CN117888811A - 一种矩形桩成孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桩基成孔设备技术领域，具体涉及一种矩形桩成孔设备，包括行走机构、钻进驱动机构、固定管和切削机构，固定管上转动连接有连接架，连接架上安装有第一驱动组件和第二驱动组件。固定管上的第一电机带动第一刀头切削岩土位于矩形桩孔中部的岩土，同时通过第一驱动组件带动连接架转动，从而带动第二驱动组件绕固定管做周向运动；同时通过调节第二驱动组件控制切削机构沿水平方向移动的距离，从而使得切削机构能够切削矩形桩孔中第一刀头没有切削到的部分，并切削出矩形桩孔的外轮廓。通过机械化开挖相比于人工挖孔更加高效和安全。该技术方案主要用于矩形桩成孔施工，解决人工开挖矩形桩基础成孔安全性差、效率低的问题。

Description

一种矩形桩成孔设备

技术领域

本发明涉及桩基成孔设备技术领域，具体涉及一种矩形桩成孔设备。

背景技术

矩形抗滑桩作为以承受水平荷载为主的结构物，被广泛的应用于公路、铁路、库岸整治及地质灾害治理等工程建设领域中，用以加固稳定坡体，是一种抗滑处理的主要措施。与圆形桩相比，矩形桩在等截面、等材料的情况下侧摩擦面积更大，由此提高了桩的侧摩擦力，大幅增加了桩的承载力。

然而，目前市场上广泛应用的旋挖钻机仅能用于施工圆形桩，对于矩形桩主要依靠人工开挖的方式来实现成孔。人工开挖桩孔的缺点是挖孔中劳动强度较大，单桩施工速度较慢，安全性较差安全性差，工作效率低下，已不能满足国家安全生产及工程施工的相关要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种矩形桩成孔设备，解决人工开挖矩形桩基础成孔安全性差、效率低的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种矩形桩成孔设备，包括行走机构和钻进驱动机构，还包括固定管和切削机构，所述钻进驱动机构用于驱动固定管竖向移动，所述固定管顶端固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴位于固定管内，所述第一电机的输出轴固定连接有钻杆，所述钻杆远离第一电机的一端固定连接有第一刀头，所述第一刀头位于固定管外，所述固定管上转动连接有连接架，所述连接架上安装有第一驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动连接架绕固定管转动，所述连接架上安装有第二驱动组件，所述第二驱动组件用于驱动切削机构沿着固定管的径向运动，所述切削机构的切削工作范围位于第一刀头的切削工作范围外，所述切削机构的切削工作范围的水平投影与第一刀头的切削工作范围相交。

上述技术方案的原理及效果：使用时通过行走机构移动到需要钻孔的位置，通过钻进驱动机构带动固定管竖直向下运动，固定管带动第一电机竖直向下运动。第一电机带动钻杆转动，钻杆带动第一刀头切削岩土钻孔，从而切削位于矩形桩孔中部的岩土。第一刀头工作的同时，启动切削机构进行切削工作。切削机构工作时，第一驱动组件带动连接架转动，从而带动第二驱动组件绕固定管做周向运动；同时第二驱动组件带动切削机构沿着固定管的径向水平运动，通过调节第二驱动组件控制切削机构沿水平方向移动的距离，同时由于切削机构在绕固定管周向运动，从而使得切削机构能够切削矩形桩孔中第一刀头没有切削到的部分，并切削出矩形桩孔的外轮廓。进而达到机械化开挖矩形桩孔的效果，相比于人工挖孔桩的方式更加高效和安全。

本发明进一步设置为，所述钻杆上固定连接有沿长度方向设置的螺旋送料片，所述固定管上段的侧面连通有排渣管。

通过采用上述技术方案，由于第一刀头和切削机构钻孔工作时产生了大量的渣土，堆积在桩孔内影响进一步钻进，当第一刀头和切削机构在进行钻孔工作时，产生的渣土通过螺旋送料片旋入固定管内，并经过排渣管排出到钻孔的工作范围外。

本发明进一步设置为，所述排渣管远离固定管的一端向下倾斜。

通过采用上述技术方案，由于排渣管远离固定管的一端向下倾斜，使得排渣管内的渣土更容易排出。

本发明进一步设置为，所述第二驱动组件和对应的切削机构均沿着固定管的圆周方向在连接架上阵列设有三组。

通过采用上述技术方案，由于第二驱动组件和对应的切削机构沿固定管的圆周方向设有三组，在进行切削作业时，通过第一个第二驱动组件控制对应的切削机构切削近处的岩土；通过第二个驱动组件控制对应的切削机构切削中间处的岩土；通过第三个驱动组件控制对应的切削结构切削矩形桩孔最外圈的轮廓，从而达到由近及远逐级切削岩土的效果，加快成孔的速度。

