一种公路建筑地基旋挖装置的制作方法

1.本发明涉及旋挖装置技术领域，具体涉及一种公路建筑地基旋挖装置。


背景技术：

2.随着公路建筑的迅速发展，钻孔灌注桩在公路建筑基础工程中的运用日益增加，而旋挖钻机是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方式。旋挖机具有较强的综合性，它可以用多种底层，具有成孔速度快，污染少，机动性强等特点。
3.随着时代的发展，施工图设计也加入了更多的方形支护桩的设计。但由于传统旋挖钻只能打圆孔且由于方形支护桩设计孔径较大，目前大都采用人工挖孔的形式成桩，但通过人工钻孔不仅效率低下，而且施工成本较高。因此也有相关技术采用半机械式的成孔方式，具体为先打圆孔，再利用方孔钻头修整成方形。但这种方式同样存在效率低，成本高的问题，且方孔相对于圆孔来说更容易塌陷，容易导致钻孔失败。


技术实现要素：

4.本发明提供一种公路建筑地基旋挖装置，以解决现有的旋挖钻在进行方孔桩的加工时，不能实现对方孔的一次加工，且无法避免方孔塌陷的问题。
5.本发明的一种公路建筑地基旋挖装置采用如下技术方案：一种公路建筑地基旋挖装置，包括钻孔机构、锁定机构和旋挖外筒；钻孔机构包括转动轴、固定轴、转动齿和钻头；转动轴能够转动地设置，转动齿与转动轴可转动地连接，且转动齿与转动轴偏心设置，固定轴套装于转动轴外，固定轴下端设置有固定齿圈，固定齿圈与转动齿啮合，钻头横截面外轮廓呈勒洛三角形，钻头与转动齿相连且同轴设置，且固定齿圈与转动齿的传动比为3/4；旋挖外筒为方形筒状结构，旋挖外筒能够在转动轴径向方向收缩地设置，旋挖外筒底部设置有底板，底板能够随旋挖外筒同步伸缩；锁定机构配置成在初始状态使旋挖外筒向内缩回至第一预设状态，在钻孔机构正转时，使旋挖外筒向外伸开至第二预设状态，在钻孔机构反转时，使旋挖外筒向内缩回至初始状态。
6.进一步地，旋挖外筒包括四个第一伸缩板和四个第二伸缩板，第一伸缩板沿竖直方向设置，第一伸缩板为l型结构，第一伸缩板上开设有两个第一滑道，每个第二伸缩板的两端分别滑动安装于两个第一伸缩板的第一滑道内，第二伸缩板能够在转动轴径向方向移动地设置。
7.进一步地，锁定机构包括转动环、安装块、四个弹簧棘齿条和四个棘齿块；钻头上端设置有传动轴，传动轴连接转动齿与钻头，转动环可转动地安装于传动轴；安装块套装于转动环外端，且安装块与转动环之间螺旋传动配合，以在转动环正向转动时，转动环与安装块螺旋传动，促使转动环向下移动；弹簧棘齿条沿转动轴径向方向设置，四个弹簧棘齿条沿安装块周向方向均布；棘齿块沿转动轴径方向设置，四个棘齿块沿安装块周向方向均布，且每个棘齿块的内端与安装块通过第一弹簧相连，每个棘齿块的外端与一个第二伸缩板相连；第一弹簧始终具有促使棘齿块向外移动的趋势，初始每个棘齿块与一个弹簧棘齿条啮
合，且仅允许棘齿块相对于弹簧棘齿条向内移动；在初始状态棘齿块带动第二伸缩板向内收缩至整个旋挖外筒的第一预设状态，且底板与传动轴外侧接触；弹簧棘齿条的内端在水平方向的投影与转动环在水平方向的投影重合，在转动环向下移动时，能够与弹簧棘齿条内端接触，进而使弹簧棘齿条向下压缩，弹簧棘齿条与棘齿块脱离啮合，使棘齿块在弹簧的作用下向外弹出，进而驱动第二伸缩板带动第一伸缩板向外，使旋挖外筒向外伸开至第二预设状态。
8.进一步地，第二伸缩板与固定轴通过限位杆相连。
9.进一步地，还包括至少一个支撑框和四个支撑组件，支撑框套装于旋挖外筒外端，支撑框能够随旋挖外筒同步拉伸；四个支撑组件分别设置于第一伸缩板的四角，支撑组件包括第二滑块、第三滑块和第四滑块，第一伸缩板内限定出液压腔，液压腔内填充有液压油，第二滑块和第三滑块均滑动安装于第一滑道，第一滑道内端设置有限位孔，初始第二滑块一端与限位孔接触，第二滑块另一端与第三滑块之间单向传动，使第二滑块仅可相对第三滑块向远离第一滑道的方向滑动，且第二滑块与第三滑块之间通过第二弹簧相连，初始第二弹簧为压缩状态，液压腔内壁设置有棘齿板，第四滑块设置于液压腔内且与棘齿板啮合，棘齿板仅允许第四滑块向支撑框的方向滑动；第四滑块与第一滑道之间通过第三弹簧相连，第三弹簧沿转动轴径向方向设置。
