CN113216294A - 一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备及施工方法，包括施工部和控制部，施工部包括保护外壳、固定底座及施工微机，保护外壳底部和固定底座转动连接，保护外壳前端设置多个可伸缩钻管单元及可伸缩喷管单元，固定底座底部四周设置可转动驱动器、底部四角设置可伸缩支撑轮，驱动器之间设置泥浆抽吸入管，驱动器外侧及固定底座三个侧设有多个驱动喷嘴和多个驱动钻头；采用高压水射流及钻头切割土体，施工微机控制可伸缩钻管和可伸缩喷管伸缩避免了对地下管柱设施造成损坏，利用施工微机控制驱动器及可升缩支撑轮在狭小区域内行驶从而完成土体开挖，本发明土体开挖设备操作简单、安全性高、施工效果好、耗用工期较短及施工成本较低。

Description

一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备及施工方法

技术领域

本发明涉及逆作施工中土方开挖技术领域，尤其涉及一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备及施工方法。

背景技术

伴随着地下空间的不断开发利用以及逆作施工法的逐步完善，出现了大批需要在地下设施密布区域进行土体开挖的基坑工程。该类型的基坑工程施工时需对整个地下建筑区域内的土方进行开挖，由于逆作法施工条件的限制，在挖土过程中难免会遇到地下管柱设施布置复杂、施工区域狭小，从而导致大型挖土机械无法施工或是施工成本过高及安全隐患较大的情况。

发明内容

为了解决在逆作法施工条件下挖土过程中由于地下管柱设施布置复杂、施工区域狭小而导致型挖土机械无法施工或是施工成本过高及安全隐患较大的技术问题，本发明提出一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备及施工方法，利用高压水射流及钻头切割土体，施工微机控制可伸缩钻管的钻头和可伸缩喷管的喷嘴可伸缩避免了对地下管柱设施造成损坏，利用施工微机控制驱动器及可升缩支撑轮驱动施工部在狭小区域内行驶从而完成土体开挖，本发明的土体开挖设备具有操作简单、安全性高、施工效果好、耗用工期较短及施工成本较低的优点。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案如下：

一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备，包括施工部和控制部，所述施工部与所述控制部通过进水管和泥浆抽取管连接；

所述施工部包括保护外壳、固定底座及施工微机，所述保护外壳底部和固定底座转动连接；所述保护外壳内部设置连接箱，所述连接箱前端设置多个可伸缩钻管单元及可伸缩喷管单元，所述可伸缩钻管单元由一排可伸缩钻管构成，所述可伸缩喷管单元由一排可伸缩喷管构成；所述可伸缩钻管包含直线轴承Ⅰ及钻头，所述直线轴承Ⅰ内环的前端内部依次设有轴承Ⅰ及电机Ⅰ，所述轴承Ⅰ的内环和钻头固定连接，所述电机Ⅰ的输出轴和轴承Ⅰ过盈连接，所述直线轴承Ⅰ外环尾端内部依次设有轴承Ⅱ及电机Ⅱ，所述电机Ⅱ的输出轴穿过轴承Ⅱ和直线轴承Ⅰ内环的尾端螺纹连接，所述直线轴承Ⅰ外环和连接箱前端固定连接；所述可伸缩喷管包含直线轴承Ⅱ、喷嘴及分进水管，所述直线轴承Ⅱ内环的前端和喷嘴连接，所述直线轴承Ⅱ外环的尾端内部依次设有轴承Ⅳ及电机Ⅳ，所述电机Ⅳ的输出轴穿过轴承Ⅳ和直线轴承Ⅱ内环的尾端螺纹连接，所述直线轴承Ⅱ外环的尾端和连接箱前端固定连接；

所述固定底座底部四周设置可转动驱动器，所述驱动器之间设置泥浆抽吸入管，所述驱动器外侧设有多个驱动喷嘴和多个驱动钻头；所述固定底座三个侧边设有多个底座喷嘴和多个底座钻头；所述固定底座底部四角设置可伸缩支撑轮，所述可伸缩支撑轮包含直线轴承Ⅲ及活动轮，所述直线轴承Ⅲ内环的底端内部设有轴承Ⅴ，所述活动轮和轴承Ⅴ过盈连接，所述直线轴承Ⅲ外环尾端内部依次设有轴承Ⅲ及电机Ⅲ，所述电机Ⅲ的输出轴穿过轴承Ⅲ和直线轴承Ⅲ内环的尾端螺纹连接，所述直线轴承Ⅲ外环和固定底座底部固定连接；所述施工微机和电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ及电机Ⅳ连接；

