CN110984881B - 钻机设备及起吊、下放钢筋笼的方法 - Google Patents
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Abstract
钻机设备包括转台，设置在转台上的连接体、左桅杆油缸、右桅杆油缸、转盘、桅杆、主卷扬、吊锚架总成，主卷扬钢丝绳、副卷扬钢丝绳和副卷扬；连接体连接在转台上，左桅杆油缸、右桅杆油缸的两端分别铰接在连接体和桅杆上；转盘与连接体铰接，转盘可绕连接体上下转动；桅杆与转盘铰接，桅杆在左桅杆油缸和右桅杆油缸驱动下可绕转盘左右转动；吊锚架总成包括第一滑轮架、第二滑轮架；第一滑轮架与第二滑轮架之间呈一锐角夹角θ设置；副卷扬钢丝绳卷绕在第一滑轮架上并与副卷扬连接，主卷扬钢丝绳卷绕在第二滑轮架上并与主卷扬连接。钻机设备可完成灌注桩的钻孔和起吊、下放钢筋笼，施工效率高。本发明还涉及一种起吊、下放钢筋笼的方法。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种钻机设备及起吊、下放钢筋笼的方法。
背景技术
近年来，随着国内经济快速发展，大中型都市的城市建设再开发项目、旧城区改造、地铁隧道、地下围护结构、桥梁改扩建工程等项目的不断增加，经常需要使用旋挖钻机等桩基成孔设备进行桩基的施工建设。
由于混凝土的抗压强度高但抗拉强度是很低，通过需要预先制作好钢筋笼下放至桩孔内然后再插入导管进行混凝土浇注以提高抗拉作用。钢筋笼即是指钻孔灌注桩、挖孔桩、立柱等需要预先制作的钢筋结构的统称。以灌注桩为例，通常灌注桩施工工艺过程包括：施工准备→测量放样→护筒埋设、泥浆制备→钻机就位→钻进、成孔→钢筋笼安装→导管拼装→清孔→混凝土灌注→拔导管、护筒→自然养护。其中，钻进、成孔工序需要使用旋挖钻机等钻孔机器冲孔和水磨钻孔，而钢筋笼安装工序中则需要使用起重机起吊、下放钢筋笼并将其安装就位。
综上可知，在整个灌注桩过程中需要旋挖钻机和起重机两种大型机械一起施工才能完成，其中在旋挖钻机钻孔完成后，要将旋挖钻机撤出，换上起重机进行钢筋笼起吊、下放、安装作业，整个施工过程费时、效果低且成本高。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种钻机设备，其可完成灌注桩的钻孔和起吊、下放钢筋笼，施工效率高。
本发明的另一目的在于，提供了一种起吊、下放钢筋笼的方法，用钻机设备即可完成钻孔和起吊、下放钢筋笼，施工效率高。
本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
一种钻机设备，其包括转台，设置在转台上的连接体、左桅杆油缸、右桅杆油缸、转盘、桅杆、主卷扬、吊锚架总成，主卷扬钢丝绳、副卷扬钢丝绳和副卷扬；连接体连接在转台上，左桅杆油缸、右桅杆油缸的两端分别铰接在连接体和桅杆上；转盘与连接体铰接，转盘可绕连接体上下转动；桅杆与转盘铰接，桅杆在左桅杆油缸和右桅杆油缸驱动下可绕转盘左右转动；吊锚架总成包括第一滑轮架、第二滑轮架；第一滑轮架与第二滑轮架之间呈一锐角夹角θ设置；副卷扬钢丝绳卷绕在第一滑轮架上并与副卷扬连接，主卷扬钢丝绳卷绕在第二滑轮架上并与主卷扬连接。