10.进一步地，第四滑块能够相对于棘齿板在竖直方向上滑动，第四滑块上设置有第一棘齿段；第一棘齿段与棘齿板啮合且第一棘齿段的长度小于棘齿板；第二滑块能够相对第三滑块在竖直方向上滑动，第三滑块上设置有第二棘齿段；第二滑块上设置有贯穿的第三棘齿段，第二棘齿段与第三棘齿段啮合且第二棘齿段的长度小于第三棘齿段。
11.进一步地，支撑框包括四个第三伸缩板和四个第四伸缩板，第三伸缩板为l型结构，第三伸缩板上开设有两个第二滑道，每个第四伸缩板的两端分别滑动安装于两个第三伸缩板的第二滑道内。
12.本发明的有益效果是：本发明的一种公路建筑地基旋挖装置通过设置与转动轴偏心设置的转动齿，并通过转动齿与固定齿圈啮合，实现转动齿边公转边自转的运动，进而带动钻头实现边公转边自转的运动，且钻头外轮廓成勒洛三角形，进而使钻头的运行轨迹为方形，可以实现对方形孔的钻取，且在钻头正转进行转孔时，旋挖外筒将向外伸出，同时底板向外打开，使旋挖外筒内腔与挖孔的大小相同，一方面通过旋挖外筒对方孔内壁进行支撑，另一方面可以使泥土全部进入内腔中，在钻头反转进行提钻时，旋挖外筒将向内收缩，同时底板向内缩回，将钻孔后的土壤提出。不需要人工操作即可实现对方孔的钻取，又在钻孔时同步实现了对方孔内壁的支撑，进一步防止方孔塌陷，总体上降低了劳动强度，提高了劳动效率，缩减了作业成本。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的整体结构示意图（工作状
态）；图2为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的钻孔机构的结构示意图；图3为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的锁定机构的结构示意图；图4为图3中a处的放大图；图5为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的旋挖外筒的结构示意图；图6为图5中b处的放大图；图7为图5中c处的放大图；图8为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的整体结构示意图（初始状态）；图9为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的支撑框的示意图（初始状态）；图10为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的支撑框的示意图（工作状态）；图11为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的支撑组件的示意图（初始状态）；图12为图11中d处的放大图；图13为本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例的支撑组件的示意图（工作状态）；图14为图13中e处的放大图。
15.图中：100、转动轴；200、固定轴；201、限位杆；300、旋挖外筒；301、第一伸缩板；302、第二伸缩板；303、转动环；304、安装块；305、弹簧棘齿条；306、棘齿块；307、第一滑道；308、第二滑块；309、第三滑块；3010、第四滑块；3011、弹簧伸缩杆；3012、液压腔；3013、棘齿板；3014、底板；3015、限位孔；400、钻头；401、凸块；402、转动齿；500、支撑框。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.本发明的一种公路建筑地基旋挖装置的实施例，如图1至图14所示。
18.一种公路建筑地基旋挖装置，包括钻孔机构、锁定机构和旋挖外筒300。钻孔机构能够钻取方孔，钻孔机构包括转动轴100、固定轴200、转动齿402和钻头400。转动轴100能够转动地设置，转动齿402与转动轴100可转动地连接，且转动齿402与转动轴100偏心设置，固定轴200套装于转动轴100外，即转动轴100转动安装于固定轴200内，固定轴200下端设置有固定齿圈，固定齿圈与转动齿402啮合，钻头400横截面外轮廓呈勒洛三角形，钻头400与转动齿402相连且同轴设置，且固定齿圈与转动齿402的传动比为3/4。
