一种造桥机用桩基施工高效成孔装置的制作方法

1.本发明涉及桥梁架设施工及桩基施工技术领域，特别是涉及一种造桥机用桩基施工高效成孔装置。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，对基建工程，特别是山地道路交通工程的需求越来越多，而山地地形空间狭窄多变的地形特点使道路交通工程涌现出越来越多的造桥架桥施工需求。桩基施工是造桥架桥施工中的一道必要的重要工序，桩基施工方法包括预制桩施工和灌注桩施工等。传统桩基施工施工难度高、人力成本高、对生态环境影响大等问题的存在已经无法满足当今山地狭窄空间的造桥架桥施工要求，需要研制新的高效环保桩基施工设备。
3.在目前的包括交通道路、运输管道等项目的高架桥施工中，为了加快进度越来越多地采用预制部件进行拼装的施工方法。在该类施工方法中，造桥机工作的前提是提前打好下方桩基。
4.桩基施工方法包括预制桩施工和灌注桩施工等，预制桩施工通过将预制的钢筋混凝土桩打入地下，优点是节省材料、强度高，但施工难度高，施工时间长，且不适用于填充而成的土地且难以打入坚硬的地质之中；灌注桩施工首先是需要在施工场地上钻孔，当达到所需深度后将钢筋或工字铁放入并浇灌混凝土，相对预制桩施工难度低，可人工挖孔桩，挖好孔后多个桩基可同时施工，时间可压缩。就灌注施工法而言，大多采用钻机挖孔桩或者人工挖孔桩。常规钻机挖孔对场地要求高，设备转运需要有施工便道，受地形限制较大，施工成本较高。人工挖孔施工效率低，危险系数大。因此无论是传统的预制桩施工还是传统的灌注桩施工，在山地复杂地形环境中进行桥梁桩基施工的难度之大、成本之高、效率之低都是施工方难以承受的。
5.在桥梁桩基施工设备上，如专利文献cn209603117u、cn207453874u、cn108952586a所述桩基成孔装置均聚焦于成孔钻头的设计，致力于解决成孔本身的问题，而未能解决不同地形下的桩基施工问题。而专利文献cn209539259u中则为成孔装置配备了卷扬机来完成对成孔渣土的转运，同样未能就复杂地形下的施工提供解决方法。
6.在解决地形限制的问题上，如专利文献cn201921824290.6公开了一种悬空自支撑式的打桩机，该装置包括架桥机构、打桩机构、折叠机构，能够实现悬空打桩作业，但其只能锤打处于软土层地基的普通预制桩。如专利文献cn113216176a公开了一种架桥打桩引孔一体机装置，该装置包括架桥机构、打桩引孔一体装置、吊桩天车，可在架桥机构上设锤击与引孔两种打桩装置，实现了悬空自支撑式架桥引孔锤击打桩，能适应硬土层地基上的引孔锤击沉桩施工。但是其缺少对其他施工方法的支持，比如灌注桩施工方法等，无法适应多种地质桩基施工。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种造桥机用桩基施工高效成孔装置，包括连接机构、旋挖移动机
构和旋挖机构；
8.所述连接机构包括钢基础自锚平台和行走滑移机构，所述行走滑移机构的一端通过桩基模块支腿与钢基础自锚平台相连，并通过钢基础自锚平台与路基进行相对固定；所述行走滑移机构远离路基的另一端与造桥机主梁相对滑动连接；
9.所述旋挖移动机构安装于桩基模块支腿上；
10.所述旋挖机构安装于旋挖移动机构上，旋挖机构通过旋挖移动机构的带动进行多方位的位移。
11.可选的，所述旋挖移动机构包括连接组件以及设置于连接组件上的滑移桅杆组件；所述连接组件与桩基模块支腿采用滑动连接；所述滑移桅杆组件用于安装旋挖机构，且所述滑移桅杆组件包括桅杆、滑移座、水平位移驱动件和高度位移驱动件；所述桅杆与滑移座固连，且桅杆设置为分段式结构或可折叠式结构；所述滑移座滑动安装于连接组件上，并通过水平位移驱动件的驱动在连接组件上进行位移；所述高度位移驱动件的一端安装于滑移座上，高度位移驱动件的另一端与旋挖机构相连，用于带动旋挖机构进行位移。
12.可选的，所述桅杆包括多件桅杆分段，多件桅杆分段通过连接结构相互连接；所述连接结构设置为固定式的连接结构或可转动式的连接结构，所述固定式的连接结构包括连接板以及设置于连接板上的多个连接孔，多个连接孔通过连接螺栓与相邻两件桅杆分段相互连接，以使桅杆形成分段式结构；所述可转动式的连接结构设置为合页连接件，相邻两件桅杆通过合页连接件实现可转动连接。
