CN111720122B - 一种立体停车库竖井掘进装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体停车库竖井掘进装置，它包括第一井套；第二井套，定位于第一井套上；掘进组件，掘进组件用于挖掘第一井套围合范围及第一井套下方的土方；收集组件，收集组件用于将掘进组件挖取的土方拢合到第一井套围合区域的中间；移动组件，移动组件用于掘进组件和收集组件的平直移动和圆周移动；其中，移动组件包括轨道、直轨、第一驱动装置和第二驱动装置；轨道设置在第一井套的内壁，直轨呈径向设置在轨道上；有益效果为：利用掘进组件的破碎刀刃能够通过机械操作进行解决，并配合直轨以及导轨能够提高施工面的面积。还有在掘进组件进行工作的过程中，收集组件同步运动，对掘进组件工作产生的土石进行收集，进一步的提高了施工的效率。

Description

一种立体停车库竖井掘进装置

技术领域

本发明涉及一种立体停车库竖井掘进装置，属于竖井加工机械领域

背景技术

在停车场建造过程中，由于建筑用地资源紧缺，所以地下停车场应运而生。为了减少施工过程对周围环境造成的影响，保证施工质量，必须采用适当的施工方法。在实际工程中一般经常采用的主体结构施工方法主要为：现场装配式主体结构体系。此方法在基坑开挖完成并完成支护结构后，吊装第一层主体结构，主体结构为预制空心柱状构件，每个空心柱状构件之间进行固定连接。

沉井掘进是由地面垂直向下挖掘沉井(又称立井)的施工过程。沉井掘进方法分普通施工法和特殊施工法两种。普通施工法适用于井筒涌水量小，岩层比较稳定的沉井掘进。特殊施工法适用于不稳定岩层(包括流砂、淤泥、破碎的岩层)的沉井掘进。沉井普通施工法用人工或机械凿岩爆破的方法进行沉井掘进。掘进程序是先进行锁口施工，然后进行表土施工和基岩施工。沉井特殊施工法有板桩法、沉井法、冻结法、预注浆法、混凝土帷幕法、钻井法等。

所以一般对于地下立体空间的施工一般都是利用人工或者利用掘进头进行破土操作，这样的方式会需要大量的施工时间，同时会影响施工的进度。

公开号为“CN106121657B”的中国发明专利文献公开了“一种多功能数控竖井掘进装置”该装置包括浮动作业台、掘进机组、竖井和与竖井形状相同的竖井套井，浮动作业台设置有泥浆池、泥水分离装置、水池及高压泵站，掘进机组由操作控制系统控制，置于竖井中进行水下掘进，掘进机组分别连接泥土排出管和高压进水软管，竖井套井设有3个以上能采集数据、导向、定位、纠偏的下沉推进装置，竖井套井设置于所述竖井与地面的连接处，竖井套井与竖井井壁的间隙注入触变泥浆作为润滑装置。

虽然该发明的一种多功能数控竖井掘进装置通过数控控制，保证竖井下沉垂直度和平衡度，实现竖井平稳推进、安全下沉。该发明还公开了一种多功能数控竖井掘进装置的施工方法。

但是该掘进机组只能适用于圆柱形沉井的施工，并且该掘进机组较为简单，无法稳定有效的对沉井进行加工；还有由于地下结构较为复杂，所以在掘进机组进行加工的过程中，难免会有很多的土石产生，这些土石体积较大的无法形成泥水，从而影响装置自动化的操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体停车库竖井掘进装置，能够有效解决在地下立体停车空间建设方面，单纯依靠人力操作掘进机施工过程缓慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：包括第一井套；第二井套，所述第二井套为若干，可选择地对应定位于所述第一井套上；掘进组件，所述掘进组件用于挖掘所述第一井套围合范围及所述第一井套下方的土方；收集组件，所述收集组件用于将所述掘进组件挖取的土方拢合到所述第一井套围合区域的中间；移动组件，所述移动组件用于所述掘进组件和所述收集组件的平直移动和圆周移动；其中，所述移动组件包括轨道、直轨、第一驱动装置和第二驱动装置；所述轨道设置在所述第一井套的内壁，所述直轨呈径向设置在所述轨道上；所述掘进组件和所述收集组件可移动地分设在所述直轨的两端；所述第一驱动装置设置在所述直轨上并定位在所述轨道的中心，用于驱动所述直轨沿所述轨道转动；所述第二驱动装置设置在所述直轨上，用于驱动所述掘进组件和所述收集组件作径向移动。