19.转动轴100上端设置有驱动机构，驱动机构为现有技术，具体可通过电机驱动转动轴转动，以在转动轴100转动时，转动轴100相对于固定轴200转动，转动轴100转动将带动与转动轴100偏心设置的转动齿402转动，转动齿402在转动轴100的带动下公转转动的同时，
由于转动齿402与固定齿圈啮合，转动齿402还能够绕自身的轴100公转转动，并且由于固定齿圈和转动齿402的传动比为3/4，转动轴100每转一圈，转动齿402转一圈，钻头400随转动齿402公转一圈，并且钻头400自转4/3圈，由于钻头400外轮廓成勒洛三角形，因此钻头400的运行轨迹为方形，可以实现对方形孔的钻取。
20.旋挖外筒300为方形筒状结构，旋挖外筒300能够在转动轴100径向方向收缩地设置，旋挖外筒300底部设置有底板3014，底板3014能够随旋挖外筒300同步伸缩；锁定机构配置成在初始状态使旋挖外筒300向内缩回至第一预设状态，（第一预设状态指的是旋挖外筒300缩回至极限的状态）。在钻孔机构正转时，使旋挖外筒300向外伸开至第二预设状态，（第二预设状态指的是旋挖外筒300向外伸出至方孔大小）。在钻孔机构反转时，使旋挖外筒300向内缩回至初始状态。
21.本实施例通过设置与转动轴100偏心设置的转动齿402，并通过转动齿402与固定齿圈啮合，实现转动齿402边公转边自转的运动，进而带动钻头400实现边公转边自转的运动，且钻头400外轮廓成勒洛三角形，进而使钻头400的运行轨迹为方形，可以实现对方形孔的钻取，且在钻头400正转进行转孔时，旋挖外筒300将向外伸出，同时底板3014向外打开，使旋挖外筒300内腔与挖孔的大小相同，一方面通过旋挖外筒300对方孔内壁进行支撑，另一方面可以使泥土全部进入内腔中，在钻头400反转进行提钻时，旋挖外筒300将向内收缩，同时底板3014向内缩回，将钻孔后的土壤提出。不需要人工操作即可实现对方孔的钻取，又在钻孔时同步实现了对方孔内壁的支撑，进一步防止方孔塌陷，总体上降低了劳动强度，提高了劳动效率，缩减了作业成本。
22.在本实施例中，如图3所示，旋挖外筒300包括四个第一伸缩板301和四个第二伸缩板302，第一伸缩板301沿竖直方向设置，第一伸缩板301为l型结构，第一伸缩板301上开设有两个第一滑道307，每个第二伸缩板302的两端分别滑动安装于两个第一伸缩板301的第一滑道307内，第二伸缩板302能够在转动轴100径向方向移动地设置，以在第二伸缩板302在转动轴100径向方向移动时，能够使第二伸缩板302在第一滑道307内滑动，进而带动第一伸缩板301同步移动。每个第一伸缩板301下端均设置有底板3014，以随第一伸缩板301同步移动。具体地，第一伸缩板301包括第一端和第二端，第一端和第二端垂直设置，第一端和第二端上均开设有第一滑道307。具体地，第二伸缩板302与固定轴200通过限位杆201相连，以在转动齿402在固定轴200下端偏心转动，并促使第二伸缩板302在第一滑道307内滑动时，对第二伸缩板302进一步限位，防止第二伸缩板302转动。
23.在本实施例中，锁定机构包括转动环303、安装块304、四个弹簧棘齿条305和四个棘齿块306。钻头400上端设置有传动轴，传动轴连接转动齿402与钻头400，转动环303可转动地安装于传动轴，具体地，传动轴上设置有凸块401，凸块401沿竖直方向设置，转动环303内部开设有用于与凸块401相配合的凹槽，以使转动环303随传动轴转动，但可以相对于传动轴上下滑动。
24.安装块304套装于转动环303外端，且安装块304与转动环303之间螺旋传动配合，以在转动环303正向转动时，转动环303与安装块304螺旋传动，促使转动环303向下移动。弹簧棘齿条305沿转动轴100径向方向设置，四个弹簧棘齿条305沿安装块304周向方向均布，棘齿块306沿转动轴100径方向设置，四个棘齿块306沿安装块304周向方向均布，且每个棘齿块306的内端与安装块304通过第一弹簧相连，每个棘齿块306的外端与一个第二伸缩板
