CN113006176B - 一种基坑支护墙开槽设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基坑支护墙开槽设备，包括U形围护、挖掘装置、控制装置和顶进装置，U形围护包括U形支撑框架和包裹在框架外侧的侧板和底板，U形围护呈前后开口的船舱状，挖掘装置设置在U形围护内前端，通过连续转动的铲斗进行挖掘，控制装置设置在U形围护内的中部，采用工业控制系统连接各部分的驱动控制整体运行，顶进装置设置在U形围护的尾部，且包括两竖列安装在U形支撑框架上的液压千斤顶，依靠液压千斤顶顶出提供反力推动设备前进，该设备可直接在支护墙建造位置进行挖掘开槽，在向前挖掘墙槽的同时建造支护墙，使用该设备建造基坑支护墙，对基坑周边环境影响小，开挖效率高，施工周期短。

Description

一种基坑支护墙开槽设备

技术领域

本发明涉及建筑施工设备技术领域，具体地涉及一种基坑支护墙开槽设备。

背景技术

随着我国城市建设的发展，高层建筑得到了广泛应用，城市用地越来越紧张，为充分利用地下空间资源，基坑的深度也越来越深。常用的基坑支护方案主要有排桩内支撑体系和排桩拉锚体系。排桩支护体系通常是采用原位浇筑的钻孔灌注桩作为支护桩，具有施工周期长、质量控制难和施工占地面积大等特点；排桩内支撑体系需在基坑内设置大量的内部支撑，对基坑土体开挖效率影响很大，对于地下结构物的装配式施工不利。常规的排桩拉锚体系则是取消内支撑结构体系，改为在基坑外侧设置大量接近水平或斜拉锚索，虽然没有内支撑提高了基坑土体开挖效率，但对于基坑周边的环境影响较大，一旦当锚索长度超出建设用地红线时，只能采用价格更高的可回收锚索，否则就不具有可行性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基坑支护墙开槽设备，可直接在支护墙建造位置进行挖掘开槽建造可兼做地下工程永久外墙的基坑支护墙，对基坑周边环境影响小，开挖效率高，施工周期短；结合逆作法，可取消专设内支撑或外拉锚索系统，大大节省工程造价。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基坑支护墙开槽设备，包括U形围护、挖掘装置、控制装置和顶进装置；

所述U形围护包括U形支撑框架、侧板和底板，所述侧板和所述底板分别设置在所述U形支撑框架的外表的侧面和底面；

所述顶进装置、所述控制装置和所述挖掘装置均设置在所述U形支撑框架内且在所述U形支撑框架内沿着设备前进方向依次设置；

所述挖掘装置包括铲斗、斗链、门形斗架、带式输送机和驱动机构，所述门形斗架的两端分别设有主动链轮和从动链轮，所述门形斗架上所述主动链轮所在一端可转动的固定在所述U形支撑框架底部，所述门形斗架上所述从动链轮所在一端通过连杆可转动的固定在所述U形支撑框架上，所述斗链环绕安装在所述主动链轮和所述从动链轮上，所述铲斗间隔均匀的固定安装在所述斗链上，所述带式输送机设置在所述从动链轮的正下方且两端分别位于所述U形支撑框架的两侧，所述带式输送机用于运送所述铲斗挖掘出的土料，所述驱动机构用于驱动所述主动链轮转动；

所述顶进装置包括多个液压千斤顶，多个所述液压千斤顶对称的设置在所述U形支撑框架内的两侧位置上，多个所述液压千斤顶的一端分别与所述U形支撑架固定连接且另一端朝向前进方向的后侧；

所述控制装置分别与所述驱动机构和所述液压千斤顶电连接。

本发明的有益效果在于：通过U形围护的U形支撑框架内安装挖掘装置、控制装置和顶进装置，并通过侧板和底板将墙槽侧面的土挡住；U形支撑框架的头部、中部和尾部分别设置挖掘装置、控制装置和顶进装置；将门形斗架固定至U形支撑框架上，在门形斗架上设置主、从链轮并通过无端环绕在链轮上的斗链固定安装环绕门形斗架的铲斗，主动链轮通过驱动机构驱动带动斗链环绕转动，使铲斗自下而上进行挖掘，在铲斗挖掘土体到达门形斗架顶端的从动链轮上方时，铲斗内的土即从斗内掉出落到穿过门形斗架设在从动链轮下方的带式输送机上，从而将挖掘的土运出；设置在U形支撑框架尾部的顶进装置通过液压千斤顶一端固定在U形支撑框架上且另一端朝向后方，液压千斤顶分别设置在框架内两侧，当设备前进时，通过液压千斤顶顶出抵住后方的支撑体，提供反力使设备不断向前推进；通过控制装置与挖掘装置以及顶进装置连接，采用集中控制的方式控制挖掘装置的驱动机构和顶进装置的液压千斤顶来控制设备整体的挖掘和推进。

