CN116044306A - 一种可变截面的方桩成孔设备及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可变截面的方桩成孔设备及施工方法，用于实现不同截面尺寸的方桩成孔，提高设备重复使用率。本申请设备包括旋挖机、钻杆、圆形钻筒、驱动器、第一方桩成孔组件以及第二方桩成孔组件；旋挖机通过钻杆与圆形钻筒连接；钻杆上设置有驱动器，驱动器与第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件转动连接，且方桩成孔组件位于圆形钻筒的上方；第一方桩成孔组件包括第一伸缩杆、第一位置调整器以及第一铣刨机，第二方桩成孔组件包括第二伸缩杆、第二位置调整器以及第二铣刨机；驱动器的第一侧通过第一伸缩杆与第一铣刨机连接，第二侧通过第二伸缩杆与第二铣刨机连接；第一位置调整器安装在第一伸缩杆上，第二位置调整器安装在第二伸缩杆上。

Description

一种可变截面的方桩成孔设备及施工方法

技术领域

本申请涉及建筑设备领域，尤其涉及一种可变截面的方桩成孔设备及施工方法。

背景技术

现有桩基施工中，圆形桩孔一般采用旋挖钻机施工，但是，方形桩孔的施工大部分都是采用人工挖孔完成。使用人工挖土方式挖土较为困难，日挖土深度较低，这样导致施工进度慢。

因此，在方形桩孔施工时，存在小部分采用机械设备进行挖孔的施工方式，例如，申请号为201610017751.3-方形桩孔成型方法的专利文献中，包括了一种方形桩孔设备和施工方法，设备包括方形钻头、方形护筒和圆形钻头，在施工时，开孔并下放方形护筒，方形护筒的下端穿过填土层，延伸到残积土层中，上端延伸出地面的上方；利用圆形钻头进行多次引孔，形成多个圆形孔，且圆形钻头的直径与方形桩孔的宽度一致；多个圆形孔沿着方形桩孔的长度方向成排依序相连布置，且延长长度与方形桩孔的长度一致；利用方形钻头自上而下钻进，形成方形桩孔。

但是，这种采用一种方形桩孔设备对应一个尺寸的方形桩孔的方式，不仅设备投资费用成本高，而且重复使用率低。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种可变截面的方桩成孔设备及施工方法，用于实现不同截面尺寸的方桩成孔，提高设备的灵活性和重复使用率。

本申请第一方面提供了一种可变截面的方桩成孔设备，包括：

旋挖机、钻杆、圆形钻筒、驱动器、第一方桩成孔组件以及第二方桩成孔组件；

所述旋挖机通过所述钻杆与所述圆形钻筒连接，所述圆形钻筒用于进行钻圆孔；所述钻杆上还设置有所述驱动器，所述驱动器分别与所述第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件转动连接，且所述第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件位于所述圆形钻筒的上方，所述第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件用于进行钻方孔；

所述第一方桩成孔组件包括第一伸缩杆、第一位置调整器以及第一铣刨机，所述第二方桩成孔组件包括第二伸缩杆、第二位置调整器以及第二铣刨机；

所述驱动器的第一侧通过所述第一伸缩杆与所述第一铣刨机连接，第二侧通过所述第二伸缩杆与所述第二铣刨机连接；所述第一铣刨机与所述第二铣刨机关于所述驱动器对称设置；所述第一位置调整器安装在所述第一伸缩杆上，所述第二位置调整器安装在所述第二伸缩杆上，所述驱动器用于驱动所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆转动，并配合所述第一位置调整器和所述第二位置调整器实现对所述第一铣刨机和第二铣刨机的位置调整，以使得所述第一铣刨机和第二铣刨机在方桩孔内的预设位置进行铣刨作业，实现方桩成孔。

可选地，所述第一位置调整器包括第一角度传感器和第一长度传感器；

所述第一角度传感器和所述第一长度传感器均设置在所述第一伸缩杆上，所述第一角度传感器用于测量所述第一铣刨机的角度，所述第一长度传感器用于测量所述第一铣刨机与所述驱动器之间的长度距离；