优选的，该所述第一井套可以是浇筑成型的水泥沉基或者金属沉基，也可以是安装在沉基内壁的安装件。

如此设置，当所述第一井套为浇筑成型的水泥沉基或者金属沉基时，所述移动组件的轨道整体就安装固定在所述第一井套内，这样能够节省操作，和提高施工效率；当所述第一井套为安装在沉基内壁的安装件时，则可以将移动组件整体安装在所述第一井套中，然后在将所述第一井套固定在沉基内壁，能够便于安装和拆卸。

如此设置，所述第一井套的施工过程为：放线定位井位及高程、浇筑井圈、开挖第一节井孔土方、植入挂筋，这里的挂筋植入方式由传统的竖直植入改为拼接植入，使得在挂筋之间形成的平面具有可安装所述移动组件的位置；接着将绑扎第一节钢筋支护壁模板，改护壁模板紧贴挂筋，然后浇筑第一节护壁混凝土、形成所述凹槽，便于所述移动组件安装在所述第一井套内。

如此设置，所述第一井套内设置有安装所述掘进组件的凹槽，所述移动组件的轨道固定在该所述凹槽中。

进一步的，所述轨道为若干，呈分体对接安装。

如此设置，所述轨道由两部分组成，能够方便将所述轨道从所述凹槽中安装或拆卸，该装置的拼接过程为，将其中一部分所述轨道安装在所述凹槽中，接着将另一部分的所述轨道首尾对接。

进一步的，所述轨道一端设置有插销，所述轨道另一端设置有插槽；且两端分别还设置有对接板。

如此设置，所述轨道在对接的过程中，其中一个所述轨道的插销插入前一个所述轨道的插槽中，然后所述对接板重合，再利用螺栓进行固定。

进一步的，所述轨道水平截面呈环状。

如此设置，使得整个所述轨道的形状呈圆环状，且所述轨道的竖直截面呈圆面，使得所述轨道为圆柱状。

进一步的，所述轨道上安装有固定结构，所述固定结构呈合围状安装在所述轨道外环；所述固定结构包括卡板、与所述卡板固定的连接板、与所述连接板固定的固定板。

如此设置，所述连接板设置在所述卡板之间，通过螺栓进行固定，且所述连接板插入所述第一井套内壁；所述固定板套设在所述连接板外侧，所述连接板一侧面紧贴所述第一井套内壁，且通过螺栓固定在所述第一井套内壁。

