一种集成化自动调平全套管潜孔钻机设备及其施工流程

技术领域

本发明涉及一种全套管潜孔钻机，尤其是一种集成化自动调平全套管潜孔钻机设备及其施工流程。

背景技术

全套管施工的灌注桩又叫贝诺特桩，是由法国贝诺特公司于20世纪50年代初开发和研制而成的施工方法。随着研究和发展，全套管施工关注的设备和工艺均有很大发展，产品不断更新换代。目前市场桩工设备中，灌注桩设备主要有冲孔桩机、回转钻桩机和旋挖桩机。而这些设备中旋挖桩因其使用的便利性，故较为普遍的使用着。但目前设备市场中的旋挖桩机，在施工使用中仍存在设备高大、安全稳定性差、垂直精度不高的问题，且现有的回转钻机的施工过程中成桩所需辅助设备众多很难适应复杂地层桩基工程施工要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种将灌注桩施工设备集成化且设置有分段式调平底座进行各个方向调整的高速集成化自动调平全套管潜孔钻机设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种集成化自动调平全套管潜孔钻机设备，包括底座以及集成设置在底座上的起拔器、潜孔钻具、快速卷扬机、伸缩桅杆、动力系统、混凝土送泵系统以及操作室，所述起拔器上设置有与潜孔钻具配合的钢套管；

所述底座包括设备安装板、整体式上底盘和位于两边的分段式下底盘，所述设备安装板固定设置在整体式上底盘上，所述起拔器设置在整体式上底盘上，所述快速卷扬机、动力系统、混凝土送泵系统以及操作室均设置在设备安装板上；

所述潜孔钻具通过快速卷扬机和伸缩桅杆吊装在设备安装板上，且与起拔器上的钢套管对应，所述潜孔钻具采用高速钻筒并在侧面设置扶壁装置与钢套管连接，所述伸缩桅杆在设备安装板上可折叠设置；

所述底座上还设置有平衡滑动装置和平衡支撑装置，所述平衡滑动装置设置在整体式上底盘和分段式下底盘之间，所述分段式下底盘通过平衡滑动装置在整体式上底盘的底部滑动设置，所述平衡支撑装置在整体式上底盘上对整体式上底盘和设备安装板进行可调节支撑。

作为上述技术方案的改进，所述分段式下底盘包括前段下底盘和后段下底盘，所述前段下底盘和后段下底盘分别设置在整体式上底盘的两端，且前段下底盘和后段下底盘的总长小于整体式上底盘的长度，所述前段下底盘和后段下底盘均在整体式上底盘底部两端滑动设置，所述平衡滑动装置在整体式上底盘和前段下底盘、后段下底盘之间各设有多个。

作为上述技术方案的进一步改进，所述平衡滑动装置包括调平轮组、调平油缸以及油缸安装块，所述调平轮组的一端与调平油缸的活塞杆连接，另一端设置在分段式下底盘上，所述调平油缸通过油缸安装块安装在整体式底座的底部；所述调平轮组包括平衡轮和连接块，所述平衡轮在连接块的两端个设置一个，所述连接件的中部设置有连接轴，所述调平油缸的活塞杆端部设置有与连接轴连接的轴套，所述调平油缸与连接块之间通过连接轴和轴套的配合连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述平衡支撑装置包括支撑架、油缸支腿和支脚，所述支撑架固定在整体式上底盘上，且延伸至整体式上底盘侧边，所述油缸支腿设置在支撑架两端，所述支脚固定在油缸支腿的油杆上，所述平衡支撑装置在整体式上底盘上设有多组。

作为上述技术方案的进一步改进，所述分段式下底盘的两侧边和一侧端部还设置有防护罩，所述防护罩从分段式下底盘上延伸至整体式上底盘侧边；所述整体式上底盘的侧边还设置有车架护栏，所述车架护栏在整体式上底盘的侧边设有多组。

