CN115324139A - 一种梯形明沟开挖用挖斗、挖机及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工程施工设备的领域，尤其是涉及一种梯形明沟开挖用挖斗，包括呈梯形的背板，背板与梯形明沟的横截面相同，背板的两腰侧边上对称固定连接有一对侧板，背板的底部固定连接有底板，背板的顶部固定连接有顶板，背板、两侧板、底板和顶板组合形成挖斗，顶板上设置有与挖机连接的连接组件；还涉及一种梯形明沟开挖用挖机，包括挖斗以及用于安装挖斗的挖机；还涉及一种梯形明沟开挖的施工方法，包括以下步骤：S1：拆卸并安装挖斗；S2：测量并放线；S3：控制挖斗开挖；S4：重复步骤S3直至梯形明沟开挖完成。本申请具有提高梯形明沟的开挖效率、减轻工作人员劳动量、对边坡进行修整和坡底整平一体化施工以及保证开挖明沟符合设计要求的效果。

Description

一种梯形明沟开挖用挖斗、挖机及施工方法

技术领域

本申请涉及工程施工设备的领域，尤其是涉及一种梯形明沟开挖用挖斗、挖机及施工方法。

背景技术

梯形明沟顾名思义其沟身横截面为上宽下窄的倒梯形，根据沟的深度不同，侧墙分别为1:1和1：1.5两种坡比的斜面，一面与土基直接相接，另一面临空；现有的部分河道和排水沟等通常采用梯形设置，在使用时，需要对沟体的侧壁以及底壁混凝土浇筑，其优点是结构稳定，建成后不用经常维护。明沟是指设置在路基路肩外侧及低填方路基地脚外侧的纵向人工沟渠，用以收集路面的地面水，排除路基拦截道路上方边坡的坡面水，迅速汇集并把它们引入顺畅的排水通道中，通过桥涵等将其泄放到道路的下方，明沟是为汇集和排除路面、路肩及边坡的降水，在道路两侧设置的纵向水沟，是道路路界地表排水设施的组成部分，是坡面排水的设施之一，是道路排水系统不可缺少的一部分。

目前梯形明沟的主要施工方法一是采用人工配合挖掘机开挖、刷坡、清底的工艺；二是对挖斗进行改装，利用改装挖斗的梯形结构提高成型效率的工艺；三是采用挖掘机开挖沟槽，再利用梯形斗体通过扩张、压实等方式修整成型的工艺。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有下述缺陷：现有明沟的开挖方式，在开挖过程中容易出现超挖和欠挖的现象，并且工序复杂，需要使用大量的人力，施工效率低。

发明内容

为了提高明沟开挖的效率，本申请提供一种梯形明沟开挖用挖斗、挖机及施工方法。

第一方面，本申请提供一种梯形明沟开挖用挖斗，采用如下的技术方案：

一种梯形明沟开挖用挖斗，包括呈梯形且竖直设置的背板，所述背板与待开挖明沟的横截面相同，所述背板的两腰侧边上对称固定连接有一对侧板，所述背板的底部固定连接有底板，所述背板的顶部固定连接有顶板，所述背板、两侧板、底板和顶板组合形成挖斗，所述顶板上设置有与挖机连接的连接组件。

通过采用上述技术方案，本申请通过设置的背板、两侧板、底板和顶板组合形成的挖斗，来挖取需要开挖的梯形明沟，由于背板的尺寸与待开挖梯形明沟的横截面相同，在开挖过程中，底板、顶板和两侧板能够保证开挖梯形明沟的轮廓，两侧板控制梯形明沟边坡的坡度，并且底板能够保证梯形明沟沟底的平整度，有效提高了梯形明沟开挖的效率。

可选的，所述连接组件包括一对固定连接在顶板上的斗耳板，两所述斗耳板的长度方向与顶板的长度方向垂直，并且斗耳板的两端均设置有铰接孔。

通过采用上述技术方案，本申请设置的连接组件，使开挖明沟用的挖斗能够与现有标准的挖机进行连接，在与现有标准挖机进行安装时，挖机的小臂与两斗耳板铰接，然后通过操作挖机，使挖斗实现挖土的动作。

可选的，两所述斗耳板之间设置有加劲板，所述加劲板固定在顶板上，并且加劲板的两端与两斗耳板固定。

通过采用上述技术方案，在两斗耳板之间设置的加劲板，一方面，能够增加斗耳板与顶板之间的连接强度，避免挖斗在挖取土壤的情况下，斗耳板与顶板之间发生断裂，另一方面，设置在两斗耳板之间的加劲板，能够保证两斗耳板始终保持竖直状态，避免挖斗在长时间使用之后，两斗耳板之间发生弯曲变形。

