CN102900361A - 旋挖钻机及其施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋挖钻机技术领域，公开了一种旋挖钻机及其施工工法。所述旋挖钻机包括：钻具；下车体；上车体，设置于所述下车体上；桅杆，设置于所述车体上；悬吊索卷扬，设置于所述上车体或者所述桅杆上；油管卷扬，设置于所述上车体或者所述桅杆上；悬吊索，其一端连接于所述悬吊索卷扬，另一端绕经所述桅杆连接于所述钻具；油管，其一端连接所述油管卷扬，另一端连接于所述钻具。本发明采用了与现有技术不同的钻具驱动方式，并省略了钻杆和动力头等部件，因此，可将整机的工作高度设计至符合地下空间的范围，以便将旋挖钻机应用于地下空间的桩基础施工中，从而提高地下空间桩基础施工的机械化程度、施工安全性和施工效率。

Description

旋挖钻机及其施工工法

技术领域

本发明涉及旋挖钻机技术领域，特别涉及一种旋挖钻机及其施工工法。

背景技术

随着我国基础设施的大规模建设，地铁隧道等地下空间的施工量越来越大，而地下空间的桩基础施工，由于受到地下空间限制，目前的施工工艺还较为落后，一般采用老式的正反循环钻机或人工挖孔的方式进行施工，这样不仅危险性大，而且施工效率不高。

与此同时，近年来随着我国桩工行业的快速发展，旋挖钻机凭借机械化程度高、施工安全、高效等特点而在桩基础施工得到了广泛的应用。但是，现有的旋挖钻机在地面上施工，而地面空间大，旋挖钻机的体积受地面空间的影响很小，因此旋挖钻机的钻进方式一般采用钢性钻杆为钻筒传递扭矩和加压力，这种钻进方式决定了钻杆的长度和整机的工作高度非常大，与之相应地，旋挖钻机的整机体积也很大，一般而言，现有的旋挖钻机的工作高度在十几米到二十几米不等。

从上述可知，由于受到空间限制，现有的旋挖钻机因体积及工作高度过大而无法应用于地铁隧道等地下空间的桩基础施工当中。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种旋挖钻机及其工法，解决了地铁隧道等地下空间的施工过程中，现有的旋挖钻机无法应用的问题。

一方面，本发明提供了一种旋挖钻机，所述旋挖钻机包括：钻具；下车体；上车体，设置于所述下车体上；桅杆，设置于所述上车体上；悬吊索卷扬，设置于所述上车体或者所述桅杆上；油管卷扬，设置于所述上车体或者所述桅杆上；悬吊索，其一端连接于所述悬吊索卷扬，另一端绕经所述桅杆连接于所述钻具；油管，其一端连接所述油管卷扬，另一端连接于所述钻具。

进一步地，所述旋挖钻机还包括：导气管卷扬，设置于所述上车体或者所述桅杆上；导气管，其一端连接于所述导气管卷扬，另一端连接于所述钻具。

进一步地，所述旋挖钻机的工作高度在5米以内。

进一步地，所述旋挖钻机的工作高度为3.5米~4.5米。

进一步地，所述旋挖钻机的工作高度为4米~4.3米。

另一方面，本发明还提供了一种施工方法，采用上述任一项所述的旋挖钻机，该施工方法包括如下步骤：在地下空间中将所述旋挖钻机调整至工作状态；将所述钻具下放至待挖桩孔中；通过所述钻具切削土层；在所述钻具充满土渣后，将钻具上提至孔外卸渣；重复上述相应步骤，直至完成成孔作业。

本发明提供的一种旋挖钻机无需配备钻杆和动力头等扭矩输出装置，并且钻具依靠柔性的悬吊索（如钢丝绳）实现下放和上提动作，因此，能够大大降低整机的工作高度，使整机能在地下空间的较小范围内作业，也能够满足较大钻深的需要，这样有助于提高地下空间桩基础施工的机械化程度、施工安全性和施工效率；另外，在一种具体的方案中，将整机的工作高度设计在5米以内，可满足大部分地下空间的施工要求；另外，在另一种具体方案中，将整机的工作高度设计在3.5米至4.5米之间，不仅使整机能够满足在大部分地下空间下的施工灵活性，而且能够达到更好的施工效果。