本发明进一步设置为，所述第一驱动组件包括驱动电机和驱动齿轮，所述驱动电机固定连接在连接架上，所述驱动齿轮固定连接在驱动电机的输出轴上，所述固定管外侧固定连接有外齿圈，所述驱动齿轮与外齿圈啮合连接。

通过采用上述技术方案，通过驱动电机带动驱动齿轮转动，由于驱动齿轮与固定管外侧固定的外齿圈啮合连接，并且连接架与固定管转动连接，从而使得驱动电机带动连接架绕固定管转动。

本发明进一步设置为，所述第二驱动组件包括液压缸和固定块，所述固定块与液压缸的推杆端部固定连接，所述切削机构固定安装在固定块上。

通过采用上述技术方案，第二驱动组件在带动切削机构沿固定管的径向运动时，通过液压缸的推杆带动固定块运动，从而带动切削机构运动。液压缸能够提供足够的顶进推力，使得切削机构在沿固定管的径向运动时具有足够的动力。

本发明进一步设置为，所述连接架上固定连接有与液压缸位置对应的导向座，所述导向座上开设有与液压缸的推杆平行的导向孔，所述固定块上固定连接有导向杆，所述导向杆滑动连接在导向孔内。

通过采用上述技术方案，由于切削机构在绕固定管周向运动时，同时在切削岩土，使得液压缸的推杆受到较大的与轴向垂直的弯矩，容易导致液压缸的推杆变形。由于固定块上固定连接了导向杆，导向杆和导向座配合分担液压缸的推杆受到的弯矩，从而降低了液压缸的推杆变形的风险，增强了稳定性。

本发明进一步设置为，所述切削机构包括第二电机和第二刀头，所述固定块上开设有供第二电机的输出轴通过的第一通孔，所述第二电机固定连接在固定块上侧，所述第二电机的输出轴向下穿过第一通孔，所述第二电机的输出轴与第一通孔之间转动连接，所述第二刀头与第二电机的输出轴的下端固定连接。

通过采用上述技术方案，切削机构在进行钻孔作业时，通过第二电机的输出轴带动第二刀头转动，通过第二刀头进行切削土体作业。由于第二电机的输出轴受到固定块的第一通孔的限位作用，增强了第二电机的输出轴抵抗与轴向垂直的弯矩的能力。

本发明进一步设置为，所述钻杆远离第一电机的一端延伸至低于第二刀头水平安装高度的位置，所述第一刀头的顶部低于第二刀头的底部。

通过采用上述技术方案，由于第一刀头的顶部低于第二刀头的底部，使得第一刀头和第二刀头上下错开，避免第一刀头和第二刀头在工作过程中相互干涉。并且使得第一刀头在工作过程中先破开桩孔中部的岩土，第二刀头再切削桩孔四周的岩土，降低了切削难度，增加了切削效率。

