专利名称：斜桩施工钻机及施工方法
技术领域：
本发明涉及一种斜桩施工钻机及施工方法，能够快速完成所需角度斜桩的施工，属于工程建设领域。
背景技术：
目前，城市建设中的旧城区改造，由于人防的要求、市政设施停车等要求、土地价格高的因素、城区规划限高等众多因素，一般新建、改扩建工程都会设计地下室。地下室基坑的施工，由于地下空间的影响以及对临近建筑物、地下市政管线的保护要求，一般都要进行严格的基坑支护设计施工。目前常用的支护体系有桩锚支护体系及复合土钉墙支护体系，尤其是复合土钉墙支护体系，由于其价格低廉，在工程中大量应用，目前由于工艺和设备的限制，复合土钉墙支护体系多为垂直的微型桩，支护结构受力不太合理，造价也比较高。现有技术中没有一种施工方法及设备能快速的施工斜桩，使之应用于复合土钉墙的面板。 基坑支护中还有一种双排桩支护结构，在双排桩支护结构中，现在采用的也都是垂直桩，如果能将双排桩结构施工成沿开挖面的斜桩，也会使支护结构的受力更加合理，使内排桩的受弯转变成受压为主，能减少大量钢材的使用，节约建材降低造价。
发明内容
本发明目的之一是提供了一种斜桩施工钻机，在0度到90度之间任意角度施工，能够快速施工水平锚杆、土钉、微型桩。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种斜桩施工钻机，包括钻具、底座总成、设置在底座总成下方的行走装置、位于底座总成和行走装置之间的回转机构，底座总成上还设置有配电系统、液压泵站和控制系统，钻具包括动力头、套管及钻头，其特征在于底座总成上设置有塔架，塔架一端与底座之间转动连接，另一端为自由端，且塔架与底座之间设置有用于调节塔架与底座角度的调节缸，塔架沿长度方向设有卡瓦滑道，卡瓦与卡瓦滑道配合，且卡瓦与钻具相连，塔架上两侧分别设置一套用于驱动钻具沿塔架长度方向移动的传动副。上述斜桩施工钻机中，传动副为链轮链条副或齿轮齿条副。
上述斜桩施工钻机中，所述链轮塔架两端分别装有一个液压马达，传动副为链轮链条畐IJ，链轮与液压马达相连，链条与动力头相连。
上述斜桩施工钻机中，动力头为中空结构，孔内具有多个凸出的内置键，套管分为上套管和下套管，上套管从动力头中空处穿过，上端连接注浆转换器，且上套管侧面设有内置键对应的键槽，下端与下套管相连，下套管下端安装钻头。上述斜桩施工钻机中，斜桩施工钻机还包括有设置在底座总成上的卷扬机。上述斜桩施工钻机中，当塔架与底座夹角为45° -90°时，斜桩施工钻机还包括有斜支撑，该斜支撑一端分别安装在底座后支架两侧，另一端与塔架相连。
上述斜桩施工钻机中，斜桩施工钻机还包括有设置在底座总成上的液压支腿。本发明目的之二是提供了一种利用上述斜桩施工钻机施工方法，施工效率高且环保无污染。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种利用所述斜桩施工钻机进行施工的方法，其特征在于
1)将斜桩施工钻机开到施工现场，按照设计的角度调整塔架，使钻头对准测量定位好的桩位，关闭钻头底部活门，开启配电系统，通过控制系统控制钻具正向旋转，同时启动传动副，使动力头带动钻具向下运动，当动力头向下运行到塔架底端时，传动副停止运行，动力头停止转动，之后动力头反向微转，使动力头的内置键退出套管的键槽，启动传动副反向运行，使动力头向塔架上端运行，至上套管上端键槽处，传动副停止运行，启动动力头正向运转，使内置键进入键槽，启动传动副向下运行，直至钻头达到设计深度；
