链相连，滑靴位于回程盘中，滑靴底面与斜盘滑动接触。挡块装于缸体上，套筒嵌于液压马达外壳内壁，起轴承限位作用。缸体与液压马达外壳之间装有向心轴承和推力轴承。向心轴承起旋转定心作用，并承担柱塞式液压马达径向力。推力轴承承担柱塞式液压马达的轴向力。配油盘位于缸体的顶端(如图3)。螺旋钻杆安装于套管的中心，螺旋钻杆是由螺旋钻和钻杆焊在一起构成。由螺旋钻杆及其动力机构、套管和驱动套管的轴向柱塞式液压马达构成套管钻和螺旋钻和为一体的成桩机。高压油通过配油盘推动柱塞，柱塞在斜盘上滑动从而带动缸体做回转运动，柱塞的下端与滑靴用球铰链相连。滑靴安装于回程盘中，滑靴可在斜盘上滑动。在套管的上下两端分别设有制动装置，套管上、下端所设置的制动装置其结构基本相同。由套管液压缸控制套管的升降，在套管最下端面沿圆周焊有刀头形成套管钻。因为工程打桩深达数十米，所以套管可分为数段，除最下端套管焊有刀头作为套管钻之外，各段套管未焊有刀头，各段套管之间用管接头联接。同样螺旋钻杆也是由螺旋钻头和钻杆两部分组成，钻杆分为数段，钻杆两端分别加工有阴阳螺纹，各段钻杆之间通过螺纹联接。螺旋钻杆的制动装置和套管的制动装置均设有油缸、楔块和弹簧等，为表述清楚将油缸、楔块和弹簧等分为二组。

套管上端所设置的制动装置其结构为：由第一组油缸和第一组楔块及第一组弹簧所组成的制动装置安装于柱塞式液压马达内。第一组楔块包括楔块一和楔块二，第一组楔块的两个斜面相接触。楔块一的另一面设有第一组弹簧，第一组弹簧固定于缸体，楔块二的另一面与套管贴壁。第一组油缸下端与楔块一铰链相连，制动时第一组油缸施力推动楔块一下移使楔块二楔紧套管；松开时第一组油缸拉动楔块一上移，楔块二在第一组弹簧的作用下复位(如图3)。由第二组油缸、第二组楔块和第二组弹簧所组成的制动装置通过制动支座固定于基础平台上。第二组楔块包括楔块三和楔块四。套管下端所设置的制动装置与上端不同之处仅在于制动装置安装于基础平台上(图1下部)，其它结构与上端制动相同。即：楔块三与楔块四的两个斜面相接触，楔块三的另一面设有第二组弹簧，第二组弹簧固定于缸体，楔块四的另一面与套管贴壁。第二组油缸下端与楔块三铰链相连，制动时第二组油缸施力推动楔块三下移使楔块四楔紧套管；松开时第二组油缸拉动楔块三上移，楔块四在第二组弹簧的作用下复位。这样设计的目的是当需要连接套管时，下端套管需要固定。

螺旋钻杆的顶端固定钢丝绳，钢丝绳绕过滑轮通过悬臂支架连接固定于卷扬机，通过卷扬机正、反转动实现螺旋钻杆的升降。吊车支撑框架、吊车导轨、电动葫芦组成门式起重机，电动葫芦可沿吊车导轨X方向或Y方向移动。履带拖动基础平台移动，实现旋挖工位(施工中称为墩台)的更换。

附图说明

图1为本发明的机械原理结构图。

图2为图1中螺旋钻杆动力机构部分的放大图。

图3为图1中套管钻动力机构部分的放大图。

图4为本发明实施例的台车整体。

图中：基础平台-1，机架-2，螺旋钻杆-3，小齿轮-4，液压马达-5，大齿轮-6，箱体-7，端盖-8，轴承-9，钻杆液压缸-10，钢丝绳-11，滑轮-12，悬臂支架-13，卷扬机-14，套管-15，滑靴-16，斜盘-17，回程盘-18，柱塞-19，挡块-20，缸体-21，泵外壳-22，套筒-23，向心轴承-24，推力轴承-25，配油盘-26，油缸-27，楔块-28，弹簧-29，套管液压缸-30，制动支座-31，刀头-32，管接头-33，行走履带-34，吊车支撑框架-35，吊车导轨-36，电动葫芦-37。

