CN116356901B - 一种用于机场基坑的挖掘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程领域，具体是一种用于机场基坑的挖掘装置，包括通过钻杆掘进的钻孔机以及同轴套设在钻孔机外的掘进筒，钻孔机以及掘进筒可受驱动源驱动从而沿铅垂方向掘进土层内，掘进筒包括外定位板以及布置在外定位板内圈的内定位板，外定位板以及内定位板的横截面均呈正三角形，外定位板与待挖基坑的截面形状尺寸相同，外定位板以及内定位板围合形成密封腔；本发明可一次性挖掘形成三角形基坑以供三角桩埋入。

Description

一种用于机场基坑的挖掘装置

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体是一种用于机场基坑的挖掘装置。

背景技术

正三角标识桩广泛应用于建筑领域，其截面为正三角形，两端平头，桩体呈中空状，为预制桩的一种；在市政道路上，可通过锤击法直接将三角桩锤入土层中，通过在桩面涂色或增加反光面，起到标识、警示以及指向等作用。

三角桩还可应用于机场内，在机场沿跑道长度方向布置，起到指向以及标识作用。与常规市政路面不同的是，机场等特殊场地由于土层经预处理，压实度远高于常规市政路面，通过桩锤很难短时间直接将三角桩锤入土层中，由于压实度过高，反复锤击的过程中易导致三角桩产生损伤；如果通过螺旋钻孔机进行钻孔挖坑作业，只能挖出圆形基坑，与三角桩的尺寸不匹配，还需要人工对基坑进行修整，施工效率较低，无法一次性挖掘形成三角形基坑以满足三角桩的施工作业，因此亟待解决。

发明内容

为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于机场基坑的挖掘装置。本发明可一次性挖掘形成三角形基坑以供三角桩埋入。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于机场基坑的挖掘装置，包括通过钻杆掘进的钻孔机以及同轴套设在钻孔机外的掘进筒，钻孔机以及掘进筒可受驱动源驱动从而沿铅垂方向掘进土层内，掘进筒包括外定位板以及布置在外定位板内圈的内定位板，外定位板以及内定位板的横截面均呈正三角形，外定位板与待挖基坑的截面形状尺寸相同，外定位板以及内定位板围合形成密封腔；内定位板的三段板身均与钻孔机的钻杆相切布置，外定位板的三段板身上均沿平行钻孔机方向布置有收卷辊，三组收卷辊与内定位板三段板面的相切点位置对应；各收卷辊上均收卷有推卷布，各推卷布的端面沿同一方向绕过内定位板的尖端后，固定在外定位板下一段板身的收卷辊所在处；收卷辊受收卷电机驱动旋转从而可对推卷布产生收卷动作，内定位板可沿铅垂方向滑动上升从而与推卷布脱离接触，以使得推卷布被收卷时将土层向钻孔机的钻杆方向推移。

作为本发明进一步的方案：外定位板三段板身上均布置有用于固定收卷辊的密封罩，三组密封罩均与内定位板的板身相切布置，密封罩上沿铅垂方向开设有收卷孔以供推卷布的布面穿过，各收卷辊上推卷布的端面依次通过收卷孔以及内定位板的尖端后，固定在下一密封罩的罩面上。

作为本发明再进一步的方案：所述外定位板内侧的尖端处均布置可收放线的牵引器，牵引器通过牵引线分别与对应的推卷布连接固定；挖掘作业完成后，所述牵引器将推卷布牵引复位。

作为本发明再进一步的方案：所述外定位板内侧的各尖端处均布置有两组高度错开的牵引器，两牵引器的牵引线分别与对应推卷布的上下两端连接固定。

作为本发明再进一步的方案：所述外定位板底部布置有呈锥面状的导向锥，导向锥尖端向下，内定位板沿铅垂方向运动后与导向锥顶端抵接，外定位板、内定位板以及导向锥共同围合形成密封腔。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动源包括驱动臂，驱动臂的驱动端布置有基座，钻孔机沿铅垂方向固定在基座底部，基座底部还布置有与钻孔机平行布置的液压气缸，安装座固定在液压气缸的驱动端从而可受液压气缸驱动以产生升降动作，外定位板固定在安装座底部，安装座上开设有通行孔供钻孔机穿过，通行孔孔型与内定位板的截面形状吻合，内定位板通过通行孔与安装座沿铅垂方向滑动配合。

