液压全回转套管钻机的制作方法

本发明属于桥梁建筑技术领域，具体涉及一种液压全回转套管钻机。

背景技术：

桩板结构路基基础设计为钻孔灌注桩，要求靠近既有桥梁墩台的桩基础采用全护筒护壁施工。由于受既有公路及铁路桥梁下方净空7m-8m的限制，全护筒跟进无法采用常规工法施工。同时全护筒跟进防护钻孔桩距离营业线桥墩桩基础最小距离为4.9m，施工对营业线桥墩基础稳定影响大，且京沪高铁、沪宁城际铁路要求施工过程中既有桥墩位移监控报警值为1mm，需有效确保施工过程中营业线运营安全。

常规全护筒跟进施工一般采用旋挖钻机配合搓管钻机或冲抓斗吊机配合搓管钻机完成，常规施工技术在使用过程中存在以下缺点：(1)大型施工机械设备旋挖钻或履带吊施工高度大，无法满足低净空条件下施工要求；(2)大型施工机械设备旋挖钻或履带吊自重大，在距离营业线近的情况下施工扰动大，对营业线桥墩基础稳定影响较大，安全风险高；(3)常规搓管机移位需要吊车配合进行，在低净空及邻近营业线施工安全要求高的条件下无法实现。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理的液压全回转套管钻机，体积小，通过设置套管夹紧装置和全回转机构实现套管的旋转和下压，通过设置第一开合部件、第二开合部件和第三开合部件，分别实现机架底部、驱动支架和套管夹紧装置的开合，还设置机架移动机构，便于全回转套管钻孔装置移动，运输和撤离便捷，实现钢护筒钻压过程中对营业线桥墩基础扰动小的要求，确保了营业线安全运营，适用于低净空工作环境。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种液压全回转套管钻机，其结构简单，设计合理，体积小，通过设置套管夹紧装置和全回转机构实现套管的旋转和下压，通过设置第一开合部件、第二开合部件和第三开合部件，分别实现机架底部、驱动支架和套管夹紧装置的开合，还设置机架移动机构，便于全回转套管钻孔装置移动，运输和撤离便捷，实现钢护筒钻压过程中对营业线桥墩基础扰动小的要求，确保了营业线安全运营，适用于低净空工作环境，实用性很强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种液压全回转套管钻机，其特征在于：包括工作平台和安装在工作平台上的全回转套管钻孔装置和对所述全回转套管钻孔装置进行监控的监控装置；

所述工作平台包括机架和供机架水平移动的机架移动机构，所述机架的底部设置有套管通过孔和与所述套管通过孔连通的第一开口部，所述第一开口部处设置有第一开合部件，所述套管通过孔位于所述机架的底部中心位置；

所述全回转套管钻孔装置包括安装在机架上的驱动支架、对套管进行加紧且可开合的套管夹紧装置和用于驱动套管进行钻孔的全回转机构，所述驱动支架上设置有配合套管夹紧装置的安装孔和与所述安装孔连通的第二开口部，所述第二开口部处设置有第二开合部件，所述安装孔位于驱动支架的中心位置，所述第一开口部和第一开口部朝向机架的一侧；

所述套管夹紧装置与所述套管通过孔呈竖向布设，且所述套管夹紧装置的中心线与所述套管通过孔的中心线相重合，所述套管夹紧装置包括固定夹紧环、活动夹紧环和连接于固定夹紧环和活动夹紧环间的第三开合部件，所述固定夹紧环与活动夹紧环活动连接且可开合；

