CN109736702B - 一种用于水陆两栖作业的钻孔平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，包括基座，在基座两侧设有传动履带，在基座的后端设有螺旋桨，在基座内部设有驱动组件，在基座的两端分别设有两个支撑筒，在支撑筒内设有支筒，在分隔板下表面设有推动气缸，在基座的底部设有浮力调节组件，浮力调节组件在基座由陆地转移至水面上为基座提供浮力支撑。本技术方案适用于水陆上建筑物桩基、桥梁桥墩、输电线电塔桩基础的钻进施工以及石油井的钻探等领域，进而省略在不同钻进点的钻进平台搭建工序，并且操作平台能够在水陆两栖的地理环境进行切换，提高钻进平台的使用灵活性，同时降低了施工成本。

Description

一种用于水陆两栖作业的钻孔平台

技术领域

本发明涉及基础工程钻掘、石油工程钻探等施工设备技术领域，具体涉及一种用于水陆两栖作业的钻孔平台。

背景技术

现代工程建设的规模不断扩大，出现了大量超高层建筑、大跨径桥梁等规模较大的工程项目，而支撑着这些庞然大物的桩基则是其最重要的立足根本。反循环钻机是应用于陆地上大型建筑的大口径超深度桩基础、硬质岩层等复杂地层、港口码头桩基础施工、堤岸防护桩施工及江、河、湖、海中的桥梁桩基础施工。然而对于地质条件相对特殊的区域，如软土区域--湖相漫滩、海相三角洲以及无路可入的浅水滩涂区，普通反循环钻机无法行进至预定孔址区实施正常的钻进作业工序；且当遇到深度在十几米以上的水上作业环境时，普通反循环钻机则显得束手无策，只有重新搭建繁琐复杂的专业钻进平台，方能维持相应钻进工序的实施。另外，无论在地质勘查领域还是在桥梁、电塔等线路架设工程中，需要施作钻孔的数量往往均以排或批加以计量。众所周知，搭建常规大中型钻进平台本身需耗费大量的人力、财力、物力资源，当遇到上述工程领域中此类点位相距很近但钻孔数量众多的作业需求时，不得不反复拆、装平台设备完成作业场地的转移，这种繁琐的重复工序，严重降低作业效率的同时大幅增加施工成本。因此，迫切需要研制一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，从而在上述特殊作业区域实现整机转移（尤其有利于水上区域浮动转移），实现相邻钻孔施工工期的无缝连接，大大缩短施工周期，大幅降低工程造价。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，以解决上述缺陷。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，包括基座，用于钻孔的操作平台固定在基座上，在所述基座两侧设有传动履带，在所述基座的后端设有螺旋桨，且在基座内部设有与分别与传动履带、螺旋桨配合的驱动组件，在基座的两端分别设有两个支撑筒，支撑筒下端贯穿基座至与基座的底面齐平，在支撑筒内设有与其同轴的支筒，在所述支筒底端封闭，且在支筒内圆周壁上固定有将支筒隔绝成两个独立区域的分隔板，在分隔板下表面上设有推动气缸，支筒内圆周壁上设有圆台状的密封风琴罩，密封风琴罩的小直径开口端与推动气缸的输出端中部连接，且在推动气缸的输出端端部安装有随动板，且沿支筒的周向在其下端外圆周壁上开有多个滑槽，沿支筒的周向在其下端内圆周壁上开有多个凹槽，且凹槽的纵向截面呈直角三角状，且凹槽的底部与滑槽连通，在随动板的下表面固定有多个联动杆，每一个联动杆的底部铰接有锚固爪，所述锚固爪的下端端部沿凹槽的斜边向下延伸至滑槽内，当推动气缸的输出端伸出至最大行程时，联动杆的下端完全移出滑槽，且联动杆外侧壁与凹槽斜边接触的同时，联动杆的内侧壁与滑槽的内壁接触；在基座的底部设有浮力调节组件，浮力调节组件在基座由陆地转移至水面上为基座提供浮力支撑。针对现有技术中钻机的使用局限性，申请人设计出一种用于水陆两栖的钻孔平台，以适用于水陆上建筑物桩基、桥梁桥墩、输电线电塔桩基础（输电线路经过蟹塘、漫滩、沼泽、池塘时）的钻进施工以及石油井的钻探等领域，进而省略在不同钻进点的钻进平台搭建工序，并且操作平台能够在水陆两栖的地理环境进行切换，提高钻进平台的使用灵活性，同时降低了施工成本。

具体使用时，针对不同的地理环境，如陆地钻孔时，通过传动履带使得操作平台移动至钻进点，然后位于基座两端的支撑筒中的支筒快速下移，直至切入地面并保持一定深度，同时推动气缸启动，带动锚固爪沿支筒的轴线向四周辐射，以提高基座以及操作平台在施工时的稳定性，而操作平台上设有对应的钻孔设备，且在基座中部预留有通孔以便钻杆或是筒状支撑件的下放或是取出；而当钻孔环境由陆地切换至水域环境时，特别是水深在10米以下的浅滩、蟹塘、漫滩、沼泽、池塘等区域，传动履带将基座与操作平台带动至水陆交界区域，此时，位于基座底部的浮力调节组件在人工控制下开始工作，即在基座首先入水的部分浮力调节组件首先对其提供浮力支撑，当基座完全入水后浮力调节组件也完全扩张开，以为基座以及操作平台提供浮力支撑，此时，基座的动力输出由传动履带驱动切换成适应于水域的类似于螺旋桨的驱动设备推动，直至基座以及操作平台移动至水域的钻进点，然后四个支筒同时被带动下移，穿过水底的淤泥后进入与底部的硬质地层接触后，推动气缸启动，使得随动板、联动杆、锚固爪下移，直至锚固爪与硬质地层接触，而在支筒底部有密封风琴罩将推动气缸与外部隔绝开，防止外部的水或是泥浆对推动气缸的正常工作造成影响，当四个支筒完全固定后，即可开始钻进工序。需要进一步说明的是，支筒在水域钻孔工序结束后可直接回收，即能实现自由伸缩，且在支筒底部到达水底的指定固定位置时，支筒的上端能够通过螺栓或是销柱等对其进行固定，即使得支筒与支撑筒以及基座形成一个整体，以提高基座的稳定性。