13.可选的，所述连接机构设有相互并列设置的两组，两组连接机构相互间隔设置；所述连接组件包括纵梁组件和横梁组件，纵梁组件设有其一端分别与两组连接机构中的桩基模块支腿相互连接的两件，两件纵梁组件的另一端通过横梁组件相互连接，所述滑移桅杆组件安装于横梁组件上。
14.可选的，所述钢基础自锚平台包括相互连接的钢基础平台和锚杆，通过锚杆锚入安装面内进行固定；所述锚杆通过锚入驱动结构进行驱动。
15.可选的，所述桩基模块支腿包括伸缩组件，伸缩组件的固定端与钢基础平台固连，伸缩组件的活动端上安装有行走滑移机构；所述旋挖移动机构安装于伸缩组件上并可在伸缩组件上进行竖直方向的位移。
16.可选的，在伸缩组件上还套设有与纵梁组件相连的滑移套筒；所述滑移套筒包括连接套筒、贯穿设置于连接套筒上的销轴孔以及与销轴孔相互配合的定位销轴，在定位销轴远离连接套筒的一端上还连接有插拔驱动件；在伸缩组件沿竖直方向上设有多个与定位销轴相匹配的销孔；插拔驱动件驱动定位销轴穿插至销轴孔和销孔内或拔离至销轴孔和销孔外。
17.可选的，所述伸缩组件设有相互间隔设置的两件，两件伸缩组件的延伸端通过连接件相互连接形成门框结构；所述钢基础自锚平台设有与伸缩组件采用一一对应设置的两组；所述纵梁组件设有分别与两件伸缩组件相连的两件，横梁组件与两件纵梁组件相连形成门框结构。
18.可选的，所述行走滑移机构包括连接座和设置于连接座上的滑轮；所述连接座包括相互连接的连接部和安装部，连接部用于与桩基模块支腿相连，安装部设置为u形结构；所述滑轮设有分别通过转轴与安装部的两侧面相连的两件，两件滑轮相互间隔设置，且两
件滑轮的下端面与安装部的内侧面之间设有间距，以卡装于造桥机主梁上。
19.除上述结构外，该造桥机用桩基施工高效成孔装置还包括集土预沉箱，所述集土预沉箱设置于两件伸缩组件之间，用于收集钻孔结构在钻孔过程中所产生的泥土渣。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.基于背景技术中所述桩基施工及施工设备中存在的问题，本发明通过钢基础自锚平台的锚固、旋挖移动机构的位移设置，以使其能够适应多种复杂地形、适应不同地质特点且稳定可靠以及工作效率高的桩基施工高效成孔装置，以能够适应预制桩施工和灌注桩施工等多种施工方式。
22.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
23.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1是本发明实施例中一种造桥机用桩基施工高效成孔装置的轴测示意图；
25.图2是本发明实施例中一种造桥机用桩基施工高效成孔装置与靠近机主梁相互连接的主视示意图；
26.图3是图1的左视示意图；
27.图4是图1中连接套筒的轴测示意图；
28.图5是图1中的钢基础自锚平台的轴测示意图；
29.图6是图1中旋挖移动机构的轴测示意图；
30.图7是图6中滑移桅杆结构的轴测示意图；
31.其中：
32.1、行走滑移机构，2、桩基模块支腿，2.1、伸缩组件，2.2、连接件，2.3、滑移套筒，2.3.1、第一连接框，2.3.2、第二连接框，2.3.3、销轴孔，2.3.4、定位销轴，2.3.5、插拔油缸，2.3.6、安装座，3、钢基础自锚平台，3.1、钢基础平台，3.2、锚杆，3.3、导向结构，3.4、锚入驱动结构，4、旋挖移动机构，4.1、纵梁组件，4.2、横梁组件，4.3、滑移桅杆组件，4.3.1、桅杆，4.3.2、滑移座，4.3.3、液压绞车，4.4、支撑支腿，5、旋挖机构，6、集土预沉箱，10、路基，20、造桥机主梁。
具体实施方式
33.为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的
‘
前
’‘
中
’‘
后
’‘
左
’‘
右
’‘
上
’‘
下
’‘
顶部
’‘
底部
’‘
中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。
34.本实施例:
35.参见图1和图2所示，一种造桥机用桩基施工高效成孔装置，包括连接机构、旋挖移
动机构4和旋挖机构5；所述连接机构包括钢基础自锚平台3和行走滑移机构1，所述行走滑移机构1的一端通过桩基模块支腿2与钢基础自锚平台3相连，并通过钢基础自锚平台3与路基10进行相对固定；所述行走滑移机构1远离路基10的另一端与造桥机主梁20相对滑动连接；所述旋挖移动机构4安装于桩基模块支腿2上；所述旋挖机构5安装于旋挖移动机构4上，旋挖机构5通过旋挖移动机构4的带动进行多方位的位移。
36.可选的，所述行走滑移机构1包括连接座和设置于连接座上的滑轮，所述连接座包括相互连接的连接部和安装部，所述连接部用于与桩基模块支腿2相连，所述安装部优选设置为u形结构，所述滑轮设有分别通过转轴与安装部的两侧面相连的两件，两件滑轮相互间隔设置，且两件滑轮的下端面与安装部的内侧面之间设有间距，以卡装于造桥机主梁20上，从而实现在造桥机主梁20上的滑移。此处优选：为使该造桥机用桩基施工高效成孔装置能够平稳的在造桥机主梁20上进行滑移，所述行走滑移机构1设有沿造桥机主梁20滑移方向依次设置的多组。
37.可选的，所述旋挖机构5包括驱动油缸和钻孔结构，所述钻孔结构包括相互连接的连接部和钻孔部，所述连接部与位移机构相连，所述钻孔部通过驱动油缸的驱动进行钻孔，所述钻孔结构根据地质特点设置为冲錘钻头在内的各种冲孔装置。
38.参见图3和图4所示，所述桩基模块支腿2包括伸缩组件2.1和连接件2.2，所述伸缩组件2.1设有相互间隔设置的两件，两件伸缩组件2.1的一端分别通过钢基础自锚平台3与路基10连接，两件伸缩组件2.1的另一端均与连接件2.2相连形成门框结构，行走滑移机构1设置于连接件2.2上，以根据实际工况的需求进行伸缩长度的调节。此处优选：所述伸缩组件2.1包括依次套设的多件伸缩臂，且相邻两件伸缩臂之间设有伸缩驱动件和限位组件，伸缩驱动件具体可设置为油缸、气缸等可伸缩的驱动件，限位组件具体可设置为相互配合的销轴和销孔结构，相邻两件伸缩臂通过伸缩驱动件的驱动沿相互远离或相互靠近的方向位移，以及通过限位组件进行锁紧固定，以保证相邻两件伸缩臂之间的连接刚性。
39.可选的，在伸缩组件2.1上还套设有用于与旋挖移动机构4相互连接的滑移套筒2.3，所述滑移套筒2.3包括连接套筒、贯穿设置于连接套筒上的销轴孔2.3.3以及与销轴孔2.3.3相互配合的定位销轴2.3.4，所述定位销轴2.3.4的一端连接有插拔油缸2.3.5，定位销轴2.3.4通过插拔油缸2.3.5的驱动插入或拔离销轴孔2.3.3内。此处优选：为便于滑移套筒2.3与伸缩组件2.1的相互连接，在伸缩组件2.1沿竖直方向上设有多个与定位销轴2.3.4相匹配的销孔；所述连接套筒包括第一连接框2.3.1和第二连接框2.3.2，第一连接框2.3.1和第二连接框2.3.2均设置为几字形结构，且第一连接框2.3.1和第二连接框2.3.2相互连接形成可套设于伸缩组件2.1上的套筒结构；所述销轴孔2.3.3采用贯穿套筒结构中相互平行的两个端面的方式设置，且在设有销轴孔2.3.3的其中一个端面上设有插拔油缸2.3.5的安装座2.3.6，所述插拔油缸2.3.5的固定端与安装座2.3.6相连而其驱动端与定位销轴2.3.4相连，以驱动定位销轴2.3.4位移。
40.参见图5所示，所述钢基础自锚平台3设有与伸缩组件2.1采用一一对应设置的两组，每组钢基础自锚平台3均包括钢基础平台3.1、锚杆3.2、导向结构3.3和锚入驱动结构3.4；所述钢基础平台3.1与伸缩组件2.1的一端固连；所述锚杆3.2包括相互连接的锚入段和连接段，所述连接段贯穿安装于钢基础平台3.1上，且连接段远离锚入段的一端与锚入驱动结构3.4相连；所述锚入段设置于钢基础平台3.1的下方并采用竖直向下延伸设置，且锚