具体实施方式

以下通过实施例和具体施工方式对本发明做进一步的说明。由两个或两个以上的套管钻与螺旋钻和为一体的成桩机组合起来构成旋挖台车，对本实施例而言，由五个成桩机组成旋挖台车，如图4所示。本实施例的套管直径为1.3m。套管15由10段组成，因此套管总长60米，通过管接头连接为一体。同理螺旋钻杆3有螺纹的部分(钻头)高度为2米，与钻杆焊在一起构成螺旋钻杆。钻杆分成10段，每段长6米。将螺旋钻杆的动力机构即：小齿轮4、液压马达5、大齿轮6等按图1所示安装在机架导轨上，并和机架上油缸联接。大齿轮6与螺旋钻杆3依靠大齿轮的键孔联接。螺旋钻杆顶端用钢丝绳11固定通过滑轮12等连接至卷扬机14。

首先将第一节焊有合金刀头的套管放入轴向柱塞式液压马达的中，然后将第一节螺旋钻杆穿入套管钻。调整螺旋钻杆及套管的中心对准孔位(桩位)设计中心。开始工作时，套管上端的制动装置(即第一组油缸27-1和楔块一28-1、楔块二28-2及第一组弹簧29-1)先动作，将套管卡紧并旋转，套管下端的制动装置(即第二组油缸27-2和楔块三28-3、楔块四28-4及第二组弹簧29-2)松开。此时套管液压马达推动套管钻、钻杆液压马达推动螺旋钻同时进行钻进作业，由于套管钻和螺旋钻旋转方向相反，所以地下泥块不断经螺旋通道排出地面。当第一节套管达到一定深度时，套管钻和螺旋钻同时停止旋挖，由套管(或套管钻)下端的制动装置将套管卡紧，用钢丝绳11将螺旋钻杆3拉出。此时加装第二个套管，两个套管之间用管接头连接固定；同理螺旋钻杆相对也要加装第二段钻杆，然后再将螺旋钻杆3穿入套管15。套管制动装置与首次作业相同，即套管下端的制动装置松开，套管上端的制动装置将套管卡紧并旋转，套管钻和螺旋钻同时钻进旋挖。当旋挖达到设计深度后，套管钻和螺旋钻同时停止作业，即套管上端的制动装置将套管松开，套管下端的制动装置将套管卡紧，用钢丝绳将螺旋钻杆分段拉出分段拆卸。此时灌桩空穴作业完成，可将混凝土注入。浇注混凝土时边浇筑边提升套管。即浇筑混凝土至套管内2～3米时，根据浇筑混凝土的速率靠套管液压缸缓慢提管，使套管内保持2～3米混凝土高；当管接头露出作业平台一定高度时，拆卸管接头并移出(地面)套管，将钢筋笼送入灌桩空穴进行混凝土浇筑，重复上述作业，直至浇筑完成。整个墩台所有桩浇筑完成后，利用履带行走至下一个墩台，重复上述全部作业，直至整个工程全部完成。

本发明的效果在于：套管钻和螺旋钻同时进行钻进作业，由于螺旋钻杆推出后灌桩空穴有套管支撑，边浇筑边提升套管，所以地下泥土或岩石不会塌陷。不但成桩效率得到大幅度提高，关键在于保证了成桩质量而且减少了混凝土的浪费。

Claims (9)

1.旋挖台车，具有基础平台(1)、机架(2)、螺旋钻杆(3)、小齿轮(4)、液压马达(5)、大齿轮(6)、箱体(7)、端盖(8)、轴承(9)、钻杆液压缸(10)、钢丝绳(11)、滑轮(12)、悬臂支架(13)、卷扬机(14)、向心轴承(24)、推力轴承(25)、配油盘(26)、油缸(27)、楔块(28)、弹簧(29)、套管液压缸(30)、制动支座(31)、刀头(32)、管接头(33)、履带(34)、吊车支撑框架(35)、吊车导轨(36)、电动葫芦(37)，基础平台(1)和机架(2)作为台车的支撑，机架(2)安装于基础平台(1)上，由所述吊车支撑框架(35)、吊车导轨(36)、电动葫芦(37)组成门式起重机，电动葫芦(37)可沿吊车导轨(36)X方向或Y方向移动，