所述驱动组件包括四个主动电机，基座内部设有多个支板，动力输出轴的一端活动贯穿支板上部，动力输出轴的另一端活动贯穿基座的侧壁后与传动履带的驱动轮连接，主动电机的输出轴上安装有主动轮，在动力输出轴上设有通过皮带与主动轮连接的从动轮，且在基座的中部设有两个隔板，两个隔板之间形成一个封闭的独立区间，四个主动电机均设置在独立区间内；还包括两个驱动轴，驱动轴的一端转动设置在基座内，驱动轴的另一端活动贯穿基座后向外延伸，且在驱动轴的延伸段上设有螺旋桨，在基座底部内壁设有多个支座，支座上设有上顶气缸，上顶气缸的输出端上设有支撑座，支撑座上固定有水平放置的驱动电机，且在驱动电机的输出端上安装有驱动齿轮，在驱动轴上设有与驱动齿轮配合的联动齿轮。进一步地，技术方案中的驱动组件需要满足基座以及操作平台在水陆两种不同的施工环境下进行切换，即驱动组件中的传动履带与螺旋桨能够实现其动力输出切换功能；具体操作时，在基座内部设有多个主动电机，且主动电机通过主动轮、皮带以及从动轮的配合后与驱动轴联动，驱动轴则与传动履带的驱动轮配合，以实现传动履带的正常驱动，并且传动履带的驱动与螺旋桨的驱动独立开，当进入水域时，主动电机停止工作，而上顶气缸驱动启动，带动支撑座上移直至驱动电机输出端上的驱动齿轮与联动齿轮配合，进而带动螺旋桨转动，即基座以及操作平台能够正常移动。通过传动履带以及螺旋桨的相互切换或是配合使用，能够方便操作平台实现在水陆两种地形上的自由移动。

在所述操作平台中部设有供钻杆通过的套筒，所述套筒贯穿基座至与基座的底部齐平，且套筒置于两个隔板所构成的独立区域内，在套筒的上部设有钻杆调节机构，所述钻杆调节机构包括限位筒以及与限位筒同轴的固定筒，固定筒置于限位筒内，在固定筒的内圆周壁上设有两个轴承，连杆贯穿固定筒且与两个轴承相配合，在连杆的一端固定有钻杆连接头，在连杆另一端连接有传动齿轮，在限位筒的内壁上设有固定板，在限位筒的外圆周壁上设有端板，在限位筒内部设有调节轴，调节轴的外圆周壁上分别设有从动副齿轮、从动齿轮，在限位筒内还设有与从动齿轮配合的主动齿轮，沿固定筒的轴向在其外圆周壁上设有与从动副齿轮配合的齿带，在端板中部开有螺孔，螺杆贯穿端板后向限位筒内部延伸，且在螺杆的延伸端上安装有轴承，在螺杆的外侧端上安装有手柄，调节轴的一端与轴承连接，调节轴另一端端部上固定有正对固定板的弹簧。进一步地，在操作平台进行钻进工序时，钻头以及钻杆通过套筒后开始向下移动，而在钻头钻进过程中需要不断更换钻杆或是调整钻头的实时位置，因此，申请人设计出钻杆调节机构，包括限位筒以及与限位筒同轴的固定筒，即通过升降固定筒便能加快钻杆的更换或是钻头的位置调整；具体使用时，限位筒固定在操作平台上，而固定筒则置于限位筒内，通过旋转手柄，使得调节轴开始沿其轴线移动，使得从动副齿轮与固定筒外壁上的齿带啮合，通过启动外部的驱动输出件来带动主动齿轮，使得从动齿轮与主动齿轮配合，调节轴开始转动，进而实现固定筒的升降，而固定筒的一端设有钻杆连接头，钻杆连接头与钻杆连接，进而固定筒的升降能够带动钻杆或是钻头的升降。需要指出的是，调节轴通过弹簧与固定板连接，即在调节固定筒的过程中，弹簧能够将固定筒在升降过程中因摆动而产生的冲击力所消除，以减小齿带与从动副齿轮之间的相互磨损。

所述浮力调节组件包括两个气囊Ⅰ和一个气囊Ⅱ，在所述基座的底部两侧分别开有一个矩形槽Ⅰ，在基座的底面中部开有矩形槽Ⅱ，气囊Ⅰ呈折叠状且置于矩形槽Ⅰ内，气囊Ⅱ呈折叠状且置于矩形槽Ⅱ内，在基座内部设有三个充气机构，所述充气机构包括风机、增压泵以及气管，增压泵设置在气管上，且气管的一端与风机的出气口连通，气管的另一端贯穿基座后与气囊Ⅰ连通；所述气囊Ⅰ充气扩张后呈U型，且气囊Ⅰ的内侧竖直段置于矩形槽Ⅰ内，与矩形槽Ⅰ同侧的基座侧壁距矩形槽Ⅰ之间的距离为L，所述气囊Ⅰ的两个竖直段之间的间距为R，且满足R≥L，所述气囊Ⅱ充气扩张后呈T型，且气囊Ⅱ的竖直段位于矩形槽Ⅱ内。进一步地，由于本技术方案中的基座与操作平台的尺寸以及重量并非与传统的海上钻井平台属于同一个级别，属于小型钻孔设备，因此，钻孔平台的总体重量相对较小，且当基座本身浸入水中所产生的浮力不足以保证其维持其漂浮状态的前提下，浮力调节组件作为钻孔平台在水面上移动的辅助浮力提升装置，通过两个气囊Ⅰ以及一个气囊Ⅱ的完全扩张，能够补充基座以及操作平台所缺少的浮力，保证基座能够如船舶漂浮在水面上，以方便钻孔平台的正常移动；在陆地上使用时，气囊Ⅰ以及气囊Ⅱ分别压缩折叠在矩形槽Ⅰ、矩形槽Ⅱ中，且在水陆环境切换时，与气囊Ⅰ以及气囊Ⅱ对应的风机以及增压泵同时启动，气囊Ⅰ以及气囊Ⅱ充气后开始扩张，气囊Ⅰ完全扩张后呈U型，气囊Ⅰ的内侧竖直段置于矩形槽Ⅰ内，与矩形槽Ⅰ同侧的基座侧壁距矩形槽Ⅰ之间的距离为L，所述气囊Ⅰ的两个竖直段之间的间距为R，且满足R≥L，使得气囊Ⅰ能够将基座底部的两侧边角所包裹，以为基座的两侧提供足够的浮力；而气囊Ⅱ气扩张后呈T型，且气囊Ⅱ的竖直段位于矩形槽Ⅱ内，气囊Ⅱ的水平段则直接与水面接触，以为基座中部提供足够的浮力，且通过气囊Ⅰ以及气囊Ⅱ的相互配合，再加上基座自身浸入水面所产生的浮力，能够确保基座稳定在水面上，确保在支筒下方前基座的稳定性。且在支筒下方至与水底的硬质地层接触并锚固后，能够对气囊Ⅰ以及气囊Ⅱ进行排气，在起潮或是水面出现较大幅度的波动时，气量并非饱和的气囊Ⅰ以及气囊Ⅱ可以将水体冲击基座而产生的作用力所缓冲掉，以提高基座以及操作平台在使用时的稳定性。

