全回转钻机清除地下盾构管片的施工设备

技术领域

本发明涉及钻机施工技术领域，具体而言，涉及全回转钻机清除地下盾构管片的施工设备。

背景技术

全回转钻机全称是全套管全回转钻机，和搓管机具备相同的功能，都是使用钢套管钻进的设备，统称为全套管钻机。全套管钻机又称贝诺特钻机，它最初是由法国贝诺特公司于上世纪70年代开发成功的。最初的全套管钻机为摇动式，即利用两只摇动液压缸的伸缩使钢套管绕其中心以一定的角度往复转动，从而使钢套管最下端的切削结构剪切土壤，降低钢套管压入阻力；靠另外两只液压缸将钢套管压入或从土中拔出。随着桩基础施工的发展，桩的直径越来越大，施工效率和精度要求越来越高，摇动式套管装置因扭矩小、效率低，已不能满足施工的要求。

随着经济的不断发展，在基坑支护及桩基施工中，经常会遇到之前施工遗留下来的地下盾构管片，尤其是在地铁站、地下智能车库、地下建筑结构及水库等施工场地，若不作处理，这些旧管片往往会影响桩基础工程施工。如会导致后续桩基施工受阻，影响桩身垂直度，对桩身质量产生不利影响，同时施工效率低下，对工期造成不利影响。因此，一般会要求施工单位必须清除后才能够施工新基础，但是在清楚旧管片前，往往还会面临如土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物，所以还需要先把障碍物切削掉，根据以往清除旧管片的经验，通常是采用机器设备挖除或者直接利用旋挖机钻机进行挖掘，这些方法费时费力，由于障碍物的影响还会对使用的设备的造成磨损，有些采用切削设备对障碍物进行切除，但是使用的设备切削效率低，及不能灵活切换切削结构。

发明内容

本发明的目的在于提供全回转钻机清除地下盾构管片的施工设备，旨在解决现有技术中，基坑施工时因存在障碍物，在对遗留在地下的旧管片进行破碎清除时磨损施工设备，使用的切削结构无法即时更换，切削效率低。

本发明是这样实现的，该全回转钻机清除地下盾构管片的施工设备，包括钻机本体，所述钻机本体连接有第二机构，所述第二机构包括有钢套管结构，所述钻机本体驱动所述钢套管结构产生下压力和扭矩，所述钢套管结构通过平衡杆活动连接有切削结构，所述切削结构通过转换机构驱动可相对所述钢套管结构活动转换位置；

所述切削结构包括相互固定连接的转换板和切削部，所述转换板以平衡杆为转换支点并相互活动连接，所述转换机构驱动连接所述转换板。

进一步地，所述切削部可对称固定连接于所述转换板的两端，所述转换板中部与所述平衡杆活动连接，所述转换板的两端还分别连接不同方向动作的转换机构。

进一步地，所述转换机构包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件和第二传动件呈垂直连接关系，所述第二传动件一端垂直连接所述第一传动件，另一端连接所述转换板，所述转换板的两端分别连接不同动作方向的第二传动件。

进一步地，所述转换板的两端连接呈相反方向动作的所述第二传动件，所述转换板以所述平衡板为支点并由呈相反方向动作的第二传动件牵引作旋转动作，所述转换板旋转的角度为0～180°；

连接所述转换板不同端的所述切削部相互调转位置。

进一步地，所述切削部包括固定板和牙轮，所述固定板一端与所述转换板的固定连接，另一端与所牙轮连接，所述固定板连接所述牙轮一端可设为半圆形，所述牙轮可沿其半圆形轨迹设置。

进一步地，所述钻机本体包括导向柱、抱紧装置、底座及驱动装置，所述驱动装置包括电机、油缸或气缸。

进一步地，还包括第一机构，所第一机构包括有钻杆，所述钻杆上端由所述钻机本体内的油缸驱动连接，下端置于所述钢套管结构内，。

进一步地，还包括第三机构，所述第三机构包括钻头和冲抓结构，所述冲抓结构设有抓取结构，所述钻头上端设有螺纹并由所述钻机本体内的油缸驱动连接，所述钻头下端固定连接所述冲抓结构，并置于所述钢套管结构内；