进一步的，所述卡板关于所述轨道中心水平面呈对称设置，所述连接板设置在所述卡板之间，所述固定板数量为两个，分别通过螺栓固定在所述连接板的上下端面。

如此设置，能够利用所述卡板对所述轨道进行稳定，并且通过所述固定板以及所述连接板进一步加强所述轨道的稳定性。

进一步的，所述第二驱动装置上端设置有驱动所述掘进组件和所述收集组件做纵向移动的第三驱动装置。

如此设置，所述第二驱动装置数量为两个，且每个所述第二驱动装置上均设置有一个所述第三驱动装置；所述掘进组件与所述收集组件分别设置所述第三驱动装置下端。

进一步的，所述收集组件包括一安装板、安装在所述安装板前端面的挡板、位于所述挡板后端面的引导板；所述引导板截面呈弧状，且所述引导板上还贴合有内凹圆弧板。

如此设置，所述安装板与所述第三驱动装置固定连接，所述引导板设置在所述安装板的下端，且弧面朝运动的向心方向弯折。

进一步的，所述掘进组件包括一连接板、呈周部均匀安装在所述连接板上的破碎刀头，所述破碎刀头数量为六个。

如此设置，所述掘进组件还包括一个旋转电机，该旋转电机设置在所述连接板下端，所述旋转电机的电机轴与所述连接板键连接，所述连接板水平截面呈圆环状，所述破碎刀头均匀的卡接在所述连接板的周围。

进一步的，所述破碎刀头包括刀体、设置在所述刀体下端的第一破碎刀刃、设置在所述刀体两侧的第二破碎刀刃；所述第一破碎刀刃的刀刃向下，所述第二破碎刀刃的刀刃方向横向设置。

如此设置，所述刀体向外延伸端向下设置有弯曲，所述刀体与所述第一破碎刀刃、所述第二破碎刀刃之间一体成型。

当第一井套作为沉基时，该装置的施工步骤，包括：

步骤S1，规划立体停车尺寸，在地面或一定深度的基坑中进行所述第一井套的建设；

步骤S2，将所述掘进组件组合安装在所述第一井套内壁；

步骤S3，利用所述掘进装置中的所述掘进组件对地面或者基坑进行上表面破碎，同时在破碎的过程中，所述收集组件同步进行工作将破碎产生的碎土收集起来；

步骤S4，施工人员将所述第一井套1承重部分的土方开挖，使得所述第一井套1依靠自重沉入地下；

步骤S5，在所述第一井套上端浇筑形成所述第二井套；

步骤S6，继续重复S3和S4以及S5，直到下沉至设计标准；

步骤S7，将掘进装置拆除，并进行沉井封底处理；

步骤S8，进行施工井内设计和封顶。

在实施所述的步骤S3中，首先将所述收集组件与所述移动组件均置于所述直轨的末端处，使得所述收集组件与所述移动组件之间的直线距离最远，然后打开位于第三驱动装置上的旋转电机驱动所述掘进组件进行工作，接着打开所述第一驱动装置，所述第一驱动装置带动所述直轨整体在沿着所述轨道进行移动，利用所述掘进组件进行破土操作；同时收集组件也会随着直轨进行移动，将所述掘进组件工作产生的土石收集起来，便于施工人员取出。然后关闭装置，打开所述第二驱动装置，调节所述掘进组件与所述收集组件的位置，进行上述的循环操作；这里可以根据所述掘进组件的加工半径以及所述直轨的长度计算出所需要循环的次数。

当第一井套作为安装在沉基的安装件时，该装置施工步骤与上述的区别在于：

步骤S1：规划立体停车尺寸，在地面或一定深度的基坑中进行沉基的建设；

步骤S2，将所述掘进组件组合安装在所述第一井套内壁；

步骤S3，将所述第一井套安装固定在沉基中；

步骤S4，利用所述掘进装置中的所述掘进组件对地面或者基坑进行上表面破碎，同时在破碎的过程中，所述收集组件同步进行工作将破碎产生的碎土收集起来；

步骤S5，施工人员将沉基承重部分的土方开挖，使得沉基依靠自重沉入地下；

步骤S6，在所述沉基上端设置形成所述相同材料制成的护壁；

步骤S7，将第二井套设置在护壁上；

继续重复S4至S7，直到下沉至设计标准；

步骤S8，将掘进装置拆除，并进行沉井封底处理；

步骤S9，进行施工井内设计和封顶。

与现有技术相比，本发明的优点是：

利用掘进组件的破碎刀刃能够使得部分沉井施工面通过机械操作进行解决，并且配合直轨以及导轨能够提高对于施工面的面积，从而提高施工的效率。还有在掘进组件进行工作的过程中，收集组件同步进行运动，对掘进组件工作产生的土石进行收集，能够方便工作人员后续对于土石的清理操作，进一步的提高了施工的效率。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的剖面图；