所述控制部包括控制微机、水泵及水回收器，所述控制微机和水泵及水回收器连接，所述控制微机和施工微机通信连接，所述水泵通过进水管和施工部连接，所述水回收器通过泥浆抽取管和和施工部连接。

进一步地，所述可伸缩钻管还包含压力传感器，所述压力传感器位于电机Ⅱ和连接箱之间，所述施工微机和压力传感器连接。

进一步地，所述可伸缩喷管还包含增压泵，所述增压泵和分进水管连接，所述施工微机和增压泵连接。

进一步地，所述保护外壳顶部设置摄像头，所述施工微机和摄像头连接。

进一步地，所述保护外壳设置定位器，所述施工微机和定位器连接。

进一步地，所述固定底座顶部设置倾角传感器，所述施工微机和倾角传感器连接。

本发明还提供一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备施工方法，包括以下步骤：

1)设置开挖路线：将施工部的尺寸和管柱设施位置图输入控制微机，以管线不与管柱设施缠绕为前提，由控制微机选择一条最佳开挖路线并将最佳开挖路线传输给施工微机；

2)设置开挖参数：人工在控制微机中输入水泵及水回收器初始工作功率并将传输至施工微机；

3)安放设备：根据最佳开挖路线选定初始开挖点，在初始开挖点处挖出一块深度小于或等于施工部高度的空间，将设备施工部放入其中，且使固定底盘的前端及可伸缩钻管单元及可伸缩喷管单元朝向开挖方向；

4)预备开挖：控制微机下达“预备开挖”指令，控制微机将指令传输给施工微机，施工微机控制电机Ⅲ使得固定底座前侧的两个可伸缩支撑轮伸高以支撑前侧两个驱动器离开土面，此时后侧两个驱动器仍接触土面；接着施工微机控制固定底座前侧的两个驱动器旋转，使得前侧驱动器的驱动喷嘴和驱动钻头朝向开挖方向；

5)开挖：控制微机下达“开挖”指令，控制微机将指令传输给施工微机，施工微机控制电机Ⅰ带动可伸缩钻管的钻头转动，利用可伸缩喷管的喷嘴喷出的高压水射流及可伸缩钻管的钻头切割土体形成泥浆，泥浆通过泥浆抽吸入管吸入泥浆抽取管最后到达水回收装置；施工微机利用定位器实时采集施工部的位置信息并发送至控制微机，当遇到管柱时，控制微机利用管柱设施位置图中管柱的尺寸和大小分析出每个钻头及每个喷嘴的伸缩量并发送至施工微机，施工微机控制对应的电机Ⅱ及电机Ⅳ实现钻头及喷嘴的伸缩以适应管柱旁土体的形状，同时控制微机利用施工微机控制电机Ⅲ实现前两个可伸缩支撑轮收回并驱动四个驱动器带动施工部绕着管柱设施转动；当开挖完管柱设施旁的土体后，控制微机利用施工微机控制四个驱动器带动施工部回到原定的开挖路线上继续开挖；

6)完成其他层土体开挖：一层土体开挖完成后，继续进行步骤1)、2)、3)、4)、5)，直到将所有待开挖的土体挖完。

进一步地，步骤5中施工微机利用压力传感器实时监测各可伸缩钻管的钻头处的压力并传输至控制微机，当压力增大到第一阈值时，控制微机利用施工微机驱动相应的增压泵工作，当压力增大到第二阈值时，施工微机控制后侧两个驱动器停止前进，并将中断信号传输到控制微机，转由人工控制施工部；技术人员通过摄像头传输到控制微机的实时影像信息，控制调整可伸缩钻管和可伸缩喷管的长度并调整水压大小以继续开挖障碍物所在土体或者绕开障碍物。