该设备可直接在支护墙建造位置进行挖掘开槽，进一步配合使用预制型基坑支护墙，在向前挖掘墙槽的同时建造预制型支护墙，可极大的提高基坑支护墙的施工效率；使用该设备建造基坑支护墙，对基坑周边环境影响小，开挖效率高，施工周期短。

附图说明

图1为本发明实施例一的一种基坑支护墙开槽设备的侧面结构示意图；

图2为本发明实施例一的一种基坑支护墙开槽设备的顶面结构示意图；

图3为本发明实施例一的一种基坑支护墙开槽设备的底面结构示意图；

图4为本发明实施例一的一种基坑支护墙开槽设备的斗架和链轮的示意图；

图5为本发明实施例一的一种基坑支护墙开槽设备的U形支撑框架的侧面框架和横杆的结构示意图；

图6为本发明实施例一的一种基坑支护墙开槽设备的安装有岩石齿的铲斗的结构示意图。

标号说明：

1、U形围护；2、挖掘装置；3、控制装置；4、顶进装置；

11、U形支撑框架；111、立柱；112、横梁；113、横杆；12、侧板；13、底板；14、斜刃；

21、铲斗；22、斗链；221、第一链条；222、第二链条；23、门形斗架；24、带式输送机；25、主动链轮；251、第一主动链轮；252、第二主动链轮；26、从动链轮；261、第一从动链轮；262、第二从动链轮；27、连杆；271、第一连杆；272、第二连杆；28、岩石齿；

41、液压千斤顶；42、顶撑靴。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图6，一种基坑支护墙开槽设备，包括U形围护、挖掘装置、控制装置和顶进装置；

所述U形围护包括U形支撑框架、侧板和底板，所述侧板和所述底板分别设置在所述U形支撑框架的外表的侧面和底面；

所述顶进装置、所述控制装置和所述挖掘装置均设置在所述U形支撑框架内且在所述U形支撑框架内沿着设备前进方向依次设置；

所述挖掘装置包括铲斗、斗链、门形斗架、带式输送机和驱动机构，所述门形斗架的两端分别设有主动链轮和从动链轮，所述门形斗架上所述主动链轮所在一端可转动的固定在所述U形支撑框架底部，所述门形斗架上所述从动链轮所在一端通过连杆可转动的固定在所述U形支撑框架上，所述斗链环绕安装在所述主动链轮和所述从动链轮上，所述铲斗间隔均匀的固定安装在所述斗链上，所述带式输送机设置在所述从动链轮的正下方且两端分别位于所述U形支撑框架的两侧，所述带式输送机用于运送所述铲斗挖掘出的土料，所述驱动机构用于驱动所述主动链轮转动；

所述顶进装置包括多个液压千斤顶，多个所述液压千斤顶对称的设置在所述U形支撑框架内的两侧位置上，多个所述液压千斤顶的一端分别与所述U形支撑架固定连接且另一端朝向前进方向的后侧；

所述控制装置分别与所述驱动机构和所述液压千斤顶电连接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过U形围护的U形支撑框架内安装挖掘装置、控制装置和顶进装置，并通过侧板和底板将墙槽侧面的土挡住；U形支撑框架的头部、中部和尾部分别设置挖掘装置、控制装置和顶进装置；将门形斗架固定至U形支撑框架上，在门形斗架上设置主、从链轮并通过无端环绕在链轮上的斗链固定安装环绕门形斗架的铲斗，主动链轮通过驱动机构驱动带动斗链环绕转动，使铲斗自下而上进行挖掘，在铲斗挖掘土体到达门形斗架顶端的从动链轮上方时，铲斗内的土即从斗内掉出落到穿过门形斗架设在从动链轮下方的带式输送机上，从而将挖掘的土运出；设置在U形支撑框架尾部的顶进装置通过液压千斤顶一端固定在U形支撑框架上且另一端朝向后方，液压千斤顶分别设置在框架内两侧，当设备前进时，通过液压千斤顶顶出抵住后方的支撑体，提供反力使设备不断向前推进；通过控制装置与挖掘装置以及顶进装置连接，采用集中控制的方式控制挖掘装置的驱动机构和顶进装置的液压千斤顶来控制设备整体的挖掘和推进。

