一种智能桩孔内渣土吸土机及桩孔渣土自动抽吸方法与流程

本发明属于工程机械技术领域，特别涉及一种智能桩孔内渣土吸土机及桩孔渣土自动抽吸方法。

背景技术：

对于大型的建筑物，例如桥梁、高楼等施工过程中的首要任务就是打桩孔，然后在桩孔内下放钢筋笼，钢筋笼的高度和桩孔的深度是一一对应的。然而在现场施工过程中，施工人员发现钢筋笼在下放完成后往往会高出地平面2～5米，不能够完全下放到桩孔底部，一般的操作方法要么是将高出地平面部分的钢筋笼切割掉，要么就直接进行施工，这样会导致建筑物真实强度不能够达到真正要求的设计强度，后续可能会引发严重的安全问题。

经过研究人员的现场勘探之后，发现导致钢筋笼不能完全下放到桩孔底部的原因是钢筋笼在下放过程中会碰到桩孔的孔壁，将桩孔孔壁上的土体撞落至桩孔孔底，土体在桩孔孔底占据一定的空间，因此钢筋笼不能够完全下放，尤其是在填平的山地或土丘地，土体较松散，撞落的土更多，因此就需要采用吸土装置将桩孔孔底的渣土抽吸出来，再进行下放钢筋笼。但是由于桩孔太深，目前还没有针对桩孔孔底土体进行抽吸的吸土机，只能应用旋挖钻机进行钻取，但是旋挖钻机每次能够取出的土体非常少，想要将一个桩孔内的土钻取完基本需要花费一天的时间，一个施工现场有很多桩孔，想要将每个桩孔孔底的土钻取完可能需要十几天甚至一个月的时间，严重影响了施工进度。同时由于各个地方的土质不同，有些地方的土质黏度和湿度稍微大一些，导致从桩孔孔底抽吸上来的土容易在收集装置内结块或黏在收集装置的内壁上，需要人工铲除，另外土从收集装置内下落到推车时下落速度不易控制，导致有的推车装的太满，土洒落出来；有的推车却装的太少，工作效率低下。

技术实现要素：

为了克服现有技术中桩孔渣土难清除的技术问题，本发明提供了一种桩底渣土清理干净、工作效率高且避免产生扬尘的智能桩孔渣土吸土机。同时，本发明还提供了一种利用上述桩孔渣土吸土机实现的桩孔渣土自动抽吸方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种智能桩孔内渣土吸土机，其包括底架1、风机2、吸取分离装置3、吸管4、抽吸单元5、控制器9、总控平台10以及成像机构8；

底架1，为吸取分离装置3和风机2提供安装平台；

抽吸单元5，设置在吸管4的末端，对桩孔内的渣土进行切割、打散、分离后沿着吸管4进入吸取分离装置3内；

吸取分离装置3，设置在底架1上方，吸取分离装置3的进气口与吸管4连通、出气口通过管道与风机2连通；所述吸取分离装置3包括涡流分离筒31和沿着涡流分离筒31壁自上而下延伸的渣土收集槽32，渣土收集槽32沿涡流分离筒31壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒31中心轴561开设；使渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流，渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离，并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内，在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下移动，从涡流分离筒31的渣土出口排出；

成像机构8，置于吸管4末端，用于采集桩孔底部图像并传送至总控平台10，并根据渣土堆积情况调整抽吸单元5的位置，使抽吸单元5能够对堆积的渣土进行准确清理；

抽吸单元5、成像机构8分别与控制器9电连接，控制器9和成像机构8分别与总控平台10电连接或无线通讯。

进一步限定，所述吸取分离装置3还包括渣土收集筒33和卸料阀34，渣土收集筒33，设置在涡流分离筒31的底部，用于收集渣土；

卸料阀34，设置在渣土收集筒33的底部，对渣土收集筒33排出的渣土进行打散、分离、排出。

进一步限定，所述渣土收集槽32与涡流分离筒31连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31的气流运动方向相反；所述渣土收集槽32的螺旋升角为30～70°，螺距为2倍涡流分离筒31筒高。

进一步限定，所述抽吸单元5包括吸嘴筒体52、旋切驱动机构、旋切旋切传动部件54以及置于吸嘴筒体52一端的锯齿刀头55；吸嘴筒体52套装在吸管4末端；所述旋切驱动机构置于吸管4外壁上；所述旋切传动机构置于吸嘴筒体52上，所述旋切驱动机构与旋切旋切传动部件54相连驱动旋切旋切传动部件54带动吸嘴筒体52转动，进而带动锯齿刀头55旋转对渣土块旋切、打散。

进一步限定，所述抽吸单元5包括吸嘴筒体52、旋切驱动机构和旋切机构56；所述旋切驱动机构置于吸嘴筒体52外部；所述旋切旋切机构56置于吸嘴筒体52内部；所述旋切驱动机构与旋切机构56相连驱动旋切机构56绕着旋切机构56的轴向旋转；所述旋切机构56包括中心轴561以及设置在中心轴561上的旋切刀片562所述旋切机构56通过中心轴561与旋切驱动机构的动力输出轴相连，该中心轴561置于筒体内部一端与旋切驱动机构相连，该中心轴561沿着吸嘴筒体52的径向分布，使旋切刀片562对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流。

