CN111519689A - 一种深基础挖掘系统及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深基础施工技术领域的一种深基础挖掘系统及其工艺方法，系统部分包括：传送塔，竖立在深基础中；碎石器，设置在传送塔底端进料处；基于无人控制的无人挖机和无人矿卡，均处于深基础内；土石方分离器，设置在传送塔上端；传送带组件；基于无人驾驶的土石方车，接料时处于传送带组件最低端正下方位置，并处在坑外地面上；以及自锁升降机构，其上端可调节地连接传送带组件；输送时，利用传送塔将土石方向上输送到土石方分离器处，然后将土石方输送到传送带组件，经由传送带组件输送到土石方车中；使得整个施工过程能够实现无人化操作，并且能够达到高效输送的效果。

Description

一种深基础挖掘系统及其工艺方法

技术领域

本发明涉及深基础施工技术领域，具体来说，是一种深基础挖掘系统以及工艺。

背景技术

目前，现有的深基础(比如基坑)挖掘施工存在如下的问题：1、每一步都需要人工参与配合，导致用工成本上升；2、挖掘现场工况恶劣，不可避免地存在安全风险；3、现有的土石方物料的输送线路设置不便于物料的高效输送。

发明内容

本发明的目的是提供一种深基础挖掘系统及其工艺方法，使得整个施工过程能够实现无人化操作，并且能够达到高效输送的效果。

本发明的目的是这样实现的：一种深基础挖掘系统，包括：

传送塔，竖立在深基础中，其底端插在深基础底部，并部分地露出深基础上部开口；

碎石器，设置在传送塔底端进料处，且可依照挖掘深度沿传送塔上下移动调节设置；

基于无人控制的无人挖机和无人矿卡，均处于深基础内，均受远程控制端控制，并用于将物料输送到碎石器；

土石方分离器，设置在传送塔上端，以分离出土石方物料；

倾斜布置的传送带组件，其最高端正对并接近土石方分离器的出料端并上下翻转地连接传送塔上端；

基于无人驾驶的土石方车，接料时处于传送带组件最低端正下方位置，并处在坑外地面上；以及

自锁升降机构，自动升降设置，其上端可调节地连接传送带组件；

其中，所述传送塔配置有输送机构，用于将物料从碎石器向上转运到土石方分离器。

进一步地，所述传送塔包括塔架，所述塔架直立固定在深基础底部，所述输送机构包括旋转驱动电机、中心轴、螺旋送料槽架，所述中心轴竖直设置在塔架中并可进行绕轴自转，所述旋转驱动电机安装在塔架上，所述旋转驱动电机与中心轴传动连接以驱使中心轴自转，所述螺旋送料槽架沿中心轴外周壁螺旋延伸，所述螺旋送料槽架的上端作为出料端并具有正对土石方分离器的开口结构，所述螺旋送料槽架的下端作为进料端并对应碎石器出料端。

进一步地，所述传送塔还包括圆筒结构的外筒，所述外筒竖直固定在塔架内，所述外筒与中心轴同轴设置，所述中心轴和螺旋送料槽架均处于外筒内腔中，所述螺旋送料槽架的外侧靠近外筒内壁。

进一步地，所述传送带组件包括传送带框架以及活动设置在传送带框架上的传送带体，还包括驱使传送带体进行输送动作的驱动元件，所述传送带框架最高端上下翻转地连接传送塔上端，所述自锁升降机构的升降活动部上端支撑并活动连接传送带框架最低端。

进一步地，所述传送带框架具有调节孔，所述调节孔的长度方向与传送带组件的输送方向平行，所述传送带框架上设置有与调节孔活动配合的调节座，所述调节座与自锁升降机构的升降活动部上端转动连接。

进一步地，所述自锁升降机构配置有支撑座，所述支撑座连接自锁升降机构，所述支撑座设置为空心结构，且在支撑座的空心腔中设置减震支撑组件，所述减震支撑组件上端支撑并连接自锁升降机构下端。

进一步地，所述减震支撑组件包括两上下布置的减震伸缩缸，上一个减震伸缩缸的上端连接自锁升降机构下端，上一个减震伸缩缸的下端连接下一个减震伸缩缸的上端，下一个减震伸缩缸的下端连接支撑座空心腔下侧。

进一步地，两减震伸缩缸铰接连接，并分别铰接自锁升降机构、支撑座空心腔下侧，所述支撑座空心腔具有一对呈八字形分布的支撑斜面，两减震伸缩缸之间的铰接处抵触或靠近其中一个支撑斜面。