进一步地，步骤5中，开挖路线采用“S”形开挖路线，施工部第一次转向时，施工微机控制前两个可伸缩支撑轮收回，控制四个驱动器转动并前进使固定底盘及保护外壳向待转向侧转动90度，接着调节四个可伸缩支撑轮以便驱动器正对开挖方向；原地转动90度后，施工微机控制可伸缩支撑轮和驱动器回到步骤4中的预备开挖状态并向转向侧进行开挖；

当整个施工部完全进入下一个直线开挖轨道时，施工微机控制驱动器停止工作保证固定底盘不转动，同时控制保护外壳转动90度，接着调节四个可伸缩支撑轮以便驱动器正对开挖方向，即转向新的开挖方向；转动90度后，施工微机控制可伸缩支撑轮和驱动器回到步骤4中的预备开挖状态继续进行开挖；

第二次转向时，施工微机控制前两个可伸缩支撑轮收回，施工微机控制驱动器停止工作保证固定底盘不转动，同时控制保护外壳转动90度，接着调节四个可伸缩支撑轮以便驱动器正对开挖方向，即转向新的开挖方向；转动90度后，施工微机控制可伸缩支撑轮和驱动器回到步骤4中的预备开挖状态继续进行开挖。

本发明的有益效果在于：利用高压水射流及钻头切割土体，控制微机依据定位器及管柱设施位置图控制钻头及喷嘴的伸缩以适应管柱旁土体的形状，避免了对地下管柱设施造成损坏；利用在驱动器及固定底座外侧分别设置驱动钻头及驱动喷嘴、底座钻头及底座喷嘴增大了土体切割的效率；控制微机采用可伸缩支撑轮及驱动器带动施工部前进及转弯，从而解决了逆作法施工条件下挖土过程中由于地下管柱设施布置复杂、施工区域狭小导致大型挖土机械无法施工或是施工成本过高及安全隐患较大的技术问题，同时该土体开挖设备具有操作简单、安全性高、施工效果好、耗用工期较短及施工成本较低的优点。

附图说明

图1为本发明实施例中土体开挖设备的侧面示意图；

图2为本发明实施例中土体开挖设备固定底座的仰视图；

图3为本发明实施例中土体开挖设备的正面示意图；

图4为本发明实施例中土体开挖设备中可伸缩钻管的示意图；

图5为本发明实施例中土体开挖设备中可伸缩喷管的示意图；

图6为本发明实施例中土体开挖设备中可伸缩支撑轮的示意图；

图7为本发明实施例中土体开挖设备开挖时的“S”形开挖路线示意图；

图中标号：施工部100、控制部200、进水管300、泥浆抽取管400、输电线500、保护外壳1、固定底座2、底座喷嘴21、底座钻头22、施工微机3、连接箱4、可伸缩钻管5、直线轴承Ⅰ51、钻头52，所述直线轴承Ⅰ内环51-1、轴承Ⅰ51-2、电机Ⅰ51-3、直线轴承Ⅰ外环51-4、轴承Ⅱ51-5、电机Ⅱ51-6、压力传感器51-7、可伸缩喷管6、直线轴承Ⅱ61、喷嘴62及分进水管63、直线轴承Ⅱ内环61-1、直线轴承Ⅱ外环61-2、轴承Ⅳ61-3、电机Ⅳ61-4、增压泵61-5、驱动器7、驱动喷嘴71、驱动钻头72、泥浆抽吸入管8、可伸缩支撑轮9、直线轴承Ⅲ91、活动轮92，直线轴承Ⅲ内环91-1、轴承Ⅴ91-2，直线轴承Ⅲ外环91-3、轴承Ⅲ91-4、电机Ⅲ91-5、控制微机10、水泵11、水回收器12、倾角传感器13、摄像头14、定位器15、初始开挖点32、第一条直线开挖路线33、第一竖直开挖路线34、第二直线开挖路线35、第二竖直开挖路线36、固定底盘转动37、第n次转向38

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，实施例中的水平、竖直、第一、第二、第三、及向左向右仅仅是为了更好地说明方向及起区分作用，不能作为本发明的限制依据。