进一步地，吊锚架总成还包括第一滑轮、第一销轴、第二滑轮和第二销轴；第一滑轮的数量为两个，分别设置在第一滑轮架的两端，每个第一滑轮通过第一销轴安装在第一滑轮架上，副卷扬钢丝绳卷绕在两个第一滑轮上；第二滑轮的数量为两个，分别设置在第二滑轮架的两端，每个第二滑轮通过第二销轴安装在第二滑轮架上，主卷扬钢丝绳卷绕在两个第二滑轮上。
进一步地，主卷扬与吊锚架总成均与桅杆固定连接；主卷扬位于桅杆的底部，吊锚架总成位于桅杆的顶部；副卷扬安装在转台上。
进一步地，还包括动力头和加压油缸；加压油缸固定在桅杆上，动力头与加压油缸铰接，动力头在加压油缸的推动下可沿桅杆上下滑动。
进一步地，还包括钻杆总成和提引器；钻杆总成穿设于动力头的导向键槽内滑动连接；提引器与钻杆总成的一端连接，提引器远离钻杆总成的一端与主卷扬钢丝绳连接。
进一步地，夹角θ的范围为10度至30度。
进一步地，将与桅杆的轴心线相交并垂直于第二滑轮架的长度延伸方向的直线定义为基础线O，在第一滑轮架中距离桅杆更远的第一滑轮与基础线O的垂线的距离H大于在第二滑轮架中距离桅杆更远的第二滑轮与基础线O的垂线的距离。
进一步地，距离H大于0.8米。
一种起吊、下放钢筋笼的方法，该方法包括：提供上述的钻机设备；利用左桅杆油缸和右桅杆油缸将桅杆摆至最大角度，将副卷扬钢丝绳下落并通过吊具与钢筋笼连接；收回副卷扬钢丝绳，提升钢筋笼至吊离地面；以及将钻机设备移至灌注桩孔处，放出副卷扬钢丝绳，下放钢筋笼至灌注桩孔内。
进一步地，在桅杆与钢筋笼之间设置固定钢筋笼的支撑杆。
本发明的钻机设备和起吊、下放钢筋笼的方法，在不拆钻杆、钻具和动力头的情况下即可起吊、下放钢筋笼，无需使用起重机，节约成本。钻机设备充分发挥了副卷扬的作用，采用一台钻机设备即可完成灌注桩的钻孔、钢筋笼安装工序，实现一机多用，施工效率高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述钻机设备和起吊、下放钢筋笼的方法和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的钻机设备的俯视图。
图2是本发明较佳实施例的钻机设备的主视图。
图3是本发明较佳实施例的钻机设备的吊锚架总成的主视图。
图4是本发明较佳实施例的钻机设备的吊锚架总成的左视图。
图5是本发明较佳实施例的钻机设备的吊锚架总成的俯视图。
图6a至图6c是本发明较佳实施例的钻机设备的起吊、下放钢筋笼的过程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的钻机设备和起吊、下放钢筋笼的方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
如图1和图2所示，钻机设备可用于钻孔作业以及起吊和下放作业，例如用于起吊、下放钢筋笼30。钻机设备包括转台1，设置在转台1上的连接体2、左桅杆油缸3、右桅杆油缸4、转盘5、桅杆6、主卷扬7、吊锚架总成8、动力头9、加压油缸10、钻杆总成11、提引器12、主卷扬钢丝绳13、副卷扬钢丝绳14和副卷扬15。