图2为本发明的立体结构图；

图3为本发明的掘进组件立体结构图；

图4为本发明的收集组件立体结构图；

图5为本发明的局部放大图；

图6为本发明的轨道局部放大图；

图7为本发明的轨道对接图；

图8为本发明的收集组件剖面图；

图9为本发明的破碎刀头立体结构图；

图10为本发明的破碎刀头剖面图；

图11为本发明的实施例二俯视图；

图12为本发明的实施例二直轨零件图；

图13为本发明的实施例二直轨与轨道连接部位结构图。

附图标记说明：

1、第一井套；2、第二井套；3、掘进组件；4、收集组件；5、移动组件；6、轨道；7、直轨；8、第一驱动装置；9、第二驱动装置；10、第三驱动装置；601、插销；602、插槽；603、对接板；604、固定结构；6041、卡板；6042、连接板；6043、固定板；401、安装板；402、挡板；403、引导板；404、内凹圆弧板；301、连接板；302、破碎刀头；3021、刀体；3022、第一破碎刀刃；3023、第二破碎刀刃。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参阅图1-10为本发明一种立体停车库竖井掘进装置的一种实施例，包括第一井套1；第二井套2，第二井套2为若干，可选择地对应定位于第一井套1上；掘进组件3，掘进组件3用于挖掘第一井套1围合范围及第一井套1下方的土方；收集组件4，收集组件4用于将掘进组件3挖取的土方拢合到第一井套1围合区域的中间；移动组件5，移动组件5用于掘进组件3和收集组件4的平直移动和圆周移动；其中，移动组件5包括轨道6、直轨7、第一驱动装置8和第二驱动装置9；轨道6设置在第一井套1的内壁，直轨7呈径向设置在轨道6上；掘进组件3和收集组件4可移动地分设在直轨7的两端；第一驱动装置8设置在直轨7上并定位在轨道6的中心，用于驱动直轨7沿轨道6转动；第二驱动装置9设置在直轨7上，用于驱动掘进组件3和收集组件4作径向移动。第一井套1内设置有安装掘进组件3的凹槽，移动组件5的轨道6固定在该凹槽中。

参照图6、7在本实施例中，所述轨道6由两部分组成，能够方便将轨道6从凹槽中安装或拆卸。轨道6一端设置有插销601，轨道6另一端设置有插槽602；且两端分别还设置有对接板603。轨道6在对接的过程中，其中一个轨道6的插销601插入前一个轨道6的插槽602中，然后对接板603重合，再利用螺栓进行固定。轨道6水平截面呈环状。使得整个轨道6的形状呈圆环状，且轨道6的竖直截面呈圆面，使得轨道6为圆柱状。

使得所述掘进组件的移动轨迹定为环形。

参阅图5，在本实施例中，轨道6上安装有固定结构604，固定结构604呈合围状安装在轨道6外环；固定结构604包括卡板6041、与卡板6041固定的连接板6042、与连接板6042固定的固定板6043。连接板6042设置在卡板6041之间，通过螺栓进行固定，且连接板6042插入第一井套1内壁；固定板6043套设在连接板6042外侧，连接板6042一侧面紧贴第一井套1内壁，且通过螺栓固定在第一井套1内壁。卡板6041关于轨道6中心水平面呈对称设置，连接板6042设置在卡板6041之间，固定板6043数量为两个，分别通过螺栓固定在连接板6042的上下端面。能够利用卡板6041对轨道6进行稳定，并且通过固定板6043以及连接板6042进一步加强轨道6的稳定性。

