CN111894449A - 用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其构成包括固定在地面上第一机座、旋挖进给模块、旋挖方向调整模块、旋挖模块和泥水分离系统；所述旋挖进给模块的构成包括轴向伸缩顶紧机构、顶块和顶管；所述旋挖方向调整模块的构成包括第二机座，设置在第二机座内用于调整旋挖进给方向的轴向伸缩调整顶紧机构和调整定位板；所述旋挖模块的构成包括第三机座，安装在第三机座的驱动电机、减速器和刀盘；所述泥水分离系统的构成包括位于地面上的水源、分离池、设置在第二机座内调整定位板上泥沙泵和连接管道。本发明结构紧凑简单，拆装方便，体积小重量轻，便于丘陵山地运输。

Description

用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备

本发明涉及土建基础施工桩孔挖掘施工技术领域，更为具体的讲，是涉及一种用于山地丘陵地带输电线路铁塔基础桩孔和风电杆塔基础桩孔挖掘作业的便携注水式旋挖设备。

技术背景

随着基础建设脚步的不断加快，机械化施工在各领域得到广泛应用，输电线路建设由于施工环境复杂，塔基分散，交通不便等诸多原因，机械化施工受到较大局限。传统施工方式存在施工效率低，劳动强度大等问题，已经难以适应输电线路的快速发展。近年来国家电网公司一直致力于，全过程机械化施工的研究工作，塔基建设作为输电线路的重要组成部分，机械化施工程度尤为重要。塔基基础施工主要由以下特点：

1、高压输电线路多经过山区，河谷，地形复杂，塔基基础位置都很偏僻，不利于大型机械化设备进场。

2、输电线路距离长，沿线的地质复杂多变，塔基地质条件复杂多变，且存在不可预见性，这就要求机械设备具备复杂地层的施工能力。

3、每个塔基基础一般由4根桩柱构成，塔基之间距离较远，且施工区域极为分散，机械设备频繁移位，难以发挥高效施工的优势。

目前输电线路塔基基础施工多采用冲击钻机、反循环钻机进行施工，在进场前先将设备拆解，再运输至施工地点进行组装，施工过程中机械化程度低，需要大量的人力，且设备成桩质量差，施工效率低。

为了克服冲击钻机和反循环钻机不足，工程机械领域开发出了一种模块化旋挖钻机，具有操作便捷、适应性强、安全可靠、节约高效的特点。旋挖钻机主要由行走装置、变幅机构、驾驶室、回转平台、动力系统、卷扬机构、配重、液压系统、电气系统、钻桅、钻杆钻具等组成，可拆解成10个部分。拆分后，任意部件的重量均少于5t，满足了在山区施工时索道运输不大于5t的要求。旋挖钻机底盘采用伸缩式履带，稳定性强，行走性能优越。旋挖钻机在钻孔作业时可实现行走锁定、回转保护、高度限位、工作幅度限位等功能，并具有油温报警、油位报警、倾角限位等装置。在路况复杂且危险的情况下，也可以采取遥控操作，保证了操作人员的安全。除此以外，旋挖钻机成孔更为简便，施工现场不需要太多的人员配合，还可以省去二次冲孔的步骤，产生的泥浆可以循环利用，只需要在基础灌注桩施工完毕后统一运走排放到指定地点即可，相比较传统的钻孔灌注桩而言，无论是人工、机械还是施工工艺上都更为节约高效。国内三一重工、徐工、中联重工和山河智能均有相关产品。然而现有技术的旋挖钻机具存在设备体积大，重量大，部件多，由于输电线路塔基分散，尤其是在丘陵山地施工，交通不便，施工材料设备需要人扛马驮，因此现有的旋挖工程机械很难胜任。因此尽快开发出便携式，模块化小型旋挖设备，适应丘陵和山地输电线路塔基和风电塔基基础施工是所述领域的科技工作者共同面临的重要课题。