如图1至图2所示，一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备，包括施工部100和控制部200，所述施工部100与所述控制部200通过进水管300和泥浆抽取管400连接；

所述施工部100包括保护外壳1、固定底座2及施工微机3，所述保护外壳1底部和固定底座2转动连接，一般可以在固定底座2设置电机Ⅴ同时利用该电机Ⅴ的输出轴带动护外壳转动，所述保护外壳1顶部设置摄像头14、背侧设置定位器15，摄像头14采集图像数据，定位器15用于识别施工部100位置信息，这里一般不对定位器15的位置作具体限制；所述保护外壳1内部设置连接箱4，所述连接箱4前端设置多个可伸缩钻管5单元及可伸缩喷管6单元，所述可伸缩钻管5单元由一排可伸缩钻管5构成，所述可伸缩喷管6单元由一排可伸缩喷管6构成，本实施例中采用可伸缩喷管6单元和可伸缩钻管5单元相邻排列，也采用其他排列；如图4所示，所述可伸缩钻管5包含直线轴承Ⅰ51及钻头52，所述直线轴承Ⅰ内环51-1的前端内部依次设有轴承Ⅰ51-2及电机Ⅰ51-3，所述轴承Ⅰ51-2的内环和钻头52固定连接，所述电机Ⅰ51-3的输出轴和轴承Ⅰ51-2过盈连接，所述直线轴承Ⅰ外环51-4尾端内部依次设有轴承Ⅱ51-5及电机Ⅱ51-6，所述电机Ⅱ51-6的输出轴穿过轴承Ⅱ51-5和直线轴承Ⅰ内环51-1的尾端螺纹连接，所述可伸缩钻管5还包含压力传感器51-7，所述压力传感器51-7位于电机Ⅱ51-6和连接箱4之间，所述直线轴承Ⅰ外环51-4和连接箱4前端固定连接；此时电机Ⅰ51-3带动钻头52转动，电机Ⅱ51-6固定在直线轴承Ⅰ外环51-4上，当电机Ⅱ51-6输出轴转动时带动直线轴承Ⅰ内环51-1沿着水平方向运动，此时直线轴承Ⅰ外环51-4保持不动；

如图5所示，所述可伸缩喷管6包含直线轴承Ⅱ61、喷嘴62及分进水管63，所述直线轴承Ⅱ内环61-1的前端和喷嘴62可拆卸连接以便调整角度，所述直线轴承Ⅱ外环61-2的尾端内部依次设有轴承Ⅳ61-3及电机Ⅳ61-4，所述电机Ⅳ61-4的输出轴穿过轴承Ⅳ61-3和直线轴承Ⅱ内环61-1的尾端螺纹连接，所直线轴承Ⅱ外环61-2的尾端和连接箱4前端固定连接；所述可伸缩喷管6还包含增压泵61-5，所述增压泵61-5和分进水管63连接，所述施工微机3和增压泵61-5连接；当电机Ⅳ61-4输出轴转动时带动直线轴承Ⅱ内环61-1沿着水平方向运动，此时直线轴承Ⅱ外环61-2保持不动；

所述固定底座2顶部设置倾角传感器13，所述固定底座2底部四周设置可转动驱动器7，驱动器7旋转方式和前面保护外壳1旋转方式相同，在此不再赘述；所述驱动器7之间设置泥浆抽吸入管8，所述驱动器7外侧设有多个驱动喷嘴71和多个驱动钻头72，本实施中驱动喷嘴71和驱动钻头72采用相邻排列，也采用其他排列；所述固定底座2三个侧边设有多个底座喷嘴21和多个底座钻头22，本实施中底座喷嘴21和底座钻头22采用相邻排列，也采用其他排列；所述固定底座2底部四角设置可伸缩支撑轮9，如图6所示，所述可伸缩支撑轮9包含直线轴承Ⅲ91及活动轮92，所述直线轴承Ⅲ内环91-1的底端内部设有轴承Ⅴ91-2，所述活动轮92和轴承Ⅴ91-2过盈连接，所述直线轴承Ⅲ外环91-3尾端内部依次设有轴承Ⅲ91-4及电机Ⅲ91-5，所述电机Ⅲ91-5的输出轴穿过轴承Ⅲ91-4和直线轴承Ⅲ内环91-1的尾端螺纹连接，所直线轴承Ⅲ外环91-3和固定底座2底部固定连接；当电机Ⅲ91-5输出轴转动时带动直线轴承Ⅲ内环91-1及活动轮沿着竖直方向运动，此时直线轴承Ⅲ外环91-3保持不动，同时采用后面两个驱动器7驱动前面两个可伸缩支撑轮9前进，由于轴承Ⅴ91-2的存在保证了可伸缩支撑轮9可以进行转弯，所述倾角传感器13可以保证前两个驱动器7离开土面实现将多个驱动喷嘴71和多个驱动钻头72对准开挖方向，同时保证后面两个驱动位于土面保证驱动施工部100运动；在实施例中驱动器7可由一组履带实现。

