便携式山地丘陵地带塔基桩孔施工旋挖设备

本发明涉及土建基础施工桩孔挖掘施工技术领域，更为具体的讲，是涉及一种用于山地丘陵地带输电线路铁塔基础桩孔和风电杆塔基础桩孔挖掘作业的便携式旋挖设备。

技术背景

随着基础建设脚步的不断加快，机械化施工在各领域得到广泛应用，输电线路建设由于施工环境复杂，塔基分散，交通不便等诸多原因，机械化施工受到较大局限。传统施工方式存在施工效率低，劳动强度大等问题，已经难以适应输电线路的快速发展。近年来国家电网公司一直致力于全过程机械化施工，塔基建设作为输电线路的重要组成部分，机械化施工程度尤为重要。塔基基础施工主要由以下特点：

1、高压输电线路多经过山区，河谷，地形复杂，塔基基础位置都很偏僻，不利于大型机械化设备进场。

2、输电线路距离长，沿线的地质复杂多变，塔基地质条件复杂多变，且存在不可预见性，这就要求机械设备具备复杂地层的施工能力。

3、每个塔基基础一般由4根桩柱构成，塔基之间距离较远，且施工区域极为分散，机械设备频繁移位，难以发挥高效施工的优势。

目前输电线路塔基基础施工多采用冲击钻机、反循环钻机进行施工，在进场前先将设备拆解，再运输至施工地点进行组装，施工过程中机械化程度低，需要大量的人力，且设备成桩质量差，施工效率低。

为了克服冲击钻机和反循环钻机不足，工程机械领域开发出了一种模块化旋挖钻机，具有操作便捷、适应性强、安全可靠、节约高效的特点。旋挖钻机主要由行走装置、变幅机构、驾驶室、回转平台、动力系统、卷扬机构、配重、液压系统、电气系统、钻桅、钻杆钻具等组成，可拆解成10个部分。拆分后，任意部件的重量均少于5t，满足了在山区施工时索道运输不大于5t的要求。旋挖钻机底盘采用伸缩式履带，稳定性强，行走性能优越。旋挖钻机在钻孔作业时可实现行走锁定、回转保护、高度限位、工作幅度限位等功能，并具有油温报警、油位报警、倾角限位等装置。在路况复杂且危险的情况下，也可以采取遥控操作，保证了操作人员的安全。除此以外，旋挖钻机成孔更为简便，施工现场不需要太多的人员配合，还可以省去二次冲孔的步骤，产生的泥浆可以循环利用，只需要在基础灌注桩施工完毕后统一运走排放到指定地点即可，相比较传统的钻孔灌注桩而言，无论是人工、机械还是施工工艺上都更为节约高效。国内三一重工、徐工、中联重工和山河智能均有相关产品。然而现有技术的旋挖钻机具存在设备体积大，重量大，部件多，由于输电线路塔基分散，尤其是在丘陵山地施工，交通不便，施工材料设备需要人扛马驮，因此现有的旋挖工程机械很难胜任。因此尽快开发出便携式，模块化小型旋挖设备，适应丘陵和山地输电线路塔基和风电塔基基础施工是所述领域的科技工作者共同面临的重要课题。

发明内容

针对现有技术的塔基桩孔旋挖钻机重量大、搬运困难、不便于在山地丘陵地带施工作业等不足，本发明的目的旨在提供一种便携式山地丘陵地带塔基桩孔施工旋挖设备，以满足丘陵和山地输电线路塔基和风电塔基基础施工需要。

本发明提供的便携式山地丘陵地带塔基桩孔施工旋挖设备，其构成包括固定在地面上第一机座、起吊装置、旋挖进给模块和旋挖掘进模块；所述旋挖进给模块的构成包括进给顶紧机构、顶块和顶管，进给顶紧机构为轴向伸缩顶紧机构，其固定端与固定在第一机座上的支撑梁连接，伸缩端与顶块作用连接，顶管的上端与顶块作用连接，下端与旋挖掘进模块作用连接，所述顶管由若干管段装配构成；所述旋挖掘进模块由第二机座，安装在第二机座内下部的旋挖分模块和安装在第二机座内上部的运送分模块构成；所述旋挖分模块的构成包括第二驱动电机、传动机构和刀盘，所述传动机构由相互啮合的安装在第二驱动电机输出轴上的圆柱外齿轮和固定在刀盘壳体上的内齿圈构成；所述输送分模块的构成包括位于第二机座内的吊筒、位于吊筒内安装在吊筒上的输送螺旋，安装在吊筒上驱动输送螺旋的第一驱动电机和传动机构，吊筒设计有与起吊装置的钢丝绳相连接的联接结构。