可选的，所述顶板上固定连接有一对翼板，两所述翼板的长度方向与顶板的长度方向相同，并且两翼板相互远离的端部超出顶板的端部。

通过采用上述技术方案，在顶板上焊接固定的两翼板，一方面能够起到提示的作用，当翼板的下边缘接触到梯形明沟两侧的护肩时，操作人员开始控制挖斗，是挖斗逐渐转换成与梯形明沟呈垂直的状态，然后开始对梯形明沟内的土壤进行挖掘，另一方面，当挖斗在挖土过程中，两翼板能够对梯形明沟护肩上的土质进行修整和整平处理，避免松软的土壤出现塌落的问题。

可选的，所述背板上且位于挖斗内部的表面上至少固定连接有一个腹板，所述腹板的两端与挖斗的侧壁固定。

通过采用上述技术方案，在挖斗内部设置的腹板，一方面增加了挖斗内部的连接强度，避免挖斗在挖土过程中，两侧板、顶板和底板发生变形，另一方面，挖斗在挖土过程中，设置在挖斗中部的腹板，能够起到对土体进行切割的作用，减小切割土体时的阻力。

可选的，所述顶板、底板、两侧板和腹板远离背板的一侧均设置成刀刃状。

通过采用上述技术方案，挖斗在挖土过程中，两侧板、底板和顶板能够对土体进行切削，使切削完成的土体能够顺利的进入到挖斗内部，两腹板能够对进入到挖斗内部的土体进行切削，避免挖斗内部的土体体积较大，并且两腹板能够对待开挖明沟中部的土体进行切削，避免土体的形状较大不方便被挖入到挖斗中。

第二方面，本申请提供一种梯形明沟开挖用挖机，采用如下的技术方案：

一种梯形明沟开挖用挖机，包括挖斗以及用于安装挖斗的挖机，所述挖机包括斗杆和挖斗油缸，所述斗杆的端部与两斗耳板的同一端铰接，并且斗杆靠近挖斗的端部设置有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与斗耳板的另外一端铰接，所述第二连杆的一端与斗杆外壁铰接，所述第一连杆远离斗耳板的端部以及第二连杆远离斗杆的端部相互铰接，并且第一连杆与第二连杆相靠近的端部与挖斗油缸的端部铰接。

通过采用上述技术方案，本申请设置的挖斗能够使用与大部分的挖机，在使用时，将标准挖机上的挖斗取下，将特制的挖斗安装到挖机上，通过控制挖斗油缸，在第一连杆和第二连杆的作用下，即可进行操作进行挖沟操作，在开挖过程中，能够一次性开挖出设计要求的梯形明沟。

第三方面，本申请提供一种梯形明沟开挖的施工方法，采用如下的技术方案：

一种梯形明沟开挖的施工方法，包括以下步骤：

S1：拆卸并安装挖斗，拆卸所使用挖机的标准挖斗，并将待开挖梯形明沟的挖斗安装到挖机的斗杆上；

S2：测量并画线，在地面上标注出待开挖梯形明沟的中心线和两侧需要开挖的轮廓线；

S3：控制挖斗开挖，工作人员操作挖机，使挖斗对准中心线，利用底板、两侧板和腹板对土体进行切削，从而进行开挖明沟；当待开挖明沟的深度较深时，宜采用分层开挖的形式，开挖过程中，始终保持挖斗处于两条开挖轮廓线的中部；

S4：重复步骤S3，并且沿画线的长度进行水平方向上的开挖，直至梯形明沟开挖完成。

优选的，所述步骤S3中，在开挖过程中，挖斗的翼板接触到梯形明沟的护肩上后，调整挖斗的角度，使挖斗与地面垂直，然后控制挖机水平移动，利用两侧板和底板进行边坡修整和坡底整平。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过制作的梯形明沟开挖用的挖斗，在实际开挖过程中，仅需要测量员和挖机操作人员即可完成梯形明沟的开挖、修坡和整平作业，极大的降低了劳动力的投入；

2.在顶板上设置的两斗耳板，方便与挖机斗杆进行连接；在顶板上设置的两翼板能够对梯形明沟的边坡进行修整和整平，并且起到提示工作人员，使挖斗对梯形明沟的边坡和地面进行修整；在顶板上设置的加劲板能够提高两斗耳板之间的连接强度；在挖斗内部腹板，能够在挖土过程中，对土体进行切割，减小挖土时的阻力；