作为本发明再进一步的方案：所述安装座在通行孔的孔壁上开设有安装腔，安装腔内安装有主动齿轮，内定位板的板面上沿铅垂方向开设有传动齿槽，内定位板通过传动齿槽与主动齿轮构成齿轮齿条配合，从而可受主动齿轮驱动从而产生升降动作。

作为本发明再进一步的方案：收卷电机布置在安装座顶部，收卷电机的电机轴穿过安装座后与收卷辊同轴固定，收卷辊的辊轴与外定位板底部的导向锥回转配合。

作为本发明再进一步的方案：所述钻孔机包括同轴布置在钻杆外圈的套筒，套筒与内定位板的三段板身相切布置；钻杆掘进至预定深度后，所述套筒的底端与地面平齐，套筒的顶部布置有供泥土向外排出的出料口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的钻孔机先掘进预定深度，外定位板以及内定位板再掘进至预定深度，随后内定位板升起从而与推卷布脱离接触，收卷辊再收卷推卷布。推卷布被收卷时，将内定位板和钻孔机之间的土层向钻孔机方向推动，直至推卷布的布面与钻孔机的钻杆外圈紧贴，使钻孔机钻孔周边死角处的泥土都可汇集至钻孔机处，死角处的泥土被钻孔机提升排出，从而可一次性挖掘形成三角形基坑以供三角桩埋入。

2、本发明的收卷辊均布置在密封罩内，从而可在内定位板升起后防止土层侵入，起到密封效果；在推卷布被收卷时，其布面通过收卷孔，收卷孔可对推卷布的布面进行刮除作业，将其表面夹带的泥土刮除；密封罩以及收卷辊布置在与内定位板的相切点处，在收卷时三组推卷布恰好可对钻孔机周边的三个死角的土层完成推移作业，从而实现无死角清理，确保钻孔机周边死角处无泥土残留。

3、本发明在完成清理作业后，牵引器通过牵引线可对推卷布进行牵引复位作业，使推卷布的布面可重新回到外定位板以及内定位板之间，防止内定位板降下后与推卷布卡死；外定位板各尖端处均上下布置有至少两组牵引器，可确保推卷布牵引平衡，避免推卷布跑偏。

4、本发明外定位板的底部设置有锥面状的导向锥，从而在外定位板掘进土层时，可将泥土向内汇集，与此同时，导向锥顶部还可作为一个平台供内定位板抵接，使内定位板降下后可与导向锥抵接，保证外定位板、内定位板以及导向锥可共同围合形成密封腔，在内外定位板掘进时泥土不会侵入密封腔内，不会对推卷布产生干扰。

5、本发明可通过挖掘机的驱动臂驱动钻孔机掘进土层内后，再通过液压气缸将安装座以及外定位板、内定位板助推入土层内，从而先后掘进；钻孔机先钻孔后，土层变松弛，此时外定位板以及内定位板可更便于掘进土层内；安装座上通行孔的布置，可供钻孔机穿过的同时，可通过通行孔与内定位板滑动配合，对内定位板起限位作用，避免其沿水平方向晃动。

6、本发明在通行孔的孔壁上开设有安装腔，通过在安装腔内安装主动齿轮，并在内定位板的板面上开设传动齿槽，即可通过主动齿轮与传动齿槽的齿轮齿条配合，驱动内定位板上下滑动；主动齿轮受电机驱动正反转时，即可驱动内定位板产生上升或下降动作，从而适配不同的工作状态；安装座顶部安装有收卷电机，从而可通过收卷电机直接驱动收卷辊转动，以实现收放推卷布的效果。