作为上述技术方案的进一步改进，所述伸缩桅杆包括回转台、桅杆主体和桅杆头，所述桅杆主体在回转台上可折叠设置，且桅杆主体上还设置有用于使桅杆主体伸缩的伸缩结构；所述桅杆头上设置有绞盘，所述绞盘与设备安装板上的快速卷扬机连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述回转台包括横向支撑板和竖向支撑板，所述竖向支撑板包括两个梯形筋板和连接在两个筋板之间的连接筋条，两个连接筋板的顶部还设置有转动轴，所述桅杆主体的底部设置有与转动轴配合的轴孔，所述桅杆主体通过转动轴与轴孔配合在竖向支撑板上转动设置；所述横向支撑板上还设置有倾斜油缸，所述倾斜油缸在横向支撑板上远离竖向支撑板一端的端部转动设置，所述倾斜油缸的油杆与桅杆主体的中部连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述桅杆头包括两个并列设置的绞盘支架以及设置在绞盘支架上的绞盘安装轴，所述绞盘在绞盘安装轴上转动设置；所述回转台的底部还设置有和转动结构连接的环形齿轮，所述回转台通过环形齿轮和转动结构在设备安装板上转动设置。

以及一种采用上述设备进行灌注桩施工的工艺流程：一种集成化自动调平全套管潜孔钻机施工流程，包括以下步骤：

步骤一：将集成化自动调平全套管潜孔钻机设备就位，利用平衡滑动装置和平衡支撑装置进行对中调整；

步骤二：钢套管钻进，钻进过程中随时进行套管垂直度检测和调整；

步骤三：下放潜孔钻具钻进取土，钢套管回转跟进，跟进过程中上下同步移动，钻进过程中随时进行钻进深度、压力、扭矩的监测和控制；

步骤四：达到设计孔深，检测终孔；

步骤五：吊装钢筋笼；

步骤六：开启砂石泵，抽出孔内泥水；

步骤七：灌注混凝土，关闭清水阀门，启动混凝土送泵系统，通过胶管输送混凝土；

步骤八：起拔钢套管，浇注完成，在灌注混凝土的过程中起拔钢套管，边浇注边起拔。

作为上述技术方案的改进，步骤一中对中调整的过程为：先启动设置在整体式上底盘和分段式下底盘之间的平衡滑动装置，平衡滑动装置上的调平轮组带动整体式上底盘和设备安装板在整体式下底盘上滑动来调节潜孔钻具、起拔器、快速卷扬机以及凝土送泵系统等设备相对于施工点的位置，然后启动设置在调平轮组上的调平油缸，调平油缸带动局部的调平轮组在分段式下底盘上的高度，使利用整体式上底盘进行支撑的设备均处于一个水平的平面；最后启动平衡支撑装置将底座及设置在底座上的设备顶起，进行这些设备的高度调整，以达到一个合适的施工位置，在施工过程中平衡滑动装置和平衡支撑装置可随时根据施工需要进行调整。

有益效果是：本发明的全套管潜孔钻机设备将施工灌注桩所用到的设备集成化的设置为一体，通过错落的安装位置将不同的设备进行合理的集成化，使得多种灌注桩施工设备可在一个机器上同时使用，便于设备的运输，便于设备间的配合使用。同时设置了对这些集成设备进行调节的分段式底座，实现了集成化底座的高度调节，使集成化底座的使用更加方便、适用范围更广，使用时平衡度和定位精度更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明装配示意图；

图2是本发明集成设备部分结构示意图；

图3是本发明起拔器和钻具结构示意图；

图4是本发明钻具结构示意图；

图5是本发明底座部分结构示意图；

图6是本发明底座部分底面结构示意图；

图7是本发明整体式上底盘结构示意图；

图8是本发明平衡滑动装置结构示意图；

图9是本发明伸缩桅杆底部结构放大图；

图10是本发明伸缩桅杆结构示意图示意图。

1、底座；11、设备安装板；12、整体式上底盘；13、分段式下底盘；131、前段下底盘；132、后段下底盘；14、防护罩；15、车架护栏；2、平衡滑动装置；21、调平轮组；22、调平油缸；23、油缸安装块；3、平衡支撑装置；31、支撑架；32、油缸支腿；33、支脚；4、起拔器；41、钢套管；5、潜孔钻具；51、扶壁装置；6、混凝土送泵系统；7、伸缩桅杆；71、回转台；72、桅杆主体；73、桅杆头；74、绞盘；75、倾斜油缸；76、环形齿轮；8、快速卷扬机；9、操作室。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1、图2，一种集成化自动调平全套管潜孔钻机设备，包括底座1以及集成设置在底座1上的起拔器4、潜孔钻具5、快速卷扬机8、伸缩桅杆7、动力系统、混凝土送泵系统6以及操作室9，所述起拔器4上设置有与潜孔钻具5配合的钢套管41；所述底座1包括设备安装板11、整体式上底盘12和位于两边的分段式下底盘13，所述设备安装板11固定设置在整体式上底盘12上，所述起拔器4设置在整体式上底盘12上，所述快速卷扬机8、动力系统、混凝土送泵系统6以及操作室9均设置在设备安装板11上；通过设备安装板11、整体式上底盘12和分段式下底盘13结合将起拔器4、潜孔钻具5、快速卷扬机8、动力系统、混凝土送泵系统6以及操作室9集成化设置在一体的底座1上更便于对多个设备的使用，便于设备的运输和设备间的配合。不仅增加了施工效率还减少了大量的人力物力，增加施工或生产的成本，减少施工的难度，增加施工的效率与精度。