本发明提供的一种采用上述旋挖钻机的施工工法，将这种新式旋挖钻机应用到地下空间的施工中，与现有技术相比，大大提高了地下空间桩基础施工的机械化程度、施工安全性和施工效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种旋挖钻机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种施工方法的流程示意图。

主要元件符号说明：

1 下车体

2 上车体

3 悬吊索卷扬

4 桅杆

5 钻具

6 悬吊索

7 油管卷扬

8 油管

L 工作高度

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1，该实施例的旋挖钻机主要包括下车体1、上车体2、悬吊索卷扬3、桅杆4、钻具5、悬吊索6和油管8等。

其中，下车体1包括行走机构和设置于行走机构上的底架等，上车体2包括驾驶室、发动机、泵组、阀组和配重等，上车体2通过回转机构设置于下车体1的上方，上车体2可相对于下车体1作360°回转。

桅杆4的底端铰接于上车体2的前端（即图中的右端），作为一种可选方案，桅杆4的底端可以通过三脚架变幅机构及桅杆油缸设置于上车体2的前端，这样可以通过控制变幅油缸、桅杆油缸，可以使桅杆4远离或靠近上车体2以及改变桅杆4的倾角，从而调节桅杆4的工作状态幅度或运输状态的整机高度。

悬吊索卷扬3固定安装于上车体2上，悬吊索6的一端缠绕于悬吊索卷扬3上，另一端绕过桅杆4顶端的滑轮架后与钻具5的顶端连接，悬吊索卷扬3和悬吊索6用于为钻具5提供拉力，实现钻具5上提和下放，悬吊索6优选钢丝绳，当然在满足强度的条件下，还可以采用其他柔性材料；另外，在其他实施例中，悬吊索卷扬3也可以固定安装于桅杆4上。

油管卷扬7固定安装于桅杆4上，油管8的一端缠绕于油管卷扬7上，另一端从钻具5的顶端接入，油管8用于在上车体2上的阀组和泵组的作用下将液压油输送至钻具5中，以便钻具5将液压油的压力能转化为抵持孔壁或者切削土层的机械能；在其他实施例中，油管卷扬7也可以固定安装于上车体2上。

钻具5为自驱式结构，即与常见的由钻杆驱动的钻筒不同，该钻具5带有液压驱动机构，在油管8持续供油的情形下，钻具5可在待挖桩孔中对其底部的土层进行切削动作，在一种具体实施方式中（如图所示），该钻具5包括配重体、连接筒、支撑结构和钻筒，配重体的底部可移动地套装于连接筒的顶部，支撑结构的顶端与配重体连接，支撑结构的底端与连接筒的底端连接，连接筒的底端通过回转支承与钻筒的顶端连接，连接筒内设置有驱动钻筒相对于连接筒及配重体转动的液压马达，这样当钻筒接触到孔底时，配重体继续向下移动，使支撑结构展开，支撑在孔壁上，直至配重体无法下放，此时配重体的加压力通过支撑结构传递至钻筒上，通过向液压马达供油即可实现钻筒作切削动作。

上述实施例提供的旋挖钻机，采用了与现有技术不同的钻具驱动方式，并省略了钻杆和动力头等部件，因此，可将整机的工作高度L设计至符合地下空间的范围，以便将旋挖钻机应用于地下空间的桩基础施工中，从而提高地下空间桩基础施工的机械化程度、施工安全性和施工效率，由于整机工作高度L大大减少，因此，整机的体积无需较大即可使工作重心位于预定范围内；在工作过程中，可将旋挖钻机开至或者运输至地下空间中，然后将整机调整至工作状态，然后通过控制悬吊索卷扬和油管卷扬同步实现钻具的下放和上提动作，从而完成成孔作业。另外，由于通过柔性悬吊索拉动钻具，可满足较大钻深的需要。

上述实施例中，油管卷扬7和悬吊索卷扬3的同步，可参见现有技术的相关描述，兹不赘述；另外，在其他实施例中，油管卷扬7也可以设置于上车体2上，而悬吊索卷扬3也可以设置于桅杆4上。