在所述气囊Ⅰ的外表面上设有多个挂环Ⅰ，通过在所述气囊Ⅱ的外表面上设有多个挂环Ⅱ，在基座内设有收卷电机Ⅰ以及收卷电机Ⅱ，在收卷电机Ⅰ的输出端上分别设有收卷辊筒Ⅰ、收卷辊筒Ⅱ，收卷辊筒Ⅱ的外径大于所述收卷辊筒Ⅰ的外径，在收卷电机Ⅱ的输出端上设有收卷辊筒Ⅲ，且一根牵引绳Ⅰ穿过位于气囊Ⅰ外侧壁上的所有挂环Ⅰ后与收卷辊筒Ⅱ连接，另一根牵引绳Ⅰ穿过位于气囊Ⅰ内侧壁上的所有挂环Ⅰ后与收卷辊筒Ⅰ连接，牵引绳Ⅱ穿过多个挂环Ⅱ后与收卷辊筒Ⅲ连接。且在初始状态或是钻进工序结束后，气囊Ⅰ以及气囊Ⅱ会分别折叠于矩形槽Ⅰ、矩形槽Ⅱ中，在回收气囊Ⅰ或是气囊Ⅱ时，仅仅依靠风机的抽风无法将气囊Ⅰ或是气囊Ⅱ完全收纳至槽内，对此，申请人在气囊Ⅰ的外表面上设有多个挂环Ⅰ，在气囊Ⅱ的外表面上设有多个挂环Ⅱ，且由于气囊Ⅰ充气扩张后呈U型，且位于气囊Ⅰ内侧表面上的多个挂环Ⅰ通过一根牵引绳Ⅰ串联后与基座内的收卷辊筒Ⅰ连接，位于气囊Ⅰ外侧表面上的多个挂环Ⅰ通过另一根牵引绳Ⅰ串联后与基座内的收卷辊筒Ⅱ连接，其中，收卷辊筒Ⅱ的外径大于所述收卷辊筒Ⅰ的外径，而U型的气囊Ⅰ的外侧表面积明显大于其内侧表面，因此，在收卷电机Ⅰ输出端稳定输出的前提下，收卷辊筒Ⅰ与收卷辊筒Ⅱ的角速度相同，而两者的线速度跟其自身的半径有关，通过上述设置，使得在气囊Ⅰ排气后其两侧能够同时被收纳至矩形槽Ⅰ中，进而减小气囊Ⅰ在收卷过程中出现局部置于矩形槽Ⅰ外部的情况发生；而气囊Ⅱ呈T型，且气囊Ⅱ的竖直段将其水平段均分，气囊Ⅱ两侧的表面积相同，因此，通过两根牵引绳Ⅱ分别将气囊Ⅱ两侧的多个挂环Ⅱ串联，启动收卷电机Ⅱ后，气囊Ⅱ即能快速被收卷在矩形槽Ⅱ中。

在所述气囊Ⅰ外侧竖直段与水平段相交的两个直角连接处分别设有L型板，所述L型板采用弹性橡胶材质制成。进一步地，在气囊Ⅰ外侧竖直段与水平段相交的两个直角连接处分别设有L型板，使得气囊Ⅰ在充气后L行板能够引导气囊Ⅰ的外侧部分快速回复其U型形状，以防止在充气过程中气囊Ⅰ的外侧部始终挤压在基座的底部，确保气囊Ⅰ快速将基座底部以及基座的两侧边完全包裹，提高气囊Ⅰ的外表面面积的同时，保证气囊Ⅰ所产生足够的浮力以供用于基座的支撑。

在所述矩形槽Ⅰ以及矩形槽Ⅱ的内侧壁上均开有两个对向设置的空腔，每一个空腔内均设有驱动气缸，在空腔壁上开有与矩形槽Ⅰ连通的矩形通孔，在驱动气缸的输出端上设有密封板，启动驱动气缸直至两个密封板相对的端面相互接触，以实现对矩形槽Ⅰ下端的封闭。进一步地，由于钻孔平台经常在陆地环境与水域环境之间切换，使得矩形槽Ⅰ以及矩形槽Ⅱ可能会出现涉水情况，长时间的浸泡会导致气囊Ⅰ或是气囊Ⅱ出现腐蚀、粘粘附着微生物等，极容易降低气囊的使用寿命，对此，申请人在在矩形槽Ⅰ以及矩形槽Ⅱ的内侧壁上均开有两个对向设置的空腔，空腔内设有驱动气缸，在空腔壁上开有与矩形槽Ⅰ或是矩形槽Ⅱ连通的矩形通孔，在驱动气缸的输出端上设有密封板，当气囊回收后，即可启动驱动气缸直至两个密封板相对的端面相互接触，以实现对矩形槽Ⅰ或是矩形槽Ⅱ下端的封闭。需要进一步地指出的是，本技术方案中矩形槽Ⅰ与矩形槽Ⅱ的深度相同，仅有的区别在于矩形槽Ⅱ的宽度大于矩形槽Ⅰ的宽度，因此，与气囊Ⅰ或是气囊Ⅱ对应的充气机构相同，而对应的矩形槽Ⅰ以及矩形槽Ⅱ的下端封闭机构也相同，均由两个空腔、两个驱动气缸、两个矩形通孔以及两个密封板构成。