进一步限定，所述智能桩孔内渣土吸土机还包括管线收放机构6和抽吸移动机构7；

管线收放机构6，包括滚轴61、卷绕筒62和可升降支架63；滚轴61的两端架设于可升降支架63上，通过可升降支架63调节高度；卷绕筒62以滚轴61为中心轴561套装在滚轴61外侧，吸管4的一端与吸取分离装置3的进气口连通，另一端缠绕在卷绕筒62上，并通过卷绕筒62收放；所述卷绕筒62的高度调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°；

抽吸移动机构7，包括固定架71和滑轮72以及至少两根牵拉绳73；所述滑轮72固定在固定架71上，所述牵拉绳73分别绕过滑轮72与抽吸单元5相连，通过牵拉其中任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力，而其余牵拉绳73处于自由状态，使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动。

进一步限定，所述成像机构8包括底座81、摄像头82、感应式传感器83、成像驱动机构84、成像传动机构85、清扫机构86以及成像支架87；

底座81，套装在吸管末端抽吸单元5的上方；其包括罩壳和固定座；罩壳连接在固定座的下方；

摄像头82，固定在底座81的罩壳内，用于采集图像并上传至总控平台10；

成像支架87，固定在底座81上且与底座81的罩壳相对；

清扫机构86，设置在成像支架87上且与底座81的罩壳的外表面相接触，对底座81的罩壳外表面进行清扫；

感应式传感器83，设置在成像支架87上，感应清扫机构86的位置，并将感应信号传递给控制器9；

成像驱动机构84，固定在底座81上，与控制器9电连接，其动力输出端与成像传动机构85连接，由控制器9发送启动命令，成像驱动机构84提供动力，通过成像传动机构85传递给清扫机构86，带动清扫机构86绕着底座81的罩壳表面做旋转运动，完成清扫工作。

进一步限定，所述清扫机构86包括弧形支架以及置于弧形支架内表面上的毛刷；所述弧形支架与成像传动机构85连接且置于底座81的罩壳外侧，结构与底座81的罩壳表面相匹配；所述毛刷与底座81的罩壳外表面相接触，对底座81的罩壳表面进行清扫。

一种桩孔渣土自动抽吸方法，其包括以下步骤：

(1)将权利要求1所述的抽吸单元5伸入桩孔底部，使得抽吸单元5与桩孔底部的残渣土相接触，启动风机2，保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态；

(2)成像机构8采集桩孔底部图像并上传至总控平台10，通过图像观察桩孔底部渣土情况，并根据渣土堆积情况调整抽吸单元5的位置，使抽吸单元5能够对堆积的渣土进行准确清理；

(3)利用抽吸单元5对渣土块从周向旋切或径向旋切切割、打散，同时打散的土渣沿着抽吸单元5的筒壁切线方向产生涡流，在离心运动的过程中，涡流效应与吸管4内部的负压抽吸效应耦合叠加，增强抽吸效率，使渣土顺利进入吸管4中；

(4)渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入吸取分离装置3的涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流，渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离，并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内，在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下螺旋绕行，从涡流分离筒31的渣土出口排出，而气流从涡流分离筒31顶部被抽吸出后排空，完成桩底渣土抽吸。

进一步限定，所述步骤(1)具体为：

(1.1)通过调整高度管线收放机构6的可升降支架63调节使卷绕筒62的高度调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°，转动卷绕筒62收放吸管4，使抽吸单元5伸入桩孔底部；

(1.2)通过牵拉抽吸移动机构7的任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力，而其余牵拉绳73处于自由状态，使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动至与残渣土相接触；

(1.3)启动风机2，保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态。

进一步限定，所述步骤(2)具体为：

(2.1感应式传感器83探测清扫机构86在底座81的罩壳上的位置，实时反馈给控制器9，控制器9根据清扫机构86的位置信号对成像驱动机构84和摄像头82发送控制指令，控制清扫机构86的清扫速度和旋转幅度以及成像机构8的图像采集频率，当清扫机构86完成一次清扫工作，摄像头82采集一次图像，使清扫工作和图像采集工作交替完成；

(2.2)摄像头82采集桩孔底部的土体表面图像后传递至总控平台10，从总控平台10显示观察，若抽吸单元5所对位置没有渣土或土块，则通过牵拉抽吸移动机构7调整抽吸单元5的位置；若抽吸单元5所对位置有渣土或土块，则进行步骤(3)；

进一步限定，所述步骤(3)具体为：启动旋切驱动机构驱动中心轴561绕其轴向转动，对渣土进行线性切割，旋切刀片562对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流，使得不同点位被切割的渣土向筒体壁引流，筒体中心变成低压区，与筒体内的抽吸负压响应耦合，并在筒体内形成涡流沿着筒体内壁涡旋上升，而且筒体斜口使筒体与土体之间保留间隙，强化负压抽吸效果，使渣土沿吸管4顺利被抽吸走。