3.本申请挖斗所有部位均采用钢板焊接而成，自身强度高，并且制作简便；

4.本申请设置的挖斗可以实现梯形明沟的开挖作业、边坡整型和坡底整平等一体化施工作业，可以通过调节各部件结构处的尺寸，来适应各种尺寸梯形明沟的开挖，适用范围广，既保证了梯形明沟开挖过程中的稳定性和安全性，又提高了施工生产的效率。

附图说明

图1是本申请实施例体现挖斗的整体结构示意图；

图2是本申请实施例将挖斗安装到挖机上的示意图；

图3是本申请实施例开挖梯形明沟的示意图。

附图标记说明：1、背板；2、侧板；3、顶板；4、底板；5、腹板；6、斗耳板；7、加劲板；8、翼板；9、斗杆；10、挖斗油缸；11、第一连杆；12、第二连杆；13、轴销。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种梯形明沟开挖用挖斗。参照图1，一种梯形明沟开挖用挖斗包括呈倒等腰梯形且竖直设置的背板1，在背板1的两腰边缘上对称设置有一对侧板2，两侧板2与背板1垂直固定连接，在背板1的顶部边缘处垂直固定连接有顶板3，在背板1的底部边缘处垂直固定连接有底板4，顶板3的两端以及底板4的两端均与两侧板2固定连接，两侧板2、顶板3和底板4均位于背板1的同一侧，并且朝远离背板1的方向延伸，背板1、两侧板2、顶板3和底板4焊接组合成用于挖掘梯形明沟的挖斗，在顶板3的上表面设置有与标准挖机进行连接的连接组件，在进行挖沟时，工作人员操作挖机来控制挖斗进行挖沟等相关操作。

本申请设置的挖斗尺寸和大小可以根据实际待开挖的明沟尺寸来进行调整，并且背板1的形状和大小与待开挖的梯形明沟的横截面尺寸一致，顶板3、底板4和两侧板2的宽度应以该梯形挖斗的容积不大于所使用的挖机标准挖斗容量的1.5倍为最佳宽度，避免梯形挖斗的容积过大时，所使用的标准挖机功率不够或者不能进行精准的操控。

参照图1，在挖斗内部的背板1上垂直固定连接有腹板5，腹板5至少设置有一个，本申请实施例中，在背板1上设置有两个腹板5，两腹板5之间相互平行设置，并且两腹板5的上端与顶板3固定，两腹板5的下端与底板4固定，两腹板5的宽度与两侧板2的宽度相同，两腹板5沿顶板3的中心线为轴在背板1上对称设置，在挖斗内部设置的两腹板5，一方面增加了挖斗内部的连接强度，避免挖斗在挖土过程中，两侧板2、顶板3和底板4发生变形，另一方面，挖斗在挖土过程中，设置在挖斗中部的两腹板5，能够起到对土体进行切割的作用，减小切割土体时的阻力。

进一步的，两侧板2、底板4、顶板3和两腹板5远离背板1的边缘均设置成刀刃形状的，挖斗在挖土过程中，两侧板2、底板4和顶板3能够对土体进行切削，使切削完成的土体能够顺利的进入到挖斗内部，两腹板5能够对进入到挖斗内部的土体进行切削，避免挖斗内部的土体体积较大，并且两腹板5能够对待开挖明沟中部的土体进行切削，避免土体的形状较大不方便被挖入到挖斗中。

参照图1，连接组件包括一对固定连接在顶板3上表面的斗耳板6，斗耳板6两端向上弯曲，斗耳板6的弯曲点焊接固定在顶板3上表面，并且斗耳板6与顶板3焊接的长度与顶板3的宽度一致，两斗耳板6以顶板3的中心线为轴对称设置，并且两斗耳板6垂直设置在顶板3上，两斗耳板6的长度方向与顶板3的长度方向相垂直，在斗耳板6的两端开设有铰接孔，设置的铰接孔方便与挖机进行连接；进一步的，两斗耳板6相对的表面上且位于铰接孔的位置处均固定连接有斗耳套，设置的斗耳套能够避免两斗耳板6的磨损。

在两斗耳板6之间的顶板3上表面焊接固定有加劲板7，加劲板7位于顶板3上表面的中间位置处，加劲板7与顶板3垂直设置，并且加劲板7的两端与两斗耳板6焊接固定，设置的加劲板7能够增加两斗耳板6与顶板3之间的连接强度，避免挖斗在挖土过程中，由于受力过大，使斗耳板6与顶板3之间发生断裂。