302相连；第一弹簧始终具有促使棘齿块306向外移动的趋势，初始每个棘齿块306与一个弹簧棘齿条305啮合，且仅允许棘齿块306相对于弹簧棘齿条305向内移动；在初始状态弹簧棘齿条305带动第二伸缩板302向内收缩至整个旋挖外筒300的第一预设状态，且底板3014与传动轴外侧接触。
25.弹簧棘齿条305的内端在水平方向的投影与转动环303在水平方向的投影重合，以在转动环303向下移动时，能够与弹簧棘齿条305内端接触，进而使弹簧棘齿条305向下压缩，弹簧棘齿条305与棘齿块306脱离啮合，使棘齿块306在弹簧的作用下向外弹出，进而驱动第二伸缩板302带动第一伸缩板301向外，使旋挖外筒300向外伸开至第二预设状态。
26.旋挖外筒300向外伸开至第二预设状态时，旋挖外筒300将打开至方孔大小，钻头400持续转动进行钻孔，在挖孔至一定深度时，（若钻孔的深度大于旋挖外筒300的纵向长度，此处的深度指的是旋挖外筒300的长度，若钻孔的深度小于旋挖外筒300的纵向长度，此处的深度指的是所需钻孔的深度）。使转动轴100反转，转动轴100反转将通过转动齿402带动转动环303反转，转动环303反转与安装块304螺旋传动，促使转动环303向上移动。转动环303上移将不再挤压弹簧棘齿条305，弹簧棘齿条305将向上复位，再次与棘齿块306啮合，且当转动齿402在转动轴100的带动下偏心转动时，转动环303和安装块304将随转动齿402同步偏心转动，在转动的过程中挤压弹簧棘齿条305和棘齿块306，使棘齿块306相对弹簧棘齿条305向内移动缩回，进而带动第二伸缩板302和第一伸缩板301缩回至初始状态，同时底板3014也将向内缩回，将钻孔后的泥土提出，底板3014缩回防止漏土。
27.结合上述实施例，具体的工作过程为：在使用时，驱动转动轴100转动，在转动轴100相对于固定轴200转动，转动轴100转动将带动与转动轴100偏心设置的转动齿402转动，转动齿402在转动轴100的带动下公转转动的同时，由于转动齿402与固定齿圈啮合，转动齿402还能够绕自身的轴线自转，进而带动与转动齿402同轴设置的钻头400转动，即钻头400将边自转边公转转动，并且由于固定齿圈和转动齿402的传动比为3/4，转动轴100每转一圈，转动齿402转一圈，钻头400随转动齿402公转一圈，并且钻头400自转4/3圈，由于钻头400外轮廓成勒洛三角形，因此钻头400的运行轨迹为方形，可以实现对方形孔的钻取。
28.在转动轴100转动的同时，转动轴100将通过传动轴带动转动环303转动，初始每个棘齿块306与一个弹簧棘齿条305啮合，且仅允许棘齿块306相对于弹簧棘齿条305向内移动；在初始状态棘齿块306带动第二伸缩板302向内收缩至整个旋挖外筒300的第一预设状态，即旋挖外筒300收缩至最小，且底板3014与传动轴外侧接触。在转动环303正向转动时，转动环303与安装块304螺旋传动，促使转动环303向下移动。转动环303向下移动能够与弹簧棘齿条305内端接触，进而使弹簧棘齿条305向下压缩，弹簧棘齿条305与棘齿块306脱离啮合，使棘齿块306在第一弹簧的作用下向外弹出，进而驱动第二伸缩板302带动第一伸缩板301向外，使旋挖外筒300向外伸开至第二预设状态。
29.旋挖外筒300向外伸开至第二预设状态时，旋挖外筒300将打开至方孔大小，钻头400持续转动进行钻孔，在挖孔至一定深度时，（若钻孔的深度大于旋挖外筒300的纵向长度，此处的深度指的是旋挖外筒300的长度，若钻孔的深度小于旋挖外筒300的纵向长度，此处的深度指的是所需钻孔的深度）。使转动轴100反转，转动轴100反转将通过转动齿402带动转动环303反转，转动环303反转与安装块304螺旋传动，促使转动环303向上移动。转动环