在本发明的上述技术方案中，构成旋挖进给模块的进给顶紧机构和顶块最好均为两副，联接在一起的两组顶紧机构和顶块可分别沿固定在支撑梁上的导轨向两侧移动，以便于构成泥土沙石排出模块的吊筒吊出，排倒旋挖下来的泥土、沙石或泥土和沙石。所述进给顶紧机构可以是丝杆螺母顶紧机构或液压缸塞顶紧机构，优先选用液压缸塞顶紧机构。

在本发明的上述技术方案中，构成顶管的管段之间的连接，最好设计成通过内外止口环连接结构装配连接，当然也可采取其他连接结构连接；构成顶管的管段的具体数量，由基桩孔的深度来确定。为了使起吊装置的钢丝从顶管的管孔中穿过，所述管段可设计成由对称的两块管瓣构成，两块管瓣之间通过凸凹卡扣结构连接，构成一节完整的管段；管段也可为整体结构的管段，在管壁上设计一供钢丝绳进入管孔中的缝口。

在本发明的上述技术方案中，为了防止吊筒晃动，可考虑在吊筒与第二机座之间设置导向机构，优先考虑采用导向轮导向机构，导向轮最好是设置在吊筒上；进一步地，设置在吊筒与第二机座之间的导向轮为3副，位于同一水平面内呈对称布置。

在本发明的上述技术方案中，位于吊筒内的输送螺旋，其下端最好伸出吊筒至刀盘背后空间，将刀盘切削下来的泥土、沙石输送到吊筒内；位于吊筒内的输送螺旋直径最好略小于吊筒的内径，以保证进入泥土在吊筒吊起过程不会自动大量下落。

在本发明的上述技术方案中，驱动输送螺旋运动的传动机构优先考虑设计成由固定在电动机输出轴上的主动皮带轮、固定在输送螺旋轴上的从动皮带轮和传动带构成。

在本发明的上述技术方案中，驱动刀盘运动驱动机构最好采用多点驱动，由呈对称布置的3台第二电动机和安装在其输出轴上的圆柱外齿轮与固定在刀盘上的内齿圈啮合构成的齿轮传动副来驱动。

在本发明的上述技术方案中，旋挖模块中的刀盘最好通过倒锥筒联接部件与圆柱筒状的第二机架座连接，使刀盘背后的空间形成刀盘旋挖下的泥土、沙石进入刀盘与倒锥筒联接部件之间的空间。

在本发明的上述技术方案中，第二机座和吊筒的形状结构需要相匹配，最好均采用圆柱形结构。

在本发明的上述技术方案中，所述起吊装置可设计成由三角支架、悬挂在支架上的滑轮、卷扬机和钢丝绳构成，钢丝绳一端与卷扬机连接，另一端经滑轮与泥土排出模块的吊筒连接。

本发明提供的便携式山地丘陵地带塔基桩孔施工旋挖设备，其各模块之间和主要部件之间均为可拆装连接。

本发明还采取了其他一些技术措施。

另外需要特别说明的是，本发明中所说的顶块、顶管，其中“顶”的含意是指抵顶，不含方位的意思；所涉及的方位术语，如上、下、左、右、前、后等都是人们基于面对附图图面而言的。

本发明提供的便携式山地丘陵地带塔基桩孔施工旋挖设备，旋挖进给模块利用可轴向伸缩的轴向顶紧机构通过顶管推动旋挖模块进给，旋挖分模块的刀盘旋挖下来的泥土、沙石进入刀盘与倒锥筒联接部件之间的空间，由运送分模块的输送螺旋将泥土、沙石送入吊筒内，泥土、沙石填充满吊筒后，先将旋挖进给模块中由进给顶紧机构和顶块构成的两副组合件沿固定在支撑梁上的导轨向两侧移动，使由起吊装置吊起的吊筒从顶管内吊出，然后反转输送螺旋，使吊筒内的泥土、沙石排出，之后进行下一次旋挖操作。旋挖进给模块巧妙设计的顶管结构，可根据桩孔挖掘深度的加深，通过增加管段的数量实现对旋挖进给模块顶紧，可满足不同深度的桩孔挖掘需要。