7、本发明在钻孔机的钻杆外圈同轴固定有套筒，钻杆掘进至预定深度后，套筒的底端恰好与地面平齐，从而防止泥土提升过程中向外泄露，加快向外排土的效率，泥土自下而上被提升至出料口后可直接向外排出。

附图说明

图1为本发明非工作状态下的结构示意图。

图2为本发明工作状态下的结构示意图。

图3为本发明中外定位板非工作状态下的结构示意图。

图4为本发明中外定位板工作状态下的结构示意图。

图5为本发明中安装座与内定位板配合面处的结构示意图。

图中：

1、驱动臂；2、基座；21、液压气缸；

3、安装座；31、收卷电机；32、通行孔；33、安装腔；34、主动齿轮；

4、外定位板；41、收卷辊；42、导向锥；43、密封罩；

44、推卷布；45、牵引器；451、牵引线；

5、内定位板；51、传动齿槽；

6、钻孔机；61、套筒；62、出料口。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～5，本发明实施例中，一种用于机场基坑的挖掘装置，包括螺旋叶片式钻孔机6，钻孔机6受驱动臂1驱动从而可掘进土层内挖掘形成圆形基坑，由于钻孔机6为现有技术，因此结构不再赘述。驱动臂1可以为各种工程机械，本发明选用挖掘机的挖臂作为驱动臂1，驱动钻孔机6的钻杆进行挖掘作业，实际使用过程中可选择其他工程机械作为驱动源。

为提高挖掘效率，钻孔机6的钻杆外圈同轴布置有套筒61，套筒61的长度小于钻孔机6的钻杆长度。钻杆掘进至预定深度后，套筒61的底端恰好与地面平齐，从而防止提升过程的泥土向外泄露，本发明的预定深度指代待挖基坑的深度。在挖掘作业时，推卷布44可将土层卷推至钻孔机6钻杆的螺旋叶片上。套筒61顶部布置有出料口62从而供泥土向外排出，出料口62处可加装负压管，将挖出的泥土负压吸附从而助排吸出。

驱动臂1的底端布置有基座2，钻孔机6固定在基座2底部。基座2底部还环绕钻孔机6布置有多组液压气缸21，各液压气缸21可同步产生液压伸缩动作。安装座3固定在各液压气缸21的驱动端处，且安装座3与基座2的座面彼此平行布置。安装座3的形状不限，其中心处开设有通行孔32，钻孔机6可穿过通行孔32后进行钻孔作业。

安装座3的通行孔32的孔型为正三角形，内定位板5的截面形状与通行孔32的孔型形状吻合，内定位板5呈筒状，可沿通行孔32上下滑动。为方便控制内定位板5上下滑动，安装座3的通行孔32的孔壁内开设有安装腔33，安装腔33内安装有主动齿轮34。主动齿轮34与安装腔33的腔壁回转配合，安装腔33内安装有电机驱动主动齿轮34旋转。

内定位板5朝向安装腔33一侧的板面上沿平行钻孔机6方向开设有传动齿槽51，主动齿轮34与传动齿槽51形成齿轮齿条配合，从而主动齿轮34旋转时，可驱动内定位板5升降。主动齿轮34以及传动齿槽51优选为布置三组，与内定位板5的三段板面相对应，提高稳定性。内定位板5升起后，与钻孔机6的出料口62位置避让。除此之外，内定位板5还可通过伸缩杆或手动调节以实现升降作业。

安装座3底部固定有呈筒状的外定位板4，外定位板4的截面同样呈正三角形，且外定位板4的截面尺寸与待挖基坑的尺寸相对应。外定位板4底部设置有呈锥面状的导向锥42，导向锥42的尖端向下，呈三角环状，导向锥42的锥面自下而上内径逐渐缩小，从而在外定位板4插入土层后，可将泥土向中心导向汇集。在外定位板4以及内定位板5掘进土层时，内定位板5与导向锥42的顶部抵接，从而使得安装座3、外定位板4、导向锥42以及内定位板5可围合形成三角形的筒状密封腔，以阻止泥土侵入外定位板4以及内定位板5之间。外定位板4以及内定位板5共同组合形成掘进筒。