该设备可直接在支护墙建造位置进行挖掘开槽，进一步配合使用预制型基坑支护墙，在向前挖掘墙槽的同时建造预制型支护墙，可极大的提高基坑支护墙的施工效率；使用该设备建造基坑支护墙，对基坑周边环境影响小，开挖效率高，施工周期短。

进一步地，所述主动链轮包括第一主动链轮和第二主动链轮，所述第一主动链轮和所述第二主动链轮之间设置有连动转轴，所述从动链轮包括第一从动链轮和第二从动链轮，所述斗链包括第一链条和第二链条，所述第一主动链轮和所述第一从动链轮以及所述第二主动链轮和所述第二从动链轮分别对应的设置在所述U形支撑架内的两侧位置，所述第一链条环绕所述第一主动链轮和所述第一从动链轮，所述第二链条环绕所述第二主动链轮和所述第二从动链轮，所述连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述第一从动链轮转动连接且另一端与所述U形支撑框架的侧面中部转动连接，所述第二连杆的一端与所述第二从动链轮转动连接且另一端与所述U形支撑框架的侧面中部转动连接。

由上述描述可知，通过设置两侧的主、从链轮来安装和带动铲斗，主、从链轮和斗链分别位于铲斗两侧位置，链轮之间的空隙供铲斗内的土掉落至带式输送机上，方便出土运输，通过连杆连接挖掘装置顶端从动链轮，可根据实际需要调整挖掘装置整体的挖掘角度。

进一步地，所述第一连杆和所述第二连杆均为液压伸缩杆，并均通过所述控制装置控制伸缩。

由上述描述可知，将连杆设置为液压伸缩杆，并将液压伸缩杆连接至控制装置进行伸缩控制，通过液压伸缩杆伸长或回缩可以使挖掘装置前倾或后仰进行挖掘，能够快速方便的调整挖掘角度，减少调整耗时。

进一步地，所述铲斗通过螺栓分别与所述第一链条和所述第二链条固定连接，所述铲斗位于前进方向的前侧位置时所述铲斗的铲刃朝向上方。

由上述描述可知，铲斗通过螺栓穿过安装位置的安装孔与斗链角度相对固定的连接，保证挖掘力度和顺利出土，在设备最前端位置时铲刃朝向上方，主动链轮转动带动铲斗自下而上挖掘土体。

进一步地，所述侧板为倒梯形的侧板且梯形斜边位于设备前进方向的一端，所述侧板斜边位置设置有斜刃。

由上述描述可知，侧板首先插入土体中，形成对挖掘装置等的围护挡土，侧板带有斜刃插入土体更加容易，适当的先行切削土体围出带挖掘出土的部分土体。

进一步地，所述U形支撑框架包括侧框架和底框架，所述侧框架包括多条立柱和多条横梁，所述多条立柱和所述多条横梁呈网格状交叉，所述横梁中位于上下边缘处且与所述立柱的交叉点位置对应设置有横杆。

由上述描述可知，基坑支护墙的墙槽较深且较窄，设备外侧面需承受较大的土体挤压，将围护挡土的框架设置为多条横梁和立柱成网格状交叉的结构，分散来自侧面的挤压力，并通过在边缘节点处设置支撑两侧的横杆来减轻对内部装置的挤压，增加设备的强度，保证设备挖掘支护墙的墙槽的工作的顺利进行。

进一步地，多个所述液压千斤顶朝向前进方向的一端安装有顶撑靴。

由上述描述可知，在液压千斤顶顶推一端安装顶撑靴，通过顶撑靴增大与后座支撑体的接触面积，提供更加稳定的反力使设备向前推进。

进一步地，所述铲斗的挖掘边缘安装有岩石齿。

由上述描述可知，当基坑支护墙经过处的地质较硬或含有石块时，在铲斗的挖掘边缘上设置能够破碎岩石的岩石齿，即能继续挖掘，无需引入其他施工设备，使基坑支护墙的建造较为连贯，节省工期。