参阅图4、8，在本实施例中，第二驱动装置9上端设置有驱动掘进组件3和收集组件4做纵向移动的第三驱动装置10。第二驱动装置9数量为两个，且每个第二驱动装置9上均设置有一个第三驱动装置10；掘进组件3与收集组件4分别设置第三驱动装置10下端。收集组件4包括一安装板401、安装在安装板401前端面的挡板402、位于挡板402后端面的引导板403；引导板403截面呈弧状，且引导板403上还贴合有内凹圆弧板404。安装板401与第三驱动装置10固定连接，引导板403设置在安装板401的下端，且弧面朝运动的向心方向弯折。

参阅图9、10，在本实施例中，掘进组件3包括一连接头301、呈周部均匀安装在连接头301上的破碎刀头302，破碎刀头302数量为六个。掘进组件3还包括一个旋转电机，该旋转电机设置在连接头301下端，旋转电机的电机轴与连接头301键连接，连接头301水平截面呈圆环状，破碎刀头302均匀的卡接在连接头301的周围。

参阅图9、10，在本实施例中，破碎刀头302包括刀体3021、设置在刀体3021下端的第一破碎刀刃3022、设置在刀体3021两侧的第二破碎刀刃3023；第一破碎刀刃3022的刀刃向下，第二破碎刀刃3023的刀刃方向横向设置。刀体3021向外延伸端向下设置有弯曲，刀体3021与第一破碎刀刃3022、第二破碎刀刃3023之间一体成型。

该装置的施工步骤，包括：

步骤S1，规划立体停车尺寸，在地面或一定深度的基坑中进行第一井套1的建设；

步骤S2，将掘进组件组合安装在第一井套1内壁；

步骤S3，利用掘进装置中的掘进组件3对地面或者基坑进行上表面破碎，同时在破碎的过程中，收集组件4同步进行工作将破碎产生的碎土收集起来；

步骤S4，施工人员将第一井套1承重部分的土方开挖，使得第一井套1依靠自重沉入地下；

步骤S5，在第一井套1上端浇筑形成第二井套2；

步骤S6，继续重复S3和S4以及S5，直到下沉至设计标准；

步骤S7，将掘进装置拆除，并进行沉井封底处理；

步骤S8，进行施工井内设计和封顶。

在实施的步骤S3中，首先将收集组件4与移动组件5均置于直轨7的末端处，使得收集组件4与移动组件5之间的直线距离最远，然后打开位于第三驱动装置10上的旋转电机驱动掘进组件3进行工作，接着打开第一驱动装置8，第一驱动装置8带动直轨7整体在沿着轨道6进行移动，利用掘进组件3进行破土操作；同时收集组件4也会随着直轨7进行移动，将掘进组件3工作产生的土石收集起来，便于施工人员取出。然后关闭装置，打开第二驱动装置9，调节掘进组件3与收集组件4的位置，进行上述的循环操作；这里可以根据掘进组件3的加工半径以及直轨7的长度计算出所需要循环的次数。

实施例二

参阅图11、12、13，本实施例与上述实施例的区别为：所述轨道6水平截面呈长方形，所述直轨7的数量为四个，所述第二驱动装置9配套设置在所述直轨7上；所述掘进组件3设置在所述第二驱动装置9上；同时也可以将所述收集组件4设置在该所述驱动装置9上，能够在所述掘进组件3进行工作时，所述收集组件4通过进行工作，且所述直轨7设置成可伸缩状，所述直轨7与所述轨道6之间的连接的部分设置有转动组件。

该实施例的施工步骤，本实施例与上述实施例施工步骤的区别点在于：步骤S3：上述实施例掘进组件3的加工范围呈环状，本实施例掘进组件3的加工范围呈扇形。

在实施的步骤S3中，首先将打开第二驱动装置9将收集组件4以及掘进组件3置于直轨7的末端处，然后打开位于第三驱动装置10上的旋转电机驱动掘进组件3进行工作；接着打开第一驱动装置8，第一驱动装置8带动直轨7整体在沿着轨道6进行移动，利用掘进组件3进行破土操作，掘进组件3破碎的土石，随即就会被收集组件4进行收集；接着启动第二驱动装置9，改变掘进组件3与收集组件4的位置，进行上述的循环操作；最后根据直轨7的长度以及轨道6的长度还有掘进组件3的加工半径能够计算出所需要循环的次数；直至利用本装置最大化机械加工的操作面积即可。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (8)