本申请中的液压气缸21只是一个优选项，安装座3实际可通过固定柱连接至基座2上，受驱动臂1驱动，使外定位板4以及钻孔机6同步掘进土层内。由于土层压实度过高，因此选择加装液压气缸21使外定位板4以及钻孔机6先后工作。钻孔机6先钻孔至设定深度，使该深度与待挖基坑深度对应，此时形成一个圆形基坑，外定位板4以及安装座3还位于地面上方。由于钻孔机6钻孔后土层发生松动，在液压气缸21的推动下，外定位板4可轻易插入土层内，直至插入深度与待挖基坑深度对应。

内定位板5的三段板面均与钻孔机6的套筒61相切布置，自上而下看，套筒61构成内定位板5的内切圆。外定位板4内圈沿平行钻孔机6方向布置有三组密封罩43，三组密封罩43的位置与外定位板4以及内定位板5三段板身的板身中段位置对应，从而在忽略内定位板5厚度的前提下，可视为三组密封罩43的罩面与钻孔机6的钻杆均相切布置。

密封罩43内沿长度方向布置有收卷辊41，收卷辊41上收卷有推卷布44，推卷布44优选为工业无纺布或工业金属布，其材质不限，只要耐磨且韧性佳均可，可保证推卷布44与钻孔机6钻杆的螺旋叶片外圈接触时布面不会被损坏划伤。密封罩43上沿平行钻孔机6方向开设有收卷孔从而供推卷布44布面穿过，收卷孔的孔宽优选与推卷布44布厚对应，从而防止泥土进入密封罩43内，推卷布44被回收时，收卷孔还可起到刮除推卷布44表面泥土的作用。

收卷辊41的辊轴与导向锥42顶部回转配合，安装座3顶部安装有三组收卷电机31，收卷电机31的电机轴穿过安装座3后与收卷辊41的辊轴同轴固定，从而可控制收卷辊41收放推卷布44。收卷辊41的长度优选与待挖基坑的深度相对应。

在非工作状态，即内定位板5与导向锥42顶端抵接时，收卷辊41上的推卷布44依次穿过密封罩43上的收卷孔以及内定位板5的尖端后，推卷布44的端面固定至下一密封罩43的罩面上。各收卷辊41上的推卷布44按同一方向绕过内定位板5的尖端后与相邻密封罩43的罩面连接固定，固定方式不限，可通过定位销固定。

各外定位板4在其内侧的尖端处均布置有牵引器45，牵引器45为采购的现有电磁式牵引器45，牵引器45通过牵引线451与推卷布44的布面连接，可对推卷布44施加拉力，拉动推卷布44使其位于外定位板4以及内定位板5之间。外定位板4的任意尖端处，均至少布置上下两组牵引器45，两组牵引器45的牵引线451分别连接至推卷布44的上下两端，使牵引平衡。

挖掘作业时，收卷电机31启动，持续收卷推卷布44，对其施加预紧力。钻孔机6先掘进预定深度，外定位板4以及内定位板5再掘进预定深度后，内定位板5升起，收卷辊41收卷推卷布44。推卷布44被收卷时，将内定位板5和钻孔机6之间的土层向钻孔机6方向推动，直至推卷布44的布面与钻孔机6钻杆紧贴（此过程中从图3至图4，推卷布44的布面从三角形弯折状逐渐被收紧为呈紧贴钻杆的弧面状），使钻孔机6钻孔死角处的泥土都可汇集至钻杆的螺旋叶片上从而被钻孔机6提升排出，自此形成三角形基坑，驱动钻孔机6以及外定位板4从三角形基坑拔出后，即可完成挖掘作业。挖掘作业完成后，收卷电机31反转，将推卷布44放出，牵引器45启动，将推卷布44拉动至外定位板4的角端处，完成推卷布44的复位，内定位板5放下，完成全部工作流程。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (9)