所述施工微机3和电机Ⅰ51-3、电机Ⅱ51-6、电机Ⅲ91-5、电机Ⅳ61-4、摄像头14、定位器15及倾角传感器13连接；此时驱动器7转动的电机及电机Ⅴ同样和施工微机3连接。

所述控制部200包括控制微机10、水泵11及水回收器12，所述控制微机10和水泵11及水回收器12连接，所述控制微机10和施工微机3通信连接，所述水泵11通过进水管300和施工部100连接，所述水回收器12通过泥浆抽取管400和和施工部100连接，进水管300、输电线500可以通过在固定底座2开个圆孔接入至施工部100；其中水回收器12带有真空泵将泥浆水从泥浆抽吸入管8吸入至回收器，同时水回收器12将泥浆过滤，并将过滤后的水通过水管重新打入水泵11中，以做到水的循环利用。

本发明还提供一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备施工方法，包括以下步骤：

1)设置开挖路线：将施工部100的尺寸和管柱设施位置图输入控制微机10，以管线不与管柱设施缠绕为前提，由控制微机10选择一条最佳开挖路线并将最佳开挖路线传输给施工微机3；

2)设置开挖参数：人工在控制微机10中输入水泵11及水回收器12初始工作功率并将传输至施工微机3；

3)安放设备：根据最佳开挖路线选定初始开挖点，在初始开挖点处挖出一块深度小于或等于施工部100高度的空间，将设备施工部100放入其中，且使固定底盘的前端及可伸缩钻管5单元及可伸缩喷管6单元朝向开挖方向；

4)预备开挖：控制微机10下达“预备开挖”指令，控制微机10将指令传输给施工微机3，施工微机3控制电机Ⅲ91-5使得固定底座2前侧的两个可伸缩支撑轮9伸高以支撑前侧两个驱动器7离开土面，此时后侧两个驱动器7仍接触土面；接着施工微机3控制固定底座2前侧的两个驱动器7旋转，使得前侧驱动器7的驱动喷嘴71和驱动钻头72朝向开挖方向；

5)开挖：控制微机10下达“开挖”指令，控制微机10将指令传输给施工微机3，施工微机3控制电机Ⅰ51-3带动可伸缩钻管5的钻头52转动，利用可伸缩喷管6的喷嘴62喷出的高压水射流及可伸缩钻管5的钻头52切割土体形成泥浆，泥浆通过泥浆抽吸入管8吸入泥浆抽取管400最后到达水回收装置；施工微机3利用定位器15实时采集施工部100的位置信息并发送至控制微机10，当遇到管柱时，控制微机10利用管柱设施位置图中管柱的尺寸和大小分析出每个钻头52及每个喷嘴62的伸缩量并发送至施工微机3，施工微机3控制对应的电机Ⅱ51-6及电机Ⅳ61-4实现钻头52及喷嘴62的伸缩以适应管柱旁土体的形状，同时控制微机10利用施工微机3控制电机Ⅲ91-5实现前两个可伸缩支撑轮9收回并驱动四个驱动器7带动施工部100绕着管柱设施转动；当开挖完管柱设施旁的土体后，控制微机10利用施工微机3控制四个驱动器7带动施工部100回到原定的开挖路线上继续开挖；