发明内容

针对现有技术的塔基桩孔旋挖钻机重量大、搬运困难、不便于在山地丘陵地带施工作业等不足，本发明的目的旨在提供一种用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，以满足丘陵和山地输电线路塔基和风电塔基基础施工需要。

本发明提供的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其构成包括固定在地面上第一机座、旋挖进给模块、旋挖方向调整模块、旋挖模块和泥水分离系统；所述旋挖进给模块的构成包括进给顶紧机构、顶块和顶管，所述进给顶紧机构为轴向伸缩顶紧机构，其上端固定端与第一机座连接，下端伸缩端与顶块作用连接，顶管的上端与顶块作用连接，下端与旋挖模块作用连接，所述顶管由若干管段装配构成；所述旋挖方向调整模块的构成包括第二机座，设置在第二机座内用于调整旋挖进给方向的调整顶紧机构和调整定位板，所述调整顶紧机构为轴向伸缩顶紧机构，其固定端与第二机座内的调整定位板连接，伸缩端与旋挖模块连接；所述旋挖模块的构成包括第三机座，安装在第三机座的驱动电机、减速器和刀盘，减速器的动力输入轴与驱动电机的输出轴连接，减速器的动力输出轴与刀盘的输入轴连接；所述泥水分离系统的构成包括位于地面上的水源、分离池、设置在第二机座内的调整定位板上泥沙泵和连接管道，水源的水通过管道注入到刀盘处，刀盘切削产生的泥沙浆由泥沙泵通过管道送入到分离池，由分离池分离得到的泥沙排出，得到的水送入水源。

旋挖设备在完成一个桩孔的施工后，需要将施工设备从桩孔中吊出，因此，本发明最好设置有用于在基桩孔旋挖竣工后将旋挖设备从基桩孔吊出的起吊装置；所述起吊装置，可考虑设计成由支架、吊挂在支架上的滑轮组、卷扬机和连接滑轮组与卷扬机的钢丝绳构成。

在本发明的上述技术方案中，所述进给顶紧机构和所述调整顶紧机构均为可轴向伸缩的顶紧机构，可以是丝杆螺母顶紧机构或液压缸塞顶紧机构，优先选用液压缸塞顶紧机构。对于进给液压缸塞顶紧机构最好为对称设置的2副；对于调整液压缸塞顶紧机构可为3副，也可为4副；当调整液压缸塞顶紧机构为3副时，最好是于水平面内成等腰三角形布置，以便于调整挖掘方向；当调整液压缸塞顶紧机构为4副时，最好是于水平面内成十字对称布置，以便于调整挖掘方向。

在本发明的上述技术方案中，为了将从桩孔中吊出的旋挖设备平移离开桩孔孔口，最好在第一机座上设置用于平移旋挖设备的导轨。所述旋挖进给模块进给顶紧机构的上端通过支座板与设置在第一机座上的支座板连接，所述支座板中部设计有供起吊装置钢丝绳穿过的通孔和钢丝绳进入通孔的切口。

在本发明的上述技术方案中，构成顶管的管段之间的连接，最好通过内外止口环连接结构装配连接，当然也可采取其他连接结构连接；构成顶管的管段的具体数量，由基桩孔的深度来确定。为了使起吊装置的钢丝从顶管的管孔中穿过，所述管段可设计成由对称的两块管瓣构成，两块管瓣之间通过凸凹卡扣结构连接,构成一节完整的管段；管段也可为整体结构的管段，在管壁上设计一供钢丝绳进入管孔中的缝口。

