CN108262864A - 水下钻孔定位装置和定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下钻孔定位装置和定位方法，涉及建筑工程施工领域。该定位装置包括液压控制系统、水平设置的上部工作平台、水平设置的下部工作平台和竖直设置的吊挂立柱，上部工作平台设有顶升机构，吊挂立柱穿过上部工作平台与下部工作平台连接，下部工作平台设有打孔钻机，打孔钻机和顶升机构均与液压控制系统相连接。该定位方法包括组装上部工作平台、下部工作平台、打孔钻机和顶升机构，液压控制系统控制打孔钻机钻进成孔，液压控制系统控制打孔钻机退钻，顶升机构调整吊挂立柱的高度，从而重新定位下部工作平台的位置。本发明不需要人工水下作业，能够快速准确地完成孔位定位，工作效率和安全性高。

Description

水下钻孔定位装置和定位方法

技术领域

本发明涉及建筑工程施工领域，具体是涉及一种水下钻孔定位装置和定位方法。

背景技术

水下竖井、码头挡墙和沉井等混凝土结构在拆除、局部破损维修时，通常采取水下切割。这种水下切割通常需要通过打孔方式切割，吊装并吊离至其他区域进行处理。其中，切割和吊装工作都需要在水下混凝土墙壁结构上钻孔，孔直径一般为80mm～250mm，钻孔定位精度、水平度等要求都比较高。

目前，常规的钻孔定位方法有：

方法一：潜水员水下测量，然后定位钻机。潜水员通过吊线，钢尺等手段对钻孔孔位进行测量后，水下在墙壁混凝土上通过膨胀螺栓等固定钻机底座后安装钻机进行钻孔；

方法二：潜水员水下安装钻机走行和固定滑道，钻机沿滑道上下滑行，定位后通过螺栓等固定在滑道上进行对位钻孔。

以上方法，存在大量的水下工作内容，工作效率低，安全风险高，尤其是孔位定位精度低，无法做到精确定位。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种水下钻孔定位装置和定位方法。本发明不需要人工水下作业，能够快速准确地完成孔位定位，工作效率和安全性高。

本发明提供一种水下钻孔定位装置，该定位装置包括液压控制系统、水平设置的上部工作平台、水平设置的下部工作平台和竖直设置的吊挂立柱，所述上部工作平台位于下部工作平台的上方，所述上部工作平台设有用于调整吊挂立柱高度的顶升机构，所述吊挂立柱穿过上部工作平台与下部工作平台连接，所述下部工作平台设有打孔钻机，所述打孔钻机和顶升机构均与液压控制系统相连接。

在上述技术方案的基础上，所述顶升机构包括水平设置的顶升机架、竖直设置的顶升油缸和安装在顶升机架上的销轴，所述顶升油缸的端部与顶升机架连接，且顶升油缸与液压控制系统连接，所述吊挂立柱设有定位件，所述定位件开设有多个与销轴相配合的定位孔。

在上述技术方案的基础上，所述顶升机架包括顶升上机架和顶升下机架，所述销轴包括上销轴和下销轴，所述顶升油缸的两端分别与顶升上机架和顶升下机架连接，所述上销轴安装在顶升上机架上，所述下销轴安装在顶升下机架上。

在上述技术方案的基础上，所述定位装置还包括用于平衡打孔钻机钻孔反推力的支顶机构，所述支顶机构水平设置，所述支顶机构位于下部工作平台内，所述支顶机构包括支顶油缸和与支顶油缸端部连接的支顶件，所述支顶油缸与液压控制系统连接，支顶油缸伸长推动支顶件抵持在水下的混凝土结构上。

在上述技术方案的基础上，所述支顶机构包括至少两个支顶油缸和至少两个支顶件，所述混凝土结构位于所述支顶机构的两侧，所述支顶件在支顶油缸的推力下抵持在两侧的混凝土结构上。