6)完成其他层土体开挖：一层土体开挖完成后，继续进行步骤1)、2)、3)、4)、5)，直到将所有待开挖的土体挖完。

其中，步骤5中施工微机3利用压力传感器51-7实时监测各可伸缩钻管5的钻头52处的压力并传输至控制微机10，当压力增大到第一阈值时，控制微机10利用施工微机3驱动相应的增压泵61-5工作，当压力增大到第二阈值时，施工微机3控制后侧两个驱动器7停止前进，并将中断信号传输到控制微机10，转由人工控制施工部100；技术人员通过摄像头14传输到控制微机10的实时影像信息，控制调整可伸缩钻管5和可伸缩喷管6的长度并调整水压大小以继续开挖障碍物所在土体或者绕开障碍物。

如图7所示，开挖路线采用“S”形开挖路线，当施工部100从起始开挖点32沿着线路33开挖完成后，施工部100第一次转向时(从线路33转向34)，施工微机3控制前两个可伸缩支撑轮9收回，控制四个驱动器7转动使固定底盘及保护外壳1向待转向侧转动90度(向右旋转90度)，其中固定底盘转动可参考37图示，接着调节四个可伸缩支撑轮9以便驱动器7正对开挖方向(先将4个可伸缩支撑轮9升高调整驱动器7正对开挖方向再收回4个可伸缩支撑轮9)；原地转动90度后，施工微机3控制可伸缩支撑轮9和驱动器7回到步骤4中的预备开挖状态并向转向侧进行开挖，从而完成线路34的开挖，此时是为了形成施工部100大小的一个开挖空间；

当整个施工部100完全进入下一个直线开挖轨道时(线路35)，施工微机3控制驱动器7停止工作保证固定底盘不转动，同时控制保护外壳1转动90度，接着调节四个可伸缩支撑轮9以便驱动器7正对开挖方向，即转向新的开挖方向；转动90度后，施工微机3控制可伸缩支撑轮9和驱动器7回到步骤4中的预备开挖状态继续进行开挖；此时将固定底盘方向固定为了防止各类线缠绕；

当线路35开挖完后，第二次转向时(从线路35转向36)，施工微机3控制前两个可伸缩支撑轮9收回，施工微机3控制驱动器7停止工作保证固定底盘不转动，同时控制保护外壳1转动90度，接着调节四个可伸缩支撑轮9以便驱动器7正对开挖方向，即转向新的开挖方向；转动90度后，施工微机3控制可伸缩支撑轮9和驱动器7回到步骤4中的预备开挖状态继续进行开挖，从而完成一次S型线路挖掘，后期第n次转向时(38)和第二次转向相同，重复上述第二次转向时(从线路35转向36)及下一个直线开挖轨道时(线路35)即可完成一层土体开挖。

上所述仅为本申请的部分优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备，其特征在于，包括施工部(100)和控制部(200)，所述施工部(100)与所述控制部(200)通过进水管(300)和泥浆抽取管(400)连接；

所述施工部(100)包括保护外壳(1)、固定底座(2)及施工微机(3)，所述保护外壳(1)底部和固定底座(2)转动连接；所述保护外壳(1)内部设置连接箱(4)，所述连接箱(4)前端设置多个可伸缩钻管(5)单元及可伸缩喷管(6)单元，所述可伸缩钻管(5)单元由一排可伸缩钻管(5)构成，所述可伸缩喷管(6)单元由一排可伸缩喷管(6)构成；所述可伸缩钻管(5)包含直线轴承Ⅰ(51)及钻头(52)，所述直线轴承Ⅰ内环(51-1)的前端内部依次设有轴承Ⅰ(51-2)及电机Ⅰ(51-3)，所述轴承Ⅰ(51-2)的内环和钻头(52)固定连接，所述电机Ⅰ(51-3)的输出轴和轴承Ⅰ(51-2)过盈连接，所述直线轴承Ⅰ外环(51-4)尾端内部依次设有轴承Ⅱ(51-5)及电机Ⅱ(51-6)，所述电机Ⅱ(51-6)的输出轴穿过轴承Ⅱ(51-5)和直线轴承Ⅰ内环(51-1)的尾端螺纹连接，所述直线轴承Ⅰ外环(51-4)和连接箱(4)前端固定连接；所述可伸缩喷管(6)包含直线轴承Ⅱ(61)、喷嘴(62)及分进水管(63)，所述直线轴承Ⅱ内环(61-1)的前端和喷嘴(62)连接，所述直线轴承Ⅱ(61)外环的尾端内部依次设有轴承Ⅳ(61-3)及电机Ⅳ(61-4)，所述电机Ⅳ(61-4)的输出轴穿过轴承Ⅳ(61-3)和直线轴承Ⅱ内环(61-1)的尾端螺纹连接，所述直线轴承Ⅱ外环(61-2)的尾端和连接箱(4)前端固定连接；