本实施例中，连接体2连接在转台1上。具体地，连接体2通过动臂1a、撑杆1b和油缸1c连接在转台1上，其中动臂1a、撑杆1b和油缸1c的其中一端铰接于转台1、另一端铰接于连接体2，转台1、动臂1a、连接体2和撑杆1b之间形成一个平行四边形结构，该平行四边形结构在油缸1c的推动下可使连接体2绕转台1上下转动进而使桅杆6上下移动，实现工作半径变幅功能，同时保证在变幅过程中连接体2只做平行移动，不会发生角度改变，从而保证变幅过程中，桅杆6始终与地面垂直以利用钻孔作业。
左桅杆油缸3、右桅杆油缸4的两端分别铰接在连接体2和桅杆6上；转盘5与连接体2铰接，转盘5可绕连接体2上下转动；桅杆6与转盘5铰接，桅杆6在左桅杆油缸3和右桅杆油缸4驱动下可绕转盘5左右转动；吊锚架总成8包括第一滑轮架17、第二滑轮架18；第一滑轮架17与第二滑轮架18之间呈一锐角夹角θ设置；副卷扬钢丝绳14卷绕在第一滑轮架17上并与副卷扬15连接，主卷扬钢丝绳13卷绕在第二滑轮架18上并与主卷扬7连接。
具体地，连接体2固定在转台1上，左桅杆油缸3、右桅杆油缸4的两端通过销轴分别铰接在连接体2和桅杆6上。其中，左桅杆油缸3和右桅杆油缸4均为变幅油缸。
转盘5与连接体2铰接连接，转盘5可绕连接体2上下转动。
桅杆6与转盘5铰接连接，桅杆6在左桅杆油缸3和右桅杆油缸4驱动下可绕转盘5左右转动，桅杆6左右摆动的角度例如为±5度。利用转盘5结合左桅杆油缸3和右桅杆油缸4可使桅杆6具有较大的左右摆动角度，以保证钻机设备的起吊工作半径。
主卷扬7与吊锚架总成8均与桅杆6固定连接，具体例如通过法兰螺栓连接。其中，主卷扬7位于桅杆6的底部，吊锚架总成8位于桅杆6的顶部。
本实施例中，如图3、图4和图5所示，吊锚架总成8包括第一滑轮架17、第二滑轮架18、第一滑轮19、第一销轴20、第二滑轮21和第二销轴22。
具体地，第二滑轮架18朝向钻机设备的正前方。第一滑轮架17与第二滑轮架18之间呈一锐角夹角θ设置，该夹角θ的范围例如为10度至30度。
第一滑轮19的数量为两个，分别设置在第一滑轮架17的两端。每个第一滑轮19通过第一销轴20安装在第一滑轮架17上，第一滑轮19可绕第一销轴20转动，副卷扬钢丝绳14卷绕在两个第一滑轮19上。
第二滑轮21的数量也为两个，分别设置在第二滑轮架18的两端。每个第二滑轮21通过第二销轴22安装在第二滑轮架18上，第二滑轮21可绕第二销轴22转动，主卷扬钢丝绳13卷绕在两个第二滑轮21上。
进一步地，第一滑轮架17的前悬臂比第二滑轮架18的前悬臂更长。具体地，将与桅杆6的轴心线相交并垂直于第二滑轮架18的长度延伸方向的直线定义为基础线O，在第一滑轮架17中距离桅杆6更远的第一滑轮19与基础线O的垂线的距离H大于在第二滑轮架18中距离桅杆6更远的第二滑轮21与基础线O的垂线的距离。进一步地，该距离H大于0.8米。
经上述设计，桅杆6可左右和上下摆动，加上第一滑轮架11与第二滑轮架18之间呈锐角夹角θ设置，且第一滑轮架17的前悬臂较长，这样在第一滑轮架17起吊钢筋笼30时有足够的空间对桅杆6、动力头9和钻杆总成11等进行避让，保证了起吊的工作半径。
请再参阅图1和图2，动力头9与加压油缸10铰接连接，动力头9与桅杆6滑动连接，动力头9在加压油缸10的推动下可沿桅杆6上下滑动。
钻杆总成11与动力头9导向键槽滑动连接，钻杆总成11可穿过动力头9上下滑动。
提引器12与钻杆总成11通过销轴铰接连接。
主卷扬钢丝绳13一端与提引器12铰接连接，主卷扬钢丝绳13另一端绕过吊锚架总成8上的两个第二滑轮21与主卷扬7固定连接。