2)停止钻头运动，启动混凝土泵或砂浆泵，通过管路和钻具中空位置向上述钻好的桩孔内泵送混凝土或砂衆，同时启动使钻头反向旋转，并利用传动副反向驱动，使动力头带动钻具向上运动，依钻进的反向操作，直至钻头离开土体，在此期间，混凝土泵或砂浆泵配合钻具连续运行，使混凝土或砂浆一直充满钻头挤压土体形成的桩孔，直至钻头离开土体，此时钻头挤压土体形成的桩孔完全被混凝土或砂浆充满；
3)根据设计要求向混凝土或砂浆内插入型钢或钢筋笼成桩；
4)启动斜桩施工钻机行走装置,移动钻机至下一桩位,依上述方法次序成桩。本发明斜桩施工钻机，具有如下优点
通过调节缸及传动副的配合，本发明钻机能够在0度到90度之间任意角度施工，能够快速施工水平锚杆、土钉、微型桩；动力头可以在塔架任意位置固定，从而实现套管长度的调整，动力头为中空，其与上套管通过键和键槽传递力，简单实用，动力头键退出键槽后可以沿套管滑动，使上套管可以超过钻机塔架的长短，可以施工超过塔架长度的锚杆，整体结构紧凑，设计合理。本发明施工工法，与原有技术相比，具有如下优点
1、本工法采用套管旋转挤压成孔，桩端没有虚土，大幅度提高了桩端承载力，降低了桩的沉降量；不需要泥浆，完全没有泥浆的污染，更没有泥浆处理对环境的污染，非常环保；
2、本工法没有泥皮，反转提出套管可以增加桩表面的粗糙度，根据需要还可以采用同步技术，使桩表面形成螺纹状，大幅度提高桩周的摩擦力，能有效的发挥材料的力学性能，能节省大量建材。3、本发明的钻机扭矩很大，并且有加压装置，能够保证套管快速到位，并且可以入
山^ o 4、施工效率高，传统工艺完成一根锚杆的施工需要2-3小时，本工法只需20分钟；
5、综合成本低，本工法一台钻机能抵上传统钻机十台以上，本工法钻机只需5人操作，而传统的十台钻机约需40-50人施工，因而人工成本降低；
6、钻机的钻具一次性安装到位，施工过程中不需要反复的安装、拆卸钻具，节省了时间，降低了劳动强度，还避免了频繁安装、拆卸钻杆的安全隐患。
图I为本发明选定实施例的结构示意图。图2为塔架为竖直状态时结构示意图。图3为塔架中卡瓦与卡瓦通道连接结构示意图。图4为动力头与套管连接结构示意图。图中I、钻头，2、塔架，3、液压马达，4、上套管，5、链条，6、调节缸，7、配电系统，8、控制系统，9、动力头，10、下套管，11、液压泵站，12、行走装置，13、回转机构，14、底座总成，15、卷扬机，16、液压支腿，17、前支架，18、后支架，19、卡瓦滑道，20、卡瓦，21、键槽，22、内置键，23、注浆转换器，24、斜支撑。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述说明仅是示例性的，不限定本发明的保护范围。实施例I
参考附图1、2，一种斜桩施工钻机，包括钻具、底座总成14、设置在底座总成14上的液压支腿16、设置在底座总成14下方的行走装置12、位于底座总成14和行走装置12之间的回转机构13，底座总成14上还设置有配电系统7、液压泵站11和控制系统8 ;钻具安装在塔架2上，且钻具包括依次设置的上套管4、动力头9、下套管10及钻头I ;底座总成14两端分别设置前支架17和后支架18，底座上设置有塔架2 ;塔架2 —端与底座上的前支架17通过转轴可转动连接，另一端为自由端，且塔架2与底座之间设置有用于调节塔架2与底座角度的调节缸6 ;参考图3，塔架2沿长度方向设有卡瓦滑道19，卡瓦20与卡瓦滑道19配合，且卡瓦20与动力头相连；塔架2两侧分别设置一套用于驱动钻具沿塔架2长度方向移动的传动副。实施例2