所述冲抓结构呈斗形结构，其内设有楔形锤，底部开口边缘环绕设置所述抓取结构。

进一步地，所述抱紧装置抱紧连接所述钢套管结构，并驱动其上下动作、正转及反转，使所述钢套管结构产生下压力和扭矩；

所述钢套管结构内置的所述转换机构上端由所述电机驱动连接，下端连接所述切削结构。

进一步地，所述切削结构的转换板两侧面均活动连接所述平衡杆。

与现有技术相比，该全回转钻机清除地下盾构管片的施工设备，包括钻机本体，所述钻机本体连接有第二机构，所述第二机构包括有钢套管结构，所述钻机本体设有抱紧装置抱紧及驱动所述钢套管结构产生下压力和扭矩，所述钢套管结构通过平衡杆活动连接有切削结构，使得所述钢套管结构对地下障碍物进行切削处理。所述切削结构通过转换机构驱动可相对所述钢套管结构活动转换位置，所述切削结构包括相互固定连接的转换板和切削部，所述转换板以平衡杆为转换支点并相互活动连接，所述转换机构驱动连接所述转换板，所述转换板旋转带动所述切削部，可即时更换适合的切削部来进行切削，实现提高切削障碍物效率的目的。

附图说明

图1是本发明钻机本体、第一机构及第二机构之间的连接关系的示意图；

图2是本发明钻机本体、第二机构及第三机构之间的连接关系的示意图；

图3是图2中A处的放大示意图；

图4是本发明转换结构驱动连接切削结构的示意图。

图中：01-钻机本体、011-导向柱、012-底座、013-抱紧装置、1-第一机构、11-钻杆、2-第二机构、21-钢套管结构、211-切削结构、2111-转换板、2112-切削部、21121-固定板、21122-牙轮、3-第三机构、31-钻头、32-冲抓结构、321-抓取结构、33-楔形锤、4-转换机构、41第一传动件、42第二传动件、5-平衡杆、a-地面、b-旧管片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1至4所示，为本发明提供的较佳实施例。

本发明提供全回转钻机清除地下盾构管片的施工设备，如图2至图4所示，该全回转钻机清除地下盾构管片的施工设备，包括钻机本体01，所述钻机本体01连接有第二机构2，所述第二机构2包括有钢套管结构21，所述钻机本体01驱动所述钢套管结构21产生下压力和扭矩，所述钢套管结构21通过平衡杆活动连接有切削结构211，所述切削结构211通过转换机构4驱动可相对所述钢套管结构21活动转换位置。所述切削结构211包括相互固定连接的转换板2111和切削部2112，所述转换板2111以平衡杆5为转换支点并相互活动连接，所述转换机构4驱动连接所述转换板2111。

针对上述附图的对应方案，下面展开具体实施例进行描述：

第一实施例

请参考图1所示，于本实施例中，该全回转钻机清除地下盾构管片的施工设备包括钻机本体01，所述钻机本体01包括导向柱011、抱紧装置013、底座012及驱动装置，所述驱动装置设于所述钻机本体内，所述驱动装置包括电机、油缸或气缸，所述钻机本体01在施工前应放置于平整的新基础施工的底面上。具体地说，所述底座012支撑钻机本体01的上部分，所述导向柱011是调整钻机本体01的高度，所述抱紧装置013主要是用于抱紧和驱动所述第二机构2的钢套管结构21。确切地说，所述钻机本体01连接有第一机构1，所述第一机构1主要包括用于钻孔取样的钻杆11，所述钻杆11通过可通过所述油缸驱动，在新基础施工范围内通过所述钻杆11进行钻孔取样，确定地下旧管片b具体位置和埋深，油缸可选用现有使用的活塞式液压油缸。在所述钻杆11确定地下旧管片b时，所述钻杆11是置于所述钢套管结构21内部的，所述钢套管结构21位于所述旧管片b上方做好钻孔的准备，确切地说，所述钢套管结构21底部设有切削结构211，做好随时准备使用所述切削结构211进行钻入地下的工作。

请参考图2所示，所述钻机本体01通过所述抱紧装置013抱紧和驱动所述第二机构2的钢套管结构21，所钢套管结构21设置的切削部2112包括固定板21121和牙轮21122，所述固定板21121一端与所述转换板2111的固定连接，另一端与所牙轮21122连接，所述固定板21121连接所述牙轮21122一端可设为半圆形，所述牙轮21122可沿所述固定板21121的半圆形轨迹设置。所述钢套管结构21内设有用于破碎、清除旧管片和土体的第三机构3。所述第三机构3包括钻头31和冲抓结构32，所述冲抓结构32设有抓取结构321，所述钻头31上端设有螺纹并由所述钻机本体01内的油缸驱动连接，所述钻头31下端固定连接所述冲抓结构32，所述冲抓结构32呈斗形结构，其内设有楔形锤33，及底部开口边缘环绕设置所述抓取结构32。

