一种硬岩矩形抗滑桩成孔装置的制作方法

本发明涉及工程建设，尤其涉及一种硬岩矩形抗滑桩成孔装置。

背景技术：

1、高速公路、铁路以及隧道等在建设过程中，为了防止两边的山坡出现滑坡的情况，必须进行抗滑桩施工，从而保证两侧山体的稳定性，而当前有以矩形抗滑桩应用最多。目前矩形抗滑桩施工模式基本都是旋挖引孔后再进行俢孔，现有的俢孔装置基本都是自制的简易设备，只能勉强应用于土层或者软岩的地质工况，当遇到硬岩时，采取的依然是人工挖孔的模式。为了能够解决这种问题，需要提供一种硬岩矩形抗滑桩机械成孔装置，满足硬岩桩孔修形的要求，同时能够更好的控制超欠挖，以满足施工安全、施工周期以及施工成本的要求。

2、现阶段市场上已经有部分的矩形抗滑桩成孔装置，但其结构大多较为简单，驱动方式主要依靠旋挖钻杆的动力，并且采用的修形方式类似铣轮或者凿岩冲击，只能适用于土层或者硬度在10mpa左右的软岩，对于硬度超过50mpa的硬岩则是完全不适用的，并且超欠挖处理的不好。

3、如专利申请cn 111535740 a所公开的一次性成孔的方桩旋挖装置，钻杆相对取土方桶转动，钻杆通过传动轴带动莱洛三角板在取土方桶内旋转，莱洛三角板通过齿刀轴联动旋挖钻头进行旋转开挖形成圆角方桩，取土方桶切入到土里形成直角方桩，可快速一次成孔、工序简洁、施工方便、安全高效且施工成本低。

4、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种一次性成孔的方桩旋挖装置，包括钻杆，还包括：

5、取土方桶，所述取土方桶为底部开口、顶部闭合的桶体，所述钻杆一端贯穿所述取土方桶的顶壁且向桶内延伸，所述钻杆与所述取土方桶转动连接，所述取土方桶底部的外壁与内壁呈一倾斜向上的切壁；

6、传动轴，所述传动轴位于所述取土方桶内，所述传动轴一端与所述钻杆连接；莱洛三角板，所述莱洛三角板位于所述传动轴下方且位于所述取土方桶内，所述莱洛三角板的上表面连接至所述传动轴的另一端，所述莱洛三角板的中心轴与所述钻杆中心轴通过传动轴偏心连接，所述钻杆通过传动轴偏心使得所述莱洛三角板端角沿所述取土方桶内壁上圆角方形轨迹贴合旋转；齿刀轴，所述齿刀轴位于所述取土方桶内，所述齿刀轴一端固定在所述莱洛三角板的下表面，所述齿刀轴另一端延伸出所述取土方桶，所述齿刀轴的端角与所述莱洛三角板的端角相对应；旋挖钻头，所述旋挖钻头设于所述齿刀轴的自由端上，所述旋转钻头的端角与所述齿刀轴的端角相对应，所述旋转钻头的下表面设有切土刀头，所述切土刀头呈中心向三个端角轴线分布。优选的，所述传动轴包括从上往下依次连接的第一轴杆、第二轴杆和第三轴杆，所述第一轴杆一端固定在所述钻杆上，所述第一轴杆另一端竖直向下延伸，所述第二轴杆固定在第一轴杆上且倾斜向下延伸，所述第三轴杆一端固定在第二轴杆上且竖直向下延伸，

7、所述第三轴杆另一端固定在所述莱洛三角板的上表面且位于所述莱洛三角板的中心轴上。所述第三轴杆上还套接一圆盘，所述圆盘内切所述取土方桶的内壁，所述取土方桶内壁四个端角上设有三角盖板，所述三角盖板位于所述圆盘上方，所述圆盘与所述三角盖板形成滑动密封。所述传动轴包括第四轴杆和轴套，所述第四轴杆一端固定在所述莱洛三角板的上表面且位于所述莱洛三角板的中心轴上，所述第四轴杆另一端竖直向上延伸通过所述轴套与所述钻杆连接。所述第四轴杆上还套接一圆盘，所述圆盘内切所述取土方桶的内壁，所述取土方桶内壁四个端角上设有三角盖板，所述三角盖板位于所述圆盘上方，所述圆盘与所述三角盖板形成滑动密封。所述取土方桶的顶壁设有通孔，所述通孔内设有滚动轴承，所述钻杆穿过所述滚动轴承且向桶内延伸，所述钻杆与所述滚动轴承转动连接。所述齿刀轴延伸出所述取土方桶的长度为10-20㎝。所述旋挖钻头与所述齿刀轴之间为可拆卸连接。所述旋挖钻头与所述齿刀轴之间为卡接或螺纹连接。该发明只适用与土质的工况，并且工序相当复杂，而且对于大截面的矩形桩孔难以应用。