其特征是：液压马达(5)的输出轴与小齿轮(4)连接，小齿轮(4)与大齿轮(6)啮合，大齿轮(6)安装于箱体(7)中并由轴承(9)作为大齿轮的支撑，端盖(8)安装于箱体(7)上并对轴承(9)限位，带滑键的螺旋钻杆(3)安装于大齿轮(6)的孔中，由小齿轮(4)、液压马达(5)、大齿轮(6)组成螺旋钻杆(3)的动力机构，液压马达(5)驱动小齿轮(4)从而带动大齿轮(6)旋转，螺旋钻杆(3)动力机构的升降由钻杆液压缸(10)控制，螺旋钻杆(3)安装于套管(15)的中心，由滑靴(16)、斜盘(17)、回程盘(18)、柱塞(19)、挡块(20)、缸体(21)、液压马达外壳(22)、套筒(23)、向心轴承(24)、推力轴承(25)及配油盘(26)组成驱动套管(15)的轴向柱塞式液压马达，柱塞式液压马达驱动套管(15)旋转，滑靴(16)上端面与柱塞(19)下端球铰链相连，滑靴(16)位于回程盘(18)中，滑靴(16)底面与斜盘(17)滑动接触，挡块(20)装于缸体(21)上，套筒(23)嵌于液压马达外壳(22)内壁，缸体(21)与液压马达外壳(22)之间装有向心轴承(24)和推力轴承(25)，配油盘(26)位于缸体(21)的顶端，高压油通过配油盘(26)推动柱塞(19)，柱塞(19)在斜盘(17)上滑动带动缸体(21)做回转运动，柱塞(19)的下端与滑靴(16)用球铰链相连，滑靴(16)安装于回程盘(18)中，滑靴(16)可在斜盘(17)上滑动，在套管(15)的上下两端分别设有制动装置，由套管液压缸(30)控制套管(15)的升降，在套管(15)最下端面沿圆周焊有刀头(32)形成套管钻。

2.按照权利要求1所述的旋挖台车，其特征是所述套管(15)上端设有的制动装置由第一组油缸(27-1)和第一组楔块及第一组弹簧(29-1)组成安装于柱塞式液压马达内，第一组楔块包括楔块一(28-1)和楔块二(28-2)，第一组楔块的两个斜面相接触，楔块一(28-1)的另一面设有第一组弹簧(29-1)，第一组弹簧(29-1)固定于缸体(21)，楔块二(28-2)的另一面与套管(15)贴壁，第一组油缸(27-1)下端与楔块一(28-1)铰链相连，第一组油缸(27-1)施力推动楔块一(28-1)下移使楔块二(28-2)楔紧套管(15)，第一组油缸(27-1)拉动楔块一(28-1)上移，楔块二(28-2)在第一组弹簧(29-1)作用下复位。

3.按照权利要求1所述的旋挖台车，其特征是所述套管(15)下端设有的制动装置由第二组油缸(27-2)和第二组楔块及第二组弹簧(29-2)组成通过制动支座(31)安装于基础平台(1)上，第二组楔块包括楔块三(28-3)和楔块四(28-4)，第二组楔块的两个斜面相接触，楔块三(28-3)的另一面设有第二组弹簧(29-2)，第二组弹簧(29-2)固定于缸体(21)，楔块四(28-4)的另一面与套管(15)贴壁，第二组油缸(27-2)下端与楔块三(28-3)铰链相连，第二组油缸(27-2)施力推动楔块三(28-3)下移使楔块四(28-4)楔紧套管(15)，第二组油缸(27-2)拉动楔块三(28-3)上移，楔块四(28-4)在第二组弹簧(29-2)作用下复位。

4.按照权利要求1所述的旋挖台车，其特征是由所述螺旋钻杆(3)及其动力机构、所述套管(15)和驱动套管(15)的轴向柱塞式液压马达构成套管钻和螺旋钻和为一体的成桩机。

5.按照权利要求1～4之一所述的旋挖台车，其特征是所述套管(15)分为数段，除最下端套管之外，各段套管未焊有刀头，所述各段套管之间用管接头(33)联接。

6.按照权利要求1～4之一所述的旋挖台车，其特征是所述螺旋钻杆(3)是由螺旋钻头和钻杆两部分组成，钻杆分为数段，各段通过螺纹联接。

7.按照权利要求5所述的旋挖台车，其特征是所述套管(15)的直径为0.8～2.5m。

8.按照权利要求1所述的旋挖台车，其特征是所述螺旋钻杆(3)的顶端固定钢丝绳(11)，钢丝绳(11)绕过滑轮(12)通过悬臂支架(13)连接固定于卷扬机(14)。

9.按照权利要求1所述的旋挖台车，其特征是由所述履带(34)拖动基础平台(1)移动，实现旋挖工位的更换。

Images