参照图3、图4，所述潜孔钻具5通过快速卷扬机8和伸缩桅杆7吊装在设备安装板11上，且与起拔器4上的钢套管41对应，所述潜孔钻具5采用高速钻筒并在侧面设置扶壁装置51与钢套管41连接。所述高速筒套的顶部还设置有转接板，所述转接板上还设置有水路接头，水路接通用于连接灌注桩灌注时的水路管，所述电机安装套与筒套通过水路板连接。通过钻筒驱动装置驱动进行转动和伸缩运动的回转驱动装置能为高速钻筒提供更好的回转力，增加高速钻筒的转速，且水路管道还可以在高速钻筒工作时对其进行降温，使转速能达到100r/s。在高速钻筒进行高速钻孔时，与之配合的驱动装置内部还设置有同步的导液管，能够及时为高速工作的钻筒提供降温的液体。钢套管41内还设置有与扶壁装置51配合的限位槽，潜孔钻具5在进行钻孔时需要钢套管41进行护壁，而在潜孔钻具5上设置的扶壁装置51可以实现潜孔钻具5与钢套管41之间的连接，在潜孔钻具5与钢套管41进行连接时，潜孔钻具5上的扶壁装置51与钢套管41上的限位槽配合，限位槽对扶壁装置51的多个方向进行限制，避免了扶壁装置51与钢套管41连接时产生偏差，造成钢套管41或者潜孔钻具5的倾斜。所述伸缩桅杆7在设备安装板11上可折叠设置。

参照图5、图7，所述底座1上还设置有平衡滑动装置2和平衡支撑装置3，所述平衡滑动装置2设置在整体式上底盘12和分段式下底盘13之间，所述分段式下底盘13通过平衡滑动装置2在整体式上底盘12的底部滑动设置，所述平衡支撑装置3在整体式上底盘12上对整体式上底盘12和设备安装板11进行可调节支撑。将整体式上底盘12与分段式下底盘13之间通过平衡滑动装置2滑动设置进行调整，实现了整体式上底盘12相对于分段式下底盘13的位置移动，使得集成设备在使用过程中可随时对位置和平衡度进行调整，增加了集成化设备的灵活性和平衡稳定性，增加生产、施工效率和精度。

参照图6，所述分段式下底盘13包括前段下底盘131和后段下底盘132，所述前段下底盘131和后段下底盘132分别设置在整体式上底盘12的两端，且前段下底盘131和后段下底盘132的总长小于整体式上底盘12的长度，所述前段下底盘131和后段下底盘132均在整体式上底盘12底部两端滑动设置，所述平衡滑动装置2在整体式上底盘12和前段下底盘131、后段下底盘132之间各设有多个。在整体式上底盘12的底部两端分别设置一个较小的分段式下底盘13，可以为整体式上底盘12提供在分段式下底盘13上的活动范围。且从两端对整体式上底盘12进行活动支撑能保证整体式上底盘12两端的平衡性，更有利于对类似钻机等集成化设备的调整。

参照图8，所述平衡滑动装置2包括调平轮组21、调平油缸22以及油缸安装块23，所述调平轮组21的一端与调平油缸22的活塞杆连接，另一端设置在分段式下底盘13上，所述调平油缸22通过油缸安装块23安装在整体式底座1的底部；所述调平轮组21包括平衡轮和连接块，所述平衡轮在连接块的两端个设置一个，所述连接件的中部设置有连接轴，所述调平油缸22的活塞杆端部设置有与连接轴连接的轴套，所述调平油缸22与连接块之间通过连接轴和轴套的配合连接。在对调平轮组21进行平衡度调整时，还会遇到角度的变动，因而通过连接轴和轴套连接的调平油缸22与调平轮组21之间进行调整时更加灵活，避免不平衡的状态对调平油缸22造成损坏。平衡滑动装置2大致分为四组，四组分别设置在整体式上底盘12两边靠近四个角的位置，在四个角的位置对底座1上的设备形成稳定的支撑。每组设有两个平衡滑动装置2，当需要对设备的位置进行调整时，启动平衡滑动装置2上的调平轮组21，调平轮组21上的平衡轮转动，从而带动与之相连的整体式上底盘12在分段式下底盘13上移动。当分段式下底盘13放置在了一个较为不平整的位置时，可以单独调整某一个角附近的一组平衡滑动装置2，启动某一个或两个平衡滑动装置2上的调平油缸22，调平油缸22上的活塞杆伸缩，带动与之相连的调平轮组21上、下运动，进而增大或缩小某一处的整体式上底盘12与分段式下底盘13之间的距离，从而保证设备在设备安装板11和整体式上底盘12上处于一个平面。