8、如专利申请cn 113323577 a所公开的一种旋挖方桩钻具，包括中轴总成、配重装置、桶身和齿板总成，配重装置和桶身套装于中轴总成上，齿板总成安装于桶身四周；中轴总成包括方头和中心管，方头位于中心管上端，配重装置包括配重块和上滑块安装板，桶身包括面板、侧板和立板。其关键技术是在中心管上方头与配重装置之间套装总压板，在总压板与配重块之间安装弹簧，在总压板下端面及配重块上端面分布限位板，在限位板之间安装连杆，配重块下端面设置上支撑板，上支撑板下端面设置上滑块组，桶身的面板下方安装侧板和立板形成一个箱体，面板上端面分布有下支撑板，下支撑板上端面设置下滑块组，面板中部设置导向筒和安装斗，侧板和立板下端设置套管；齿板总成包括齿板轴、齿板和钻进齿，齿板轴位于开口套管内，齿板轴上安装齿板，齿板上均布有钻进齿。所述方头通过方头连接板加强，方头对角方向上设置有方头筋板。所述中心管下端插接在桶身的导向筒中，在中心管外壁位于导向筒下端套装限位环，限位环与中心管下端配合固定。所述中心管下端安装凸圆摩擦块，安装斗的底部设置凹圆槽。所述安装斗的底部设有油槽。在弹簧上端安装弹簧压板，总压板上安装加压螺杆。在中心管中部套装耐磨板安装盘，耐磨板安装盘下方安装耐磨板。所述齿板表面设置限位条。所述侧板与立板下端对角方向上设置角齿板。所述桶身内分布有纵筋板与横筋板。该发明采用冲击的方式对于部分软岩桩孔修形能够起到一定的效果，但施工时间长，并且长时间的冲击容易导致桩孔的稳定性变差，对于硬岩冲击的形式不使用，无法起到破岩修形的效果。