进一步地，所述螺旋送料槽架的断面结构设置为开口朝上的料槽结构。

一种深基础挖掘的工艺方法，包括如下步骤：

S1、上料步骤，利用无人挖机进行土石方挖掘，并将土石方直接倒入碎石器里，或者将挖掘到的土石方自动装载在无人矿卡上，由无人矿卡再将土石方倒入碎石器里，利用碎石器对土石方进行碎石处理；

S2、竖直传送步骤，经碎石器处理后的土石方进入螺旋送料槽架的下端，旋转驱动电机通过驱使中心轴自转以带动螺旋送料槽架进行旋转，以螺旋输送的方式将土石方向上带到土石方分离器；

S3、装车步骤，利用土石方分离器将土石方分离出来并送到传送带组件的传送带体上，利用传送带组件将土石方装载到土石方车上，以进行地面运输；

上述S1-S3步骤周而复始；

其中，S3步骤中，可利用自锁升降机构将传送带组件下端向上举起，以控制落料高度。

本发明的有益效果在于：

1)使得整个施工过程能够实现无人化操作，无人挖机、无人矿卡、土石方车均为无人化控制，传送塔、传送带组件、碎石器、自锁升降机构等部件均为自动化设备，可以进行统一操控；

2)能够达到高效输送的效果，先利用传送塔将土石方向上输送到土石方分离器处，然后将土石方输送到传送带组件，经由传送带组件输送到土石方车中；

3)安全性能够得到充分保障，其中自锁升降机构不仅可以根据现场情况微调传送带组件的仰角，而且能够对传送带组件形成足够的支撑作用，减震支撑组件的设置则进一步提升了安全性，可以减轻自锁升降机构的负载，形成对自锁升降机构的良好支撑，还能够防止自锁升降机构因故失效导致自锁升降机构突然下落。

附图说明

图1是本发明的布局图。

图2是传送塔的布局图。

图3是图1中的A部放大图。

图4是无人矿卡的设置方案图。

图5是图2中的B部放大图。

图6是图2中的C部放大图。

具体实施方式

下面结合附图1-6和具体实施例对本发明进一步说明。本实施例中提到的深基础11是基坑，是本领域常用的专业术语。

如图1所示，一种深基础挖掘系统，包括：

传送塔2，竖立在深基础11中，其底端插在深基础11底部，并部分地露出深基础11上部开口；

碎石器1，设置在传送塔2底端进料处，且可依照挖掘深度沿传送塔2上下移动调节设置；

基于无人控制的无人挖机9和无人矿卡10，均处于深基础11内，均受远程控制端控制，并用于将物料输送到碎石器1；

土石方分离器3，设置在传送塔2上端，以分离出土石方物料；

倾斜布置的传送带组件4，其最高端正对并接近土石方分离器3的出料端并上下翻转地连接传送塔2上端；

基于无人驾驶的土石方车8，接料时处于传送带组件4最低端正下方位置，并处在坑外地面15上；以及

自锁升降机构5，自动升降设置，其上端可调节地连接传送带组件4。

其中，上述传送塔2配置有输送机构，用于将物料从碎石器1向上转运到土石方分离器3。

如图3所示，上述自锁升降机构5可以是液压缸，也可以是基于蜗轮蜗杆传动的伸缩杆机构，可以依据项目需求进行合理配置。上述自锁升降机构5可以微调传送带组件4的仰角，使得自锁升降机构5下端的离地高度可以得到准确的控制，以适应不同车身高度的土石方车8。

结合图1、2、5、6所示，上述传送塔2包括塔架201，塔架201直立固定在深基础11底部，并部分地插入深基础11之下的土层中，输送机构包括旋转驱动电机202、中心轴203、螺旋送料槽架204，中心轴203竖直设置在塔架201中并可进行绕轴自转，旋转驱动电机202安装在塔架201上，旋转驱动电机202与中心轴203传动连接以驱使中心轴203自转，螺旋送料槽架204沿中心轴203外周壁螺旋延伸，螺旋送料槽架204的上端作为出料端并具有正对土石方分离器3的开口结构，螺旋送料槽架204的下端作为进料端并对应碎石器1出料端。

上述碎石器1可上下调节地连接传送塔2的塔架201(该调节方式设置为自动调节，可以通过齿轮齿条啮合的方式实现，也可以通过其他自动升降结构实现)，随着挖掘深度的加深，碎石器1也随之下降，以便无人挖机9或无人矿卡10向碎石器1投入土石方。

如图5所示，土石方分离器3包括一固定在塔架201上端的U型输送板3a，U型输送板3a的进料端为开口结构并靠近螺旋送料槽架204上端的出料口，以承接土石方物料，U型输送板3a的出料端为开口结构并靠近传送带组件4的最高端，使得土石方能够落到传送带组件4的最高端。