所述全回转机构包括安装在驱动支架上且驱动套管旋转的旋转驱动机构和安装在驱动支架上且驱动套管向下运动的液压驱动机构。

所述监控装置包括发射器、控制装置、用于检测套管向下移动位置的位置检测单元、用于控制所述旋转驱动机构的旋转控制模块和用于控制所述液压驱动机构的液压控制模块，所述旋转控制模块和所述液压控制模块均由所述控制装置进行控制，所述控制装置与发射器无线连接，所述位置检测单元与所述控制装置连接。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述机架包括水平布设的底座、设置在底座上方四角的侧支架和安装在侧支架上方且与侧支架固定连接的上横梁，所述第一开口部设置在底座上，所述机架移动机构安装在底座下方；

所述底座宽度方向的两侧均设置有配重销。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述第一开合部件为设置在底座上所述第一开口部处且能开合的底座连接梁，所述底座连接梁的内侧面与所述套管通过孔连通，所述底座连接梁位于底座一侧中部且沿底座长度方向布设；

所述第二开合部件为设置在驱动支架上所述第二开口部处的连接支架。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述第三开合部件包括夹紧油缸、设置在夹紧油缸一端且与固定夹紧环一端连接的第一销轴和设置在夹紧油缸另一端且与活动夹紧环一端连接的第二销轴，所述活动夹紧环的另一端通过第三销轴与固定夹紧环的另一端连接，所述夹紧油缸由所述控制装置进行控制。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述旋转驱动机构包括液压马达和与液压马达传动连接的减速部件，所述液压驱动机构包括驱动套管向下运动的提升油缸，所述液压马达和提升油缸均由所述控制装置进行控制；

所述减速部件包括安装在驱动支架上且与液压马达传动连接的的减速机和安装在减速机上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与套管夹紧装置传动连接。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述液压马达、减速机和提升油缸的数量均为四个，四个所述提升油缸分别位于驱动支架的四个角，四个所述减速机安装在驱动支架上且分别位于驱动支架的左上部、右上部、左下部和右下部，四个所述减速机分别与四个所述液压马达传动连接。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述驱动支架的四角分别设置有用于安装四个所述提升油缸的油缸上支架，所述提升油缸的底部设置有油缸下支架，且所述油缸下支架可与底座固定连接。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述机架移动机构为可升降的滚轮机构，所述滚轮机构包括四个滚轮，四个所述滚轮分别为第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮和第四滚轮，所述第一滚轮、所述第二滚轮、所述第三滚轮和所述第四滚轮分别位于底座下方四角位置。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述固定夹紧环和活动夹紧环的内侧面均设置有牙板，所述固定夹紧环通过齿圈与驱动齿轮传动连接。

上述液压全回转套管钻机，其特征是：所述机架的高度为2.3m～2.5m，所述机架的顶部安装有回转吊机；所述套管为钢护筒，所述钢护筒的筒径为85cm～89cm，所述钢护筒的壁厚为2cm～3cm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的全回转套管钻孔装置结构简单、设计合理且投入成本较低、加工制作及安装布设方便。

2、所采用的全回转套管钻孔装置包括驱动支架、套管夹紧装置和全回转机构，全回转机构通过驱动套管夹紧装置带动套管旋转，又能驱动套管向下运动，实现套管的全回转钻孔，实现钢护筒钻压过程中对营业线桥墩基础扰动小的要求，确保了营业线安全运营，适用于低净空工作环境。

3、所采用的套管夹紧装置结构简单，既能实现套管的加紧，且可开合，便于全回转套管钻孔装置随着工作平台的移动，在低净空工作环境中，当完成当前工作面的钻孔时，较难使套管从套管夹紧装置中抽拔出，则操作第一开合部件、第二开合部件和第三开合部件，通过第一开合部件将机架的底部的第一开口部打开，通过第二开合部件将驱动支架上所述第二开口部打开，通过第三开合部件将固定夹紧环和活动夹紧环分离，绕固定夹紧环转动活动夹紧环，形成套管加紧装置开口部，使工作平台和全回转套管钻孔装置分别可沿第一开口部、第二开口部和套管加紧装置开口部脱离套管，从而将工作平台和全回转套管钻孔装置顺利撤出，撤出方便，满足低净空的移动。

