[發明專利]懸吊潛入式矩形樁智能銑挖成孔裝備及方法

在審

• 申請號: 202111041324.6
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113863853A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 王輝;王開強;鈕洪亮;陳波;方小林;慕冬冬;周勇
• 申請（專利權）人: 中建三局集團有限公司
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B27/00;E21B27/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

本發明公開了一種懸吊潛入式矩形樁智能銑挖成孔裝備及方法，集成銑挖頭懸吊于矩形樁孔內，通過所述螺旋牙帶銑挖輪對巖土逐層水平銑挖破碎完成矩形截面孔成形，并在銑挖同時通過垂直螺旋提渣器進行渣土收集，通過導向定位伸縮板進行孔壁支護。集成銑挖頭箱體內圍繞中空出渣通道設置垂直螺旋提渣器，下部渣土入口與螺旋牙帶銑挖輪對接，上部渣土出口與所述中空出渣通道中間部位聯通；箱體外設置能夠水平伸縮的導向定位伸縮板。全斷面機械碎巖成孔；能夠實現無泥漿出渣，解決傳統泥漿循環出渣所產生的環境污染、資源浪費、泥皮及孔底沉渣影響成樁質量等技術問題；且在逐層水平銑挖同時對孔壁進行及時支護，解決孔壁穩定性問題。

技術領域

本發明屬于工程機械與地下工程施工技術領域，具體涉及一種懸吊潛入式矩形樁智能銑挖成孔裝備及成孔方法。

背景技術

矩形灌注樁（抗滑樁）作為以承受水平荷載為主的構筑物，被廣泛的應用于公路、鐵路、庫岸整治及地質災害治理等工程建設領域中，用以加固穩定坡體，是一種抗滑處理的主要措施，尤其在關系地質災害防治工程中占有重要地位。矩形灌注樁施工過程中，如何形成符合設計要求且穩定的矩形樁孔地下空間是首先要考慮并解決的核心關鍵問題。而現有的樁工機械，如回旋鉆機、沖擊鉆機、沖抓鉆機、潛水鉆機、旋挖鉆機、螺旋鉆機、全套管鉆機等，成孔均為圓形，尚無適用于矩形截面孔的樁工機械設備；用于地下連續墻的成槽機械，如液壓抓斗、雙輪銑等，可施工矩形孔，但因其是以成槽為主的專用設備，孔徑尺寸往往不符合矩形抗滑樁的要求，且設備昂貴、施工費用高，實際工程中很少用于矩形灌注樁施工。在此狀況下，人工挖孔被迫成為傳統矩形樁施工的主要方法，而人工挖孔樁施工作業環境惡劣，工人勞動強度大、危險性極高、安全保障極差，是一種落后的施工工藝，也是建設部嚴格限制或禁止類技術。這使得具有優越力學特性的矩形樁在工程建設領域的應用受到了嚴格的限制和制約，進而也造成很多工程設計方案扭曲和資源浪費。無專用矩形樁成孔機械裝備無疑成了應用矩形灌注樁的工程技術瓶頸。

針對上訴問題，現有技術的解決方法主要集中在利用已有機械設備進行矩形樁成孔工藝探索上，如“旋挖鉆機+特制矩形鉆頭”、“沖擊鉆機＋方形鉆頭”、“螺旋鉆+旋挖鉆+自制矩形鉆頭”、“旋挖鉆+液壓挖斗修邊”等。雖然上述解決方法有一定的實際應用效果，卻依然存在如下問題：1)一個矩形孔需要多個圓形孔和特制矩形鉆頭修邊組合，需要多孔次掘進，特別是需要多臺機械設備才能完成，導致工序復雜、施工效率低、工期長、工程費用高；2)適用的地層條件有限，尤其是較硬的巖石類地層，無法通過特制鉆頭修邊的方式達到矩形孔成孔目標；3)無法及時施作孔壁支護措施以保證孔壁穩定。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種懸吊潛入式矩形樁智能銑挖成孔裝備及成孔方法，解決矩形樁孔施工無專用機械成孔裝備的現實工程技術問題。能夠以機械方式完全破碎巖土并形成矩形截面孔洞，解決矩形孔全斷面機械碎巖技術問題；能夠實現無泥漿出渣，解決傳統泥漿循環出渣所產生的環境污染、資源浪費、泥皮及孔底沉渣影響成樁質量等技術問題；能夠自動快速地對孔壁進行及時加固支護，解決孔壁穩定性問題。同時，針對現有樁工機械普遍存在的共性特征，解決高桅桿、設備重大導致設備進出場不便和對場地空間要求高等技術問題；解決“地面動力-鉆桿-孔底鉆頭”傳動模式所產生的功效損耗大、孔深-鉆桿效應等技術問題。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

一種懸吊潛入式矩形樁智能銑挖成孔裝備，其特征在于至少包含：

集成銑挖頭，殼體包括中空箱體外框架、箱體頂蓋和箱體底板，箱體外框架外形總體呈現小于矩形樁孔截面尺寸；箱體外框架中心設置豎向中空出渣通道，中空出渣通道上端與箱體頂蓋相接，下方連接凸出于箱體底板的螺旋牙帶銑挖輪；箱體外框架內圍繞中空出渣通道設置垂直螺旋提渣器，垂直螺旋提渣器的下部渣土入口與螺旋牙帶銑挖輪上部出渣區域對接，垂直螺旋提渣器上部渣土出口與所述中空出渣通道中間部位聯通；箱體外框架的四個側面設置能夠水平伸縮以配合形成矩形截面的導向定位伸縮板；

過濾式撈渣桶，桶底與桶壁至少一部分區域布置篩孔，吊運往返于地表與矩形孔的孔底之間，將渣土逐桶通過中空出渣通道吊運至地表；