本发明进一步设置为，所述第一刀头为锥形刀头。

通过采用上述技术方案，由于第一刀头为锥形刀头，使得第一刀头在向下钻进时更加容易。

附图说明

图1是实施例的正视图；

图2是实施例中固定管和切削机构的立体结构示意图；

图3是图2的正视图；

图4是实施例中固定管和钻杆的剖切示意图；

图5是实施例中连接架和切削机构的立体结构示意图；

图6是图5的爆炸视图；

图7是实施例中连接架的立体结构示意图。

图中：行走机构1、钻进驱动机构2、连接架3、切削机构4、第二驱动组件5、第一驱动组件6、固定管7、第一电机8、钻杆9、第一刀头10、螺旋送料片11、排渣管12、外齿圈13、第一限位环14、第二限位环15、环形滑槽301、第二通孔302、第一环形板303、连接板304、第二环形板305、第二电机401、第二刀头402、导向座501、导向孔502、液压缸503、导向杆504、固定块505、推杆506、驱动电机601、驱动齿轮602。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种矩形桩成孔设备，如图1-7所示，包括行走机构1和钻进驱动机构2，还包括固定管7和切削机构4，钻进驱动机构2用于驱动固定管7竖向移动，行走机构1和钻进驱动机构2均为现有技术中常用的机构，此处不再赘述。固定管7顶端固定连接有第一电机8，第一电机8的输出轴位于固定管7内，第一电机8的输出轴的轴线与固定管7的中心线重合。第一电机8的输出轴固定连接有钻杆9，钻杆9下端固定连接有第一刀头10，第一刀头10位于固定管7下方。第一刀头10为上大下小的锥形刀头，第一刀头10的最大直径大于固定管7的外径。固定管7上转动连接有连接架3，连接架3包括第一环形板303和位于第一环形板303下方的第二环形板305，第一环形板303与第二环形板305之间通过连接板304固定连接在一起，连接板304沿第一环形板303的圆周方向间隔设有六块。第一环形板303上安装有第一驱动组件6，第一驱动组件6用于驱动连接架3绕固定管7转动。第二环形板305上安装有第二驱动组件5，第二驱动组件5用于驱动切削机构4沿着固定管7的径向运动。切削机构4的切削工作范围位于第一刀头10的切削工作范围外，切削机构4的切削工作范围的水平投影与第一刀头10的切削工作范围相交。钻杆9上固定连接有沿长度方向设置的螺旋送料片11，固定管7上段的侧面连通有排渣管12，排渣管12远离固定管7的一端向下倾斜。

第一驱动组件6沿着固定管7的圆周方向在第一环形板303上阵列设有三组，第一驱动组件6包括驱动电机601和驱动齿轮602，驱动电机601固定连接在第一环形板303下侧，第一环形板303上开设有供驱动电机601的输出轴通过的第二通孔302。驱动齿轮602固定连接在驱动电机601的输出轴上，驱动齿轮602位于第一环形板303上方。固定管7外侧固定连接有外齿圈13和位于外齿圈13下侧的第一限位环14。第一环形板303上开设有供第一限位环14滑动的环形滑槽301，第一限位环14滑动连接在环形滑槽301内，驱动齿轮602与外齿圈13啮合连接。固定管7的下端通过螺栓固定连接有第二限位环15，第二限位环15的上侧与第二环形板305的下侧滑动接触。第二驱动组件5和对应的切削机构4均沿着固定管7的圆周方向在第二环形板305上阵列设有三组，第二驱动组件5包括液压缸503和固定块505，固定块505与液压缸503的推杆506端部固定连接，切削机构4固定安装在固定块505上。第二环形板305上固定连接有分别与三个液压缸503位置对应的三组导向座501，一组导向座501包括两个间隔设置的导向座501，同一组的两个导向座501位于对应的液压缸503的左右两侧，导向座501上开设有与液压缸503的推杆506平行的导向孔502。固定块505靠近固定管7的一侧固定连接有两根相互平行的导向杆504，两根导向杆504分别滑动连接在对应的两个导向孔502内。

切削机构4包括第二电机401和第二刀头402，固定块505上开设有供第二电机401的输出轴通过的第一通孔，第二电机401固定连接在固定块505上侧。第二电机401的输出轴向下穿过第一通孔，第二电机401的输出轴与第一通孔之间转动连接，第二刀头402与第二电机401的输出轴的下端固定连接。

三个液压缸503均通过线路电连接有PLC控制器连接，通过PLC控制器预设每个液压缸503在工作时，按照矩形桩孔的形状和尺寸在钻孔时逐渐调节推杆506伸出的长度。

工作原理：使用时通过行走机构1移动到需要钻孔的位置，通过钻进驱动机构2带动固定管7竖直向下运动，固定管7带动第一电机8竖直向下运动。第一电机8带动钻杆9转动，钻杆9带动第一刀头10切削岩土钻孔，从而切削位于矩形桩孔中部的岩土。第一刀头10工作的同时，启动切削机构4进行切削工作。切削机构4工作时，第一驱动组件6带动连接架3转动，从而带动第二驱动组件5绕固定管7做周向运动；同时第二驱动组件5带动切削机构4沿着固定管7的径向水平运动，通过调节第二驱动组件5控制切削机构4沿水平方向移动的距离，同时由于切削机构4在绕固定管7周向运动，从而使得切削机构4能够切削矩形桩孔中第一刀头10没有切削到的部分，并切削出矩形桩孔的外轮廓。进而达到机械化开挖矩形桩孔的效果，相比于人工挖孔桩的方式更加高效和安全。由于第一刀头10为上大下小的锥形刀头，使得第一刀头10在向下钻进时更加容易。由于第一刀头10和切削机构4钻孔工作时产生了大量的渣土，堆积在桩孔内影响进一步钻进，当第一刀头10和切削机构4在进行钻孔工作时，产生的渣土通过螺旋送料片11旋入固定管7内，并经过排渣管12排出到钻孔的工作范围外。由于排渣管12远离固定管7的一端向下倾斜，使得排渣管12内的渣土更容易排出。