4、所采用的机架移动机构，结构简单，可手动将机架移动机构顶出，通过砼施工平台或铺垫钢板移动至下一个工作面，实现下一个工作面的钻孔，移动便捷，且节省人力和运输时间。

5、所采用的旋转驱动机构和液压驱动机构，实现套管的旋转和下压，施工扰动小，避免对营业线的影响。

6、所采用的监控装置，使用发射器远距离操作全回转套管钻孔装置工作，控制方便，避免现场手动操作不方便，不需要人为靠近操作，安全系数高，降低安全事故给工作人员造成的伤害。

7、本发明设计结构简单，成本低，体积小，实现方便，实用性强，便于推广使用。

综上所述，本发明结构简单，设计合理，体积小，通过设置套管夹紧装置和全回转机构实现套管的旋转和下压，通过设置第一开合部件、第二开合部件和第三开合部件，分别实现机架底部、驱动支架和套管夹紧装置的开合，还设置机架移动机构，便于全回转套管钻孔装置移动，运输和撤离便捷，实现钢护筒钻压过程中对营业线桥墩基础扰动小的要求，确保了营业线安全运营，适用于低净空工作环境，实用性很强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明工作平台的结构示意图。

图3为本发明全回转套管钻孔装置的结构示意图。

图4为本发明套管夹紧装置的结构示意图。

图5为本发明的电路原理框图。

附图标记说明:

1—底座； 1-1—发射器； 1-2—信号接收单元；

1-3—位置检测单元； 1-4—报警器； 1-5—控制器；

2—驱动支架； 3—固定夹紧环； 4—活动夹紧环；

5—上横梁； 6—侧支架； 7—连接支架；

8—第二螺栓； 10—底座连接梁； 11—第一螺栓；

13—配重销； 16—夹紧油缸； 18-1—第一销轴；

18-2—第二销轴； 18-3—第三销轴； 19—齿圈；

20—套管夹紧装置； 26—减速机 26-1—液压马达；

26-2—驱动齿轮； 29—油缸下支架； 31—提升油缸；

32—油缸上支架； 35—机架； 36—套管；

40—牙板； 42—回转吊机； 43—滚轮机构；

具体实施方式

如图1、图3、和图5所示，本发明包括工作平台和安装在工作平台上的全回转套管钻孔装置和对所述全回转套管钻孔装置进行监控的监控装置；

所述工作平台包括机架35和供机架35水平移动的机架移动机构，所述机架35的底部设置有套管通过孔和与所述套管通过孔连通的第一开口部，所述第一开口部处设置有第一开合部件，所述套管通过孔位于所述机架35的底部中心位置；

所述全回转套管钻孔装置包括安装在机架35上的驱动支架2、对套管36进行加紧且可开合的套管夹紧装置20和用于驱动套管36进行钻孔的全回转机构，所述驱动支架2上设置有配合套管夹紧装置20的安装孔和与所述安装孔连通的第二开口部，所述第二开口部处设置有第二开合部件，所述安装孔位于驱动支架2的中心位置，所述第一开口部和第一开口部朝向机架35的一侧；

所述套管夹紧装置20与所述套管通过孔呈竖向布设，且所述套管夹紧装置20的中心线与所述套管通过孔的中心线相重合，所述套管夹紧装置20包括固定夹紧环3、活动夹紧环4和连接于固定夹紧环3和活动夹紧环4间的第三开合部件，所述固定夹紧环3与活动夹紧环4活动连接且可开合；

所述全回转机构包括安装在驱动支架2上且驱动套管36旋转的旋转驱动机构和安装在驱动支架2上且驱动套管36向下运动的液压驱动机构。

所述监控装置包括发射器1-1、控制装置、用于检测套管36向下移动位置的位置检测单元1-3、用于控制所述旋转驱动机构的旋转控制模块和用于控制所述液压驱动机构的液压控制模块，所述旋转控制模块和所述液压控制模块均由所述控制装置进行控制，所述控制装置与发射器1-1无线连接，所述位置检测单元1-3与所述控制装置连接。