303上移将不再挤压弹簧棘齿条305，弹簧棘齿条305将向上复位，再次与棘齿块306啮合，且当转动齿402在转动轴100的带动下偏心转动时，转动环303和安装块304将随转动齿402同步偏心转动，在转动的过程中挤压弹簧棘齿条305和棘齿块306，使棘齿块306相对弹簧棘齿条305向内移动缩回，进而带动第二伸缩板302和第一伸缩板301缩回至初始状态，同时底板3014也将向内缩回，将钻孔后的泥土提出，底板3014缩回防止漏土。
30.在另一实施例中，一种公路建筑地基旋挖装置还包括至少一个支撑框500和四个支撑组件。支撑框500套装于旋挖外筒300外端，支撑框500能够随旋挖外筒300同步拉伸。具体地，支撑框500包括四个第三伸缩板和四个第四伸缩板，第三伸缩板为l型结构，第三伸缩板上开设有两个第二滑道，每个第四伸缩板的两端分别滑动安装于两个第三伸缩板的第二滑道。
31.四个支撑组件分别设置于第一伸缩板301的四角，支撑组件包括第二滑块308、第三滑块309和第四滑块3010。第一伸缩板301内限定出液压腔3012，液压腔3012内填充有液压油，第二滑块308和第三滑块309均滑动安装于第一滑道307，第一滑道307内端设置有限位孔3015，初始第二滑块308一端与限位孔3015接触，以对第二滑块308进行限位。
32.第二滑块308另一端与第三滑块309之间单向传动，使第二滑块308仅可相对第三滑块309向远离第一滑道307的方向滑动，即如图12所示的向右滑动。且第二滑块308与第三滑块309之间通过第二弹簧相连，初始第二弹簧为压缩状态，具体为第二弹簧固定安装于第三滑块309内端，且与第三滑块309接触，具体地，第二滑块308外端设置有单向齿，第三滑块309内端设置有用于与单向齿啮合的棘齿，使第二滑块308仅可相对第三滑块309向远离第一滑道307的方向滑动。
33.液压腔3012内壁设置有棘齿板3013，第四滑块3010设置于液压腔3012内且与棘齿板3013啮合，棘齿板3013仅允许第四滑块3010向支撑框500的方向滑动。第四滑块3010与第一滑道307之间通过第三弹簧相连，第三弹簧沿转动轴100径向方向设置，以在转动环303随转动齿402偏心转动时，将使第二伸缩板302在第一滑道307内往复滑动，进而挤压第二滑块308和第三滑块309同步移动，第二滑块308和第三滑块309将挤压液压腔3012，使液压油推动第四滑块3010向支撑框500靠近，挤压支撑框500。使支撑框500与方孔内壁紧密接触。
34.第四滑块3010能够相对于棘齿板3013在竖直方向上滑动，第四滑块3010上设置有第一棘齿段，第一棘齿段与棘齿板3013啮合且第一棘齿段的长度小于棘齿板3013；第二滑块308能够相对第三滑块309在竖直方向上滑动，第三滑块309上设置有第二棘齿段，第二滑块308上设置有贯穿的第三棘齿段，第二棘齿段与第三棘齿段啮合且第二棘齿段的长度小于第三棘齿段，以在第四滑块3010向下移动至与棘齿板3013脱离，且第二滑块308向下移动至与第一棘齿段脱离后，第四滑块3010能够在第三弹簧的作用下复位，进而通过液压油使第三滑块309向第二滑块308的方向滑动复位。具体地，第四滑块3010和第二滑块308均通过弹簧伸缩杆3011安装在第一伸缩板301上。在复位时可通过操作人员手动向下按压第二滑块308与第四滑块3010，使第二滑块308相对第三滑块309向下至与第三滑块309脱离棘齿配合，使第四滑块3010相对棘齿板3013向下至与棘齿板3013脱离配合。
35.本实施例的支撑框500通过与支撑组件配合，在钻孔的深度大于旋挖外筒300的纵向长度时，可以利用多个支撑框500依次对方孔内壁进行支撑，具体为，在第二次钻孔时，将支撑框500套装在旋挖外筒300外侧，在旋挖装置的钻头400向更深的位置进行钻孔时，重复
上述钻孔操作，即转动轴100正转，将使旋挖外筒300向外伸出，并同步带动支撑框500向外伸出与方孔内壁接触，旋挖外筒300在钻孔的过程中不断向下，在此过程中利用支撑组件挤压支撑框500，使支撑框500与方孔内壁贴合。在钻孔结束后，旋挖装置上移，支撑框500留在第一次挖取的方孔内，若还需要继续下挖，则再套装一个支撑框500向下，直至挖孔结束。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。