所述第二位置调整器包括第二角度传感器和第二长度传感器；

所述第二角度传感器和所述第二长度传感器设置在所述第二伸缩杆上，所述第二角度传感器用于测量所述第二铣刨机的角度，所述第二长度传感器用于测量所述第二铣刨机与所述驱动器之间的长度距离。

可选地，所述驱动器为中空环形驱动器。

可选地，所述第一方桩成孔组件的最短长度与所述圆形钻筒的半径相等，所述第二方桩成孔组件的最短长度与所述圆形钻筒的半径相等。

可选地，所述圆形钻筒的顶部设置有开口，所述圆形钻筒内部为中空结构，用于通过所述开口收集当所述第一铣刨机和第二铣刨机在方桩孔内的预设位置进行铣刨作业时产生的弃土。

可选地，所述圆形钻筒与所述钻杆可拆卸连接。

可选地，所述旋挖机设置在待钻方形桩孔的长边一侧。

可选地，所述钻杆为可伸缩钻杆。

可选地，所述方桩成孔设备还包括连杆；所述圆形钻筒和所述钻杆通过所述连杆连接。

本申请第二方面提供了一种可变截面的方桩成孔施工方法，包括：

S1：通过旋挖机和钻杆调整圆形钻筒位置，以方形桩孔的中心为圆形钻筒的圆心，通过所述圆形钻筒挖钻圆形引孔；

S2：在第一方向上，通过第一铣刨机和第二铣刨机对所述方形桩孔进行第一方向铣刨作业；

S3：当第一方向上的土石方铣刨完成后，通过驱动器带动第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件转动，并控制第一伸缩杆和第二伸缩杆伸缩；

S4:根据所述方形桩孔的长度和宽度确定相应的转动角度和伸缩长度，以使得调整所述第一铣刨机和所述第二铣刨机的刨铣位置，从而通过所述第一铣刨机和第二铣刨机对方形桩孔进行第二方向铣刨作业，其中，通过第一位置调整器和第二位置调整器对所述转动角度和伸缩长度进行测量确认；

S5:重复步骤S3-S4，直至同一高度下的方形桩孔铣刨完成；

S6:驱动所述第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件进入下一高度位置，重复步骤S2-S5，直至所述方形桩孔刨铣完成。

可选地，所述转动角度α的角度范围为0≤α＜π；

所述伸缩长度L的长度范围为R≤L≤Lf，所述R为圆形钻筒半径，所述L为所述第一方桩成孔组件或所述第二方桩成孔组件的长度，所述Lf满足下述条件：

当

时，

当

时，

当

时，

其中，a为方形桩孔的长边长度，b为方形桩孔的短边长度，Lf为转动角度α时第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件最大长度。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请设备包括旋挖机、钻杆、圆形钻筒、驱动器、第一方桩成孔组件以及第二方桩成孔组件；旋挖机通过钻杆与圆形钻筒连接，圆形钻筒用于进行钻圆孔；钻杆上还设置有驱动器，驱动器分别与第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件转动连接，且第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件位于圆形钻筒的上方，第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件用于进行钻方孔；第一方桩成孔组件包括第一伸缩杆、第一位置调整器以及第一铣刨机，第二方桩成孔组件包括第二伸缩杆、第二位置调整器以及第二铣刨机；驱动器的第一侧通过第一伸缩杆与第一铣刨机连接，第二侧通过第二伸缩杆与第二铣刨机连接；第一铣刨机与第二铣刨机关于所述驱动器对称设置；第一位置调整器安装在第一伸缩杆上，第二位置调整器安装在第二伸缩杆上，驱动器用于驱动第一伸缩杆和第二伸缩杆转动，并配合第一位置调整器和第二位置调整器实现对第一铣刨机和第二铣刨机的位置调整，以使得第一铣刨机和第二铣刨机在方桩孔内的预设位置进行铣刨作业，实现方桩成孔。