上述各种实施例中，若钻具需要使用进气管或者排气管，还可以在桅杆4（或者桅杆4）上设置气管卷扬，气管的一端缠绕于气管卷扬，另一端连接于钻具5。气管卷扬与油管卷扬7及悬吊索卷扬3的同步，可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。

在具体实施过程中，考虑到地铁隧道等地下空间的高度一般在5米以下，因此，优选地，可将上述各种实施例的旋挖钻机的工作高度L设置在5米以内，从而使旋挖钻机适用于地下空间的施工作业中，更优选地，为了保证旋挖钻机在地下空间施工时的灵活性，可将旋挖钻机的工作高度L设计在3.5米至4.5米之间（包括3.5米和4.5米），在这个工作高度下，旋挖钻机具有较好的施工强度和施工效果，更优选地，可将旋挖钻机的工作高度L设计在4米至4.3米（包括4米和4.3米）之间，通过现场测试表明，这个工作高度的旋挖钻机不仅可满足大部分地下空间的施工需要，而且施工效果最好。

请参考图2，本实例的施工工法采用上述任一种旋挖钻机，该施工方法包括如下步骤：

S1：在地下空间将旋挖钻机调整至工作状态；

具体而言，由于旋挖钻机的整机工作高度位于地下空间的范围内，因此，在施工过程中，可将旋挖钻机开至或者运输至地下空间的施工现场中，通过操作使旋挖钻机处于工作状态。

S2：将钻具下放至待挖桩孔中；

具体而言，对旋挖钻机进行操作，使油管卷扬和悬吊索卷扬同步动作，将钻具下放至待挖桩孔中，自重作用下，钻具的钻筒将接触孔底，钻具上的配重体通过支撑结构向钻筒施加加压力，而支撑结构在配重体的作用下展开支撑于孔壁上，这样完成了切屑工作前的准备。

S3：通过钻具切削土层；

具体而言，通过操作控制使液压油通过油管向钻具供油，使得钻具的液压执行系统驱动钻筒切削土层，这样钻筒内不断吃进土渣。

S4：将充满土渣的钻具上提至孔外卸渣；

具体而言，当钻具吃满土渣后，通过操作，使油管卷扬和悬吊索卷扬同步动作，将钻具上提至孔外进行卸渣。

S5：重复上述步骤，直至完成成孔作业；

具体而言，若钻进后的孔深为达到设计深度，则重复上述步骤S2至S4，直至钻至设计深度，从而完成成孔作业。

上述实施例提供的一种施工工法，将上述的新式旋挖钻机应用到地下空间的施工中，与现有技术相比，大大提高了地下空间桩基础施工的机械化程度、施工安全性和施工效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (6)

1.一种旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机包括：

钻具（5）；

下车体（1）；

上车体（2），设置于所述下车体（1）上；

桅杆（4），设置于所述上车体（2）上；

悬吊索卷扬（3），设置于所述上车体（2）或者所述桅杆（4）上；

油管卷扬（7），设置于所述上车体（2）或者所述桅杆（4）上；

悬吊索（6），其一端连接于所述悬吊索卷扬（3），另一端绕经所述桅杆（4）连接于所述钻具（5）；

油管（8），其一端连接所述油管卷扬（7），另一端连接于所述钻具（5）。

2.如权利要求1所述的旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机还包括：

导气管卷扬，设置于所述上车体（2）或者所述桅杆（4）上；

导气管，其一端连接于所述导气管卷扬，另一端连接于所述钻具（5）。

3.如权利要求1或2所述的旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机的工作高度（L）在5米以内。

4.如权利要求3所述的旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机的工作高度（L）为3.5米~4.5米。

5.如权利要求4所述的旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机的工作高度（L）为4米~4.3米。

6.一种施工工法，采用权利要求1至5任一项所述旋挖钻机，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：

在地下空间中将所述旋挖钻机调整至工作状态；

将所述钻具下放至待挖桩孔中；

通过所述钻具切削土层；

在所述钻具充满土渣后，将钻具上提至孔外卸渣；

重复上述相应步骤，直至完成成孔作业。

Images