副卷扬钢丝绳14一端通过吊具与钢筋笼30连接，另一端绕过吊锚架总成8上的两个第一滑轮19与副卷扬15固定连接。
副卷扬15通过螺栓安装在转台1上。
本发明的钻机设备可在不拆卸动力头9、钻杆总成11的情况下，就可以起吊和下放钢筋笼30，钢筋笼30不会与动力头9和钻杆总成11发生干涉碰撞。具体为，对钻机设备的吊锚架总成8的第一滑轮架17进行了特殊设计，如图3、图4和图5所示，第一滑轮架17与第二滑轮架18之间的夹角进行了加大，第一滑轮架17的前悬臂进行了加长，以保证副卷扬钢丝绳14与主卷扬钢丝绳13中心距变大，以足够起吊一定直径的钢筋笼30而不与桅杆6、动力头9和钻杆总成11发生干涉碰撞。利用本发明的钻机设备，可完成灌注桩的钻孔和起吊、下放钢筋笼30，无需另外使用起重机即可进行钢筋笼30的起吊、下放等安装作业，施工效率高。
以下将对采用本发明实施例的钻机设备起吊、下放钢筋笼的方法作进一步的说明。
首先，在钻机设备完成钻孔作业后，卸掉钻具，启动主卷扬7，收回主卷扬钢丝绳13将钻杆总成11提至最高位置；缩回加压油缸10，将动力头9提至最高位置。
如图6a所示，将钻机设备开至钢筋笼30摆放位置，左桅杆油缸3缩回，右桅杆油缸4伸出，桅杆6左摆至最大角度，该最大角度例如为5度；启动副卷扬15，放出副卷扬钢丝绳14，副卷扬钢丝绳14下落至合适高度后，将吊具与钢筋笼30连接牢固。
接着，启动副卷扬15，收回副卷扬钢丝绳14，缓慢提升钢筋笼30，直至钢筋笼30被吊离地面一定高度。
在桅杆6与钢筋笼30之间设置固定钢筋笼30的支撑杆(图未绘示)，支撑杆用于保证钻机设备在行走过程中，钢筋笼30不会晃动。
将钻机设备移至灌注桩孔处，拆除连接桅杆6与钢筋笼30之间的支撑杆，调整变幅和回转，使钢筋笼30对准灌注桩孔(图未标注)。
最后，如图6c所示，启动副卷扬15，放出副卷扬钢丝绳14，缓慢下放钢筋笼30至灌注桩孔内，直至钢筋笼30安装完成。
启动副卷扬15，收回副卷扬钢丝绳14，左桅杆油缸3伸出，右桅杆油缸4缩回，桅杆6回正，进入下一工作循环。
本发明的钻机设备在不拆钻杆、钻具和动力头的情况下即可起吊、下放钢筋笼，无需使用起重机，节约成本。钻机设备充分发挥了副卷扬的作用，采用一台钻机设备即可完成灌注桩的钻孔、钢筋笼安装工序，实现一机多用，施工效率高。
以上对本发明所提供的钻机设备和起吊、下放钢筋笼的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种钻机设备，包括转台(1)，设置在所述转台(1)上的左桅杆油缸(3)、右桅杆油缸(4)、转盘(5)、桅杆(6)、主卷扬(7)、吊锚架总成(8)、主卷扬钢丝绳(13)、副卷扬钢丝绳(14)和副卷扬(15)；其特征在于，还包括设置在所述转台(1)上的连接体(2)，所述连接体(2)连接在所述转台(1)上，所述左桅杆油缸(3)、所述右桅杆油缸(4)的两端分别铰接在所述连接体(2)和所述桅杆(6)上；所述转盘(5)与所述连接体(2)铰接，所述桅杆(6)与所述转盘(5)铰接，所述转盘(5)可绕所述连接体(2)上下转动，所述桅杆(6)在所述左桅杆油缸(3)和所述右桅杆油缸(4)驱动下可绕所述转盘(5)左右转动以使所述桅杆(6)具有左右摆动角度；所述吊锚架总成(8)包括第一滑轮架(17)、第二滑轮架(18)；所述第二滑轮架(18)朝向所述钻机设备的正前方，所述第一滑轮架(17)与所述第二滑轮架(18)之间呈一锐角夹角θ设置；所述副卷扬钢丝绳(14)卷绕在所述第一滑轮架(17)上并与所述副卷扬(15)连接，所述主卷扬钢丝绳(13)卷绕在所述第二滑轮架(18)上并与所述主卷扬(7)连接。