通过本方桩成孔设备，在通过圆形钻筒挖钻出圆形引孔后，可根据方形桩孔的尺寸进行第一铣刨机和第二铣刨机的铣刨位置调整，无需采用一种方形桩孔设备对应一个尺寸的方形桩孔的形式，便能实现不同截面尺寸的方形桩孔成孔，降低了设备投资费用成本，提高了设备使用灵活性和重复使用率。此外，通过机械设备进行方形桩孔成孔，还推进了方形桩孔机械化和普及率，减少了人工成孔作业，提高了安全性和成孔效率。

附图说明

图1为本申请提供的可变截面的方桩成孔设备的俯视结构示意图；

图2为本申请提供的可变截面的方桩成孔设备的C向剖视结构示意图；

图3为本申请提供的可变截面的方桩成孔设备中第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件的尺寸最短状态图；

图4为本申请提供的可变截面的方桩成孔设备中第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件的工作过程图。

具体实施方式

本申请提供了一种可变截面的方桩成孔设备及施工方法，用于实现不同截面尺寸的方形桩孔成孔，降低了设备投资费用成本，提高了设备使用灵活性和重复使用率。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。

此外，本申请中所提及的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当的情况下可以互换，以便本申请描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。

下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1至图4，本申请提供的可变截面的方桩成孔设备包括：

旋挖机100、钻杆9、圆形钻筒6、驱动器1、第一方桩成孔组件300以及第二方桩成孔组件200；旋挖机100通过钻杆9与圆形钻筒6连接，圆形钻筒6用于进行钻圆孔11；钻杆9上还设置有驱动器1，驱动器1分别与第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200转动连接，且第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200位于圆形钻筒6的上方，第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200用于进行钻方孔10；第一方桩成孔组件300包括第一伸缩杆31、第一位置调整器以及第一铣刨机51，第二方桩成孔组件200包括第二伸缩杆32、第二位置调整器以及第二铣刨机52；驱动器1的第一侧通过第一伸缩杆31与第一铣刨机51连接，第二侧通过第二伸缩杆32与第二铣刨机52连接；第一铣刨机51与第二铣刨机52关于驱动器1对称设置；第一位置调整器安装在第一伸缩杆31上，第二位置调整器安装在第二伸缩杆32上，驱动器1用于驱动第一伸缩杆31和第二伸缩杆32转动，并配合第一位置调整器和第二位置调整器实现对第一铣刨机51和第二铣刨机52的位置调整，以使得第一铣刨机51和第二铣刨机52在方桩孔内的预设位置进行铣刨作业，实现方桩成孔。

其中，该旋挖机100作为建筑基础工程中成孔作业的施工机械，其结构和施工原理为现有技术，附图中的旋挖机100标记为示例标记，此处不做详细说明。旋挖机100设置有钻杆9，该钻杆9可为可伸缩型的钻杆9，以调整圆形钻筒6和第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200的升降高度。该钻杆9下方连接圆形钻筒6，该圆形钻筒6用于挖钻圆孔11。在圆形钻筒6的上部，具体在钻杆9上加装有驱动器1，驱动器1连接第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200，从而利用该第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200上设置的第一铣刨机51和第二铣刨机52铣刨掉圆孔11与方孔10之间的土石方，以达到方桩成孔的目的。

其中，该驱动器1可为中空环形驱动器1，以方便在驱动器1上加装该第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200，需要说明的是，该驱动器1也可为其他形状驱动器1，其中，该驱动器1可为发电机、驱动气缸等具有驱动力的驱动设备，此处不做限定。

具体地，第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200通过中空环形驱动器1与钻杆9连接，且中空环形驱动器1带动第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200转动。在转动的同时，第一伸缩杆31和第二伸缩杆32可实现来回伸缩的功能。该第一伸缩杆31和第二伸缩杆32作为第一铣刨机51和第二铣刨机52的机械臂，可带动第一铣刨机51和第二铣刨机52将当前所在的该条作业线(例如OA作业线)的土石方铣刨干净。其中，该第一位置调整器和第二位置调整器工作用于确认第一铣刨机51和第二铣刨机52在方孔10中的具体位置，以确保第一铣刨机51和第二铣刨机52的铣刨位置准确，确保铣刨成型的桩孔为方形桩孔10。然后，在中空环形驱动器1的驱动力作用下，第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200转动至下一条作业线(例如OB作业线)进行铣刨作业，以此类推，直至铣刨掉圆孔11与预设截面尺寸的方孔10之间的全部土石方。