入段的外表面上设有沿锚杆3.2的中心轴线方向螺旋设置的叶片，以通过螺旋锚入的方式减少锚入路基10过程中的阻力；所述导向结构3.3包括导向件，所述导向件的一端均与钢基础平台3.1固连而另一端竖直向上延伸设置；所述锚入驱动结构3.4包括电机、齿轮、齿条和回转驱动件，所述电机的驱动端与齿轮固连，齿轮与齿条啮合连接，齿条的一端与钢基础平台3.1固连而其另一端沿竖直方向自由延伸设置，且齿条设有分别安装于两件导向件上的两件；回转驱动件的固定端与电机的固定端相连，回转驱动件的驱动端与锚杆3.2的连接段相连，以驱动锚杆3.2同步进行竖直方向的位移和旋转，从而驱动锚杆3.2锚入连接面(路基10)内或拔离路基10内。此处优选：为有效保证该钢基础自锚平台3的锚固力，所述锚杆3.2、导向结构3.3和锚入驱动结构3.4均优选设有一一对应设置的多组；为对齿轮在齿条上位移行程的限位，在导向件的延伸端上还可设置限位件；所述回转驱动结构选用回转盘、回转电机或回转齿轮盘等结构中的一种；所述竖直驱动结构选用油缸、气缸或电机驱动齿轮齿条等结构中的一种。
41.参见图6和图7所示，所述旋挖移动机构4包括纵梁组件4.1、横梁组件4.2和滑移桅杆组件4.3；
42.所述纵梁组件4.1设有相互平行设置的两件，两件纵梁组件4.1分别与两件桩基模块支腿2中的滑移套筒2.3连接，以通过调节滑移套筒2.3在桩基模块支腿2中的伸缩组件2.1上的位置，实现对旋挖移动机构4竖直方向位置的调节；所述横梁组件4.2与两件纵梁组件4.1相互连接形成门框结构；所述滑移桅杆组件4.3包括桅杆4.3.1、与桅杆4.3.1相连的滑移座4.3.2、设置于滑移座4.3.2上的液压绞车4.3.3以及用于驱动滑移座4.3.2在横梁组件4.2上进行位移的水平位移驱动件；所述桅杆4.3.1竖直设置(即桅杆4.3.1与滑移座4.3.2的滑移方向相互垂直设置)，驱动油缸的固定端与桅杆4.3.1连接；所述水平位移驱动件的固定端与横梁组件4.2相连而其驱动端与滑移座4.3.2相连，以驱动滑移座4.3.2在横梁组件4.2上进行位移；所述液压绞车4.3.3的钢丝绳与旋挖机构5相连，以带动旋挖机构5进行位移。
43.可选的，为增加旋挖移动机构4的钢性，所述旋挖移动机构4上还设有多组支撑支腿4.4，所述支撑支腿4.4的一端纵梁组件4.1或横梁组件4.2相连而另一端与路基10相连，为旋挖移动机构4提供进一步的支撑。此处优选：所述支撑支腿4.4优选设置为伸缩结构。
44.可选的，为使桅杆4.3.1便于收纳与运输，所述桅杆4.3.1设置为分段式结构或可折叠式结构，以能够减少收纳空间或运输空间。具体的，所述桅杆4.3.1包括多件桅杆分段，多件桅杆分段通过连接结构相互连接；所述连接结构设置为固定式的连接结构或可转动式的连接结构，所述固定式的连接结构包括连接板以及设置于连接板上的多个连接孔，多个连接孔通过连接螺栓与相邻两件桅杆分段相互连接，以使桅杆4.3.1形成分段式结构；所述可转动式的连接结构设置为合页连接件，相邻两件桅杆通过合页连接件实现可转动连接，从而实现桅杆4.3.1形成可折叠式结构。
45.除上述结构外，该造桥机用桩基施工高效成孔装置还包括集土预沉箱6，所述集土预沉箱6设置于两件伸缩组件2.1之间，用于收集钻孔结构在钻孔过程中所产生的泥土渣。
46.应用上述所述的造桥机用桩基施工高效成孔装置进行钻孔作业的过程具体如下：
47.步骤1)定位：根据桩基孔成孔要求，将该造桥机用桩基施工高效成孔装置位移至相应的位置；
48.步骤2)锚固：根据造桥机主梁与路基之间的间距，调整桩基模块支腿的伸出长度，并通过钢基础自锚平台的锚入实现桩基模块支腿与路基的固连；
49.步骤3)调整旋挖机构位置：根据锚固后的造桥机主梁与路基之间的距离，调整旋挖移动机构的位置，并调整支撑支腿的伸出长度，使支撑支腿与路基相连以为旋挖移动机构提供支撑，同时将集土预沉箱安装于两件桩基模块支腿之间；
50.步骤4)桩基孔施工：旋挖机构通过旋挖移动机构的驱动运行至需要成孔的位置后再通过驱动油缸的驱动进行钻孔；钻孔一定距离后根据旋挖机构收集的泥土渣量，旋挖机构通过液压绞车的提升以及横移座的位移，将旋挖过程中产生的泥土渣运行至集土预沉箱内；旋挖机构上的泥土渣转移后，旋挖机构再次旋挖移动机构的驱动运行至钻孔位置、以及通过驱动油缸的驱动进行继续钻孔；重复卸渣和旋挖作业过程，直至桩基孔达到设计深度；
51.步骤5)完成当前桩基孔的施工，根据工况实际需求，重复步骤1)-4)。
52.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。