请参照图1至图6，本发明的实施例一为：

一种基坑支护墙开槽设备，包括U形围护1、挖掘装置2、控制装置3和顶进装置4；

如图1至图3以及图5所示，U形围护1包括U形支撑框架11、侧板12和底板13，侧板12和底板13分别设置在U形支撑框架11的外表的侧面和底面，U形支撑框架11包括侧框架和底框架，侧框架包括多条立柱111和多条横梁112，多条立柱111和多条横梁112呈网格状交叉，多条横梁112中位于上下边缘处的与多条立柱111的交叉点的位置对应的设置横杆113，侧板12为倒梯形的侧板12且梯形斜边位于前进方向一端，侧板12斜边位置设置有斜刃14；

如图2所示，控制装置3设置在U形支撑框架11内的中部位置，挖掘装置2和顶进装置4分别设置在U形支撑框架11内的控制装置3的位于设备前进方向的前后两侧的头部位置和尾部位置；

挖掘装置2包括铲斗21、斗链22、门形斗架23、带式输送机24和驱动机构，门形斗架23上设有主动链轮25和从动链轮26，主动链轮25和从动链轮26分别设置在门形斗架23的两端，门形斗架23的主动链轮25所在一端可转动的固定在U形支撑框架11底部，门形斗架23的从动链轮26所在一端通过连杆27可转动的固定在U形支撑框架11上，斗链22环绕安装在主动链轮25和从动链轮26上，

其中，如图4所示，主动链轮25包括第一主动链轮251和第二主动链轮252，第一主动链轮251和第二主动链轮252之间设置有连动转轴，从动链轮26包括第一从动链轮261和第二从动链轮262，斗链22包括第一链条221和第二链条222，第一主动链轮251和第一从动链轮261以及第二主动链轮252和第二从动链轮262分别对应的设置在U形支撑框架11内的两侧位置，第一链条221环绕第一主动链轮251和第一从动链轮261，第二链条222环绕第二主动链轮252和第二从动链轮262，连杆27包括第一连杆271和第二连杆272，第一连杆271一端与第一从动链轮261转动连接且另一端与U形支撑框架11的侧面中部转动连接，第二连杆272一端与第二从动链轮262转动连接且另一端与U形支撑框架11的侧面中部转动连接，第一连杆271和第二连杆272均为液压伸缩杆，

如图1以及图6所示，铲斗21间隔均匀的固定安装在斗链22上，铲斗21通过螺栓分别与第一链条221和第二链条222固定连接，铲斗21位于前进方向的前侧位置时铲斗21的铲刃朝向上方，铲斗21的挖掘边缘安装有岩石齿28；

带式输送机24设置在从动链轮26的正下方且两端分别位于U形支撑框架11的两侧，带式输送机24用于运送铲斗21挖掘出的土料，驱动机构用于驱动主动链轮25转动；

如图2所示，顶进装置4包括多个液压千斤顶41，多个液压千斤顶41对称的设置在U形支撑框架11内的两侧位置上，多个液压千斤顶41一端与U形支撑框架11固定连接且另一端朝向前进方向的后侧，多个液压千斤顶41朝向前进方向的一端安装有顶撑靴42；

控制装置3用于控制驱动机构、液压伸缩杆和液压千斤顶41的运行，在设备中部设置人员控制舱，控制装置3采用工业控制系统，连接各部分驱动，施工人员在人员控制舱内执行控制设备运行。

本实施例的一种基坑支护墙开槽设备，先在施工位置下挖建造始发井，然后将设备运送进始发井并安装调试好，该设备在U形围护1的U形支撑框架11内安装挖掘装置2、控制装置3和顶进装置4，并通过侧板12和底板13将墙槽中设备外侧的土挡住；U形支撑框架11的头部、中部和尾部分别设置挖掘装置2、控制装置3和顶进装置4；将门形斗架23固定至U形支撑框架11上，在门形斗架23上设置主动链轮25和从动链轮26并通过无端环绕在链轮上的斗链22固定安装环绕门形斗架23的铲斗21，主动链轮25通过驱动机构驱动带动斗链22环绕转动，使铲斗21自下而上进行挖掘，在铲斗21挖掘土体到达门形斗架23顶端的从动链轮26上方时，铲斗21内的土即从铲斗21内掉出落到穿过门形斗架23设在从动链轮26下方的带式输送机24上，从而将挖掘的土运出，同时可通过液压伸缩的连杆27根据实际需要调整挖掘装置2挖掘的角度；设置在U形支撑框架11尾部的顶进装置4通过液压千斤顶41一端固定在U形支撑框架11上且另一端朝向后方，液压千斤顶41分别设置在框架内两侧，当设备前进时，通过液压千斤顶41顶出抵住后方的支撑体，提供反力使设备不断向前推进；通过控制装置3与挖掘装置2以及顶进装置4连接，采用采用工业控制系统，连接各部分驱动，控制挖掘装置2的驱动机构和顶进装置4的液压千斤顶41来控制设备整体的挖掘和推进。