本实施例中，在通过圆形钻筒6挖钻出圆形引孔11后，可根据方形桩孔10的尺寸进行第一铣刨机51和第二铣刨机52的铣刨位置调整，无需通过采用一种方形桩孔设备对应一个尺寸的方形桩孔的形式，便能实现不同截面尺寸的方形桩孔成孔，降低了设备投资费用成本，提高了设备使用灵活性和重复使用率。此外，通过机械设备进行方形桩孔成孔，还推进了方形桩孔机械化和普及率，减少了人工成孔作业，提高了安全性和成孔效率。

可选地，第一位置调整器包括第一角度传感器21和第一长度传感器41；第一角度传感器21和第一长度传感器41均设置在第一伸缩杆31上，第一角度传感器21用于测量第一铣刨机51的角度，第一长度传感器41用于测量第一铣刨机51与驱动器1之间的长度距离；第二位置调整器包括第二角度传感器22和第二长度传感器42；第二角度传感器22和第二长度传感器42设置在第二伸缩杆32上，第二角度传感器22用于测量第二铣刨机52的角度，第二长度传感器42用于测量第二铣刨机52与驱动器1之间的长度距离。

本实施例中，因为第一铣刨机51和第二铣刨机52受中空环形驱动器1、第一伸缩杆31和第二伸缩杆32的作用影响做转动和伸缩运动叠加。因此，可基于方孔10的截面尺寸通过中空环形驱动器1、第一伸缩杆31和第二伸缩杆32来控制第一铣刨机51和第二铣刨机52的转动角度和伸缩长度，从而确定对应的铣刨位置以适应方孔10的截面尺寸位置进行铣刨。具体地，可采用程序模块根据转动角度和伸缩长度控制第一铣刨机51和第二铣刨机52的运动轨迹。其中该转动角度靠角度传感器测量，该转动角度为铣刨机从当前作业线转动到下一条作业线的转动角度，该伸缩长度靠长度传感器测量，该伸缩长度为驱动器1中心到铣刨机最远端的瞬时长度，或者说第一方桩成孔组件300的瞬时长度或第二方桩成孔组件200的瞬时长度。具体地，第一角度传感器21测量第一铣刨机51的转动角度，第一长度传感器41测量驱动器1到第一铣刨机51最远端的瞬时长度。第二角度传感器22测量第二铣刨机52的转动角度，第二长度传感器42测量驱动器1到第二铣刨机52的瞬时长度。

可选地，第一方桩成孔组件300的最短长度与圆形钻筒6的半径相等，第二方桩成孔组件200的最短长度与圆形钻筒6的半径相等。从而在圆形钻筒6进行钻圆孔11，而第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200不作业且处于静止状态时，可减少第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200对圆形钻筒6工作的干扰，提高施工效率。

可选地，圆形钻筒6的顶部设置有开口8，圆形钻筒6的内部为中空结构，用于通过开口8收集当第一铣刨机51和第二铣刨机52在方桩孔内的预设位置进行铣刨作业时产生的弃土。

本实施例中，第一铣刨机51和第二铣刨机52在刨铣过程中，刨铣掉的圆孔11与方孔10之间的土石方由于重力的作用会向下坠落。因此，在圆形钻筒6的顶部设置开口8，掉落的土石方可通过该开口8下落至圆形钻筒6内，从而通过圆形钻筒6将废弃土石方提升至孔桩外，提高出土效率。