进一步限定，所述步骤(3)具体为：驱动旋切驱动机构，通过旋切旋切传动部件54带动打散筒体周向转动，打散筒体快速地作圆周运动，使打散筒体上的锯齿刀头55不断转动，将与吸管4末端接触的渣土块进行旋切、打散，打散的渣土在打散筒体不断转动发生离心运动并形成向上的涡流，涡流中心区与吸管4内的中心低压区的抽吸效应耦合，使渣土沿吸管4顺利被抽吸走。

进一步限定，所述步骤(4)具体为：

(4.1)渣土沿着涡流分离筒31壁切向进入涡流分离筒31内腔，粒径较大的渣土在重力作用下直接掉落在渣土收集筒33内，粒径较小的渣土伴随着涡旋气流在涡流分离筒31内自下向上作涡旋运动；

(4.2)在自下向上的涡旋运动过程中，随着锥形涡流分离筒31的内径逐渐变小，粒径较小的渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离，甩进渣土收集槽32，之后在自身重力和切向冲击力作用下，顺着渣土收集槽32的螺旋槽道自上向下螺旋绕行，滑落，进入渣土收集筒33内。

(4.3)从涡流分离筒31排出的渣土进入渣土收集筒33内，沿着渣土收集筒33的漏斗形内壁自上向下排出；

(4.4)渣土从垂直于卸料阀34的旋转中心的方向进入卸料阀34内，掉落在旋转叶片344上，随着卸料阀34的旋转叶片344转动而转动、分散，待旋转叶片344旋转至卸料阀34底部，经阀体341出口时排出，完成渣土的吸取分离。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明首次提出了桩孔渣土吸土的概念，解决了现有技术中桩孔底部渣土清理困难的问题，利用抽吸单元5对大块渣土进行旋切、打散、分离后利用负压抽吸原理将打散的渣土随着气流进入吸管4抽吸至吸取分离装置3中完成气、尘分离，本发明的抽吸原理简单，而且利用抽吸单元5将旋切打散的渣土在打散筒体不断转动产生离心运动并形成向上的涡流，涡流中心区与吸管4内的中心低压区的抽吸效应耦合，增强负压抽吸效果，大大降低能耗。

2、本发明利用锥形涡流分离筒31与螺旋形渣土收集筒33配合，使渣土随着气流进入锥形涡流分离筒31内自下向上作涡旋运动，渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离，甩进渣土收集槽32，再在自身重力和切向冲击力作用下，顺着渣土收集槽32的螺旋槽道自上向下螺旋绕行，使渣土分离效果好，避免尘土积聚，保证工艺运行稳定，能耗降低而且有效避免扬尘污染。

3、本发明的吸管4利用管线收放机构6适应性调整吸管4的长度以及倾斜角度，保证吸管4内气流通畅，有效避免吸管4内集土或者有弯折或死角，而且保护吸管4使用寿命，大大提高抽吸效率。

4、本发明的抽吸单元5在桩孔内可以通过抽吸移动机构7进行牵拉调整，保证旋切效果好，而且抽吸位置准确。

5、本发明的桩孔渣土吸土机结构设计简单、能耗低、抽吸效果好，避免人工铲土，节约人力成本，提高清除渣土的安全性，并大大提高施工效率，适于大范围推广使用。

6、本发明由总控平台10统一管理，实现自动化、智能化控制，节约人力，提高效率并且通过成像机构8自动成像并对摄像头82进行清洁，保证采集图像的清晰度和准确度，便于实时掌握桩孔底部的情况，并能保证抽吸单元的精准旋切和抽吸，大大提高工作效率。

附图说明

图1为本发明桩孔渣土吸土机的结构示意图。

图2为图1的桩孔渣土吸土机的后侧结构视图。

图3为图1中底架11的结构示意图。

图4为图1中吸取分离装置3的结构示意图。

图5为图1中的卸料阀34的结构示意图。

图6为卸料阀34的内部结构示意图。

图7、8为图1中的抽吸单元5的结构示意图。

图9为图1中管线收放机构6的结构示意图。

图10为图1中抽吸移动机构7的结构示意图。

图11为成像机构8的结构示意图。

图12为抽吸单元5的第二种实施方式结构示意图。

图13为图12中旋切机构56的结构示意图。

图中，1-底架，11-架体，12-走轮，13-锁紧机构，2-风机，3-吸取分离装置3，31-涡流分离筒，32-渣土收集槽，33-渣土收集筒，34-卸料阀，341-阀体，342-转动轴，343-卸料驱动电机，344-旋转叶片，4-吸管，5-抽吸单元，51-固定套环，52-吸嘴筒体，53-旋切电机，54-传动部件，55-锯齿刀头，56-旋切机构，561-中心轴，562-旋切刀片，563-限位块，6-管线收放机构，61-滚轴，62-卷绕筒，63-可升降支架，7-抽吸移动机构，71-固定架，72-滑轮，73-牵拉绳，8-成像机构，81-底座，82-摄像头，83-感应式传感器，84-成像驱动机构，85-成像传动机构，86-清扫机构，87-成像支架，9-控制器，10-总控平台。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。