在所述矩形槽Ⅰ中，在两个密封板相对的端面上分别设有突出部，且两个突出部相互契合。进一步地，两个相互契合的突出部能够增加两个密封板的接触面积，更好地将矩形槽Ⅰ或是矩形槽Ⅱ与外部隔绝开。

所述气囊Ⅰ充气扩张后水平段的高度为H，所述气囊Ⅱ充气扩张后水平段的高度为G，且满足H＜G＜2H。作为优选，当基座处于水域环境后，气囊Ⅱ充气扩张后其水平段浸入水面的深度大于气囊Ⅰ充气扩张后其水平段浸入水面的深度，，而在钻孔平台置于水面上时，其重心处于基座的中部，因此，作为主力支撑部件，气囊Ⅱ的体积需要比气囊Ⅰ的体积大，且囊Ⅰ充气扩张后水平段的高度为H与气囊Ⅱ充气扩张后水平段的高度为G，两者满足H＜G＜2H，使得基座底部上浮面积足够满足钻孔平台的移动与钻孔施工的要求。

在所述操作平台上设有钻井架、控制室、套筒支架、钻杆接头支架、钻杆支架、吊臂以及两个吊架，钻井架位于操作平台中部，两个吊架分别位于操作平台的两端。进一步地，在操作平台上设置钻孔所需的钻井架、控制室、套筒支架、钻杆接头支架、钻杆支架、吊臂以及两个吊架，使得钻头与钻杆的下放、更换正常进行，同时方便辅助基座的固定；而设置在操作平台的两端的两个吊架能够对支筒的升降提供支撑。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于水陆两栖的钻孔平台，以适用于水陆上建筑物桩基、桥梁桥墩、输电线电塔桩基础（输电线路经过蟹塘、漫滩、沼泽、池塘时）的钻进施工以及石油井的钻探等领域，进而省略在不同钻进点的钻进平台搭建工序，并且操作平台能够在水陆两栖的地理环境进行切换，提高钻进平台的使用灵活性；并且常规大中型钻进平台的搭建，本身需耗费大量的人力、财力、物力资源，当遇到上述工程领域中此类点位相距很近但钻孔数量众多的作业需求时，不得不反复拆、装平台设备完成作业场地的转移，这种繁琐的重复工序，严重降低作业效率的同时大幅增加施工成本，本发明能在上述特殊作业区域实现整机转移（尤其有利于水上区域浮动转移），实现相邻钻孔施作工期的无缝连接，大大缩短施工周期，大幅降低工程造价；

2、本发明中气囊Ⅱ充气扩张后呈T型，且气囊Ⅱ的竖直段位于矩形槽Ⅱ内，气囊Ⅱ的水平段则直接与水面接触，以为基座中部提供足够的浮力，且通过气囊Ⅰ以及气囊Ⅱ的相互配合，再加上基座自身浸入水面所产生的浮力，能够确保基座稳定在水面上，确保在支筒下方前基座的稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为基座的纵向截面图；

图3为钻杆调节机构的结构示意图；

图4为支撑组件初始状态的结构示意图；

图5为支撑组件使用状态的结构示意图；

图6为浮力组件初始状态的结构示意图；

图7为浮力组件使用状态的结构示意图；

图8为图7中A处的放大图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-基座，2-支筒，201-分隔板，202-推动气缸，203-密封风琴罩，204-随动板，205-联动杆，206-锚固爪，207-凹槽，208-滑槽，3-吊架，4-支撑筒，5-钻杆调节机构，501-钻杆连接头，502-固定板，503-弹簧，504-调节轴，505-固定筒，506-传动齿轮，507-齿带，508-主动齿轮，509-从动副齿轮，510-从动齿轮，511-端板，512-螺杆，513-手柄，6-钻井架，7-控制室，8-套筒支架，9-钻杆接头支架，10-钻杆支架，11-吊臂，12-传动履带，13-操作平台，14-驱动电机，15-驱动齿轮，16-支座，17-从动轮，18-皮带，19-主动轮，20-动力输出轴，21-支板，22-主动电机，23-驱动轴，24-套筒，25-隔板，26-风机，27-增压泵，28-气管，29-矩形槽Ⅰ，30-气囊Ⅰ，31-密封板，32-收卷电机Ⅰ，33-辊筒Ⅰ，34-辊筒Ⅱ，35-气囊Ⅱ，36-矩形槽Ⅱ，37-收卷电机Ⅱ，38-辊筒Ⅲ，39-挂环Ⅱ，40-牵引绳Ⅱ，41-驱动气缸，42-突出部，43-挂环Ⅰ，44-牵引绳Ⅰ，45-L型板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图5所示，本实施例包括基座1，用于钻孔的操作平台13固定在基座1上，在所述基座1两侧设有传动履带12，在所述基座1的后端设有螺旋桨，且在基座1内部设有与分别与传动履带12、螺旋桨配合的驱动组件，在基座1的两端分别设有两个支撑筒4，支撑筒4下端贯穿基座1至与基座1的底面齐平，在支撑筒4内设有与其同轴的支筒2，在所述支筒2底端封闭，且在支筒2内圆周壁上固定有将支筒2隔绝成两个独立区域的分隔板201，在分隔板201下表面上设有推动气缸202，支筒2内圆周壁上设有圆台状的密封风琴罩203，密封风琴罩203的小直径开口端与推动气缸202的输出端中部连接，且在推动气缸202的输出端端部安装有随动板204，且沿支筒2的周向在其下端外圆周壁上开有多个滑槽208，沿支筒2的周向在其下端内圆周壁上开有多个凹槽207，且凹槽207的纵向截面呈直角三角状，且凹槽207的底部与滑槽208连通，在随动板204的下表面固定有多个联动杆205，每一个联动杆205的底部铰接有锚固爪206，所述锚固爪206的下端端部沿凹槽207的斜边向下延伸至滑槽208内。