上述螺旋送料槽架204的断面结构设置为开口朝上的料槽结构，土石方处于螺旋送料槽架204的料槽中。

上述传送塔2还包括圆筒结构的外筒205，外筒205竖直固定在塔架201内，外筒205与中心轴203同轴设置，中心轴203和螺旋送料槽架204均处于外筒205内腔中，螺旋送料槽架204的外侧靠近外筒205内壁。

上述传送带组件4包括传送带框架402以及活动设置在传送带框架402上的传送带体401，还包括驱使传送带体401进行输送动作的驱动元件(公知常识的设置)，传送带框架402最高端上下翻转地连接传送塔2的塔架201上端，自锁升降机构5的升降活动部上端支撑并活动连接传送带框架402最低端。

上述传送带框架402具有调节孔402a，调节孔402a的长度方向与传送带组件4的输送方向平行，传送带框架402上设置有与调节孔402a活动配合的调节座403，调节座403与自锁升降机构5的升降活动部上端转动连接。

如图3所示，上述自锁升降机构5配置有支撑座7，支撑座7连接自锁升降机构5，支撑座7设置为空心结构，且在支撑座7的空心腔中设置减震支撑组件6，减震支撑组件6上端支撑并连接自锁升降机构5下端。

上述减震支撑组件6包括两上下布置的减震伸缩缸6a，上一个减震伸缩缸6a的上端铰接自锁升降机构5下端，上一个减震伸缩缸6a的下端铰接下一个减震伸缩缸6a的上端，下一个减震伸缩缸6a的下端铰接支撑座7空心腔下侧；支撑座7空心腔具有一对呈八字形分布的支撑斜面7a，在自锁升降机构5因结构失效突然下落时，会产生向下的作用力，使得两减震伸缩缸6a之间的铰接处抵触其中一个支撑斜面7a，两减震伸缩缸6a的轴线可以形成大约150度左右的夹角，以保障支撑效果。

总而言之，两减震伸缩缸6a可以减轻自锁升降机构5的负载，形成对自锁升降机构5的良好支撑，还能够防止自锁升降机构5因故失效导致自锁升降机构5突然下落。

上述碎石器1、旋转驱动电机202、传送带组件4的驱动元件、自锁升降机构5、土石方车8、无人挖机9、无人矿卡10均受远程控制端控制。

如图4所示，无人矿卡10的前端上侧安装摄像头12，以随时向远程控制端传输图像，无人矿卡10的前端、后端均安装毫米波雷达14，无人矿卡10还可以配置IMU惯性导航模块13(IMU+GNSS)，无人矿卡10采用低成本无人驾驶方案，符合深基础内施工的工程需求；土石方车8可以采用与无人矿卡10一样的低成本无人驾驶配置。

本实施例中采用的工艺方法包括如下步骤：

S1、上料步骤，利用无人挖机9进行土石方挖掘，并将土石方直接倒入碎石器1里，或者将挖掘到的土石方自动装载在无人矿卡10上，由无人矿卡10再将土石方倒入碎石器1里，利用碎石器1对土石方进行碎石处理；

S2、竖直传送步骤，经碎石器1处理后的土石方进入螺旋送料槽架204的下端，旋转驱动电机202通过驱使中心轴203自转以带动螺旋送料槽架204进行旋转，以螺旋输送的方式将土石方向上带到土石方分离器3；

S3、装车步骤，利用土石方分离器3将土石方分离出来并送到传送带组件4的传送带体401上，利用传送带组件4将土石方装载到土石方车8上，以进行地面运输；

上述S1-S3步骤周而复始。

其中，S3步骤中，可利用自锁升降机构5将传送带组件4下端向上举起，以控制落料高度。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深基础挖掘系统，其特征在于，包括：