实施例1

参见图1和2，本实施例的桩孔渣土吸土机包括底架1、风机2、吸取分离装置3、吸管4、抽吸单元5、管线收放机构6、抽吸移动机构7、控制器9、总控平台10以及成像机构8；其中，

底架1，为吸取分离装置3和风机2提供安装平台；如图3所示，该底架1包括架体11和走轮12和锁紧机构13，四个走轮12安装在架体11底部的四个角上，带动架体11滑行，架体11上安装走轮12处安装有锁紧机构13，通过锁紧机构13将走轮12锁紧固定。架体11是由横梁、纵梁以及支撑腿组成的可伸缩架体11，即横梁、纵梁和支撑腿均是可伸缩结构，可以根据实际场地调整架体11的大小。

风机2，采用吸风风机2，其功率可根据桩孔深度所需抽吸动力需求进行调整。风机2固定在底架1的一册，为抽吸提供动力。

吸取分离装置3设置在底架1上方位于风机2的一侧。参见图4，吸取分离装置3包括涡流分离筒31、渣土收集槽32、渣土收集筒33和卸料阀34，涡流分离筒31是锥角为60°、高度为2m的锥形筒结构，其锥角还可以在40～75°的范围内选择。在涡流分离筒31的下侧壁切向设置有进气口，顶部设置有出气口，出气口与风机2通过管线连接，在涡流分离筒315的底部敞口，连接渣土收集筒33。渣土收集槽32沿涡流分离筒31壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒31中心轴开设，沿着涡流分离筒31壁自上而下螺旋绕行。渣土收集槽32与涡流分离筒31的内腔连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31内腔的气流运动方向相反，渣土收集槽32的螺旋升角为45°，螺距为4m。渣土收集筒33是漏斗结构，设置在涡流分离筒31底部与涡流分离筒31底部敞口连通，用于收集从涡流分离筒31内分离出的渣土。渣土收集筒33的底部出口上连接卸料阀34，通过卸料阀34将分离出的渣土进行打散、分离、排出。如图5、6所示，本实施例的卸料阀34固定在底架1上，由阀体341、转动轴342、卸料驱动电机343以及旋转叶片344组成，阀体341的顶部设置有阀体341入口，阀体341的底部设置有阀体341出口，在阀体341的内腔设置有旋转叶片344，旋转叶片344是6个呈长方形的板并沿着转动轴342的径向均匀分布，均以转动轴342为中心轴561转动，转动轴342水平设置，通过轴承连接在卸料驱动电机343的输出轴上，且转动轴342与阀体341入口的进料方向垂直，卸料驱动电机343驱动转动轴342转动，带动旋转叶片344转动，将阀体341入口进入的渣土均匀分散排出，有效避免了渣土堵塞或堆积。使渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流，渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离，并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内，在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下螺旋绕行，从涡流分离筒31分离出的渣土一部分直接进入渣土收集筒33内，另一部分汇集在渣土收集槽32后进入渣土收集筒33，之后自重条件下竖直进入卸料阀34的阀体341入口，落在旋转叶片344上，随着转动的旋转叶片344转动至阀体341底部的阀体341出口排出。

进一步说明，在渣土收集筒33的内部还可以设置震动锤，震动锤通过震动锤驱动件与渣土收集筒33的内侧壁连接。

进一步说明，在卸料阀34的阀体341出口下方可以直接放置一个收土车，将分离的渣土收集至收土车中，当收土装满直接推走，方便运输。

吸管4，采用塑料软管，一般为50～100m，其一端与涡流分离筒31下侧壁的进气口连通，另一自由端与抽吸单元5连通，且吸管4的自由端加工为倾斜角度为15～45°的斜口端面，30°为佳，以保证吸管4末端与土体接触时保留间隙，保证负压抽吸效果。

抽吸单元5，参见图7和8，其包括固定套环51、吸嘴筒体52、旋切电机53、旋切传动部件54以及置于吸嘴筒体52一端的锯齿刀头55；固定套环51套装在吸管4的自由端外侧，且固定套环51与吸管4的自由端管壁固定连接，能够有效防止吸嘴筒体52在转动过程中向上滑动，吸嘴筒体52为空心筒体，套装在吸管4自由端外侧且位于固定套环51的下方，在吸嘴筒体52的下端口处设置锯齿刀头55，锯齿刀头55与吸管4的自由端对齐，在吸管4外侧旋转对渣土块进行旋向切割、打散。旋切电机53作为驱动部件，置于吸管4外壁上；传动机构是相互啮合的第一齿轮以及第二齿轮组成，第一齿轮3套装在吸嘴筒体52上，第二齿轮4与旋切电机53的转轴相连，第一齿轮3与第二齿轮4的相互啮合，实施时，旋切电机53驱动第二齿轮4，带动第一齿轮3转动，进而带动吸嘴筒体52做圆周运动，对渣土块进行圆周旋切、打散。