在顶板3上表面垂直焊接固定有一对翼板8，两翼板8为长条形板状结构，两翼板8的长度方向与顶板3的长度方向相同，并且两翼板8对称设置在两斗耳板6相远离的一侧，两翼板8位于加劲板7的两端，并且两翼板8相靠近的端部与对应的斗耳板6固定，两翼板8固定在顶板3远离背板1的边缘位置处，并且两翼板8相远离的端部超出顶板3的两端，本申请实施例中，翼板8的两端超出顶板3端部的距离在10-20cm，在开挖过程中，当两翼板8的端部接触到梯形明沟的两侧护肩时，工作人员控制挖斗与明沟内部垂直，然后进行开挖，并对明沟内部的底部进行修整和整平，因此，设置的两翼板8能够在挖沟过程中，起到提示作用，避免开挖的明沟尺寸偏离设计要求。

本申请实施例还公开一种梯形明沟开挖用挖机。参照图1和图2，一种梯形明沟开挖用挖机包括挖机本体、大臂、大臂油缸、斗杆9、斗杆油缸、挖斗和挖斗油缸10，大臂的一端与挖机本体铰接，大臂的另外一端与斗杆9的端部铰接，大臂油缸控制大臂的摆动，斗杆油缸安装在大臂上，并且斗杆油缸控制斗杆9的摆动，斗杆9远离大臂的一端与挖斗铰接设置，挖斗油缸10安装在斗杆9上，并且挖斗油缸10能够控制挖斗对土体进行挖掘。

参照图1和图2，斗杆9远离大臂的端部通过设置的连接组件与挖斗连接，斗杆9的端部设置在两斗耳板6之间，并且与两斗耳板6靠近挖斗开口的一端铰接，在斗杆9和挖斗之间设置有第一连杆11和第二连杆12，第一连杆11的两端以及第二连杆12的两端均设置有连接孔，第一连杆11的一端与两斗耳板6靠近挖斗背板1的端部铰接，第二连杆12的一端转动设置在斗杆9靠近挖斗的外壁上，并且第一连杆11远离斗耳板6的端部以及第二连杆12远离斗杆9的端部相互铰接，挖斗油缸10的一端与第一连杆11和第二连杆12相铰接的端部连接，在挖斗油缸10、第一连杆11和第二连杆12的作用下，能够控制挖斗进行准确的动作，从而在地面上挖出符合设计要求的梯形明沟。

斗杆9与两斗耳板6的铰接点以及第一连杆11与两斗耳板6的铰接点均穿设有轴销13，当挖斗需要安装到斗杆9上时，将斗杆9的端部与两斗耳板6上的铰接孔穿设上轴销13以及将第一连杆11端部的连接孔以及两斗耳板6上的铰接孔对准并穿设上轴销13，通过设置的轴销13，具有使将斗杆9与挖斗方便连接的作用，并且使斗杆9的端部与斗耳板6之间以及第一连杆11端部与斗耳板6之间更方便转动。

本申请实施例还公开一种梯形明沟开挖的施工方法。参照图1、图2和图3，一种梯形明沟开挖的施工方法包括以下步骤：

S1：拆卸并安装挖斗，拆卸所使用挖机上的标准挖斗，并将待开挖梯形明沟的标准挖斗安装到斗杆9的端部，斗杆9的端部与两斗耳板6靠近挖斗开口的一端通过穿设的轴销13实现铰接，并且将第一连杆11远离挖斗油缸10的一端与两斗耳板6的另外一端也通过穿设的轴线实现铰接，从而通过控制挖斗油缸10使挖斗实现挖土动作。

S2：测量并画线，工作人员在需要开挖梯形明沟的地面上，标注出待开挖梯形明沟的中心线以及明沟两侧需要开挖的轮廓线。

S3：控制挖斗开挖，工作人员通过操作挖机使挖斗在地面上开挖处梯形明沟，在开挖时，遵循从下游到上游的施工顺序，移动挖机就位对中，启动挖机利用挖斗的两侧板2、腹板5和底板4上的刀刃对土体进行切削，从而进行梯形明沟的开挖，挖斗在工作时应运转平顺，当挖斗内挖取一定的土体后，应将挖斗的土壤抛洒在距梯形明沟两米以上的位置处，并且抛洒的土壤堆放高度不超过1.5米。

当需要开挖的梯形明沟的深度较深时，工作人员通过控制挖斗采用分层开挖的形式，开挖过程中，保持挖斗始终处于两条轮廓线之间的中间位置处，避免挖斗在两轮廓线之间出现过大偏差。