由于第二驱动组件5和对应的切削机构4沿固定管7的圆周方向设有三组，在进行切削作业时，通过第一个第二驱动组件5控制对应的切削机构4切削近处的岩土；通过第二个驱动组件控制对应的切削机构4切削中间处的岩土；通过第三个驱动组件控制对应的切削结构切削矩形桩孔最外圈的轮廓，从而达到由近及远逐级切削岩土的效果，加快成孔的速度。通过驱动电机601带动驱动齿轮602转动，由于驱动齿轮602与固定管7外侧固定的外齿圈13啮合连接，并且连接架3与固定管7转动连接，从而使得驱动电机601带动连接架3绕固定管7转动。第二驱动组件5在带动切削机构4沿固定管7的径向运动时，通过液压缸503的推杆506带动固定块505运动，从而带动切削机构4运动。液压缸503能够提供足够的顶进推力，使得切削机构4在沿固定管7的径向运动时具有足够的动力。由于切削机构4在绕固定管7周向运动时，同时在切削岩土，使得液压缸503的推杆506受到较大的与轴向垂直的弯矩，容易导致液压缸503的推杆506变形。由于固定块505上固定连接了导向杆504，导向杆504和导向座501配合分担液压缸503的推杆506受到的弯矩，从而降低了液压缸503的推杆506变形的风险，增强了稳定性。

切削机构4在进行钻孔作业时，通过第二电机401的输出轴带动第二刀头402转动，通过第二刀头402进行切削土体作业。由于第二电机401的输出轴受到固定块505的第一通孔的限位作用，增强了第二电机401的输出轴抵抗与轴向垂直的弯矩的能力。由于第一刀头10的顶部低于第二刀头402的底部，使得第一刀头10和第二刀头402上下错开，避免第一刀头10和第二刀头402在工作过程中相互干涉。并且使得第一刀头10在工作过程中先破开桩孔中部的岩土，第二刀头402再切削桩孔四周的岩土，降低了切削难度，增加了切削效率。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种矩形桩成孔设备，包括行走机构和钻进驱动机构其特征在于：还包括固定管和切削机构，所述钻进驱动机构用于驱动固定管竖向移动，所述固定管顶端固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴位于固定管内，所述第一电机的输出轴固定连接有钻杆，所述钻杆远离第一电机的一端固定连接有第一刀头，所述第一刀头位于固定管外，所述固定管上转动连接有连接架，所述连接架上安装有第一驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动连接架绕固定管转动，所述连接架上安装有第二驱动组件，所述第二驱动组件用于驱动切削机构沿着固定管的径向运动，所述切削机构的切削工作范围位于第一刀头的切削工作范围外，所述切削机构的切削工作范围的水平投影与第一刀头的切削工作范围相交。

2.如权利要求1所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述钻杆上固定连接有沿长度方向设置的螺旋送料片，所述固定管上段的侧面连通有排渣管。

3.如权利要求2所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述排渣管远离固定管的一端向下倾斜。

4.如权利要求1所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述第二驱动组件和对应的切削机构均沿着固定管的圆周方向在连接架上阵列设有三组。

5.如权利要求1-4任一所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述第一驱动组件包括驱动电机和驱动齿轮，所述驱动电机固定连接在连接架上，所述驱动齿轮固定连接在驱动电机的输出轴上，所述固定管外侧固定连接有外齿圈，所述驱动齿轮与外齿圈啮合连接。

6.如权利要求1-4任一所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述第二驱动组件包括液压缸和固定块，所述固定块与液压缸的推杆端部固定连接，所述切削机构固定安装在固定块上。

7.如权利要求6所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述连接架上固定连接有与液压缸位置对应的导向座，所述导向座上开设有与液压缸的推杆平行的导向孔，所述固定块上固定连接有导向杆，所述导向杆滑动连接在导向孔内。

8.如权利要求6所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述切削机构包括第二电机和第二刀头，所述固定块上开设有供第二电机的输出轴通过的第一通孔，所述第二电机固定连接在固定块上侧，所述第二电机的输出轴向下穿过第一通孔，所述第二电机的输出轴与第一通孔之间转动连接，所述第二刀头与第二电机的输出轴的下端固定连接。

9.如权利要求8所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述钻杆远离第一电机的一端延伸至低于第二刀头水平安装高度的位置，所述第一刀头的顶部低于第二刀头的底部。

10.如权利要求7-9任一所述一种矩形桩成孔设备，其特征在于：所述第一刀头为锥形刀头。