具体使用时，针对不同的地理环境，如陆地钻孔时，通过传动履带12使得操作平台13移动至钻进点，然后位于基座1两端的支撑筒4中的支筒2快速下移，直至切入地面并保持一定深度，同时推动气缸202启动，带动锚固爪206沿支筒2的轴线向四周辐射，以提高基座1以及操作平台13在施工时的稳定性，而操作平台13上设有对应的钻孔设备，且在基座1中部预留有通孔以便钻杆或是筒状支撑件的下放或是取出；而当钻孔环境由陆地切换至水域环境时，特别是水深在10米以下的浅滩、蟹塘、漫滩、沼泽、池塘等区域，传动履带12将基座1与操作平台13带动至水陆交界区域，此时，位于基座1底部的浮力调节组件在人工控制下开始工作，即在基座1首先入水的部分浮力调节组件首先对其提供浮力支撑，当基座1完全入水后浮力调节组件也完全扩张开，以为基座1以及操作平台13提供浮力支撑，此时，基座1的动力输出由传动履带12驱动切换成适应于水域的类似于螺旋桨的驱动设备推动，直至基座1以及操作平台13移动至水域的钻进点，然后四个支筒2同时被带动下移，穿过水底的淤泥后进入与底部的硬质地层接触后，推动气缸202启动，使得随动板204、联动杆205、锚固爪206下移，直至锚固爪206与硬质地层接触，而在支筒2底部有密封风琴罩203将推动气缸202与外部隔绝开，防止外部的水或是泥浆对推动气缸202的正常工作造成影响，当四个支筒2完全固定后，即可开始钻进工序。

需要进一步说明的是，支筒2在水域钻孔工序结束后可直接回收，即能实现自由伸缩，且在支筒2底部到达水底的指定固定位置时，支筒2的上端能够通过螺栓或是销柱等对其进行固定，即使得支筒2与支撑筒4以及基座1形成一个整体，以提高基座1的稳定性。而密封风琴罩203能够将推动气缸202与外部隔绝开，以降低水底的液体或是泥浆对推动气缸202的工作产生干扰。

本实施例中的驱动组件包括四个主动电机22，基座1内部设有多个支板21，动力输出轴20的一端活动贯穿支板21上部，动力输出轴20的另一端活动贯穿基座1的侧壁后与传动履带12的驱动轮连接，主动电机22的输出轴上安装有主动轮19，在动力输出轴20上设有通过皮带18与主动轮19连接的从动轮17，且在基座1的中部设有两个隔板25，两个隔板25之间形成一个封闭的独立区间，四个主动电机22均设置在独立区间内；还包括两个驱动轴23，驱动轴23的一端转动设置在基座1内，驱动轴23的另一端活动贯穿基座1后向外延伸，且在驱动轴23的延伸段上设有螺旋桨，在基座1底部内壁设有多个支座16，支座16上设有上顶气缸，上顶气缸的输出端上设有支撑座，支撑座上固定有水平放置的驱动电机14，且在驱动电机14的输出端上安装有驱动齿轮15，在驱动轴23上设有与驱动齿轮15配合的联动齿轮。驱动组件需要满足基座1以及操作平台13在水陆两种不同的施工环境下进行切换，即驱动组件中的传动履带12与螺旋桨能够实现其动力输出切换功能；具体操作时，在基座1内部设有多个主动电机22，且主动电机22通过主动轮19、皮带18以及从动轮17的配合后与驱动轴23联动，驱动轴23则与传动履带12的驱动轮配合，以实现传动履带12的正常驱动，并且传动履带12的驱动与螺旋桨的驱动独立开，当进入水域时，主动电机22停止工作，而上顶气缸驱动启动，带动支撑座上移直至驱动电机14输出端上的驱动齿轮15与联动齿轮配合，进而带动螺旋桨转动，即基座1以及操作平台13能够正常移动。通过传动履带12以及螺旋桨的相互切换或是配合使用，能够方便操作平台13实现在水陆两种地形上的自由移动。

需要说明的是，在操作平台13上设置钻孔所需的钻井架6、控制室7、套筒24支架8、钻杆接头支架9、钻杆支架10、吊臂11以及两个吊架3，使得钻头与钻杆的下放、更换正常进行，同时方便辅助基座1的固定；而设置在操作平台13的两端的两个吊架3能够对支筒2的升降提供支撑。而上述部件，在钻孔平台在作业环境切换时均未安装固定在操作平台上，当基座1移动至钻孔点后再进行安装和固定。并且基座1固定后，还可在操作平台13上安装配备泵送注浆设备和泵吸抽淤设备，使得操作平台集旋挖成孔、泵送抽淤、灌注成桩多种功能于一身，方便对桩孔成型后进行后期固定。

实施例2

如图3所示，本实施例在所述操作平台13中部设有供钻杆通过的套筒24，所述套筒24贯穿基座1至与基座1的底部齐平，且套筒24置于两个隔板25所构成的独立区域内，在套筒24的上部设有钻杆调节机构5，所述钻杆调节机构5包括限位筒以及与限位筒同轴的固定筒505，固定筒505置于限位筒内，在固定筒505的内圆周壁上设有两个轴承，连杆贯穿固定筒505且与两个轴承相配合，在连杆的一端固定有钻杆连接头501，在连杆另一端连接有传动齿轮506，在限位筒的内壁上设有固定板502，在限位筒的外圆周壁上设有端板511，在限位筒内部设有调节轴504，调节轴504的外圆周壁上分别设有从动副齿轮509、从动齿轮510，在限位筒内还设有与从动齿轮510配合的主动齿轮508，沿固定筒505的轴向在其外圆周壁上设有与从动副齿轮509配合的齿带507，在端板511中部开有螺孔，螺杆512贯穿端板511后向限位筒内部延伸，且在螺杆512的延伸端上安装有轴承，在螺杆512的外侧端上安装有手柄513，调节轴504的一端与轴承连接，调节轴504另一端端部上固定有正对固定板502的弹簧503。