本发明提供的便携式山地丘陵地带塔基桩孔施工旋挖设备，为模块化设计，结构紧凑简单，拆装方便，体积小，重量轻，单模块重量不超过100Kg，便于丘陵山地运输，通过更换不同规格钻头，可适合不同地质的直径0.9-1.4米、深度 8-15米的塔基桩孔的开挖作业。而且还具备垂直度自动纠偏功能，保证桩孔垂直度满足铁塔基础桩孔施工要求。本发明的公开，为在山地丘陵地带开挖塔基桩孔作业提供了一种非常实用的设备

附图说明

附图1是吊篮排土便携式旋挖装置总体示意图。

附图2-1是旋挖给进模块主视结构示意图。

附图2-2是旋挖给进模块俯视结构示意图。

附图3是旋挖掘进模块的结构示意图。

附图4-1是运送分模块主视结构示意图。

附图4-2是运送分模块俯视结构示意图。

附图5-1是旋挖分模块主视结构示意图。

附图5-2是旋挖分模块俯视结构示意图。

附图6-1是顶管管段的立体结构示意图。

附图6-2是顶管管段的主视结构示意图。

在上述附图中，各图示标号所标识的对象为：1-大地；2-刀盘；3-传动机构；4-吊筒；5-顶管；6-第一机座；7-左顶块；8-支架；9–滑轮；10-右顶块；11- 钢丝绳；12-卷扬机；13-支撑梁；14-圆柱外齿轮；15-第一电动机；16-导向轮； 17-从动带轮；18-第二电动机；19-输送螺旋；20-主动带轮；21-传动带；22- 内齿圈；23-凸凹卡扣。

具体实施方式

下面结合附图说明给出便本发明的一个实施例，通过实施例对便本发明作进一步的说明。需要特别指出的是，便本发明的具体实施方式不限于实施例所描述的形式。下面结合附图说明给出便本发明的一个实施例，通过实施例对便本发明作进一步的说明。需要特别指出的是，便本发明的具体实施方式不限于实施例所描述的形式。

本实施例便携式山地丘陵地带塔基桩孔施工旋挖设备，其结构如附图1至附图6-2所示，由起吊装置、固定在地面上第一机座、旋挖进给模块和旋挖掘进模块构成。

所述起吊装置的构成如附图1所示，由支架8、吊挂在支架上的滑轮10、卷扬机12和连接滑轮与卷扬机的钢丝绳11构成。

所述旋挖进给模块的构成，如附图1、附图2-1、附图2-2、附图6-1和附图 6-2所示，包括两副液压缸塞进给顶紧机构、左顶块7和右顶块10、和顶管5，两副液压缸塞进给顶紧机构对称设置，位于左边的液压活塞缸的缸底端与固定在第一机座6上的支撑梁13连接，伸缩端与左顶块7顶块作用连接，位于右边的液压活塞缸的缸底端与固定在第一机座6上的支撑梁13连接，伸缩端与右顶块 10顶块作用连接，左右顶块对称地位于顶管上端，顶管的下端与旋挖掘进模块作用连接。所述顶管由若干管段通过内外止口环连接结构(附图6-1)装配连接构成，所述管段由对称的两块管瓣构成，两块管瓣之间通过凸凹卡扣23结构连接，构成一节完整的管段。

所述旋挖掘进模块的结构如附图3、附图4-1、附图4-2、附图5-1、附图5-2 所示，由圆柱筒结构的第二机座，安装在第二机座内下部的旋挖分模块和安装在第二机座内上部的运送分模块构成；所述旋挖分模块的构成包括第一驱动电机 15、传动机构3和刀盘，刀盘通过倒锥筒连接部件连接；所述传动机构由相互啮合的安装在第二驱动电机输出轴上的圆柱外齿轮和固定在刀盘壳体上的内齿圈构成；驱动刀盘运动的第一电动机和安装在其输出轴上圆柱外齿轮有3副，呈对称布置，分别与固定在刀盘上的内齿圈啮合构成3个齿轮传动副。

所述输送分模块的构成包括位于第二机座内的吊筒4、位于吊筒内安装在吊筒上的输送螺旋19，安装在吊筒上驱动输送螺旋的第二驱动电机18和传动机构，在第二机座和吊筒之间设置有三个在周向均布的由固定吊筒外壁面上的导向轮 16构成的导向结构；所述传动机构由固定在第二驱动电机18输出轴上的主动皮带轮17、固定在输送螺旋19轴上的从动皮带轮20和传动带21构成；吊筒设计有与起吊装置的钢丝绳相连接的联接结构。