CN1212451C - 导钣式抓斗挖掘机 - Google Patents

Abstract

一种导钣式抓斗挖掘机，主要是由一框体、导钣及抓斗等所组成，其特征是：该框体上至少在一个以上的断面位置，分别设有数个或环状向外突出的导钣，该等导钣组合的外观形状对应于所需求的基桩形状，可藉以维持及调整掘削装置挖掘时的垂直度；另在该框体下端设有齿状刀刃的抓斗，在抓斗张开时，刀刃方向与挖掘方向平行以使刀刃直接插入土层，以保持基桩掘削时的垂直度；如上述构造组合，而能达成场铸基桩的钻掘，可施作于较高工程效益的方形桩与大口径基桩，可达施工速度较快、废土含水量降低、运弃较容易、施工空间较小、且场地较乾净等目的。

Description

导钣式抓斗挖掘机

技术领域

本发明属于工程机械中的挖掘机领域，尤指一种抓斗挖掘机。

技术背景

目前国内习用的大口径基桩挖掘机有二种形式：

其一，一般称“反循环钻掘机”，如图17所示，主要是利用反循环钻掘a，连结空心钻管作b及钻头c而成，钻头c下缘具钻齿c1，以反循环钻掘机a的转盘d带动空心钻管b及钻头c旋转将泥土或岩石予以切削，并与钻孔内稳定液(一般为皂土液或高分子聚合物溶液)一并搅烂成泥水(含泥砂量高的稳定液)，透过空心钻管b连接泵浦e，经排泥管e1吸至地面上的沉淀池f1内，泥水静置或流速减慢後使泥水中的泥砂或岩石碎削沉淀後为废土f，废土f一般由挖土机f2自沉淀池f1内挖出至弃土车f3，沉淀後含砂量低的稳定液藉反循环水路f4回流至钻孔内。场铸基桩施工的垂直精度以转盘d的水平及空心钻管b的垂直重力控制。

此种工法，因运弃的废土f为泥水沉淀而成，有相当高的含水量，无论以环保或施工成本而言，均不利于废土f运弃作业。

其二，一般称“套管钻掘机”，如图18所示，主要是利用套管钻掘机g，其可为360度全回旋式钻掘机或15至30度摇摆式钻掘机，夹紧与预定钻掘桩径相同的钻掘套管h，钻掘套管h底部有切削齿I，以360度旋转或15至30度摇摆的方式切削并将钻掘套管h压入泥土层或岩石层中，再以取土装置，如以吊车j1上垂挂钢索j2连接锤式抓斗j等，取出钻掘套管汕)内泥土或岩石，其中每支钻掘套管h的长度不等，一般为3-12M长，若长度不足则可连接数节钻掘套管h，并以套管接头k作为衔接。场铸基桩的垂直精度主以套管钻掘机g及切削土层的钻掘套管h控制，取土工具如锤式抓斗j无法控制基桩的垂直精度。

此种工法切削土层及掘取土层分别为不同的工具，就所需设备与作业空间来说，所需主要设备为切削土层的套管钻掘机g，预定钻掘桩径相同大小且足够长度的钻掘套管h，吊车j1，掘取土层的取土装置如锤式抓斗j等等配合设备，需求的设备成本高且作业空间大。

另，上述二种基桩挖掘机皆以基桩中心线为轴旋转的钻头c(反循环钻掘机)或钻掘套管h(套管钻掘机)，故仅能施作圆形基桩，无法施作工程效益较高的矩形基桩，亦为上述习用大口径基桩挖掘机的一大缺憾。

本案发明人有鉴于上述二种基桩挖掘机于实际使用时的缺点，缘积个人从事相关大口径基桩实务上多年的经验，精心研究，终于设计出一种导钣式抓斗挖掘机。

发明内容

本发明的目的是要提供一种“导钣式抓斗挖掘机”，它是针对国内大口径场铸基桩需求日益增加，习用的钻掘机在大型都会区的施工困难形成瓶颈，而设计改良的一种新型的挖掘机，旨在藉抓斗直接抓取土壤，避免习用的“反循环钻掘机”必须将土层搅烂的缺点，以减少废土含水量；亦避免习用的“锤式抓斗”必须与“套管钻掘机”配合施作始能控制基桩垂直度的缺点。