所述固定底座(2)底部四周设置可转动驱动器(7)，所述驱动器(7)之间设置泥浆抽吸入管(8)，所述驱动器(7)外侧设有多个驱动喷嘴(71)和多个驱动钻头(72)；所述固定底座(2)三个侧边设有多个底座喷嘴(21)和多个底座钻头(22)；所述固定底座(2)底部四角设置可伸缩支撑轮(9)，所述可伸缩支撑轮(9)包含直线轴承Ⅲ(91)及活动轮(92)，所述直线轴承Ⅲ内环(91-1)的底端内部设有轴承Ⅴ(91-2)，所述活动轮(92)和轴承Ⅴ(91-2)过盈连接，所述直线轴承Ⅲ外环(91-3)尾端内部依次设有轴承Ⅲ(91-4)及电机Ⅲ(91-5)，所述电机Ⅲ(91-5)的输出轴穿过轴承Ⅲ(91-4)和直线轴承Ⅲ内环(91-1)的尾端螺纹连接，所述直线轴承Ⅲ外环(91-3)和固定底座(2)底部固定连接；所述施工微机(3)和电机Ⅰ(51-3)、电机Ⅱ(51-6)、电机Ⅲ(91-5)及电机Ⅳ(61-4)连接；

所述控制部(200)包括电控制微机(10)、水泵(11)及水回收器(12)，所述电控制微机(10)和水泵(11)及水回收器(12)连接，所述电控制微机(10)和施工微机(3)通信连接，所述水泵(11)通过进水管(300)和施工部(100)连接，所述水回收器(12)通过泥浆抽取管(400)和和施工部(100)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备，其特征在于，所述可伸缩钻管(5)还包含压力传感器(51-7)，所述压力传感器(51-7)位于电机Ⅱ(51-6)和连接箱(4)之间，所述施工微机(3)和压力传感器(51-7)连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备，其特征在于，所述可伸缩喷管(6)还包含增压泵(61-5)，所述增压泵(61-5)和分进水管(63)(300)连接，所述施工微机(3)和增压泵(61-5)连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备，其特征在于，所述保护外壳(1)顶部设置摄像头(14)，所述施工微机(3)和摄像头(14)连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备，其特征在于，所述保护外壳(1)设置定位器(15)，所述施工微机(3)和定位器(15)连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备，其特征在于，所述固定底座(2)顶部设置倾角传感器(13)，所述施工微机(3)和倾角传感器(13)连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设置开挖路线：将施工部(100)的尺寸和管柱设施位置图输入电控制微机(10)，以管线不与管柱设施缠绕为前提，由电控制微机(10)选择一条最佳开挖路线并将最佳开挖路线传输给施工微机(3)；

2)设置开挖参数：人工在电控制微机(10)中输入水泵(11)及水回收器(12)初始工作功率并将传输至施工微机(3)；

3)安放设备：根据最佳开挖路线选定初始开挖点，在初始开挖点处挖出一块深度小于或等于施工部(100)高度的空间，将设备施工部(100)放入其中，且使固定底盘的前端及可伸缩钻管(5)单元及可伸缩喷管(6)单元朝向开挖方向；

4)预备开挖：电控制微机(10)下达“预备开挖”指令，电控制微机(10)将指令传输给施工微机(3)，施工微机(3)控制电机Ⅲ(91-5)使得固定底座(2)前侧的两个可伸缩支撑轮(9)伸高以支撑前侧两个驱动器(7)离开土面，此时后侧两个驱动器(7)仍接触土面；接着施工微机(3)控制固定底座(2)前侧的两个驱动器(7)旋转，使得前侧驱动器(7)的驱动喷嘴(71)和驱动钻头(72)朝向开挖方向；