9、专利文件cn 209457865 u一种实现方形成孔的方桩旋挖装置，包括转动件一、随所述转动件一进行转动的若干转动件二，所述转动件一、转动件二的转轴相互平行，所述转动件一驱动主钻头进行转动，每个转动件二驱动一个副钻头进行转动，所有副钻头均位于主钻头的上方；所述副钻头在主钻头转动平面内的投影，与主钻头局部重合；还包括位于所述副钻头上方的方形刮削件。针对现有技术中旋挖机无法直接成型方孔，导致方桩施工效率低、不安全的问题，本实用新型首先提出一种实现方形成孔的方桩旋挖装置，转动件一同时带动若干个转动件二进行转动，转动件一驱动主钻头进行转动，每个转动件二驱动一个副钻头进行转动，由于副钻头均位于主钻头的上方，因此在钻孔施工时，必然是主钻头首先接触土层形成对应的主孔，之后副钻头才随着不断下降接触到土层，由于副钻头在主钻头转动平面内的投影与主钻头局部重合，因此若干的副钻头必然从外部对主钻头所形成的主孔进行扩大，将其边缘扩开成若干圆弧状的结构，随着主孔深度不断加深，副钻头上方的方形刮削件也接触到土层，方形刮削件不转动直接向下移动，其外壁对预先形成的通孔的圆弧状外侧进行刮削与修正，将多余土质向下刮落从而形成完整的方形结构。本实用新型结构简单，通过旋挖机即可实现方形成孔，解决了目前土木工程领域现浇方桩只能通过人工成孔的问题，实现了快速成孔，缩短工期的目的，可在路基高危边坡设置抗滑桩、建筑工程桩基地基、桥台桩基等工况下实现快速施工，大大减短工程工期、降低成本、降低了工人的劳动强度并规避了人工挖方孔的作业风险。所述转动件一、转动件二均位于方形刮削件的上方。确保主钻头、副钻头、方形刮削件自下而上依次排布构成钻头组件依次接触土层，使得方孔逐渐成型，避免转动件一、转动件二对方孔成型过程造成干扰。所述转动件一为主齿轮，所述转动件二为与所述主齿轮相啮合的副齿轮，所述主齿轮、副齿轮均通过贯穿方形刮削件的连杆与对应的主钻头、副钻头相连，方形刮削件不随所述连杆进行转动。通过齿轮啮合的方式能够确保转动件一与转动件二之间的传动稳定，连杆穿过方形刮削件随转动件一、转动件二进行转动，带动对应的主钻头、副钻头即可。其中，方形刮削件不随所述连杆进行转动，即是方形刮削件不在周向上进行转动，只随旋挖装置整体进行上下的移动。所述方形刮削件上设置用于所述连杆穿过的通孔，连杆外套设轴承，所述轴承固定在通孔内壁。通过轴承的设置来确保连杆的稳定转动，同时实现方形刮削件不转动的效果，具体的连杆与轴承内圈相连，方形刮削件与轴承外圈相连即可。除此之外，本领域技术人员根据现有技术所能够直接实现的其他连接方式也能够替换本方案。所述副钻头共四个，四个副钻头的中心共面，且四个副钻头的中心为长方形的四个顶点。即是四个副钻头相对于主钻头的高度距离完全相等，当主钻头竖直向下开孔时，四个副钻头能够同时接触水平的土层，同时开始工作。四个副钻头的中心为长方形的四个顶点，能够使得四个副钻头所形成的孔呈四方分布，从而为方形刮削件提供近似方形的预成型孔，以此极大的减少需要方形刮削件进行刮削的土体厚度，降低方形刮削件的工作负荷，提高本装置的使用寿命。所述主钻头的中心在四个副钻头的中心所处平面内的投影，与四个副钻头的中心所围绕形成的长方形的中心重合。即是四个副钻头所形成的近似方形的预成型孔相较于主钻头的中心正好在外侧按照方形排布，使得每个副钻头都只需钻开局部土体与主钻头的钻开孔连通即可，避免各副钻头之间负荷不均、土层对不同方位的副钻头所施加的反作用力不同进而导致钻孔方向自动倾斜的问题，使得本装置能够防斜打直，降低井眼歪斜的风险。当钻孔方向竖直时，所述主钻头、副钻头在水平面内的投影均位于方形刮削件的投影范围内部。本方案能够确保方形刮削件最终刮削后，成型的孔洞完全呈方形，没有一点多余部分的孔洞出现，避免后续浇筑时水泥浆的浪费。所述方形刮削件在水平面内的投影也呈方形，任意一个副钻头在水平面内的投影均与方形刮削件方形投影的相邻两边同时相切。本方案能够使得需要方形刮削件进行刮削的土体都属于相邻两个副钻头所形成的孔洞之间的多余部分，该部分土体位于边角位置，已经被主钻头和副钻头所松动，属于容易被刮落的部分，因此本方案方形刮削件的负荷低，方孔成型效率极高。该发明同样只能应用于土层的地质工况，并且桩孔成形后存在非常多的欠挖，钢筋笼的尺寸无法满足抗滑桩施工的要求。

10、因此，根据这种市场现状，需要专门研究一种适用于硬岩并且能够很好的控制超欠挖的一种硬岩矩形抗滑桩成孔装置。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种硬岩矩形抗滑桩成孔装置，能够改变当前硬岩矩形桩孔成孔没有专业机械化设备的现状，解决了现有矩形抗滑桩成孔装置容易超欠挖的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、一种硬岩矩形抗滑桩成孔装置，所述硬岩矩形抗滑桩成孔装置包括：

6、底座，用于连接上级设备；

7、支撑装置，包括若干个撑靴，所述撑靴可伸缩地设置在所述底座上；

8、若干个传动装置，对应每个传动装置的底部设有莱洛钻头；若干个所述传动装置围绕底座上下错落布置，以使所述莱洛钻头在偏心转动时互不干涉；所述相邻的莱洛钻头旋转方向相反；

9、电控柜系统，电控柜系统固定在所述底座上。

10、所述传动装置围绕所述底座呈矩形阵列布置，所述传动装置包括：2个第一传动装置、若干个第二传动装置、若干第三传动装置，2个第四传动装置；

11、所述第一传动装置位于矩形阵列的两个相对的拐角处，所述第四传动装置位于矩形阵列其余的两个相对的拐角处；所述第二传动装置和第三传动装置沿着矩形阵列的四个边间隔排布；

12、所述第二传动装置和第四传动装置沿着竖直方向上的设置高度高于所述第一传动装置和第三传动装置，以使相邻的所述传动装置围绕底座上下错落布置。

13、所述第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置、第四传动装置均包括：电机、减速机、支撑框架、万向轴；