可选地，该方桩成孔设备还包括连杆7；圆形钻筒6和钻杆9通过连杆7连接。

本实施例中，通过若干个连杆7连接圆形钻筒6和钻杆9，由于连杆7为杆状，可尽量为圆形钻筒6顶部的开口8预留出位置，提高圆形钻筒6内部的装土效率。

可选地，圆形钻筒6与钻杆9可拆卸连接。

本实施例中，当孔桩开挖深度临近预设的设计深度时，由于圆形钻筒6的底部会最先达到设计深度的地面，因此通过设计圆形钻筒6与钻杆9可拆卸连接。从而当存在方孔10的底部承载力有要求或其他原因有要求在钻至设计深度后严禁超挖的情况时，可在圆形钻筒6的底部达到设计深度后卸下圆形钻筒6，再通过第一铣刨机51和第二铣刨机52进行方孔10的铣刨。进一步地，若方孔10仅有侧向承载力要求或其他原因钻至设计标高可以超挖的情况，则可不卸下圆形钻筒6，待第一铣刨机51和第二铣刨机52铣刨至设计标高再停钻，超挖部分也就是圆形钻筒6超挖的圆孔11部分，可以用混凝土等材料密实填充。

可选地，旋挖机100设置在待钻的方形桩孔10的长边一侧，以提高施工安全性，同时使得旋挖机100更好的工作。

上述对本申请提供的可变截面的方桩成孔设备进行了说明，下面基于上述方桩成孔设备，对本申请提供的可变截面的方桩成孔施工方法进行说明：

本申请提供的可变截面的方桩成孔施工方法包括：

S1：通过旋挖机100和钻杆9调整圆形钻筒6位置，以方形桩孔10的中心为圆形钻筒6的圆心，通过圆形钻筒6挖钻圆形引孔；

S2：在第一方向上，通过第一铣刨机51和第二铣刨机52对方形桩孔10进行第一方向铣刨作业；

S3：当第一方向上的土石方铣刨完成后，通过驱动器1带动第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200转动，并控制第一伸缩杆31和第二伸缩杆32伸缩；

S4:根据方形桩孔10的长度和宽度确定相应的转动角度和伸缩长度，以使得调整第一铣刨机51和第二铣刨机52的刨铣位置，从而通过第一铣刨机51和第二铣刨机52对方形桩孔10进行第二方向铣刨作业，其中，通过第一位置调整器和第二位置调整器对转动角度和伸缩长度进行测量确认；

S5:重复步骤S3-S4，直至同一高度下的方形桩孔10铣刨完成；

S6:驱动第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200进入下一高度位置，重复步骤S2-S5，直至方形桩孔10刨铣完成。

其中,步骤S1中，在施工前进行放线以确定方孔10位置后，以方孔10的中心为圆形钻筒6的圆心，通过圆形钻筒6挖钻圆孔11，其中该驱动器1的中心同样位于方孔10的中心位置。需要注意的是，在挖钻圆孔11时，第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200应收缩至最短长度L0(请参阅图3)并处于静止状态，该最短长度L0可设置为与圆形钻筒6的半径R相等或最短长度L0小于半径R，以减少第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200对圆形钻筒6钻圆孔11时的工作干扰。

步骤S2中，当圆形钻筒6钻进圆孔11一定深度之后，圆形钻筒6与钻杆9位于孔内保持不动，第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200开始工作。其中，驱动器1带动第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200转动，同时其第一伸缩杆31和第二伸缩杆32来回伸缩，以带动第一铣刨机51和第二铣刨机52将第一方向的该条作业线的土石方铣刨干净。