管线收放机构6，参见图9，固定在底架1的一侧，专用于吸管4的收放支撑。其包括滚轴61、卷绕筒62和可升降支架63；滚轴61的两端架设于可升降支架63上，通过可升降支架63调节高度；卷绕筒62以滚轴61为中心轴套装在滚轴61外侧，吸管4的一端与吸取分离装置3的进气口连通，另一端缠绕在卷绕筒62上，并通过卷绕筒62收放；卷绕筒62的高度要调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°，这样保证吸管4是圆弧过度伸入桩孔内，避免吸管4弯折造成死角。本实施例的卷绕筒62是在中心绕筒的两端设有直径大于中心绕筒的挡圈，以避免吸管4在收放过程中向两端滑溜出去，保证吸管4的收放效果。

抽吸移动机构7，固定在桩孔口上，用于牵拉抽吸单元5，调整抽吸单元5在桩孔内的位置。参见图10，其包括固定架71和滑轮72以及3根牵拉绳73；牵拉绳73的数量至少为2根，根据吸管4的尺寸和长度调整。滑轮72固定在固定架71上，该固定架71为顶端为圆环结构的三脚架，该三脚架叶采用可伸缩和折叠的三脚架，在固定架71的顶部圆环上固定安装三个滑轮72，牵拉绳73的一端在地面上，可以牵拉，另一端绕过滑轮72与抽吸单元5的固定套环51相连，可以通过牵拉任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力，而其余牵拉绳73处于自由状态，使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动，进而调整抽吸单元5在桩孔内的位置以及旋切的位置。

成像机构8，置于吸管4末端，用于采集桩孔底部图像并传送至总控平台10，并根据渣土堆积情况调整抽吸单元5的位置，使抽吸单元5能够对堆积的渣土进行准确清理；参见图11，具体包括底座81、摄像头82、感应式传感器83、成像驱动机构84、成像传动机构85、清扫机构86以及成像支架87；底座81套装在吸管末端抽吸单元5的上方，该底座81包括固定座和罩壳，为了满足摄像头82的拍摄广角，该罩壳制成半圆球壳结构成像驱动机构84固定在底座81上，摄像头82固定在罩壳内，用罩壳护罩保护。摄像头82用于采集图像并上传至总控平台10，摄像头82为夜光摄像头，其镜头为半球形；成像支架87，固定在底座81上且与底座81的罩壳相对；清扫机构86，设置在成像支架87上且与底座81的罩壳的外表面相接触，对底座81的罩壳外表面进行清扫；该清扫机构86包括弧形支架以及置于弧形支架内表面上的毛刷；所述弧形支架与成像传动机构85连接且置于底座81的罩壳的外侧，结构与底座81的罩壳表面相匹配，其中心点与底座81的罩壳中心相重合；毛刷与底座81的罩壳外表面相接触，对底座81的罩壳表面进行清扫。感应式传感器83，设置在成像支架87上，用于感应清扫机构86的位置，并将感应信号传递给控制器9，具体可采用触发式传感器或者线性传感器；成像驱动机构84，固定在底座81上，与控制器9电连接，具体采用步进电机4，其动力输出端与成像传动机构85连接，由控制器9发送启动命令，成像驱动机构84提供动力，通过成像传动机构85传递给清扫机构86，带动清扫机构86绕着底座81的罩壳表面做旋转运动，完成清扫工作。成像传动机构85是铰链传动机构或者连杆传动机构，其是将成像驱动机构84的圆周运动经3次90°换向后输出，使弧形成像支架87在底座81的罩壳表面绕罩壳的中心轴转动，完成清扫。具体的，成像传动机构85采用软轴传动方式，具体包括钢丝绳和转轴，钢丝绳沿支架内部设置，其一端缠绕在成像驱动机构84的输出轴上，并随着成像驱动机构84的输出轴做圆周运动，钢丝绳的另一端通过转轴与弧形成像支架87相连接；转轴与成像支架87通过连接块固定连接。成像驱动电机固定在底座81上，摄像头82固定在底座81罩壳内腔；成像支架87的横杆固定端固定在底座81上，成像支架87的横杆的钢管管壁上设置有通孔，成像支架87的钢管内部设置钢丝绳，钢丝绳为柔性钢丝绳，能把够避免钢丝绳在传动过程中发生拉伸或形变。钢丝绳的一端通过通孔与成像驱动电机的转轴连接，钢丝绳的另一端在支架的自由端处通过转轴与弧形成像支架87相连接且转轴通过连接块固定；弧形成像支架87的内表面置于罩壳表面上，毛刷与罩壳表面相接触；罩壳的半球形面的弧度与弧形成像支架87内表面的弧度相匹配，成像驱动电机带动钢丝绳以及弧形成像支架87绕着罩壳的半球面做旋转运动，弧形成像支架87内表面上的毛刷对罩壳半球面进行清扫，整个清扫过程可自动进行。