2.如权利要求1所述的钻机设备，其特征在于，所述吊锚架总成(8)还包括第一滑轮(19)、第一销轴(20)、第二滑轮(21)和第二销轴(22)；所述第一滑轮(19)的数量为两个，分别设置在所述第一滑轮架(17)的两端，每个所述第一滑轮(19)通过所述第一销轴(20)安装在所述第一滑轮架(17)上，所述副卷扬钢丝绳(14)卷绕在两个所述第一滑轮(19)上；所述第二滑轮(21)的数量为两个，分别设置在所述第二滑轮架(18)的两端，每个所述第二滑轮(21)通过所述第二销轴(22)安装在所述第二滑轮架(18)上，所述主卷扬钢丝绳(13)卷绕在两个所述第二滑轮(21)上。
3.如权利要求2所述的钻机设备，其特征在于，所述主卷扬(7)与所述吊锚架总成(8)均与所述桅杆(6)固定连接；所述主卷扬(7)位于所述桅杆(6)的底部，所述吊锚架总成(8)位于所述桅杆(6)的顶部；所述副卷扬(15)安装在所述转台(1)上。
4.如权利要求2所述的钻机设备，其特征在于，还包括动力头(9)和加压油缸(10)；所述加压油缸(10)固定在所述桅杆(6)上，所述动力头(9)与所述加压油缸(10)铰接，所述动力头(9)在所述加压油缸(10)的推动下可沿所述桅杆(6)上下滑动。
5.如权利要求4所述的钻机设备，其特征在于，还包括钻杆总成(11)和提引器(12)；所述钻杆总成(11)穿设于所述动力头(9)的导向键槽内滑动连接；所述提引器(12)与所述钻杆总成(11)的一端连接，所述提引器(12)远离所述钻杆总成(11)的一端与所述主卷扬钢丝绳(13)连接。
6.如权利要求2所述的钻机设备，其特征在于，所述夹角θ的范围为10度至30度。
7.如权利要求6所述的钻机设备，其特征在于，将与所述桅杆(6)的轴心线相交并垂直于所述第二滑轮架(18)的长度延伸方向的直线定义为基础线O，在所述第一滑轮架(17)中距离所述桅杆(6)更远的所述第一滑轮(19)与所述基础线O的垂线的距离H大于在所述第二滑轮架(18)中距离所述桅杆(6)更远的所述第二滑轮(21)与所述基础线O的垂线的距离。
8.如权利要求7所述的钻机设备，其特征在于，所述距离H大于0.8米。
9.一种起吊、下放钢筋笼的方法，其特征是，该方法包括：
提供如权利要求1至8任一项所述的钻机设备；
利用所述左桅杆油缸(3)和所述右桅杆油缸(4)将所述桅杆(6)摆至最大角度，将所述副卷扬钢丝绳(14)下落并通过吊具与所述钢筋笼(30)连接；
收回所述副卷扬钢丝绳(14)，提升所述钢筋笼(30)至吊离地面；以及
将所述钻机设备移至灌注桩孔处，放出所述副卷扬钢丝绳(14)，下放所述钢筋笼(30)至所述灌注桩孔内。
10.如权利要求9所述的起吊、下放钢筋笼的方法，其特征在于，在所述桅杆(6)与所述钢筋笼(30)之间设置固定所述钢筋笼(30)的支撑杆。
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