所述平衡支撑装置3包括支撑架31、油缸支腿32和支脚33，所述支撑架31固定在整体式上底盘12上，且延伸至整体式上底盘12侧边，所述油缸支腿32设置在支撑架31两端，所述支脚33固定在油缸支腿32的油杆上，所述平衡支撑装置3在整体式上底盘12上设有多组。在利用平衡支撑装置3对底盘进行调整时，可以直接启动油缸支腿32，油缸支腿32伸缩，便带动整个底座1向上，向下运动，便于在特殊情况对设备进行调整。同时，利用支撑架31还可以进行整体式上底盘12相对于分段式下底盘13的左、右位置调整，使整体式上底盘12上的设备与施工位置对应准确。优选地平衡支撑装置3设有两组，每组设有两个油缸支腿32和支脚33，四个油缸支腿32和支脚33在整体式上底盘12的每个侧边设置两个。由于油缸支腿32和支脚33通过气缸驱动整体式上底盘12上升和下降，整体式上底盘12与分段式下底盘13整体较厚，因此，将油缸支腿32直接设置在设备安装板11上进行驱动时容易与两个底盘的侧边缘摩擦，对运动过程产生影响。且油缸支腿32在运动的过程中易产生晃动，直接与整体式上底盘12连接时，晃动对设备造成的影响较大，因此设置了横跨在设备安装板11上的支撑架31，通过连接支架将油缸支腿32与整体式上底盘12连接更加稳定，且支撑架31内设置有驱动支撑架31在安装位置左、右移动的驱动装置，驱动装置驱动支撑架31左、右移动，从而带动整体式上底盘12进行左、右调整。

参照图1、图5，所述分段式下底盘13的两侧边和一侧端部还设置有防护罩14，所述防护罩14从分段式下底盘13上延伸至整体式上底盘12侧边；防护罩14可设置成透明状，既能对活动设置的平衡滑动装置2进行保护，防止施工人员与活动部件接触造成损伤，还能增加设备整体的美观与整洁。所述整体式上底盘12和侧边防护罩14的端部均设置有卡边，所述整体式上底盘12上的卡边和侧边防护罩14上的卡边交错设置，且二者之间活动连接。当与整体式上底盘12固定连接的平衡支撑装置3向上将整体式上底盘12顶起时，整体式上底盘12一分段式下底盘13之间的距离增大，为了防止二者脱离，整体式上底盘12与防护罩14上的卡边交错卡接，对二者之间的活动距离进行限制，增加了平衡支撑装置3在调节过程中的稳定性。所述整体式上底盘12的侧边还设置有车架护栏15，所述车架护栏15在整体式上底盘12的侧边设有多组。车架护栏15的作用与防护罩14相似，但车架护栏15采用多根钢条制成，硬度和支撑强度都更高，可在设备受到重击时对设备进行保护，放置设备被重击撞坏，且可收放的车架护栏15能作为侧边支架，便于操作人员上到操作位置。

参照图9、图10，所述伸缩桅杆7包括回转台71、桅杆主体72和桅杆头73，所述桅杆主体72在回转台71上可折叠设置，且桅杆主体72上还设置有用于使桅杆主体72伸缩的伸缩结构；可折叠且可伸缩设置的桅杆主体72既不会影响对潜孔钻具5的吊装，又能在不使用时将桅杆主体72收起，减少桅杆主体72占用空间，便于设备的运输和储存，方便设备的使用，提高了施工效率。所述桅杆头73上设置有绞盘74，所述绞盘74与设备安装板11上的快速卷扬机8连接，桅杆上的绞盘74和滑轮不仅能够卷绕吊装潜孔钻具5的绳索，侧边设置的不同类型的绞盘74和滑轮还能对用于输送各种液体泥浆的管道以及油道进行卷绕，便于这些管道与潜孔钻具5同步输送。