在开挖梯形明沟的过程中，当挖斗上的两翼板8接触到地面时，工作人员操控挖斗的速度逐渐放缓，并及时测量两翼板8的高程，当两翼板8的底高程达到梯形明沟护肩的底高程时，逐渐调整挖斗的角度，使挖斗与地面垂直，然后通过控制挖机使挖斗水平方向上进行移动，利用两侧板2和底板4进行梯形明沟边坡的修整和坡底的整平；通过控制两翼板8高程的测量和控制即可保证梯形明沟的开挖尺寸符合梯形明沟的设计要求，并且挖斗在开挖的过程中，两翼板8的两端能够对梯形明沟的护肩进行开挖和整平。

S4：重复步骤S3，沿地面上画线的长度进行水平方向上的开挖，直至梯形明沟开挖完成。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种梯形明沟开挖用挖斗，其特征在于：包括呈梯形且竖直设置的背板(1)，所述背板(1)与待开挖明沟的横截面相同，所述背板(1)的两腰侧边上对称固定连接有一对侧板(2)，所述背板(1)的底部固定连接有底板(4)，所述背板(1)的顶部固定连接有顶板(3)，所述背板(1)、两侧板(2)、底板(4)和顶板(3)组合形成挖斗，所述顶板(3)上设置有与挖机连接的连接组件。

2.根据权利要求1所述的一种梯形明沟开挖用挖斗，其特征在于：所述连接组件包括一对固定连接在顶板(3)上的斗耳板(6)，两所述斗耳板(6)的长度方向与顶板(3)的长度方向垂直，并且斗耳板(6)的两端均设置有铰接孔。

3.根据权利要求2所述的一种梯形明沟开挖用挖斗，其特征在于：两所述斗耳板(6)之间设置有加劲板(7)，所述加劲板(7)固定在顶板(3)上，并且加劲板(7)的两端与两斗耳板(6)固定。

4.根据权利要求1所述的一种梯形明沟开挖用挖斗，其特征在于：所述顶板(3)上固定连接有一对翼板(8)，两所述翼板(8)的长度方向与顶板(3)的长度方向相同，并且两翼板(8)相互远离的端部超出顶板(3)的端部。

5.根据权利要求1所述的一种梯形明沟开挖用挖斗，其特征在于：所述背板(1)上且位于挖斗内部的表面上至少固定连接有一个腹板(5)，所述腹板(5)的两端与挖斗的侧壁固定。

6.根据权利要求1所述的一种梯形明沟开挖用挖斗，其特征在于：所述顶板(3)、底板(4)、两侧板(2)和腹板(5)远离背板(1)的一侧均设置成刀刃状。

7.一种梯形明沟开挖用挖机，其特征在于：包括权利要求1-6任一项所述的挖斗以及用于安装挖斗的挖机，所述挖机包括斗杆(9)和挖斗油缸(10)，所述斗杆(9)的端部与两斗耳板(6)的同一端铰接，并且斗杆(9)靠近挖斗的端部设置有第一连杆(11)和第二连杆(12)，所述第一连杆(11)的一端与斗耳板(6)的另外一端铰接，所述第二连杆(12)的一端与斗杆(9)外壁铰接，所述第一连杆(11)远离斗耳板(6)的端部以及第二连杆(12)远离斗杆(9)的端部相互铰接，并且第一连杆(11)与第二连杆(12)相靠近的端部与挖斗油缸(10)的端部铰接。

8.一种梯形明沟开挖的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：拆卸并安装挖斗，拆卸所使用挖机的标准挖斗，并将待开挖梯形明沟的挖斗安装到挖机的斗杆(9)上；

S2：测量并画线，在地面上标注出待开挖梯形明沟的中心线和两侧需要开挖的轮廓线；

S3：控制挖斗开挖，工作人员操作挖机，使挖斗对准中心线，利用底板(4)、两侧板(2)和腹板(5)对土体进行切削，从而进行开挖明沟；当待开挖明沟的深度较深时，宜采用分层开挖的形式，开挖过程中，始终保持挖斗处于两条开挖轮廓线的中部；

S4：重复步骤S3，并且沿画线的长度进行水平方向上的开挖，直至梯形明沟开挖完成。

9.根据权利要求8所述的一种梯形明沟开挖的施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，在开挖过程中，挖斗的翼板(8)接触到梯形明沟的护肩上后，调整挖斗的角度，使挖斗与地面垂直，然后控制挖机水平移动，利用两侧板(2)和底板(4)进行边坡修整和坡底整平。

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