在上述技术方案的基础上，所述支顶件的端部设有球形铰，所述球形铰的端部设有垫板。

在上述技术方案的基础上，所述上部工作平台的底部设有支撑垫梁，所述支撑垫梁设于地面上。

在上述技术方案的基础上，所述吊挂立柱设有标识刻度，所述定位装置包括两个吊挂立柱，所述上部工作平台对应设有两个顶升机构。

本发明还提供一种基于上述定位装置的水下钻孔定位方法，该方法包括如下步骤：

S1、组装上部工作平台、下部工作平台、打孔钻机和顶升机构，将液压控制系统连接打孔钻机和顶升机构，在顶升机构上接长吊挂立柱，液压控制系统控制顶升机构的顶升油缸伸缩，并通过顶升机构上的销轴的安装和拆除调整吊挂立柱的高度，从而将下部工作平台下放到设计位置，通过销轴将顶升机构和吊挂立柱固定连接；

S2、液压控制系统控制打孔钻机钻进成孔，成孔后，液压控制系统控制打孔钻机退钻；

S3、顶升机构调整吊挂立柱的高度，从而重新定位下部工作平台的位置，进行下一孔位的钻孔。

在上述技术方案的基础上，步骤S1中，组装下部工作平台之后，在下部工作平台内组装支顶机构；步骤S2中，液压控制系统控制打孔钻机钻进成孔之前，液压控制系统控制下部工作平台内的支顶机构伸长抵持在水下的混凝土结构上，平衡打孔钻机钻孔时的反推力。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明的定位装置采用上部工作平台、顶升机构、下部工作平台和吊挂立柱的结合，能够快速准确地完成孔位定位，不需要人工水下作业，具有工作效率高、安全性高、劳动强度低和实用性强的优点。

(2)本发明的支顶机构抵持在混凝土结构上，不仅能够平衡打孔钻机钻孔时的反推力，而且能够对打孔钻机进行定位和限位导向，减小钻机摆动，从而减小钻孔孔径及垂直度偏差。同时，本发明在混凝土面不平整或倾斜的情况下，也能够保证钻孔垂直度，适用性强。

(3)本发明通过液压控制系统控制顶升机构、支顶机构和打孔钻机，自动化控制将水下施工变为水上操作，施工风险减低，施工效率高。

(4)本发明不仅能够适用于沉井、码头挡墙等水下混凝土的结构上需要有一定精确要求的钻孔施工，而且同样适用于其他竖井等类似结构上的定位及钻孔，适用性广。

附图说明

图1是本发明实施例水下钻孔定位装置的主视结构示意图。

图2是本发明实施例水下钻孔定位装置的侧视结构示意图。

图3是图1的局部结构示意图，示出了顶升机构和吊挂立柱的结构。

图4是图3的俯视结构示意图。

图5是图1的局部结构示意图，示出了吊挂立柱、下部工作平台、支顶机构和打孔钻机的结构。

图6是图5的侧视结构示意图。

附图标记：1-混凝土结构、2-上部工作平台、3-顶升机构、31-顶升机架、32-顶升油缸、33-销轴、311-顶升上机架、312-顶升下机架、331-上销轴、332-下销轴、4-吊挂立柱、41-定位件、5-下部工作平台、6-支顶机构、61-支顶油缸、62-支顶件、63-球形铰、64-垫板、7-打孔钻机、8-支撑垫梁。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

结合图1和图2所示，本发明实施例还提供一种水下钻孔定位装置，该定位装置包括液压控制系统、水平设置的上部工作平台2、水平设置的下部工作平台5和竖直设置的吊挂立柱4，上部工作平台2位于下部工作平台5的上方，上部工作平台2设有用于调整吊挂立柱4高度的顶升机构3，吊挂立柱4穿过上部工作平台2与下部工作平台5连接，下部工作平台5设有打孔钻机7，打孔钻机7和顶升机构3均与液压控制系统相连接。其中，上部工作平台2的底部设有支撑垫梁8，支撑垫梁8设于地面上。吊挂立柱4设有标识刻度，精确调整打孔钻机7高度位置，定位装置包括两个吊挂立柱4，上部工作平台2对应设有两个顶升机构3。