在实施例I的基础上，本发明优选的技术方案为传动副为链轮链条副或齿轮齿条副。
实施例3
在实施例2的基础上，本发明优选的技术方案为参考附图1、2，所述链轮塔架2两端分别装有一个液压马达3，传动副为链轮链条副，链轮与液压马达3相连，链条5与动力头9相连，利用液压马达3与链条5驱动动力头9沿卡瓦滑道19方向移动。
实施例4
在实施例I或2或3的基础上，本发明优选的技术方案为参考附图4，动力头9为中空结构，孔内具有多个凸出的内置键22,套管分为上套管4和下套管10，上套管上端连接注浆转换器23，上套管4从动力头9中空出穿过，且上套管4侧面设有键槽21对应的动力头9的内置键22，上套管4下端与下套管10相连，下套管下端安装钻头I。实施例5
在实施例I或2或3的基础上，本发明优选的技术方案为参考附图1、2，斜桩施工钻机还包括有设置在底座总成14上的卷扬机15，用于提升锚索、钢筋、套管等。实施例6
在实施例I或2或3的基础上，本发明优选的技术方案为参考附图2，当塔架2与底座夹角为45° -90°时，斜桩施工钻机还包括有斜支撑24，该斜支撑24 —端分别安装在底座14上后支架18两侧，另一端与塔架2相连。采用此结构可以保证塔架2的稳定性和安全性。一种利用斜桩施工钻机进行施工的方法，
1)将斜桩施工钻机开到施工现场，按照设计的角度调整塔架2，使钻头I对准测量定位好的桩位，关闭钻头I底部活门，开启配电系统7，通过控制系统8控制钻具正向旋转，同时启动传动副，使动力头9带动钻具向下运动，当动力头9向下运行到塔架底端时，传动副停止运行，动力头9停止转动，之后动力头9反向微转，使动力头9的内置键退出上套管4的键槽21，启动传动副反向运行，使动力头9向塔架2上端运行，至上套管4上端键槽21处，传动副停止运行，启动动力头9正向运转，使内置键22进入键槽，启动传动副向下运行，直至钻头达到设计深度；
2)停止钻头I运动，启动混凝土泵或砂浆泵，通过管路 和钻具中空位置向上述钻好的桩孔内泵送混凝土或砂浆，同时启动使钻头I反向旋转，并利用传动副反向驱动，使动力头9带动钻具向上运动，直至钻头I离开土体，在此期间，混凝土泵或砂浆泵配合钻具连续运行，使混凝土或砂浆一直充满钻头I挤压土体形成的桩孔，直至钻头I离开土体，此时钻头I挤压土体形成的桩孔完全被混凝土或砂浆充满；
3)根据设计要求向混凝土内插入型钢或钢筋笼成桩；
4)启动斜桩施工钻机行走装置12,移动钻机至下一桩位,依上述方法次序成桩。本发明的斜桩施工钻机及施工方法，可以应用于基坑支护体系中的复合土钉墙体系及双排桩体系在，基坑开挖面为坡面。利用本发明的斜桩施工钻机及施工方法，配合注浆转换器23可以完成旋转挤压套管锚杆的施工，其中注浆转换器23在中国国家知识产权局第2011200778344号专利文件中公开过，旋转挤压套管锚杆在中国国家知识产权局第2011200935699号专利文件中公开过。以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管通过实施例对本发明进行了详细说明，所属领域人员应当能够参照本发明的具体方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，但是在不脱离本发明技术方案的精神下，上述改动或等同替换应该属于本发明请求保护的技术方案范围中。
权利要求