本发明的目的是这样实现的：

一种导钣式抓斗挖掘机，包括有一框体、导钣及抓斗，在该框体下端设有具齿状刀刃的抓斗，在抓斗张开时，刀刃方向与挖掘方向平行，其特征在于：该框体周侧至少在二层不同高度的断面位置，分别在4个方向设有片状或环状向外突出的导钣，该每层导钣组合的外观形状对应于所需求的基桩形状；其下层导钣与框体间为固定式连接；上层导钣与框体间为伸缩式连接，是由一千斤顶调整器连接导钣与框体形成伸缩式导钣，该千斤顶调整器并经一连接管连接地面控制机构，利用千斤顶调整器些微调整掘削方向，确保基桩钻掘时的垂直精度；该每一伸缩式导钣可独立伸缩支撑于桩孔壁面；在该框体上附挂角度检知器并连接至地面的角度指示仪，可得知此掘削装置于地底挖掘时的倾斜角度增加本工法的垂直精度检知及调整功效。

该每一导钣的安装方式是以一油压缸垂直固定在该框体上，使该油压缸外侧端固定的导钣可以伸缩。

该导钣组合外观形状可为圆形或矩形。

本发明的积极效果是：

由于本发明主要是以吊车垂悬一导钣式抓斗，以吊索控制导钣式抓斗挖掘机升降及位移。导钣式抓斗是由框体、抓斗、导钣等机构组成。其特征在：导钣式抓斗挖掘机的框体下端使用附挂齿状刀刃的抓斗，在抓斗张开时，刀刃方向与钻掘方向平行以使刀刃直接插入土层，抓斗闭合时两侧的齿状刀刃交错闭合以抓取土壤，藉以维持基桩钻掘的垂直精度及钻掘时的取土效率。导钣式抓斗的框体附挂一至数层数个方向片状或环状的导钣，其可为固定式或伸缩式。其中，固定式导钣是于基桩掘削时能确保抓掘装置沿已掘削桩孔的行进方向行进，确保基桩钻掘时的垂直精度；伸缩式导钣更可些微调整掘削方向，使基桩钻掘时的垂直精度得以更加提高。整体导钣组合的外观形状配合制作圆形桩或方形桩而异，导钣组合的大小亦依据预定施作的基桩尺寸而调整成仅略小于基桩尺寸数公分。且于导钣式抓斗挖掘机的框体可再装置一角度检知器，连接至地面上的角度指示仪，以得知此掘削装置于地下抓掘时的垂直度，作为操作人员钻掘时调整的参考。如上所述，此导钣式抓斗挖掘机有别于习用套管工法使用的锤式抓斗，因习用锤式抓斗前端一般为蛤型，无法单独控制基桩钻掘的垂直精度而必须藉由套管先行切削。而本导钣式抓斗挖掘机的抓斗形状得配合需求的基桩形状制作，例如制作圆形桩的抓斗外观为半球弧型，制作矩形桩的抓斗外观为半圆柱型。控制抓斗的开闭可用油压式或吊索机械式控制以抓掘土壤。本发明的“导钣式抓斗挖掘机”无需将土层搅烂以取土，亦无需藉套管的切削与钻掘土层，即可达成控制基桩垂直精度的要求。以本导钣式抓斗挖掘机施作的优点在于：废土含水量降低运弃较容易、施工场地较乾净、施工作业空间较小、提供优质回填材料、可施作较高工程效益的方形桩与大口径基桩施工速度快等。实为符合世界环保潮流、且得降低施工成本深具进步性及产业利用价值的发明。