本实施例的抽吸单元、成像机构8分别与控制器9电连接接收控制器9的控制命令，控制器9和成像机构8分别与总控平台10电连接或者无线通讯，由总控平台10统一管理和控制。

用上述桩孔渣土吸土机完成桩孔内渣土的抽吸，具体方法如下：

(1)将权利要求1所述的抽吸单元5伸入桩孔底部，使得抽吸单元5与桩孔底部的残渣土相接触，启动风机2，保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态；具体为：

(1.1)通过调整高度管线收放机构6的可升降支架63调节使卷绕筒62的高度调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°，转动卷绕筒62收放吸管4，使抽吸单元5伸入桩孔底部；

(1.2)通过牵拉抽吸移动机构7的任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力，而其余牵拉绳73处于自由状态，使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动至与残渣土相接触；

(1.3)启动风机2，保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态。

(2)成像机构8采集桩孔底部图像并上传至总控平台10，通过图像观察桩孔底部渣土情况，并根据渣土堆积情况调整抽吸单元5的位置，使抽吸单元5能够对堆积的渣土进行准确清理；具体为：

(2.1)感应式传感器83探测清扫机构86在罩壳外侧的位置，实时反馈给控制器9，控制器9根据清扫机构86的位置信号对成像驱动机构84和摄像头82发送控制指令，控制清扫机构86的清扫速度和旋转幅度以及成像机构8的图像采集频率，当清扫机构86完成一次清扫工作，摄像头82采集一次图像，使清扫工作和图像采集工作交替完成；

(2.2)摄像头82采集桩孔底部的土体表面图像后传递至总控平台10，从总控平台10显示观察，若抽吸单元5所对位置没有渣土或土块，则通过牵拉抽吸移动机构7调整抽吸单元5的位置；若抽吸单元5所对位置有渣土或土块，则进行步骤(3)；

(3)驱动旋切电机53，带动第二齿轮转动，与第二齿轮啮合的第一齿轮随之转动，带动打散筒体周向转动，打散筒体快速地作圆周运动，使打散筒体上的锯齿刀头55不断转动，将与吸管4末端接触的渣土块进行旋切、打散，打散的渣土在打散筒体不断转动发生离心运动并形成向上的涡流，涡流中心区与吸管4内的中心低压区的抽吸效应耦合，使渣土沿吸管4顺利被抽吸走。

(4)渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入吸取分离装置3的涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流，渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离，并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内，在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下螺旋绕行，从涡流分离筒31的渣土出口排出，而气流从涡流分离筒31顶部被抽吸出后排空，完成桩底渣土抽吸；具体为：

(4.1)渣土沿着涡流分离筒31壁切向进入涡流分离筒31内腔，粒径较大的渣土在重力作用下直接掉落在渣土收集筒33内，粒径较小的渣土伴随着涡旋气流在涡流分离筒31内自下向上作涡旋运动；

(4.2)在自下向上的涡旋运动过程中，随着锥形涡流分离筒31的内径逐渐变小，粒径较小的渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离，甩进渣土收集槽32，之后在自身重力和切向冲击力作用下，顺着渣土收集槽32的螺旋槽道自上向下螺旋绕行，滑落，进入渣土收集筒33内。

(4.3)从涡流分离筒31排出的渣土进入渣土收集筒33内，沿着渣土收集筒33的漏斗形内壁自上向下排出；

(4.4)渣土从垂直于卸料阀34的旋转中心的方向进入卸料阀34内，掉落在旋转叶片344上，随着卸料阀34的旋转叶片344转动而转动、分散，待旋转叶片344旋转至卸料阀34底部，经阀体341出口时排出，完成渣土的吸取分离。

实施例2

本实施例的桩孔渣土吸土机的结构与实施例1的不同之处在于：

吸取分离装置3的涡流分离筒31是锥角为45°、高度为3m的锥形筒结构；渣土收集槽32与涡流分离筒31的内腔连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31内腔的气流运动方向相反，渣土收集槽32的螺旋升角为30°，螺距为6m。本实施例的卸料阀34固定在底架1上，在阀体341的内腔设置有5个旋转叶片344，旋转叶片344呈长方形的板并沿着转动轴342的径向均匀分布，均以转动轴342为中心轴561转动，转动轴342水平设置，通过轴承连接在卸料驱动电机343的输出轴上，且转动轴342与阀体341入口的进料方向垂直，卸料驱动电机343驱动转动轴342转动，带动旋转叶片344转动。