实际使用过程中，所述控制装置包括控制器1-5，所述报警器1-4与控制器1-5连接，所述夹紧油缸16、提升油缸31和液压马达26-1均由控制器1-5进行控制。

实际使用过程中，所述位置检测单元1-3为限位开关，对套管36向下移动的位置进行检测，当套管36超过所述限位开关位置时，所述限位开关产生触发信号，并将此触发信号发送至控制器1-5，控制器1-5控制报警器1-4报警，提醒工作人员在套管36上连接下一个套管，避免套管36外露部位较短不方便工作人员连接下一个套管。

如图2所示，本实施例中，所述机架35包括水平布设的底座1、设置在底座1上方四角的侧支架6和安装在侧支架6上方且与侧支架6固定连接的上横梁5，所述第一开口部设置在底座1上，所述机架移动机构安装在底座1下方；所述底座1宽度方向的两侧均设置有配重销13。

本实施例中，所述第一开合部件为设置在底座1上所述第一开口部处且能开合的底座连接梁10，所述底座连接梁10的内侧面与所述套管通过孔连通，所述底座连接梁10位于底座1一侧中部且沿底座1长度方向布设；所述第二开合部件为设置在驱动支架2上所述第二开口部处的连接支架7。

实际使用过程中，底座连接梁10的设置，当套管36旋转下压钻孔工作过程中，则将底座连接梁10通过第一螺栓11固定在底座1上，使底座1上的第一开口部成封闭状态，保证套管36正常工作；当需要撤出套管36时，则拆除底座连接梁10，使底座1上的第一开口部成开口状态，便于工作平台的移动。

实际使用过程中，连接支架7的设置，当套管36旋转下压钻孔工作过程中，则将连接支架7通过第二螺栓8固定在驱动支架2上，使驱动支架2上所述第二开口部成封闭状态，保证套管36正常工作；当需要撤出套管36时，则拆除底连接支架7，使驱动支架2上的第一开口部成开口状态，便于驱动支架2的移动。

如图4所示，本实施例中，所述第三开合部件包括夹紧油缸16、设置在夹紧油缸16一端且与固定夹紧环3一端连接的第一销轴18-1和设置在夹紧油缸16另一端且与活动夹紧环4一端连接的第二销轴18-2，所述活动夹紧环4的另一端通过第三销轴18-3与固定夹紧环3的另一端连接，所述夹紧油缸16由所述控制装置进行控制。

实际使用过程中，夹紧油缸16的设置，夹紧油缸16的两端分别通过第一销轴18-1和第二销轴18-2与固定夹紧环3和活动夹紧环4连接，从而将固定夹紧环3与活动夹紧环4形成封闭状态，且使固定夹紧环3与活动夹紧环4内侧面设置的牙板40与套管36能紧密接触，实现对套管36的夹紧，保证套管36正常工作；当需要撤出套管36时，则拆除第二销轴18-2，使活动夹紧环4脱离夹紧油缸16，且绕固定夹紧环3与第三销轴18-3的连接处转动，将固定夹紧环3与活动夹紧环4分离，形成套管加紧装置开口部，便于套管夹紧装置20的移动。

实际使用过程中，当需要移动所述工作平台和所述全回转套管钻孔装置时，拆除底座连接梁10和连接支架7，使底座1上所述第一开口部成开口状态、驱动支架2上所述第二开口部成开口状态，拆除第二销轴18-2形成套管加紧装置开口部，使所述工作平台和所述全回转套管钻孔装置分别可沿第一开口部、第二开口部和套管加紧装置开口部脱离套管36，从而将所述工作平台和所述全回转套管钻孔装置顺利撤出，撤出方便，满足低净空的移动。