传送塔(2)，竖立在深基础(11)中，其底端插在深基础(11)底部，并部分地露出深基础(11)上部开口；

碎石器(1)，设置在传送塔(2)底端进料处，且可依照挖掘深度沿传送塔(2)上下移动调节设置；

基于无人控制的无人挖机(9)和无人矿卡(10)，均处于深基础(11)内，均受远程控制端控制，并用于将物料输送到碎石器(1)；

土石方分离器(3)，设置在传送塔(2)上端，以分离出土石方物料；

倾斜布置的传送带组件(4)，其最高端正对并接近土石方分离器(3)的出料端并上下翻转地连接传送塔(2)上端；

基于无人驾驶的土石方车(8)，接料时处于传送带组件(4)最低端正下方位置，并处在坑外地面(15)上；以及

自锁升降机构(5)，自动升降设置，其上端可调节地连接传送带组件(4)；

其中，所述传送塔(2)配置有输送机构，用于将物料从碎石器(1)向上转运到土石方分离器(3)。

2.根据权利要求1所述的一种深基础挖掘系统，其特征在于：所述传送塔(2)包括塔架(201)，所述塔架(201)直立固定在深基础(11)底部，所述输送机构包括旋转驱动电机(202)、中心轴(203)、螺旋送料槽架(204)，所述中心轴(203)竖直设置在塔架(201)中并可进行绕轴自转，所述旋转驱动电机(202)安装在塔架(201)上，所述旋转驱动电机(202)与中心轴(203)传动连接以驱使中心轴(203)自转，所述螺旋送料槽架(204)沿中心轴(203)外周壁螺旋延伸，所述螺旋送料槽架(204)的上端作为出料端并具有正对土石方分离器(3)的开口结构，所述螺旋送料槽架(204)的下端作为进料端并对应碎石器(1)出料端。

3.根据权利要求2所述的一种深基础挖掘系统，其特征在于：所述传送塔(2)还包括圆筒结构的外筒(205)，所述外筒(205)竖直固定在塔架(201)内，所述外筒(205)与中心轴(203)同轴设置，所述中心轴(203)和螺旋送料槽架(204)均处于外筒(205)内腔中，所述螺旋送料槽架(204)的外侧靠近外筒(205)内壁。

4.根据权利要求1所述的一种深基础挖掘系统，其特征在于：所述传送带组件(4)包括传送带框架(402)以及活动设置在传送带框架(402)上的传送带体(401)，还包括驱使传送带体(401)进行输送动作的驱动元件，所述传送带框架(402)最高端上下翻转地连接传送塔(2)上端，所述自锁升降机构(5)的升降活动部上端支撑并活动连接传送带框架(402)最低端。

5.根据权利要求4所述的一种深基础挖掘系统，其特征在于：所述传送带框架(402)具有调节孔(402a)，所述调节孔(402a)的长度方向与传送带组件(4)的输送方向平行，所述传送带框架(402)上设置有与调节孔(402a)活动配合的调节座(403)，所述调节座(403)与自锁升降机构(5)的升降活动部上端转动连接。

6.根据权利要求4所述的一种深基础挖掘系统，其特征在于：所述自锁升降机构(5)配置有支撑座(7)，所述支撑座(7)连接自锁升降机构(5)，所述支撑座(7)设置为空心结构，且在支撑座(7)的空心腔中设置减震支撑组件(6)，所述减震支撑组件(6)上端支撑并连接自锁升降机构(5)下端。

7.根据权利要求6所述的一种深基础挖掘系统，其特征在于：所述减震支撑组件(6)包括两上下布置的减震伸缩缸(6a)，上一个减震伸缩缸(6a)的上端连接自锁升降机构(5)下端，上一个减震伸缩缸(6a)的下端连接下一个减震伸缩缸(6a)的上端，下一个减震伸缩缸(6a)的下端连接支撑座(7)空心腔下侧。

8.根据权利要求7所述的一种深基础挖掘系统，其特征在于：两减震伸缩缸(6a)铰接连接，并分别铰接自锁升降机构(5)、支撑座(7)空心腔下侧，所述支撑座(7)空心腔具有一对呈八字形分布的支撑斜面(7a)，两减震伸缩缸(6a)之间的铰接处抵触或靠近其中一个支撑斜面(7a)。

9.根据权利要求1所述的一种深基础挖掘系统，其特征在于：所述螺旋送料槽架(204)的断面结构设置为开口朝上的料槽结构。

10.一种深基础挖掘的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、上料步骤，利用无人挖机(9)进行土石方挖掘，并将土石方直接倒入碎石器(1)里，或者将挖掘到的土石方自动装载在无人矿卡(10)上，由无人矿卡(10)再将土石方倒入碎石器(1)里，利用碎石器(1)对土石方进行碎石处理；

S2、竖直传送步骤，经碎石器(1)处理后的土石方进入螺旋送料槽架(204)的下端，旋转驱动电机(202)通过驱使中心轴(203)自转以带动螺旋送料槽架(204)进行旋转，以螺旋输送的方式将土石方向上带到土石方分离器(3)；

S3、装车步骤，利用土石方分离器(3)将土石方分离出来并送到传送带组件(4)的传送带体(401)上，利用传送带组件(4)将土石方装载到土石方车(8)上，以进行地面运输；

上述S1-S3步骤周而复始；

其中，S3步骤中，可利用自锁升降机构(5)将传送带组件(4)下端向上举起，以控制落料高度。

Images