本发明提供的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，各模块之间和主要部件之间为可拆装连接。

本发明还采取了其他一些技术措施。

本发明提供的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，旋挖进给模块利用可轴向伸缩的轴向顶紧机构通过顶管经旋挖方向调整模块推动旋挖进给模块进给，旋挖进给模块的刀盘切削下来的泥土或沙石与由泥水分离系统注入的水在刀盘搅动下形成泥沙浆，由泥水分离系统的泥沙泵泵入到分离池分离为泥沙与水，分离得到的泥沙排放，分离得到的水进入到水源循环利用。旋挖进给模块巧妙设计的顶管结构，可根据桩孔挖掘深度的加深，通过增加管段的数量实现对旋挖进给模块顶紧，可满足不同深度的桩孔挖掘需要。特别设计的旋挖方向调整模块，通过控制不同的轴向调整顶紧机构的伸缩量调整旋挖进给模块刀盘的挖掘进方向，修正桩孔垂直度。旋挖进给模块刀盘挖掘到规定深度后，由所述起吊装置将旋挖设备从基桩孔吊出。

本发明提供的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，为模块化设计，结构紧凑简单，拆装方便，体积小，重量轻，单模块重量不超过100Kg，便于丘陵山地运输，通过更换不同规格钻头，可适合不同地质的直径0.9-1.4米、深度8-15米的塔基桩孔的开挖作业。而且还具备垂直度自动纠偏功能，保证桩孔垂直度满足铁塔基础桩孔施工要求。本发明的公开，为在山地丘陵地带开挖塔基桩孔作业提供了一种非常实用的设备

附图说明

附图1是便携注水式旋挖装置总体结构示意图。

附图2A是一种结构的顶管管段的立体结构的示意图。

附图2B是顶管管段之间连接结构的示意图。

附图3A是旋挖进给模块主视结构的示意图。

附图3B是旋挖进给模块俯视结构的示意图。

附图4是旋挖方向调整模块和旋挖模块连接一体的主视结构示意图。

在上述附图中，各图示标号所标识的对象为：1-大地；2-刀盘；3-第二机座；4-分离池；5-排沙装置；6-输送管；7-注水管；8-支架；9–支座板；10-滑轮组；11-钢丝绳；12-顶块；13-第一机座；14-顶管；15-卷扬机；16-卡扣结构；17-导轨；18-减速器；19-电机；20-调整顶紧机构；21-调整定位板；22-顶紧加强板；23-泥浆泵；24-进给顶紧机构。

具体实施方式

下面结合附图说明给出本发明的一个实施例，通过实施例对本发明作进一步的说明。需要特别指出的是，本发明的具体实施方式不限于实施例所描述的形式。下面结合附图说明给出本发明的一个实施例，通过实施例对本发明作进一步的说明。需要特别指出的是，本发明的具体实施方式不限于实施例所描述的形式。

本实施例用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其结构如附图1至附图4所示，由固定在地面上第一机座、旋挖进给模块、旋挖方向调整模块、旋挖模块、泥水分离系统和起吊装置构成。

所述起吊装置的构成如附图1所示，由支架8、吊挂在支架上滑轮组10、卷扬机16和连接滑轮组与卷扬机的钢丝绳11构成。

所述旋挖进给模块的构成，如附图1、附图2A、附图2B、附图3A和附图3B所示，包括液压缸塞进给顶紧机构、顶块12和顶管14，液压缸塞进给顶紧机构为两副，为对称设置，液压活塞缸的缸底端与上方的支座板9连接，支座板9与固定在第一机座13内的两根平行设置的导轨17连接，液压活塞缸的活塞顶端与顶块作用连接，顶管的上端与顶块作用连接，下端与构成旋挖模块的第二机座3作用连接；所述顶管由若干管段通过内外止口环连接结构(附图2B)装配连接构成，所述管段由对称的两块管瓣构成，两块管瓣之间通过凸凹卡扣结构16连接，构成一节完整的管段；所述支座板和顶块中部设计有供起吊装置钢丝绳穿过的通孔和钢丝绳进入通孔的切口。

所述旋挖方向调整模块的结构如附图1和附图4所示，由第二机座3，设置在第二机座内用于调整旋挖进给方向的调整顶紧机构20和调整定位板21构成，所述调整顶紧机构为轴向伸缩调整顶紧液压缸塞机构，调整顶紧液压缸塞机构为三副，在平面内成等腰三角形设置，液压活塞缸的缸底端与固定设置在第二机座内的调整定位板连接，液压活塞缸的活塞顶端与构成旋挖模块的第三机座连接；所述第二机座设计有供起吊装置钢丝绳固定连接的结构。