在操作平台13进行钻进工序时，钻头以及钻杆通过套筒24后开始向下移动，而在钻头钻进过程中需要不断更换钻杆或是调整钻头的实时位置，钻杆调节机构5包括限位筒以及与限位筒同轴的固定筒505，即通过升降固定筒505便能加快钻杆的更换或是钻头的位置调整；具体使用时，限位筒固定在操作平台13上，而固定筒505则置于限位筒内，通过旋转手柄513，使得调节轴504开始沿其轴线移动，使得从动副齿轮509与固定筒505外壁上的齿带507啮合，通过启动外部的驱动输出件来带动主动齿轮508，使得从动齿轮510与主动齿轮508配合，调节轴504开始转动，进而实现固定筒505的升降，而固定筒505的一端设有钻杆连接头501，钻杆连接头501与钻杆连接，进而固定筒505的升降能够带动钻杆或是钻头的升降。需要指出的是，调节轴504通过弹簧503与固定板502连接，即在调节固定筒505的过程中，弹簧503能够将固定筒505在升降过程中因摆动而产生的冲击力所消除，以减小齿带507与从动副齿轮509之间的相互磨损。

实施例3

如图6~8所示，本实施例在实施例1的基础之上，所述浮力调节组件包括两个气囊Ⅰ30和一个气囊Ⅱ35，在所述基座1的底部两侧分别开有一个矩形槽Ⅰ29，在基座1的底面中部开有矩形槽Ⅱ36，气囊Ⅰ30呈折叠状且置于矩形槽Ⅰ29内，气囊Ⅱ35呈折叠状且置于矩形槽Ⅱ36内，在基座1内部设有三个充气机构，充气机构包括风机26、增压泵27以及气管28，增压泵27设置在气管28上，且气管28的一端与风机26的出气口连通，气管28的另一端贯穿基座1后与气囊Ⅰ30连通；所述气囊Ⅰ30充气扩张后呈U型，且气囊Ⅰ30的内侧竖直段置于矩形槽Ⅰ29内，与矩形槽Ⅰ29同侧的基座1侧壁距矩形槽Ⅰ29之间的距离为L，所述气囊Ⅰ30的两个竖直段之间的间距为R，且满足R≥L，所述气囊Ⅱ35充气扩张后呈T型，且气囊Ⅱ35的竖直段位于矩形槽Ⅱ36内；在所述气囊Ⅰ30的外表面上设有多个挂环Ⅰ43，通过在所述气囊Ⅱ35的外表面上设有多个挂环Ⅱ39，在基座1内设有收卷电机Ⅰ32以及收卷电机Ⅱ37，在收卷电机Ⅰ32的输出端上分别设有收卷辊筒Ⅰ33、收卷辊筒Ⅱ34，收卷辊筒Ⅱ34的外径大于所述收卷辊筒Ⅰ33的外径，在收卷电机Ⅱ37的输出端上设有收卷辊筒Ⅲ38，且一根牵引绳Ⅰ44穿过位于气囊Ⅰ30外侧壁上的所有挂环Ⅰ43后与收卷辊筒Ⅱ34连接，另一根牵引绳Ⅰ44穿过位于气囊Ⅰ30内侧壁上的所有挂环Ⅰ43后与收卷辊筒Ⅰ33连接，牵引绳Ⅱ40穿过多个挂环Ⅱ39后与收卷辊筒Ⅲ38连接。

本技术方案中气囊Ⅰ30以及气囊Ⅱ35的使用包括以下两种情况：

在陆地上使用时，气囊Ⅰ30以及气囊Ⅱ35分别压缩折叠在矩形槽Ⅰ29、矩形槽Ⅱ36中；

而在水陆环境切换时，与气囊Ⅰ30以及气囊Ⅱ35对应的风机26以及增压泵27同时启动，气囊Ⅰ30以及气囊Ⅱ35充气后开始扩张，气囊Ⅰ30完全扩张后呈U型，气囊Ⅰ30的内侧竖直段置于矩形槽Ⅰ29内，与矩形槽Ⅰ29同侧的基座1侧壁距矩形槽Ⅰ29之间的距离为L，所述气囊Ⅰ30的两个竖直段之间的间距为R，且满足R≥L，使得气囊Ⅰ30能够将基座1底部的两侧边角所包裹，以为基座1的两侧提供足够的浮力；而气囊Ⅱ35气扩张后呈T型，且气囊Ⅱ35的竖直段位于矩形槽Ⅱ36内，气囊Ⅱ35的水平段则直接与水面接触，以为基座1中部提供足够的浮力，且通过气囊Ⅰ30以及气囊Ⅱ35的相互配合，再加上基座1自身浸入水面所产生的浮力，能够确保基座1稳定在水面上，确保在支筒2下方前基座1的稳定性。且在支筒2下方至与水底的硬质地层接触并锚固后，能够对气囊Ⅰ30以及气囊Ⅱ35进行排气，在起潮或是水面出现较大幅度的波动时，气量并非饱和的气囊Ⅰ30以及气囊Ⅱ35可以将水体冲击基座1而产生的作用力所缓冲掉，以提高基座1以及操作平台13在使用时的稳定性。