所述回转台71包括横向支撑板和竖向支撑板，所述竖向支撑板包括两个梯形筋板和连接在两个筋板之间的连接筋条，两个连接筋板的顶部还设置有转动轴，所述桅杆主体72的底部设置有与转动轴配合的轴孔，所述桅杆主体72通过转动轴与轴孔配合在竖向支撑板上转动设置；所述横向支撑板上还设置有倾斜油缸75，所述倾斜油缸75在横向支撑板上远离竖向支撑板一端的端部转动设置，所述倾斜油缸75的油杆与桅杆主体72的中部连接。倾斜油缸75与转动轴配合的折叠装置可以实现桅杆的自动支撑和折叠过程，当桅杆使用完毕后，直接启动倾斜油缸75，由于桅杆和倾斜油缸75均通过转轴转动设置，当油缸转轴回缩时，与油缸油杆倾斜连接的桅杆主体72被倾斜油缸75拉动，沿回转台71转动，由于桅杆主体72和油缸都设置较长，在桅杆主体72向下转动的同时油缸也随之转动，直至桅杆主体72与回转台71平行，桅杆主体72降至最低位置，桅杆完成回收。当需要使用桅杆进行支撑时，同样重复上述步骤，桅杆反向转动至竖直状态。

所述桅杆头73包括两个并列设置的绞盘74支架以及设置在绞盘74支架上的绞盘74安装轴，所述绞盘74在绞盘74安装轴上转动设置；所述回转台71的底部还设置有和转动结构连接的环形齿轮76，所述回转台71通过环形齿轮76和转动结构在设备安装板11上转动设置，便于桅杆在使用过程的角度调整。桅杆主体72设有多节，第一节桅杆主体72设置在回转台71上，其余桅杆主体72依次套接，且在每两个桅杆逐条的套接处还设置有锁定结构。由于钻具需要较高的稳定性，优选的，将桅杆主体72设置成两节，倾斜气缸与底部第一节桅杆主体72连接，两节桅杆主体72在不使用时进行收缩，收缩之后再进行转动回收。

采用上述一个设备集成了下套管、自行钻孔、钢筋笼吊装、混凝土浇筑等综合功能，其施工流程包括以下步骤：

步骤一：将集成化自动调平全套管潜孔钻机设备就位，利用平衡滑动装置2和平衡支撑装置3进行对中调整；

对中调整的过程为：先启动设置在整体式上底盘12和分段式下底盘13之间的平衡滑动装置2，平衡滑动装置2上的调平轮组21带动整体式上底盘12和设备安装板11在整体式下底盘上滑动来调节潜孔钻具5、起拔器4、快速卷扬机8以及凝土送泵系统等设备相对于施工点的位置，然后启动设置在调平轮组21上的调平油缸22，调平油缸22带动局部的调平轮组21在分段式下底盘13上的高度，使利用整体式上底盘12进行支撑的设备均处于一个水平的平面；最后启动平衡支撑装置3将底座1及设置在底座1上的设备顶起，进行这些设备的高度调整，以达到一个合适的施工位置，在施工过程中平衡滑动装置2和平衡支撑装置3可随时根据施工需要进行调整。

步骤二：钢套管41钻进，钻进过程中随时进行套管垂直度检测和调整；

步骤三：下放潜孔钻具5钻进取土，钢套管41回转跟进，跟进过程中上下同步移动，跟进过程中钢套管41上下移动可以防止潜孔钻具5在钻孔中产生抱死现象。钻进过程中随时进行钻进深度、压力、扭矩的监测和控制；潜孔钻具5采用高速钻筒进行钻孔，且钻筒的同时水路管道对其进行降温，使其能够保持较高的转速，提高钻孔效率。

步骤四：达到设计孔深，检测终孔；采用上述设备钻孔能达到最大孔深度为50～70m，钻孔直径包含1.0m、1.2m、1.4m等多种尺寸。

步骤五：吊装钢筋笼；

步骤六：开启砂石泵，抽出孔内泥水；

步骤七：灌注混凝土，关闭清水阀门，启动混凝土送泵系统6，通过胶管输送混凝土；混凝土灌注时使用直接设置在潜孔钻具5内的管道，该管道还能同时作为孔内排水清空循环管路。

步骤八：起拔钢套管41，浇注完成，在灌注混凝土的过程中起拔钢套管41，边浇注边起拔。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。