步骤S3-S5中，在驱动器1的作用下，在第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200在完成第一方向的作业线后，第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200转至下一条作业线进行作业，以此类推，直至第一铣刨机51和第二铣刨机52铣刨掉圆孔11与方孔10之间的全部土石方。进一步地，因第一铣刨机51和第二铣刨机52在作业过程中，受驱动器1和第一伸缩杆31、第二伸缩杆32的作用主要做转动和伸缩运动叠加。因此，为使其铣刨区域最终成孔呈方形，可通过程序模块控制第一方桩成孔组件300、第二方桩成孔组件200最远端的运动轨迹即可，即控制第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200的转动角度，以及随着转动角度变化的伸缩长度，在该转动角度和伸缩长度下进行铣刨作业。具体地，请参阅图4，若方孔10的长边长度为a，短边长度为b，OA作业线为第一方桩成孔组件300的初始位置，预设第一方桩成孔组件300进行作业时按照顺时针方向转动作业。即首先在OA作业线下进行铣刨作业，当该作业线铣刨完成后，第一方桩成孔组件300转动角度α，第一方桩成孔组件300随着转动角度α和方孔10的截面尺寸进行相应的瞬时长度的伸缩，以确定具体的伸缩长度，其中，该转动角度α的角度范围为0≤α＜π，第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200的瞬时长度L满足以下条件：

R＝L0≤L≤Lf,其中，R为圆形钻筒6半径，Lf满足下述条件：

当

时，

当

时，

当

时，

其中，a为方形桩孔10的长边长度，b为方形桩孔10的短边长度，Lf为转动角度α时第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200最大长度。

然后，基于该转动角度和伸缩长度进行该条作业线的铣刨工作，以此类推。当转动角度α等于π时，或者说第一方桩成孔组件300基于初始位置转动180°后，通过第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200的铣刨作业，同一高度范围内的土石方已铣刨作业完成，从而可进入下一高度进行作业。需要注意的是，该转动角度α可通过角度传感器测量、传输至程序模块内，瞬时长度L可通过长度传感器测量、传输至程序模块内，程序模块通过传输得到的转动角度α和瞬时长度L通过上述公式进一步确定第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200的转动角度和伸缩长度。

步骤S6中，当转动角度α＝π时，同一高度范围内的方形桩孔10的土石方铣刨作业完成。然后可控制第一方桩成孔组件300和第二方桩成孔组件200收缩至长度L0，然后逆时针转至初始位置OA作业线方向，然后通过钻杆9控制下移至下一高度作业面重复步骤S2-S5进行铣刨作业。其中，将该转动角度设置为0≤α＜π，可在完成同一高度的铣刨后，重新回到初始位置进行下一高度位置的铣刨作业，可有效减少第一伸缩杆31、第二伸缩杆32、第一铣刨机51及第二铣刨机52的线路发送缠绕出现故障的情况。

从而，本实施例中，通过上述方桩成孔设备和施工方法，可实现预设范围内的不同截面的方桩成孔，其中不同截面尺寸与第一方桩成孔组件300、第二方桩成孔组件200的关系如下：

其中，a为方形桩孔10的长边长度，b为方形桩孔10的短边长度，Lt为第一方桩成孔组件300、第二方桩成孔组件200的最长伸缩长度。

本实施例中，通过方桩成孔设备和施工方法，实现了不同截面的方桩成孔，降低了设备投资费用成本，提高了设备使用灵活性和重复使用率，还推进了方形桩孔机械化和普及率，减少了人工成孔作业，提高了安全性和成孔效率。

需要说明的是，本申请方桩成孔设备不仅可以实现对土方、土石方的开挖，还可以实现对部分石方的开挖，具体开挖对象此处不做限定。

需要说明的是，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种可变截面的方桩成孔设备，其特征在于，所述方桩成孔设备包括：旋挖机、钻杆、圆形钻筒、驱动器、第一方桩成孔组件以及第二方桩成孔组件；

所述旋挖机通过所述钻杆与所述圆形钻筒连接，所述圆形钻筒用于进行钻圆孔；所述钻杆上还设置有所述驱动器，所述驱动器分别与所述第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件转动连接，且所述第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件位于所述圆形钻筒的上方，所述第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件用于进行钻方孔；