本实施例中，当初始状态或是钻进工序结束后，气囊Ⅰ30以及气囊Ⅱ35会分别折叠于矩形槽Ⅰ29、矩形槽Ⅱ36中，在回收气囊Ⅰ30或是气囊Ⅱ35时，仅仅依靠风机26的抽风无法将气囊Ⅰ30或是气囊Ⅱ35完全收纳至槽内，对此，申请人在气囊Ⅰ30的外表面上设有多个挂环Ⅰ43，在气囊Ⅱ35的外表面上设有多个挂环Ⅱ39，且由于气囊Ⅰ30充气扩张后呈U型，且位于气囊Ⅰ30内侧表面上的多个挂环Ⅰ43通过一根牵引绳Ⅰ44串联后与基座1内的收卷辊筒Ⅰ33连接，位于气囊Ⅰ30外侧表面上的多个挂环Ⅰ43通过另一根牵引绳Ⅰ44串联后与基座1内的收卷辊筒Ⅱ34连接，其中，收卷辊筒Ⅱ34的外径大于所述收卷辊筒Ⅰ33的外径，而U型的气囊Ⅰ30的外侧表面积明显大于其内侧表面，因此，在收卷电机Ⅰ32输出端稳定输出的前提下，收卷辊筒Ⅰ33与收卷辊筒Ⅱ34的角速度相同，而两者的线速度跟其自身的半径有关，通过上述设置，使得在气囊Ⅰ30排气后其两侧能够同时被收纳至矩形槽Ⅰ29中，进而减小气囊Ⅰ30在收卷过程中出现局部置于矩形槽Ⅰ29外部的情况发生；而气囊Ⅱ35呈T型，且气囊Ⅱ35的竖直段将其水平段均分，气囊Ⅱ35两侧的表面积相同，因此，通过两根牵引绳Ⅱ40分别将气囊Ⅱ35两侧的多个挂环Ⅱ39串联，启动收卷电机Ⅱ37后，气囊Ⅱ35即能快速被收卷在矩形槽Ⅱ36中。

作为优选，在气囊Ⅰ30外侧竖直段与水平段相交的两个直角连接处分别设有L型板45，使得气囊Ⅰ30在充气后L行板能够引导气囊Ⅰ30的外侧部分快速回复其U型形状，以防止在充气过程中气囊Ⅰ30的外侧部始终挤压在基座1的底部，确保气囊Ⅰ30快速将基座1底部以及基座1的两侧边完全包裹，提高气囊Ⅰ30的外表面面积的同时，保证气囊Ⅰ30所产生足够的浮力以供用于基座1的支撑。

实施例4

如图6~8所示，本实施例在实施例3的基础之上，由于钻孔平台经常在陆地环境与水域环境之间切换，使得矩形槽Ⅰ29以及矩形槽Ⅱ36可能会出现涉水情况，长时间的浸泡会导致气囊Ⅰ30或是气囊Ⅱ35出现腐蚀、粘粘附着微生物等，极容易降低气囊的使用寿命，对此，申请人在在矩形槽Ⅰ29以及矩形槽Ⅱ36的内侧壁上均开有两个对向设置的空腔，空腔内设有驱动气缸41，在空腔壁上开有与矩形槽Ⅰ29或是矩形槽Ⅱ36连通的矩形通孔，在驱动气缸41的输出端上设有密封板31，当气囊回收后，即可启动驱动气缸41直至两个密封板31相对的端面相互接触，以实现对矩形槽Ⅰ29或是矩形槽Ⅱ36下端的封闭。需要进一步地指出的是，本技术方案中矩形槽Ⅰ29与矩形槽Ⅱ36的深度相同，仅有的区别在于矩形槽Ⅱ36的宽度大于矩形槽Ⅰ29的宽度，因此，与气囊Ⅰ30或是气囊Ⅱ35对应的充气机构相同，而对应的矩形槽Ⅰ29以及矩形槽Ⅱ36的下端封闭机构也相同，均由两个空腔、两个驱动气缸41、两个矩形通孔以及两个密封板31构成。进一步地，两个相互契合的突出部42能够增加两个密封板31的接触面积，更好地将矩形槽Ⅰ29或是矩形槽Ⅱ36与外部隔绝开。

作为优选，当基座1处于水域环境后，气囊Ⅱ35充气扩张后其水平段浸入水面的深度大于气囊Ⅰ30充气扩张后其水平段浸入水面的深度，，而在钻孔平台置于水面上时，其重心处于基座1的中部，因此，作为主力支撑部件，气囊Ⅱ35的体积需要比气囊Ⅰ30的体积大，且囊Ⅰ充气扩张后水平段的高度为H与气囊Ⅱ35充气扩张后水平段的高度为G，两者满足H＜G＜2H，使得基座1底部上浮面积足够满足钻孔平台的移动与钻孔施工的要求。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，包括基座（1），用于钻孔的操作平台（13）固定在基座（1）上，其特征在于：在所述基座（1）两侧设有传动履带（12），在所述基座（1）的后端设有螺旋桨，且在基座（1）内部设有与分别与传动履带（12）、螺旋桨配合的驱动组件，在基座（1）的两端分别设有两个支撑筒（4），支撑筒（4）下端贯穿基座（1）至与基座（1）的底面齐平，在支撑筒（4）内设有与其同轴的支筒（2），在所述支筒（2）底端封闭，且在支筒（2）内圆周壁上固定有将支筒（2）隔绝成两个独立区域的分隔板（201），在分隔板（201）下表面上设有推动气缸（202），支筒（2）内圆周壁上设有圆台状的密封风琴罩（203），密封风琴罩（203）的小直径开口端与推动气缸（202）的输出端中部连接，且在推动气缸（202）的输出端端部安装有随动板（204），且沿支筒（2）的周向在其下端外圆周壁上开有多个滑槽（208），沿支筒（2）的周向在其下端内圆周壁上开有多个凹槽（207），且凹槽（207）的纵向截面呈直角三角状，且凹槽（207）的底部与滑槽（208）连通，在随动板（204）的下表面固定有多个联动杆（205），每一个联动杆（205）的底部铰接有锚固爪（206），所述锚固爪（206）的下端端部沿凹槽（207）的斜边向下延伸至滑槽（208）内，当推动气缸（202）的输出端伸出至最大行程时，联动杆（205）的下端完全移出滑槽（208），且联动杆（205）外侧壁与凹槽（207）斜边接触的同时，联动杆（205）的内侧壁与滑槽（208）的内壁接触；在基座（1）的底部设有浮力调节组件，浮力调节组件在基座（1）由陆地转移至水面上为基座（1）提供浮力支撑。