附图说明

图1本发明的一实施例立体图；

图2本发明的一实施例侧视图；

图3本发明的一实施例另一方向侧剖视图；

图4本发明的一实施例横剖视图；

图5本发明的一实施例可伸缩式导钣及千斤顶调整器实施例详图；

图6本发明的一实施例角度指示仪；

图7本发明的一实施例角度检知器图；

图8～图16本发明完成一基桩实施例图；

图17习用大口径基桩钻掘机-反循环钻掘机的实施例图；

图18另一习用大口径基桩钻掘机-套管钻掘机的实施例图。

件号说明

A一导钣式抓斗              A1一框体

A11一纵向钢骨              A12一横向支架

A13一角度检知器            A14一角度指示仪

A15一检知器连接线          A2一导钣

A21一下层导钣              A22一上层导钣

A23一固定长度钢骨          A24一千斤顶调整器

A25一千斤顶调整器连接管    A3一抓斗

A31一左侧抓斗              A32一右侧抓斗

A33一齿状刀刃              A4一梁臂

A41一左侧轴孔        A42一右侧轴孔

A5一升降控制钢索     A6一左侧吊臂

A61一左侧吊臂孔轴    A7一右侧吊臂

A71一右侧吊臂孔轴    A8一可滑动内框

A9一开闭控制钢索     B一基桩中心位置

C一引导套管          D一稳定液槽

E一稳定液            F一吊车

F1一吊索             G一抓取的泥土

H一储土设备          I一超音波孔壁测定器

11一发收波器         12一卷收机

13一纪录器           J一钢筋笼

K一特密管            L一预拌混凝土车

M一混凝土            N一回填材料

a一反循环钻掘机      b一空心钻管

c一钻头              c1一钻齿

d一转盘              e一泵浦

e1一排泥管           f一废土

f1一沉淀池           f2一挖土机

f3一弃土车           f4一反循环水路

g一套管钻掘机        h一钻掘套管

i一切削齿            j一锤式抓斗

j1一吊车             j2一钢索

k一套管接

具体实施方式

兹举一较佳可行的实施例并配合附图详细说明如下。

首先请参阅图1所示。本导钣式抓斗挖掘机是以框体A1下方连接一组抓斗A3，框体A1周侧连接一至数层数个方向片状或环状的导钣A2而成。

其中，该框体A1是以纵向钢骨A11连接横向支架A12组合成矩形，框体A1外连接一至多层数个方向片状或环状的导钣A2；框体A1内则设置一梁臂A4连接下方的抓斗A3，并利用钢索A5自上方穿入框体A1中固定于梁臂A4，以控制框体A1的升降及移位。另一开闭控制钢索A9自上方穿入框体A1固定于可滑动内框A8，藉此开闭控制钢索A9控制可滑动内框A8的升降以牵扯两侧吊臂A6、A7及抓斗A3，使抓斗A3同步开闭，如图2、图3所示。

且于梁臂A4下方左右两侧则设有左侧轴孔A41与右侧轴孔A42，可枢接并定位一组抓斗A3，该抓斗A3可分为左侧抓斗A31与右侧抓斗A32，左侧抓斗A31与右侧抓斗A32均附挂一排齿状刀刃A33，在抓斗A3张开时齿状刀刃A33方向与框体A1方向平行以使齿状刀刃A33得直接插入土层，如图1、图3所示。

左侧抓斗A3向上枢接左侧吊臂A6的轴孔A6，右侧抓斗A32向上枢接右侧吊臂A7的轴孔A7，两侧吊臂A6、A7的上方亦枢接于一可滑动内框A8，可相对于框体A1上下滑动；并利用另一钢索A9自正上方穿入框体A1固定于可滑动内框A8，藉开闭控制钢索A9控制可滑动内框A8的升降以牵扯两侧吊臂A6、A7及两侧抓斗A3、A32，使两侧抓斗A3、A32同步开闭。

框体A1连接二层数个方向的导钣A2，可分为上层导钣A22及下层导钣A21，且该导钣A2的外观尺寸则约较预定施作基桩略小数公分，其中，下层导钣A21与框体A1间为固定式连接，是以固定长度钢骨A23连接框体A1与导钣A21如图3、图4所示；上层导钣A22与框体A1间为伸缩式连接，是使用千斤顶调整器A24连接框体A1与导钣A21，该上层导钣A22与框体A1间的伸缩式连接方式可利用千斤顶调整器A24些微调整掘削方向，确保基桩钻掘时的垂直精度，千斤顶调整器A24以千斤顶调整器连接管连接管A25连接地面控制机构，如图3、图5所示。

框体A1上并附挂角度检知器A13，利用检知器连接线A15，连接地面上的角度指示仪A14，详图请参阅图6。角度检知器A13可侦测框体A1相互垂直的两个方向(习称为X向及Y向)的偏移角度，藉观察连接地面上的角度指示仪A14可了解地下钻孔中框体A1的两个方向偏移角度，作为调整上述千斤顶调整器A24的依据。