综上所述，本发明提供的一种基坑支护墙开槽设备，该设备可直接在支护墙建造位置进行挖掘开槽，进一步配合使用预制型基坑支护墙，在向前挖掘墙槽的同时建造预制型支护墙，可极大的提高基坑支护墙的施工效率；使用该设备建造基坑支护墙，对基坑周边环境影响小，开挖效率高，施工周期短。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基坑支护墙开槽设备，其特征在于，包括U形围护、挖掘装置、控制装置和顶进装置；

所述U形围护包括U形支撑框架、侧板和底板，所述侧板和所述底板分别设置在所述U形支撑框架的外表的侧面和底面；所述侧板为倒梯形的侧板且梯形斜边位于设备前进方向的一端，所述侧板斜边位置设置有斜刃，所述斜刃插入土体切削围出待挖掘出土的部分土体；

所述顶进装置、所述控制装置和所述挖掘装置均设置在所述U形支撑框架内且在所述U形支撑框架内沿着设备前进方向依次设置；

所述挖掘装置包括铲斗、斗链、门形斗架、带式输送机和驱动机构，所述门形斗架的两端分别设有主动链轮和从动链轮，所述门形斗架上所述主动链轮所在一端可转动的固定在所述U形支撑框架底部，所述门形斗架上所述从动链轮所在一端通过连杆可转动的固定在所述U形支撑框架上，所述斗链环绕安装在所述主动链轮和所述从动链轮上，所述铲斗间隔均匀的固定安装在所述斗链上，所述带式输送机设置在所述从动链轮的正下方且两端分别位于所述U形支撑框架的两侧，所述带式输送机用于运送所述铲斗挖掘出的土料，所述驱动机构用于驱动所述主动链轮转动；

所述顶进装置包括多个液压千斤顶，多个所述液压千斤顶对称的设置在所述U形支撑框架内的两侧位置上，多个所述液压千斤顶的一端分别与所述U形支撑架固定连接且另一端朝向前进方向的后侧；

所述控制装置分别与所述驱动机构和所述液压千斤顶电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基坑支护墙开槽设备，其特征在于，所述主动链轮包括第一主动链轮和第二主动链轮，所述第一主动链轮和所述第二主动链轮之间设置有连动转轴，所述从动链轮包括第一从动链轮和第二从动链轮，所述斗链包括第一链条和第二链条，所述第一主动链轮和所述第一从动链轮以及所述第二主动链轮和所述第二从动链轮分别对应的设置在所述U形支撑架内的两侧位置，所述第一链条环绕所述第一主动链轮和所述第一从动链轮，所述第二链条环绕所述第二主动链轮和所述第二从动链轮，所述连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述第一从动链轮转动连接且另一端与所述U形支撑框架的侧面中部转动连接，所述第二连杆的一端与所述第二从动链轮转动连接且另一端与所述U形支撑框架的侧面中部转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种基坑支护墙开槽设备，其特征在于，所述第一连杆和所述第二连杆均为液压伸缩杆，并均通过所述控制装置控制伸缩。

4.根据权利要求2所述的一种基坑支护墙开槽设备，其特征在于，所述铲斗通过螺栓分别与所述第一链条和所述第二链条固定连接，所述铲斗位于前进方向的前侧位置时所述铲斗的铲刃朝向上方。

5.根据权利要求1所述的一种基坑支护墙开槽设备，其特征在于，所述U形支撑框架包括侧框架和底框架，所述侧框架包括多条立柱和多条横梁，所述多条立柱和所述多条横梁呈网格状交叉，所述横梁中位于上下边缘处且与所述立柱的交叉点位置对应设置有横杆。

6.根据权利要求1所述的一种基坑支护墙开槽设备，其特征在于，多个所述液压千斤顶朝向前进方向的一端安装有顶撑靴。

7.根据权利要求1所述的一种基坑支护墙开槽设备，其特征在于，所述铲斗的挖掘边缘安装有岩石齿。

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