5)开挖：电控制微机(10)下达“开挖”指令，电控制微机(10)将指令传输给施工微机(3)，施工微机(3)控制电机Ⅰ(51-3)带动可伸缩钻管(5)的钻头(52)转动，利用可伸缩喷管(6)的喷嘴(62)喷出的高压水射流及可伸缩钻管(5)的钻头(52)切割土体形成泥浆，泥浆通过泥浆抽吸入管(8)吸入泥浆抽取管(400)最后到达水回收装置；施工微机(3)利用定位器(15)实时采集施工部(100)的位置信息并发送至电控制微机(10)，当遇到管柱时，电控制微机(10)利用管柱设施位置图中管柱的尺寸和大小分析出每个钻头(52)及每个喷嘴(62)的伸缩量并发送至施工微机(3)，施工微机(3)控制对应的电机Ⅱ(51-6)及电机Ⅳ(61-4)实现钻头(52)及喷嘴(62)的伸缩以适应管柱旁土体的形状，同时电控制微机(10)利用施工微机(3)控制电机Ⅲ(91-5)实现前两个可伸缩支撑轮(9)收回并驱动四个驱动器(7)带动施工部(100)绕着管柱设施转动；当开挖完管柱设施旁的土体后，电控制微机(10)利用施工微机(3)控制四个驱动器(7)带动施工部(100)回到原定的开挖路线上继续开挖；

6)完成其他层土体开挖：一层土体开挖完成后，继续进行步骤1)、2)、3)、4)、5)，直到将所有待开挖的土体挖完。

8.根据权利要求7所述的一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备施工方法，其特征在于，步骤5中施工微机(3)利用压力传感器(51-7)实时监测各可伸缩钻管(5)的钻头(52)处的压力并传输至电控制微机(10)，当压力增大到第一阈值时，电控制微机(10)利用施工微机(3)驱动相应的增压泵(61-5)工作，当压力增大到第二阈值时，施工微机(3)控制后侧两个驱动器(7)停止前进，并将中断信号传输到电控制微机(10)，转由人工控制施工部(100)；技术人员通过摄像头(14)传输到电控制微机(10)的实时影像信息，控制调整可伸缩钻管(5)和可伸缩喷管(6)的长度并调整水压大小以继续开挖障碍物所在土体或者绕开障碍物。

9.根据权利要求8所述的一种用于逆作施工中狭小区域土体开挖设备施工方法，其特征在于，步骤5中，开挖路线采用“S”形开挖路线，施工部(100)第一次转向时，施工微机(3)控制前两个可伸缩支撑轮(9)收回，控制四个驱动器(7)转动并前进使固定底盘及保护外壳(1)向待转向侧转动90度，接着调节四个可伸缩支撑轮(9)以便驱动器(7)正对开挖方向；原地转动90度后，施工微机(3)控制可伸缩支撑轮(9)和驱动器(7)回到步骤4中的预备开挖状态并向转向侧进行开挖；

当整个施工部(100)完全进入下一个直线开挖轨道时，施工微机(3)控制驱动器(7)停止工作保证固定底盘不转动，同时控制保护外壳(1)转动90度，接着调节四个可伸缩支撑轮(9)以便驱动器(7)正对开挖方向，即转向新的开挖方向；转动90度后，施工微机(3)控制可伸缩支撑轮(9)和驱动器(7)回到步骤4中的预备开挖状态继续进行开挖；

第二次转向时，施工微机(3)控制前两个可伸缩支撑轮(9)收回，施工微机(3)控制驱动器(7)停止工作保证固定底盘不转动，同时控制保护外壳(1)转动90度，接着调节四个可伸缩支撑轮(9)以便驱动器(7)正对开挖方向，即转向新的开挖方向；转动90度后，施工微机(3)控制可伸缩支撑轮(9)和驱动器(7)回到步骤4中的预备开挖状态继续进行开挖。

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