所述第一方桩成孔组件包括第一伸缩杆、第一位置调整器以及第一铣刨机，所述第二方桩成孔组件包括第二伸缩杆、第二位置调整器以及第二铣刨机；

所述驱动器的第一侧通过所述第一伸缩杆与所述第一铣刨机连接，第二侧通过所述第二伸缩杆与所述第二铣刨机连接；所述第一铣刨机与所述第二铣刨机关于所述驱动器对称设置；所述第一位置调整器安装在所述第一伸缩杆上，所述第二位置调整器安装在所述第二伸缩杆上，所述驱动器用于驱动所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆转动，并配合所述第一位置调整器和所述第二位置调整器实现对所述第一铣刨机和第二铣刨机的位置调整，以使得所述第一铣刨机和第二铣刨机在方桩孔内的预设位置进行铣刨作业，实现方桩成孔。

2.根据权利要求1所述的方桩成孔设备，其特征在于，所述第一位置调整器包括第一角度传感器和第一长度传感器；

所述第一角度传感器和所述第一长度传感器均设置在所述第一伸缩杆上，所述第一角度传感器用于测量所述第一铣刨机的角度，所述第一长度传感器用于测量所述第一铣刨机与所述驱动器之间的长度距离；

所述第二位置调整器包括第二角度传感器和第二长度传感器；

所述第二角度传感器和所述第二长度传感器设置在所述第二伸缩杆上，所述第二角度传感器用于测量所述第二铣刨机的角度，所述第二长度传感器用于测量所述第二铣刨机与所述驱动器之间的长度距离。

3.根据权利要求1所述的方桩成孔设备，其特征在于，所述驱动器为中空环形驱动器。

4.根据权利要求1所述的方桩成孔设备，其特征在于，所述第一方桩成孔组件的最短长度与所述圆形钻筒的半径相等，所述第二方桩成孔组件的最短长度与所述圆形钻筒的半径相等。

5.根据权利要求1所述的方桩成孔设备，其特征在于，所述圆形钻筒的顶部设置有开口，所述圆形钻筒内部为中空结构，用于通过所述开口收集当所述第一铣刨机和第二铣刨机在方桩孔内的预设位置进行铣刨作业时产生的弃土。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方桩成孔设备，其特征在于，所述圆形钻筒与所述钻杆可拆卸连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方桩成孔设备，其特征在于，所述旋挖机设置在待钻方形桩孔的长边一侧。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方桩成孔设备，其特征在于，所述钻杆为可伸缩钻杆。

9.一种可变截面的方桩成孔施工方法，其特征在于，所述方桩成孔施工方法使用权利要求1至8中任一项所述的方桩成孔设备进行方桩成孔，所述方桩成孔施工方法包括：

S1：通过旋挖机和钻杆调整圆形钻筒位置，以方形桩孔的中心为圆形钻筒的圆心，通过所述圆形钻筒挖钻圆形引孔；

S2：在第一方向上，通过第一铣刨机和第二铣刨机对所述方形桩孔进行第一方向铣刨作业；

S3：当第一方向上的土石方铣刨完成后，通过驱动器带动第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件转动，并控制第一伸缩杆和第二伸缩杆伸缩；

S4:根据所述方形桩孔的长度和宽度确定相应的转动角度和伸缩长度，以使得调整所述第一铣刨机和所述第二铣刨机的刨铣位置，从而通过所述第一铣刨机和第二铣刨机对方形桩孔进行第二方向铣刨作业，其中，通过第一位置调整器和第二位置调整器对所述转动角度和伸缩长度进行测量确认；

S5:重复步骤S3-S4，直至同一高度下的方形桩孔铣刨完成；

S6:驱动所述第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件进入下一高度位置，重复步骤S2-S5，直至所述方形桩孔刨铣完成。

10.根据权利要求9所述的方桩成孔施工方法，其特征在于，所述转动角度α的角度范围为0≤α＜π；

所述伸缩长度L的长度范围为R≤L≤Lf，所述R为圆形钻筒半径，所述L为所述第一方桩成孔组件或所述第二方桩成孔组件的长度，所述Lf满足下述条件：

当

时，

当

时，

当

时，

其中，a为方形桩孔的长边长度，b为方形桩孔的短边长度，Lf为转动角度α时第一方桩成孔组件和第二方桩成孔组件最大长度。

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