参见图3所示，顶升机构3包括水平设置的顶升机架31、竖直设置的顶升油缸32和安装在顶升机架31上的销轴33，顶升油缸32的端部与顶升机架31连接，且顶升油缸32与液压控制系统连接，吊挂立柱4设有定位件41，定位件41开设有多个与销轴33相配合的定位孔。在本实施例中，顶升机架31包括顶升上机架311和顶升下机架312，销轴33包括上销轴331和下销轴332，顶升油缸32的两端分别与顶升上机架311和顶升下机架312连接，上销轴331安装在顶升上机架311上，下销轴332安装在顶升下机架312上。

参见图4所示，一个吊挂立柱4设有两个平行设置的定位件41，顶升上机架311上对应安装有两个上销轴331，两个上销轴331同时插入定位件41的定位孔内，实现吊挂立柱4的定位。同理，顶升下机架312也与顶升上机架311的结构一致。

参见图5所示，定位装置还包括用于平衡打孔钻机7钻孔反推力的支顶机构6，支顶机构6水平设置，支顶机构6位于下部工作平台5内，支顶机构6包括支顶油缸61和与支顶油缸61端部连接的支顶件62，支顶油缸61与液压控制系统连接，支顶油缸61伸长推动支顶件62抵持在水下的混凝土结构1上。其中，支顶机构6包括至少两个支顶油缸61和至少两个支顶件62，混凝土结构1位于支顶机构6的两侧，支顶件62在支顶油缸61的推力下抵持在两侧的混凝土结构1上。支顶件62的端部设有球形铰63，能够适用于混凝土面不平整或倾斜的情况，球形铰63的端部设有垫板64，便于支顶件62抵持在混凝土结构1上。

参见图6所示，支顶机构6包括四个支顶油缸61和四个支顶件62，支顶油缸61和支顶件62成对设置，成对抵持在两侧的混凝土结构1上，便于支顶机构6更好地实现打孔钻机7的定位和限位导向，更好地平衡打孔钻机7钻孔的反推力。支顶件62可采用支撑钢管。

本发明实施例还提供一种上述定位装置的水下钻孔定位方法，该定位方法包括如下步骤：

S1、先安装支撑垫梁8，调整支撑垫梁8的水平及高差，在支撑垫梁8上组装上部工作平台2、下部工作平台5、打孔钻机7和顶升机构3，在下部工作平台5内组装支顶机构6，将液压控制系统连接打孔钻机7、顶升机构3和支顶机构6，在顶升机构3上接长吊挂立柱4，液压控制系统控制顶升机构3的顶升油缸32伸缩，并通过顶升机构3上的销轴33的安装和拆除调整吊挂立柱4的高度，从而将下部工作平台5下放到设计位置，然后通过销轴33将顶升机构3和吊挂立柱4固定连接。其中，下部工作平台5下放到设计位置的具体步骤为：拆除上销轴331，顶升油缸32顶升，安装上销轴331、拆除下销轴332，顶升油缸32回油，吊挂立柱4随顶升油缸32下放，安装下销轴332、拆除上销轴331，顶升油缸32顶升，从而实现一个下放的过程，如此反复，直致下放至设计位置。同理，下部工作平台5上升也是采用上销轴331和下销轴332交替拆卸安装的方法。根据需要深度可分段接长、下放吊挂立柱4。

S2、液压控制系统控制下部工作平台5内的支顶机构6的支顶油缸61伸长，推动支顶件62抵持在水下支顶机构6两侧的混凝土结构1上，平衡打孔钻机7钻孔时的反推力，液压控制系统控制打孔钻机7钻进成孔，成孔后，液压控制系统控制支顶油缸61回油，支顶件62伸入到下部工作平台5内，打孔钻机7退钻。

S3、顶升机构3调整吊挂立柱4的高度，从而重新定位下部工作平台5的位置，进行下一孔位的钻孔。在实际应用中，当需要调整定位装置的平面位置时，也可以在支撑垫梁8上整体移动打孔定位装置。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种水下钻孔定位装置，其特征在于：包括液压控制系统、水平设置的上部工作平台(2)、水平设置的下部工作平台(5)和竖直设置的吊挂立柱(4)，所述上部工作平台(2)位于下部工作平台(5)的上方，所述上部工作平台(2)设有用于调整吊挂立柱(4)高度的顶升机构(3)，所述吊挂立柱(4)穿过上部工作平台(2)与下部工作平台(5)连接，所述下部工作平台(5)设有打孔钻机(7)，所述打孔钻机(7)和顶升机构(3)均与液压控制系统相连接。