1.一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，包括通过钻杆掘进的钻孔机（6）以及同轴套设在钻孔机（6）外的掘进筒，钻孔机（6）以及掘进筒可受驱动源驱动从而沿铅垂方向掘进土层内，掘进筒包括外定位板（4）以及布置在外定位板（4）内圈的内定位板（5），外定位板（4）以及内定位板（5）的横截面均呈正三角形，外定位板（4）与待挖基坑的截面形状尺寸相同，外定位板（4）以及内定位板（5）围合形成密封腔；内定位板（5）的三段板身均与钻孔机（6）的钻杆相切布置，外定位板（4）的三段板身上均沿平行钻孔机（6）方向布置有收卷辊（41），三组收卷辊（41）与内定位板（5）三段板面的相切点位置对应；各收卷辊（41）上均收卷有推卷布（44），各推卷布（44）的端面沿同一方向绕过内定位板（5）的尖端后，固定在外定位板（4）下一段板身的收卷辊（41）所在处；收卷辊（41）受收卷电机（31）驱动旋转从而可对推卷布（44）产生收卷动作，内定位板（5）可沿铅垂方向滑动上升从而与推卷布（44）脱离接触，以使得推卷布（44）被收卷时将土层向钻孔机（6）的钻杆方向推移。

2.根据权利要求1所述的一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，外定位板（4）三段板身上均布置有用于固定收卷辊（41）的密封罩（43），三组密封罩（43）均与内定位板（5）的板身相切布置，密封罩（43）上沿铅垂方向开设有收卷孔以供推卷布（44）的布面穿过，各收卷辊（41）上推卷布（44）的端面依次通过收卷孔以及内定位板（5）的尖端后，固定在下一密封罩（43）的罩面上。

3.根据权利要求2所述的一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，所述外定位板（4）内侧的尖端处均布置可收放线的牵引器（45），牵引器（45）通过牵引线（451）分别与对应的推卷布（44）连接固定；挖掘作业完成后，所述牵引器（45）将推卷布（44）牵引复位。

4.根据权利要求3所述的一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，所述外定位板（4）内侧的各尖端处均布置有两组高度错开的牵引器（45），两牵引器（45）的牵引线（451）分别与对应推卷布（44）的上下两端连接固定。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，所述外定位板（4）底部布置有呈锥面状的导向锥（42），导向锥（42）尖端向下，内定位板（5）沿铅垂方向运动后与导向锥（42）顶端抵接，外定位板（4）、内定位板（5）以及导向锥（42）共同围合形成密封腔。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，所述驱动源包括驱动臂（1），驱动臂（1）的驱动端布置有基座（2），钻孔机（6）沿铅垂方向固定在基座（2）底部，基座（2）底部还布置有与钻孔机（6）平行布置的液压气缸（21），安装座（3）固定在液压气缸（21）的驱动端从而可受液压气缸（21）驱动以产生升降动作，外定位板（4）固定在安装座（3）底部，安装座（3）上开设有通行孔（32）供钻孔机（6）穿过，通行孔（32）孔型与内定位板（5）的截面形状吻合，内定位板（5）通过通行孔（32）与安装座（3）沿铅垂方向滑动配合。

7.根据权利要求6所述的一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，所述安装座（3）在通行孔（32）的孔壁上开设有安装腔（33），安装腔（33）内安装有主动齿轮（34），内定位板（5）的板面上沿铅垂方向开设有传动齿槽（51），内定位板（5）通过传动齿槽（51）与主动齿轮（34）构成齿轮齿条配合，从而可受主动齿轮（34）驱动从而产生升降动作。

8.根据权利要求6所述的一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，收卷电机（31）布置在安装座（3）顶部，收卷电机（31）的电机轴穿过安装座（3）后与收卷辊（41）同轴固定，收卷辊（41）的辊轴与外定位板（4）底部的导向锥（42）回转配合。

9.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种用于机场基坑的挖掘装置，其特征在于，所述钻孔机（6）包括同轴布置在钻杆外圈的套筒（61），套筒（61）与内定位板（5）的三段板身相切布置；钻杆掘进至预定深度后，所述套筒（61）的底端与地面平齐，套筒（61）的顶部布置有供泥土向外排出的出料口（62）。