抽吸单元5，如图12所示，包括吸嘴筒体52、旋切电机53和旋切机构56；旋切电机53固定在吸嘴筒体52外部；吸嘴筒体52为与吸管4同轴的圆筒结构，固定在吸管4下端口上，在吸嘴筒体52的外壁上固定有多个固定块。吸嘴筒体52的下端口为斜口设置，倾斜角度为30～60°，旋切机构562置于吸嘴筒体52内部，驱动电机与旋切机构562相连并驱动旋切机构562轴向旋转。参见图13，旋切机构562包括中心轴561以及设置在中心轴561上的旋切刀片562和限位块563；中心轴561与驱动机构的动力输出轴相连，该中心轴561水平置于吸嘴筒体52内部并沿着吸嘴筒体52的径向分布；旋切刀片562置于吸嘴筒体52斜口处，其是由多个以螺旋线方式分布的旋切刀片562组成；旋切刀片562的刀头连成螺旋线，所形成螺旋线的螺旋升角为20°；螺距为150mm，螺旋升角可以在15～45°范围内调整；螺距可以在50～320mm范围内调整。旋切刀片562呈s形弯曲结构，旋切刀片562的宽度由中间向两端渐变减小，即旋切刀片562从与中心轴561连接处向两端渐变减小。旋切刀片562的个数为9个，在两个相邻的旋切刀片562之间还设置限位块563，防止在旋切运动过程中，旋切刀片562在中心轴561上发生晃动。旋切电机53驱动中心轴561沿吸嘴筒体52的径向转动，使旋切刀片562对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流，使得不同点位被切割的渣土向吸嘴筒体52壁引流，吸嘴筒体52中心变成低压区，与吸管4内的负压抽吸效应叠加，在吸嘴筒体52内形成涡流沿着吸嘴筒体52内壁涡旋上升被抽吸走。

抽吸移动机构7的牵拉绳73为4根，每个牵拉绳73一端在地面上，可以牵拉；另一端绕过滑轮72与抽吸单元5的固定块相连，可以通过牵拉任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力，而其余牵拉绳73处于自由状态，使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动，进而调整抽吸单元5在桩孔内的位置以及旋切的位置。

成像机构8，置于吸管4末端，用于采集桩孔底部图像并传送至总控平台10，并根据渣土堆积情况调整抽吸单元5的位置，使抽吸单元5能够对堆积的渣土进行准确清理；具体包括底座81、摄像头82、感应式传感器83、成像驱动机构84、成像传动机构85、清扫机构86以及成像支架87；底座81套装在吸管末端抽吸单元5的上方，该底座81包括固定座和罩壳，固定座与吸管4末端外壁贴合，为了满足摄像头82的拍摄广角，该罩壳制成半圆球壳结构成像驱动机构84固定在底座81上，摄像头82固定在罩壳内，用罩壳护罩保护。摄像头82用于采集图像并上传至总控平台10，摄像头82为广角夜光摄像头，其镜头为半球形；成像支架87，固定在底座81上且与底座81的罩壳相对；清扫机构86，设置在成像支架87上且与底座81的罩壳的外表面相接触，对底座81的罩壳外表面进行清扫；该清扫机构86包括弧形支架以及置于弧形支架内表面上的毛刷；所述弧形支架与成像传动机构85连接且置于底座81的罩壳的外侧，结构与底座81的罩壳表面相匹配，其中心点与底座81的罩壳中心相重合；毛刷与底座81的罩壳外表面相接触，对底座81的罩壳表面进行清扫。感应式传感器83，设置在成像支架87上，具体采用浓度传感器，用于感应周围的粉尘浓度，并将感应信号传递给控制器9；成像驱动机构84，固定在底座81上，与控制器9电连接，具体采用步进电机4，其动力输出端与成像传动机构85连接，由控制器9发送启动命令，成像驱动机构84提供动力，通过成像传动机构85传递给清扫机构86，带动清扫机构86绕着底座81的罩壳表面做旋转运动，完成清扫工作。成像传动机构85是铰链传动机构或者连杆传动机构，其是将成像驱动机构84的圆周运动经3次90°换向后输出，使弧形成像支架87在底座81的罩壳表面绕罩壳的中心轴转动，完成清扫。具体的，成像传动机构85采用软轴传动方式，或者传动轴与换向齿轮组传动组成的传动机构，其能够将成像驱动机构84的动力传递到弧形成像支架87上，带动弧形成像支架87转动，即成像驱动电机带动钢丝绳以及弧形成像支架87绕着罩壳的半球面做旋转运动，弧形成像支架87内表面上的毛刷对罩壳半球面进行清扫，整个清扫过程可自动进行。其他部件及其连接关系与实施例1相同。

用本实施例的桩孔渣土吸土机完成桩孔内渣土的抽吸，具体方法如下：

(1)将上述的抽吸单元5伸入桩孔底部，使得抽吸单元5与桩孔底部的残渣土相接触，启动风机2，保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态；具体为：

(1.1)通过调整高度管线收放机构6的可升降支架63调节使卷绕筒62的高度调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°，转动卷绕筒62收放吸管4，使抽吸单元5伸入桩孔底部；

(1.2)通过牵拉抽吸移动机构7的任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力，而其余牵拉绳73处于自由状态，使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动至与残渣土相接触；