所述旋挖模块的构成如附图1和附图4所示，由第三机座，安装在第三机座的驱动电机19、减速器18和刀盘2构成，减速器的动力输入轴与驱动电机的输出轴连接，减速器的动力输出轴与刀盘的输入轴连接；第三机座上设计有与调整顶紧液压缸塞机构活塞相连接的结构，第三机座设计有顶紧加强板22。

所述泥水分离系统的构成附图1和附图4所示，包括位于地面上的水源、分离池4、泥沙排出装置5、设置在第二机座内调整定位板上的泥沙泵23和连接管道，水源的水通过注水管7注入到刀盘切削处，刀盘切削产生的泥沙浆由泥沙泵通过输送管道6送入到分离池，在分离池内由分离装置进行固液分离，分离得到的泥沙由泥沙排出装置排出，分离得到的水送入水源循环使用。

Claims (10)

1.一种用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于包括固定在大地(1)上的第一机座(13)、旋挖进给模块、旋挖方向调整模块、旋挖模块和泥水分离系统；所述旋挖进给模块的构成包括进给顶紧机构(24)、顶块(12)和顶管(14)，进给顶紧机构为轴向伸缩顶紧机构，其固定端与第一机座连接，伸缩端与顶块作用连接，顶管的上端与顶块作用连接，下端与旋挖模块作用连接，所述顶管由若干管段装配构成；所述旋挖方向调整模块的构成包括第二机座，设置在第二机座内用于调整旋挖进给方向的调整顶紧机构和调整定位板(21)，所述调整顶紧机构为轴向伸缩顶紧机构，其固定端与设置在第二机座内的调整定位板连接，伸缩端与旋挖模块连接；所述旋挖模块的构成包括第三机座，安装在第三机座的驱动电机(19)、减速器(18)和刀盘(2)，减速器的动力输入轴与驱动电机的输出轴连接，减速器的动力输出轴与刀盘的输入轴连接；所述泥水分离系统的构成包括位于地面上的水源、分离池、设置在第二机座内调整定位板上的泥沙泵和连接管道，水源的水通过管道注入到刀盘处，刀盘切削产生的泥沙浆由泥沙泵通过管道送入到分离池，由分离池分离得到的泥沙排出，得到的水送入水源。

2.根据权利要求1所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，旋挖设备设计有在基桩孔旋挖竣工后用于将旋挖设备从基桩孔吊出的起吊装置，由支架(8)、吊挂在支架上滑轮组(10)、卷扬机(15)和连接滑轮组与卷扬机的钢丝绳构成。

3.根据权利要求1或2所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，进给顶紧机构和调整顶紧机构均为液压缸塞机构。

4.根据权利要求3所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，进给顶紧液压缸塞机构为对称设置的2副。

5.根据权利要求3所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，调整顶紧液压缸塞机构为3副，3副液压缸塞机构于水平面内成等腰三角形布置。

6.根据权利要求3所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，调整顶紧液压缸塞机构为4副，4副液压缸塞机构于水平面内成十字对称布置。

7.根据权利要求3所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，所述旋挖进给模块进给顶紧机构的固定端通过支座板(9)与所述第一机座连接，支座板通过导轨(17)安装在第一机座上，支座板中部设计有供起吊装置钢丝绳穿过的通孔。

8.根据权利要求1或2所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，构成顶管的管段之间通过内外止口环装配连接。

9.根据权利要求8所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，所述管段为能使起吊装置钢丝绳从管壁进入顶管管腔内的管段。

10.根据权利要求9所述的用于山地丘陵地带塔基桩孔施工的便携注水式旋挖设备，其特征在于，所述管段由对称的两块管瓣构成，两块管瓣之间通过凸凹卡扣结构(16)连接；或所述管段为整体结，管壁上设计有供钢丝绳进入管腔内的缝口。

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