以导钣式抓斗挖掘机作为场铸基桩钻掘及施工时程序及要领，请参阅图7，其施作方式如下：

1、测量并确认基桩的中心位置：参见图8，

依据基地基准点，以测量仪器定出基桩中心位置B。

2、埋设引导套管：参见图8，

为使钻掘的方向能铅直向下，避免钻掘框体偏斜，故预先埋设3～6M的钢套管作为引导套管C，调整使其垂直，以使钻孔的垂直精度确保。另外，引导套管C亦可防止靠近地面的土层坍塌。

3、调制稳定液：参见图8，

于基桩钻掘前于稳定液槽D先行调制稳定液E，俟基桩钻掘时再将稳定液E导入钻孔中以防止坍塌。

4、钻掘：参见图9～图12与图1，

<1>以吊车F垂吊导钣式抓斗A，吊车F操作人员以油压式或机械式控制导钣式抓斗A的抓斗A3张开，并以吊索F1控制其向下移动至欲挖掘的深度，藉此一导钣式抓斗A自身的重力使抓斗A3上的齿状刀刃A33直接插入土层(参见图9～图12与图1)。

<2>控制抓斗A3闭合直接抓掘土壤(参见图10与图1)。

<3>再以吊索F1控制导钣式抓斗A向上移动至地面上，将抓取的泥土G置放入储土设备H(参见图11)。

<4>抓掘过程中应随时注意基桩钻掘的垂直与否，若有附挂角度检知器A13，操作人员藉由观察连接地面上的角度指示仪A14可了解于地下钻孔中导钣式抓斗A的两个方向偏移角度，作为调整千斤顶调整器A24的依据。如此周而复始，直到钻掘至预定深度，最终实际钻掘深度可用检尺确认(参见图12)。

5、超音波垂直度检测：参见图13，

检测钻掘孔壁垂直精度的方法，采用超音波孔壁测定器I者，该超音波孔壁测定器I是由发收波器I1、卷收机I2及采录器I3构成。

6、钢筋笼制作及吊放：参见图14，

钢筋笼J制作按工程设计图，以吊车F将钢筋笼J吊起并置入钻孔中。

7、混凝土浇置：参见图15，

使用特密管K深入钻孔底部，必要时先以气升式抽水方式进行沉泥处理，再以预拌混凝土车L倾卸混凝土M经由特密管K中央浇置进入钻孔内，自桩底将钻孔内稳定液E自下而上逐渐排挤至预定桩顶高，完成浇置。

8、空打段回填：参见图16，

于未浇置段回填原土、碎石或其他指定的回填材料N。

综上所述，以导钣式抓斗挖掘机进行场铸基桩钻掘施工，确实能以抓斗的开闭用以取土，固定式或伸缩式导钣可维持及调整掘削装置的垂直，角度检知器与指示仪可得知此掘削装置垂直度。具有废土含水量降低运弃较容易、施工场地较乾净、施工作业空间较小、提供优质回填材料、可施作较高工程效益的方形桩与大口径基桩施工速度快等优点，节省施工成本深具进步性及产业利用价值，且未见于业界相关产品当中，应符合发明专利的要件。

Claims (2)

1、一种导钣式抓斗挖掘机，包括有一框体、导钣及抓斗，在该框体下端设有具齿状刀刃的抓斗，在抓斗张开时，刀刃方向与挖掘方向平行，其特征在于：该框体周侧至少在二层不同高度的断面位置，分别在4个方向设有片状或环状向外突出的导钣，该每层导钣组合的外观形状对应于所需求的基桩形状；其下层导钣与框体间为固定式连接；上层导钣与框体间为伸缩式连接，是由一千斤顶调整器连接导钣与框体形成伸缩式导钣，该千斤顶调整器并经一连接管连接地面控制机构，该每一伸缩式导钣可独立伸缩支撑于桩孔壁面；在该框体上附挂角度检知器并连接至地面的角度指示仪。

2、如权利要求1所述的导钣式抓斗挖掘机，其特征在于，该每一导钣的安装方式是以一油压缸垂直固定在该框体上，使该油压缸外侧端固定的导钣可以伸缩。

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