2.如权利要求1所述的水下钻孔定位装置，其特征在于：所述顶升机构(3)包括水平设置的顶升机架(31)、竖直设置的顶升油缸(32)和安装在顶升机架(31)上的销轴(33)，所述顶升油缸(32)的端部与顶升机架(31)连接，且顶升油缸(32)与液压控制系统连接，所述吊挂立柱(4)设有定位件(41)，所述定位件(41)开设有多个与销轴(33)相配合的定位孔。

3.如权利要求2所述的水下钻孔定位装置，其特征在于：所述顶升机架(31)包括顶升上机架(311)和顶升下机架(312)，所述销轴(33)包括上销轴(331)和下销轴(332)，所述顶升油缸(32)的两端分别与顶升上机架(311)和顶升下机架(312)连接，所述上销轴(331)安装在顶升上机架(311)上，所述下销轴(332)安装在顶升下机架(312)上。

4.如权利要求1所述的水下钻孔定位装置，其特征在于：所述定位装置还包括用于平衡打孔钻机(7)钻孔反推力的支顶机构(6)，所述支顶机构(6)水平设置，所述支顶机构(6)位于下部工作平台(5)内，所述支顶机构(6)包括支顶油缸(61)和与支顶油缸(61)端部连接的支顶件(62)，所述支顶油缸(61)与液压控制系统连接，支顶油缸(61)伸长推动支顶件(62)抵持在水下的混凝土结构(1)上。

5.如权利要求4所述的水下钻孔定位装置，其特征在于：所述支顶机构(6)包括至少两个支顶油缸(61)和至少两个支顶件(62)，所述混凝土结构(1)位于所述支顶机构(6)的两侧，所述支顶件(62)在支顶油缸(61)的推力下抵持在两侧的混凝土结构(1)上。

6.如权利要求4所述的水下钻孔定位装置，其特征在于：所述支顶件(62)的端部设有球形铰(63)，所述球形铰(63)的端部设有垫板(64)。

7.如权利要求1所述的水下钻孔定位装置，其特征在于：所述上部工作平台(2)的底部设有支撑垫梁(8)，所述支撑垫梁(8)设于地面上。

8.如权利要求1所述的水下钻孔定位装置，其特征在于：所述吊挂立柱(4)设有标识刻度，所述定位装置包括两个吊挂立柱(4)，所述上部工作平台(2)对应设有两个顶升机构(3)。

9.一种基于权利要求1-8中任一项所述的定位装置的水下钻孔定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、组装上部工作平台(2)、下部工作平台(5)、打孔钻机(7)和顶升机构(3)，将液压控制系统连接打孔钻机(7)和顶升机构(3)，在顶升机构(3)上接长吊挂立柱(4)，液压控制系统控制顶升机构(3)的顶升油缸(32)伸缩，并通过顶升机构(3)上的销轴(33)的安装和拆除调整吊挂立柱(4)的高度，从而将下部工作平台(5)下放到设计位置，通过销轴(33)将顶升机构(3)和吊挂立柱(4)固定连接；

S2、液压控制系统控制打孔钻机(7)钻进成孔，成孔后，液压控制系统控制打孔钻机(7)退钻；

S3、顶升机构(3)调整吊挂立柱(4)的高度，从而重新定位下部工作平台(5)的位置，进行下一孔位的钻孔。

10.如权利要求9所述的水下钻孔定位方法，其特征在于，步骤S1中，组装下部工作平台(5)之后，在下部工作平台(5)内组装支顶机构(6)；步骤S2中，液压控制系统控制打孔钻机(7)钻进成孔之前，液压控制系统控制下部工作平台(5)内的支顶机构(6)伸长抵持在水下的混凝土结构(1)上，平衡打孔钻机(7)钻孔时的反推力。