1.一种立体停车库竖井掘进装置，其特征在于：包括第一井套(1)；第二井套(2)，所述第二井套(2)为若干，对应定位于所述第一井套(1)上；

掘进组件(3)，所述掘进组件(3)用于挖掘所述第一井套(1)围合范围及所述第一井套(1)下方的土方；

收集组件(4)，所述收集组件(4)用于将所述掘进组件(3)挖取的土方拢合到所述第一井套(1)围合区域的中间；

移动组件(5)，所述移动组件(5)用于所述掘进组件(3)和所述收集组件(4)的平直移动和圆周移动；

其中，所述移动组件(5)包括轨道(6)、直轨(7)、第一驱动装置(8)和第二驱动装置(9)；所述轨道(6)设置在所述第一井套(1)的内壁，所述直轨(7)呈径向设置在所述轨道(6)上；所述掘进组件(3)和所述收集组件(4)可移动地分设在所述直轨(7)的两端；所述第一驱动装置(8)设置在所述直轨(7)上并定位在所述轨道(6)的中心，用于驱动所述直轨(7)沿所述轨道(6)转动；所述第二驱动装置(9)设置在所述直轨(7)上，用于驱动所述掘进组件(3)和所述收集组件(4)作径向移动；所述轨道(6)为若干，呈分体对接安装；所述第二驱动装置(9)上端设置有驱动所述掘进组件(3)和所述收集组件(4)做纵向移动的第三驱动装置(10)。

2.根据权利要求1所述的立体停车库竖井掘进装置，其特征在于：所述轨道(6)一端设置有插销(601)，所述轨道(6)另一端设置有插槽(602)；且两端分别还设置有对接板(603)。

3.根据权利要求1或2所述的立体停车库竖井掘进装置，其特征在于：所述轨道(6)水平截面呈环状。

4.根据权利要求3所述的立体停车库竖井掘进装置，其特征在于：所述轨道(6)上安装有固定结构(604)，所述固定结构(604)呈合围状安装在所述轨道(6)外环；所述固定结构(604)包括卡板(6041)、与所述卡板(6041)固定的连接板(6042)、与所述连接板(6042)固定的固定板(6043)。

5.根据权利要求4所述的立体停车库竖井掘进装置，其特征在于：所述卡板(6041)关于所述轨道(6)中心水平面呈对称设置，所述连接板(6042)设置在所述卡板(6041)之间，所述固定板(6043)数量为两个，分别通过螺栓固定在所述连接板(6042)的上下端面。

6.根据权利要求1所述的立体停车库竖井掘进装置，其特征在于：所述收集组件(4)包括一安装板(401)、安装在所述安装板(401)前端面的挡板(402)、位于所述挡板(402)后端面的引导板(403)；所述引导板(403)截面呈弧状，且所述引导板(403)上还贴合有内凹圆弧板(404)。

7.根据权利要求1或2所述的立体停车库竖井掘进装置，其特征在于：所述掘进组件(3)包括一连接头(301)、呈周部均匀安装在所述连接头(301)上的破碎刀头(302)，所述破碎刀头(302)数量为六个。

8.根据权利要求7所述的立体停车库竖井掘进装置，其特征在于：所述破碎刀头(302)包括刀体(3021)、设置在所述刀体(3021)下端的第一破碎刀刃(3022)、设置在所述刀体(3021)两侧的第二破碎刀刃(3023)；所述第一破碎刀刃(3022)的刀刃向下，所述第二破碎刀刃(3023)的刀刃方向横向设置。

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