2.根据权利要求1所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：所述驱动组件包括四个主动电机（22），基座（1）内部设有多个支板（21），动力输出轴（20）的一端活动贯穿支板（21）上部，动力输出轴（20）的另一端活动贯穿基座（1）的侧壁后与传动履带（12）的驱动轮连接，主动电机（22）的输出轴上安装有主动轮（19），在动力输出轴（20）上设有通过皮带（18）与主动轮（19）连接的从动轮（17），且在基座（1）的中部设有两个隔板（25），两个隔板（25）之间形成一个封闭的独立区间，四个主动电机（22）均设置在独立区间内；还包括两个驱动轴（23），驱动轴（23）的一端转动设置在基座（1）内，驱动轴（23）的另一端活动贯穿基座（1）后向外延伸，且在驱动轴（23）的延伸段上设有螺旋桨，在基座（1）底部内壁设有多个支座（16），支座（16）上设有上顶气缸，上顶气缸的输出端上设有支撑座，支撑座上固定有水平放置的驱动电机（14），且在驱动电机（14）的输出端上安装有驱动齿轮（15），在驱动轴（23）上设有与驱动齿轮（15）配合的联动齿轮。

3.根据权利要求2所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：在所述操作平台（13）中部设有供钻杆通过的套筒（24），所述套筒（24）贯穿基座（1）至与基座（1）的底部齐平，且套筒（24）置于两个隔板（25）所构成的独立区域内，在套筒（24）的上部设有钻杆调节机构（5），所述钻杆调节机构（5）包括限位筒以及与限位筒同轴的固定筒（505），固定筒（505）置于限位筒内，在固定筒（505）的内圆周壁上设有两个轴承，连杆贯穿固定筒（505）且与两个轴承相配合，在连杆的一端固定有钻杆连接头（501），在连杆另一端连接有传动齿轮（506），在限位筒的内壁上设有固定板（502），在限位筒的外圆周壁上设有端板（511），在限位筒内部设有调节轴（504），调节轴（504）的外圆周壁上分别设有从动副齿轮（509）、从动齿轮（510），在限位筒内还设有与从动齿轮（510）配合的主动齿轮（508），沿固定筒（505）的轴向在其外圆周壁上设有与从动副齿轮（509）配合的齿带（507），在端板（511）中部开有螺孔，螺杆（512）贯穿端板（511）后向限位筒内部延伸，且在螺杆（512）的延伸端上安装有轴承，在螺杆（512）的外侧端上安装有手柄（513），调节轴（504）的一端与轴承连接，调节轴（504）另一端端部上固定有正对固定板（502）的弹簧（503）。

4.根据权利要求1所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：所述浮力调节组件包括两个气囊Ⅰ（30）和一个气囊Ⅱ（35），在所述基座（1）的底部两侧分别开有一个矩形槽Ⅰ（29），在基座（1）的底面中部开有矩形槽Ⅱ（36），气囊Ⅰ（30）呈折叠状且置于矩形槽Ⅰ（29）内，气囊Ⅱ（35）呈折叠状且置于矩形槽Ⅱ（36）内，在基座（1）内部设有三个充气机构，所述充气机构包括风机（26）、增压泵（27）以及气管（28），增压泵（27）设置在气管（28）上，且气管（28）的一端与风机（26）的出气口连通，气管（28）的另一端贯穿基座（1）后与气囊Ⅰ（30）连通；所述气囊Ⅰ（30）充气扩张后呈U型，且气囊Ⅰ（30）的内侧竖直段置于矩形槽Ⅰ（29）内，与矩形槽Ⅰ（29）同侧的基座（1）侧壁距矩形槽Ⅰ（29）之间的距离为L，所述气囊Ⅰ（30）的两个竖直段之间的间距为R，且满足R≥L，所述气囊Ⅱ（35）充气扩张后呈T型，且气囊Ⅱ（35）的竖直段位于矩形槽Ⅱ（36）内。

5.根据权利要求4所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：在所述气囊Ⅰ（30）的外表面上设有多个挂环Ⅰ（43），通过在所述气囊Ⅱ（35）的外表面上设有多个挂环Ⅱ（39），在基座（1）内设有收卷电机Ⅰ（32）以及收卷电机Ⅱ（37），在收卷电机Ⅰ（32）的输出端上分别设有收卷辊筒Ⅰ（33）、收卷辊筒Ⅱ（34），收卷辊筒Ⅱ（34）的外径大于所述收卷辊筒Ⅰ（33）的外径，在收卷电机Ⅱ（37）的输出端上设有收卷辊筒Ⅲ（38），且一根牵引绳Ⅰ（44）穿过位于气囊Ⅰ（30）外侧壁上的所有挂环Ⅰ（43）后与收卷辊筒Ⅱ（34）连接，另一根牵引绳Ⅰ（44）穿过位于气囊Ⅰ（30）内侧壁上的所有挂环Ⅰ（43）后与收卷辊筒Ⅰ（33）连接，牵引绳Ⅱ（40）穿过多个挂环Ⅱ（39）后与收卷辊筒Ⅲ（38）连接。

6.根据权利要求4所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：在所述气囊Ⅰ（30）外侧竖直段与水平段相交的两个直角连接处分别设有L型板（45），所述L型板（45）采用弹性橡胶材质制成。

7.根据权利要求4所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：在所述矩形槽Ⅰ（29）以及矩形槽Ⅱ（36）的内侧壁上均开有两个对向设置的空腔，每一个空腔内均设有驱动气缸（41），在空腔壁上开有与矩形槽Ⅰ（29）连通的矩形通孔，在驱动气缸（41）的输出端上设有密封板（31），启动驱动气缸（41）直至两个密封板（31）相对的端面相互接触，以实现对矩形槽Ⅰ（29）下端的封闭。

8.根据权利要求7所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：在所述矩形槽Ⅰ（29）中，在两个密封板（31）相对的端面上分别设有突出部（42），且两个突出部（42）相互契合。

9.根据权利要求4~8任意一项所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：所述气囊Ⅰ（30）充气扩张后水平段的高度为H，所述气囊Ⅱ（35）充气扩张后水平段的高度为G，且满足H＜G＜2H。

10.根据权利要求1所述的一种用于水陆两栖作业的钻孔平台，其特征在于：在所述操作平台（13）上设有钻井架（6）、控制室（7）、套筒支架（8）、钻杆接头支架（9）、钻杆支架（10）、吊臂（11）以及两个吊架（3），钻井架（6）位于操作平台（13）中部，两个吊架（3）分别位于操作平台（13）的两端。

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