(1.3)启动风机2，保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态。

(2)成像机构8采集桩孔底部图像并上传至总控平台10，通过图像观察桩孔底部渣土情况，并根据渣土堆积情况调整抽吸单元5的位置，使抽吸单元5能够对堆积的渣土进行准确清理；具体为：

(2.1)浓度传感器探测清扫机构86附近的粉尘浓度，实时反馈给控制器9，控制器9根据清扫机构86的位置信号对成像驱动机构84和摄像头82发送控制指令，控制清扫机构86的清扫速度和旋转幅度以及成像机构8的图像采集频率，当清扫机构86完成一次清扫工作，摄像头82采集一次图像，使清扫工作和图像采集工作交替完成；

(2.2)摄像头82采集桩孔底部的土体表面图像后传递至总控平台10，从总控平台10显示观察，若抽吸单元5所对位置没有渣土或土块，则通过牵拉抽吸移动机构7调整抽吸单元5的位置；若抽吸单元5所对位置有渣土或土块，则进行步骤(3)；

(3)启动驱动电机驱动中心轴561绕其轴向转动，对渣土进行线性切割，旋切刀片562对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流，使得不同点位被切割的渣土向筒体壁引流，筒体中心变成低压区，与筒体内的抽吸负压响应耦合，并在筒体内形成涡流沿着筒体内壁涡旋上升，而且筒体斜口使筒体与土体之间保留间隙，强化负压抽吸效果，使渣土沿吸管4顺利被抽吸走；具体为：

(4)渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入吸取分离装置3的涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流，渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离，并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内，在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下螺旋绕行，从涡流分离筒31的渣土出口排出，而气流从涡流分离筒31顶部被抽吸出后排空，完成桩底渣土抽吸；具体为：

(4.1)渣土沿着涡流分离筒31壁切向进入涡流分离筒31内腔，粒径较大的渣土在重力作用下直接掉落在渣土收集筒33内，粒径较小的渣土伴随着涡旋气流在涡流分离筒31内自下向上作涡旋运动；

(4.2)在自下向上的涡旋运动过程中，随着锥形的涡流分离筒31的内径逐渐变小，粒径较小的渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离，甩进渣土收集槽32，之后在自身重力和切向冲击力作用下，顺着渣土收集槽32的螺旋槽道自上向下螺旋绕行，滑落，进入渣土收集筒33内。

(4.3)从涡流分离筒31排出的渣土进入渣土收集筒33内，沿着渣土收集筒33的漏斗形内壁自上向下排出；

(4.4)渣土从垂直于卸料阀34的旋转中心的方向进入卸料阀34内，掉落在旋转叶片344上，随着卸料阀34的旋转叶片344转动而转动、分散，待旋转叶片344旋转至卸料阀34底部，经阀体341出口时排出，完成渣土的抽吸、分离。

实施例3

本实施例的桩孔渣土吸土机的结构与实施例1的不同之处在于：

本实施例的在吸管4的自由端侧壁上加工有旋转通槽。

吸取分离装置3的涡流分离筒31是锥角为45°、高度为3m的锥形筒结构；渣土收集槽32与涡流分离筒31的内腔连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31内腔的气流运动方向相反，渣土收集槽32沿涡流分离筒31壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒31中心轴开设，沿着涡流分离筒31壁自上而下倾斜设置，使收集的渣土能够自上而下滑行移动。渣土收集槽32的倾斜角度为30°～60°，以30～45为佳。

抽吸单元5包括固定套环51、吸嘴筒体52、旋切电机53、旋切传动部件54以及置于吸嘴筒体52一端的锯齿刀头55；固定套环51套装在吸管4的自由端外侧，且固定套环51与吸管4的自由端管壁固定连接，能够有效防止吸嘴筒体52在转动过程中向上滑动，旋切电机53作为驱动部件，置于固定套环51外壁上固定连接；传动机构是相互啮合的第一齿轮以及第二齿轮组成，第一齿轮3套装在固定套环51的下沿且与第二齿轮4啮合，第二齿轮4与旋切电机53的转轴相连。吸嘴筒体52为空心筒体，套装在吸管4自由端内侧且位于固定套环51的下方，吸嘴筒体52的上沿外翻穿过吸管4的旋转通槽与第一齿轮3的内侧固定连接，由第一齿轮3转动带动吸嘴筒体52转动；在吸嘴筒体52的下端口处设置锯齿刀头55，锯齿刀头55与吸管4的自由端对齐，在吸管4外侧旋转对渣土块进行旋向切割、打散。实施时，旋切电机53驱动第二齿轮4，带动第一齿轮3转动，进而带动吸嘴筒体52做圆周运动，对渣土块进行圆周旋切、打散。

其他部件及其连接方式与实施例1相同。

本实施例的渣土抽吸方法也与实施例1相近。上述实施例1～3仅为本发明较佳的实施例方式，其中所涉及的驱动电机可以用气缸来替换，所涉及各传动机构可以用链条传动机构或者涡蜗轮蜗杆机构来替换，在本发明的思路上所做出的常规技术手段的替换均属于本发明创意保护的范围。