具体地说，在施工时先通过所述钢套管结构21根据所述钻杆11确定好的取样孔将旧管片b上部的障碍物进行切削处理，在影响新基础施工范围内所述钻机本体01套接所述钢套管结构21并与钻孔校核和驱动其钻进，所述钻杆11连接高压水枪钻入旧管片b上部时，利用高压水将所述钢套管结构21内的旧管片b周围的土壤冲散，减小所述钢套管结构21与土壤之间的摩阻力。所述抱紧装置013抱紧和驱动所述钢套管结构21，使其上下动作、正转及反转，并产生下压力和扭矩。所述钢套管结构21设置的切削部2112通过牙轮21122对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物进行切割，把障碍物切割完毕了，所述钢套管结构21以360°角方式在所述钻杆11确定好的取样孔的位置钻进并穿过旧管片b。通过所述钢套管结构21先把障碍层切削掉，可以有效避免内部的钻杆11、钻头31及冲抓结构32的损耗，同时保障钻杆11的垂直度，进而确保桩身的垂直度。

请参考图3至图4所示，所述钢套管结构21下部设置的平衡杆5是用于活动连接所述切削结构211的，所述切削结构211的转换板2111以平衡杆5为转换支点并相互活动连接。具体地说，所述切削结构211的转换板2111两侧面均活动连接所述平衡杆5。所述转换机构4上端由所述电机驱动连接，下端连接所述切削结构211，或者说连接所述转换板2111，通过所述转换机构4驱动所述转换板2111，使得所述转换板2111能够旋转调整以便更换合适的切削部2112来进行切割障碍物。所述切削部2112可对称固定连接于所述转换板2111的两端，所述转换板2111的两端还分别连接不同方向动作的转换机构4，或者说，连接所述转换板2111两端的所述转换机构4不是同一个，且传动的方向呈相反的，以此来调整所述转换板2111的方向。

参考图4所示，所述转换机构4包括第一传动件41和第二传动件42，所述第一传动件41和第二传动件42呈垂直连接关系，所述第二传动件42一端垂直连接所述第一传动件41，另一端连接所述转换板2111，所述转换板2111的两端分别连接不同传动方向的第二传动件42。所述转换板2111的两端连接呈相反方向动作的所述第二传动件42，所述转换板2111以所述平衡板5为支点并由呈相反方向动作的第二传动件42牵引作旋转动作，所述转换板2111旋转的角度为0～180°，使得连接所述转换板2111不同端的所述切削部2112相互调转位置。

所述钢套管结构21钻入旧管片b时，利用所述钻杆11将所述钢套管结构21内的土层全部清除，接着所述钢套管结构21分段研磨穿越旧管片b，所述钻头31和设于所述冲抓结构32内的楔形锤33不断冲击旧管片b将其破碎，然后通过所述冲抓结构32将破碎的旧管片b挖除，在使用所述冲抓结构32清除时，需要确保桩孔底部的虚土和旧管片b的干净度。在所述抱紧装置013的驱动下所述钢套管结构21产生下压力和扭矩，所述钢套管结构21转动钻入地下并完全套住桩体进行切削作业，利用所述钢套管结构21内壁和桩体间的摩擦力把桩体扭断。断后的桩体使用所述冲抓结构32取出，依次作业，直至整根桩体清除，或者使用所述楔形锤33沿着所述钢套管结构21内壁锤击，使所述楔形锤33的锤头嵌入桩体及所述钢套管结构21，所述钢套管结构21回转作业使桩体扭断，断后的桩体使用吊车捆扎取出，依次作业，直至整根桩体清除。然后向桩孔内回填土体，并在回填土体的过程中要对回填土体进行夯实处理至设计标高，确切地说可以使用所述冲抓结构32和钻头31来对回填的土体进行夯实，对于软弱地层还可以利用旋喷加固，间隔清除施工范围内的障碍物以保证垂直度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。