本实施例中，所述旋转驱动机构包括液压马达26-1和与液压马达26-1传动连接的减速部件，所述液压驱动机构包括驱动套管36向下运动的提升油缸31，所述液压马达26-1和提升油缸31均由所述控制装置进行控制；

所述减速部件包括安装在驱动支架2上且与液压马达26-1传动连接的减速机26和安装在减速机26上的驱动齿轮26-2，所述驱动齿轮26-2与套管夹紧装置20传动连接。

实际使用过程中，所述监控装置还包括报警器1-4和信号接收单元1-2，所述信号接收单元1-2用于接收发射器1-1发送的控制命令并经过处理发送至控制器1-5，控制器1-5根据该控制命令控制液压马达26-1、提升油缸31或夹紧油缸16工作，使用发射器1-1远距离操作所述全回转套管钻孔装置工作，控制方便，避免现场手动操作不方便，不需要人为靠近操作，安全系数高，降低安全事故给工作人员造成的伤害。

实际使用过程中，四个液压马达26-1的设置，实现套管36的旋转，提升油缸31的设置，给套管36施加下压力，驱动套管36向下移动，施工扰动小，实现钢护筒钻压过程中对营业线桥墩基础扰动小的要求，确保了营业线安全运营，避免对营业线的影响。

本实施例中，所述液压马达26-1、减速机26和提升油缸31的数量均为四个，四个所述提升油缸31分别位于驱动支架2的四个角，四个所述减速机26安装在驱动支架2上且分别位于驱动支架2的左上部、右上部、左下部和右下部，四个所述减速机26分别与四个所述液压马达26-1传动连接。

本实施例中，所述驱动支架2的四角分别设置有用于安装四个所述提升油缸31的油缸上支架32，所述提升油缸31的底部设置有油缸下支架29，且所述油缸下支架29可与底座1固定连接。

本实施例中，所述机架移动机构为可升降的滚轮机构43，所述滚轮机构43包括四个滚轮，四个所述滚轮分别为第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮和第四滚轮，所述第一滚轮、所述第二滚轮、所述第三滚轮和所述第四滚轮分别位于底座1下方四角位置。

实际使用过程中，滚轮机构43的设置，结构简单，可手动将滚轮机构43顶出，通过砼施工平台或铺垫钢板移动至下一个工作面，实现下一个工作面的钻孔，移动便捷，且节省人力和运输时间。

本实施例中，所述固定夹紧环3和活动夹紧环4的内侧面均设置有牙板40，所述固定夹紧环3通过齿圈19与驱动齿轮26-2传动连接。

本实施例中，所述机架35的高度为2.3m～2.5m，所述机架35的顶部安装有回转吊机42；所述套管36为钢护筒，所述钢护筒的筒径为85cm～89cm，所述钢护筒的壁厚为2cm～3cm。

实际使用过程中，所述回转吊机42安装在侧支架6上且沿侧支架6可上下左右移动。

本发明使用时，通过滚轮机构43将所述工作平台和安装在所述工作平台上的所述全回转套管钻孔装置移动至工作面，当需要钻孔时，工作人员操作发射器1-1发送控制命令，信号接收单元1-2接收到该控制命令并进行处理后发送至控制器1-5，控制器1-5接收到控制命令则控制液压马达26-1和提升油缸31工作，液压马达26-1的动力通过减速机26传动给驱动齿轮26-2，驱动齿轮26-2的传动通过齿圈19带动固定夹紧环3的转动，从而带动套装在套管夹紧装置20中的套管36旋转，在套管36旋转的过程中，提升油缸31带动驱动支架2下压，驱动支架2下压的过程中同时给套管36施加下压力，驱动套管36向下移动，施工扰动小，实现钢护筒钻压过程中对营业线桥墩基础扰动小的要求，确保了营业线安全运营，避免对营业线的影响，适用于低净空工作环境，实用性很强。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。