14、所述万向轴设置在所述支撑框架的内部，莱洛钻头连接在所述万向轴的底部，所述万向轴连接所述减速机；

15、所述支撑框架的顶部设有法兰连接座，所述减速机通过所述法兰连接座固定在所述支撑框架的顶部，所述电机连接在所述减速机的顶部；

16、所述所支撑框架的侧面均布置有立板，所述支撑框架上布置有多个螺栓孔和销轴孔，通过螺栓、定位销将立板和底座固定连接。

17、所述法兰连接座的侧壁上设有若干个挡块，所述挡块与所述底座抵接，或者所述挡块与相邻的传动装置抵接。

18、所述支撑框架的前端设有支撑框架开口，所述支撑框架开口上对应设有封板，所述封板用于封闭所述支撑框架；所述封板上的内侧设有喷头，所述喷头通过连接外部水路能够实现对所述支撑框架的内部进行喷雾。

19、所述第一传动装置和第四传动装置的所述法兰连接座的顶部向底座倾斜，以使所述法兰连接座上部的电机、减速机向底座倾斜。

20、所述第二传动装置和第三传动装置的所述法兰连接座顶部为水平面。

21、所述底座包括：底座主体和若干个支座，若干个所述支座沿水平方向设置在所述底座主体上；

22、所述支座的侧壁上设有若干个底座立板；所述支撑框架的中部侧壁上设有若干个贴板，所述贴板与所述底座立板固定连接。

23、所述电控柜系统包括：电控柜和电控柜支架；

24、所述电控柜支架沿水平方向固定在所述底座上，所述电控柜设置在所述电控柜支架的顶部，所述电控柜的底部设有电控柜垫板，所述电控柜垫板和所述电控柜支架之间设有减震器，所述减震器用于对所述电控柜减震。

25、所述莱洛钻头包括：钻头基体、若干个截齿座和截齿；

26、所述钻头基体包括：三角筒和三角座，所述三角座设置在所述三角筒的底部，所述截齿座设置在所述三角座的底部，所述截齿对应设置在所述截齿座上；

27、所述三角筒的拐角处侧壁上对应设置有耐磨条。

28、所述莱洛钻头按照旋转方向分为顺莱洛钻头和逆莱洛钻头；

29、其中，所述第一传动装置和第三传动装置采用顺莱洛钻头，第二传动装置和第四传动装置采用逆莱洛钻头；

30、所述顺莱洛钻头和逆莱洛钻头的三角筒的高度相同，所述逆莱洛钻头的三角座的高度高于所述顺莱洛钻头的三角座。

31、所述撑靴位于相邻的传动装置之间，所述撑靴包括：第一撑靴和第二撑靴，每两个所述第一撑靴相对设置，所述第二撑靴垂直设置在两个所述第一撑靴的连接处。

32、所述第一撑靴包括：限位板、立柱、第一滑移架、第一油缸和第一内套筒；

33、所述底座的底部设有撑靴固定底板，所述限位板固定连接在所述撑靴固定底板上，立柱的顶部与所述限位板固定连接，所述立柱与所述第一滑移架垂直设置，所述立柱与所述第一滑移架的一端可滑动连接；

34、所述第一油缸设置在所述第一滑移架内部，所述第一油缸的伸出端连接所述第一内套筒，以使所述第一内套筒可伸缩设置在所述第一滑移架内。

35、所述第二撑靴包括：托板、撑杆、第二滑移架、第二油缸和第二内套筒；

36、所述撑杆通过所述托板固定连接在所述第一滑移架上，所述第二滑移架固定连接在所述撑杆上，所述第二油缸设置在所述第二滑移架的内部，所述第二油缸的伸出端连接所述第二内套筒，以使所述第二内套筒可伸缩设置在所述第二滑移架内。

37、所述第一内套筒和所述第二内套筒的外侧端部设有橡胶缓冲座。

38、(三)有益效果

39、本发明的有益效果是：一种硬岩矩形抗滑桩成孔装置，通过高低错落设置的传动装置，使得相邻的钻头在偏心转动时不会互相干涉。

40、通过高低错落设置的传动装置，使相邻的钻头在互不干涉的情况下，具有交叉重叠的钻进区域，能够有效处理相邻钻头之间的欠挖。欠挖即相邻钻头对硬岩进行钻进挖掘时存在挖掘不充分的区域。

41、莱洛钻头采用异型结构设计，边缘部分镂空，同时相邻钻头基座的高度也互不相同，通过配合高低错落设置的传动装置，从而保证相邻钻头在转动时截齿与截齿座不会与钻头基体干涉。

42、相邻传动装置底部的莱洛钻头旋向相反，使得相邻的莱洛钻头在钻进时产生的切削力能够相互抵消，进而减小钻进时整个成孔装置的晃动。

43、成孔装置在向下钻进时，通过多个撑靴组合形成多个支撑端，可从多个方向对设备进行支撑，减少设备在破岩时的振动，提高设备运行稳定性，并减少设备因晃动而导致的超欠挖，减小对设备的损伤，保证桩孔破岩修形效果。