1.一种斜桩施工钻机，包括钻具、底座总成、设置在底座总成下方的行走装置、位于底座总成和行走装置之间的回转机构，底座总成上还设置有配电系统、液压泵站和控制系统，钻具包括动力头、套管及钻头，其特征在于底座总成上设置有塔架，塔架一端与底座之间转动连接，另一端为自由端，且塔架与底座之间设置有用于调节塔架与底座角度的调节缸，塔架沿长度方向设有卡瓦滑道，卡瓦与卡瓦滑道配合，且卡瓦与钻具相连，塔架两侧分别设置一套用于驱动钻具沿塔架长度方向移动的传动副。
2.根据权利要求I所述斜桩施工钻机，其特征在于传动副为链轮链条副或齿轮齿条副。
3.根据权利要求2所述斜桩施工钻机，其特征在于所述链轮塔架两端分别装有一个液压马达，传动副为链轮链条副，链轮与液压马达相连，链条与动力头相连。
4.根据权利要求I或2或3所述斜桩施工钻机，其特征在于动力头为中空结构，孔内具有多个凸出的内置键，套管分为上套管和下套管，上套管从动力头中空处穿过，上端连接注浆转换器，且上套管侧面设有内置键对应的键槽，下端与下套管相连，下套管下端安装钻头。
5.根据权利要求I或2或3所述斜桩施工钻机，其特征在于斜桩施工钻机还包括有设置在底座总成上的卷扬机。
6.根据权利要求I或2或3所述斜桩施工钻机，其特征在于当塔架与底座夹角为45° -90°时，斜桩施工钻机还包括有斜支撑，该斜支撑一端分别安装在底座后支架两侧，另一端与塔架相连。
7.根据权利要求I或2或3所述斜桩施工钻机，其特征在于斜桩施工钻机还包括有设置在底座总成上的液压支腿。
8.一种利用权利要求4所述斜桩施工钻机进行施工的方法，其特征在于 1)将斜桩施工钻机开到施工现场，按照设计的角度调整塔架，使钻头对准测量定位好的桩位，关闭钻头底部活门，开启配电系统，通过控制系统控制钻具正向旋转，同时启动传动副，使动力头带动钻具向下运动，当动力头向下运行到塔架底端时，传动副停止运行，动力头停止转动，之后动力头反向微转，使动力头的内置键退出上套管的键槽，启动传动副反向运行，使动力头向塔架上端运行，至套管上端键槽处，传动副停止运行，启动动力头正向运转，使内置键进入键槽，启动传动副向下运行，直至钻头达到设计深度； 2)停止钻头运动，启动混凝土泵或砂浆泵，通过管路和钻具中空位置向上述钻好的桩孔内泵送混凝土或砂衆，同时启动使钻头反向旋转，并利用传动副反向驱动，使动力头带动钻具向上运动，依钻进的反向操作，直至钻头离开土体，在此期间，混凝土泵或砂浆泵配合钻具连续运行，使混凝土一直充满钻头挤压土体形成的桩孔，直至钻头离开土体，此时钻头挤压土体形成的桩孔完全被混凝土充满； 3)根据设计要求向混凝土内插入型钢或钢筋笼成桩； 4)启动斜桩施工钻机行走装置,移动钻机至下一桩位,依上述方法次序成桩。
全文摘要
本发明涉及一种斜桩施工钻机及施工方法，能够快速完成所需角度斜桩的施工。本发明采用以下技术方案一种斜桩施工钻机，底座总成上设置有塔架，塔架一端与底座之间转动连接，另一端为自由端，且塔架与底座之间设置有用于调节塔架与底座角度的调节缸，塔架沿长度方向设有卡瓦滑道，卡瓦与卡瓦滑道配合，且卡瓦与钻具相连，塔架上两侧分别设置一套用于驱动钻具沿塔架长度方向移动的传动副。一种利用所述斜桩施工钻机进行施工的方法，1)按照设计的角度调整塔架，直至钻头达到设计深度；2)启动混凝土泵或砂浆泵，使桩孔完全被混凝土或砂浆充满；3)向混凝土或砂浆内插入型钢或钢筋笼成桩；4)移动钻机至下一桩位，依上述方法次序成桩。
文档编号E21B7/06GK102628336SQ201210136920
公开日2012年8月8日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者岳霞, 邢占东 申请人:威海建设集团股份有限公司, 邢占东