一种风化岩地质条件基坑开挖辅助装置的制作方法

本发明涉及基坑开挖，特别涉及一种风化岩地质条件基坑开挖辅助装置。

背景技术：

1、在土木工程施工领域，随着城市建设向地下空间深度发展，深大基坑工程日益增多。特别是在风化岩地层条件下进行基坑开挖，面临着岩体强度高、地层不均匀、开挖难度大等突出技术难题。传统的基坑开挖设备，如大型挖掘机、抓斗式成槽机、旋挖钻机等，在风化岩地层中作业时普遍存在以下问题：

2、首先，现有设备的位置调节精度和灵活性不足。风化岩地层中基坑开挖往往需要精确控制开挖边界和轮廓，而传统挖掘设备通常依赖底盘行走或臂架摆动实现位置调整，在大跨度、深基坑作业时，难以实现挖掘机构在三维空间内的精确定位和稳定保持，容易造成超挖或欠挖现象。

3、其次，深大基坑开挖过程中，挖掘机构的稳定性难以保障。随着开挖深度增加，钻杆或挖掘臂的长度不断增长，在风化岩这种硬度较高但存在裂隙的介质中作业时，钻具容易产生振动和偏斜，影响成孔垂直度和基坑整体质量。现有设备普遍缺乏有效的被动阻尼和主动稳定机制，难以在硬岩地层冲击钻进时保持机具平稳。

4、再者，传统钻孔或成槽设备在应对超大深度开挖时存在加接不便、效率低下的问题。对于深度超过常规钻杆长度的基坑，需要频繁加接钻杆或挖掘工具，现有设备的加接结构复杂、操作繁琐，且加接过程中钻具易发生卡滞或脱落，严重影响施工效率和作业安全性。

5、此外，风化岩地层具有软硬不均、局部破碎的特点，现有开挖装置在遇到不同风化程度的岩层时，难以自适应调整钻进参数和姿态，容易造成钻具偏载甚至损坏，增加了设备维护成本和施工风险。

6、针对上述技术问题，亟需开发一种适用于风化岩地层深大基坑的开挖装置，能够实现挖掘机构的高精度位置调节、作业过程的稳定保持以及深大深度下的高效加接作业。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够实现多方向精确调节、具备减振功能且进给稳定的风化岩地质条件基坑开挖辅助装置。

2、根据本技术实施例提供的技术方案，一种风化岩地质条件基坑开挖辅助装置，包括主体机构。所述主体机构包括四对固定立柱，固定立柱顶部固定安装有顶部框架，固定立柱外侧固定安装有模块化支架，模块化支架放置在开挖的地面上。所述主体机构上设置有多个用于调节开挖位置的调节机构和用于进行基坑开挖的挖掘机构，所述调节机构包括中心动架。

3、所述主体机构还包括固定安装在顶部框架上的升降电缸。每个固定立柱上设置有两个位置模块，所述位置模块包括滑动安装在固定立柱上的升降台，升降台上转动安装有多个立向导轮，立向导轮沿着固定立柱滚动。升降台下方转动安装有转动台，转动台内滑动安装有横动撑杆。两个位置模块的升降台通过立连接板固定安装。

4、所述位置模块还包括滑动安装在转动台上的两个横动柱，横动柱上固定安装有滚轮架，滚轮架上转动安装有横动滚轮。滚轮架与转动台之间设置有压紧弹簧，滚轮架上固定安装有滚轮电机，滚轮电机的电机轴与横动滚轮固定安装。横动撑杆位于两个横动滚轮之间，横动滚轮与横动撑杆贴合。

5、所述调节机构还包括固定安装在横动撑杆端部的端部转架，端部转架与中心动架转动安装。横动撑杆上固定安装有外侧连板，外侧连板上固定安装有两个阻尼框架。

6、所述调节机构还包括转动安装在中心动架上的两个下转动头。外侧连板上转动安装有活塞筒，活塞筒内滑动安装有内活塞杆，内活塞杆与下转动头固定安装。阻尼框架内固定安装有阻尼缸，阻尼缸内滑动安装有阻尼滑柱，阻尼滑柱上固定安装有中部块，中部块与阻尼框架之间设置有阻尼弹簧。阻尼缸端部设置有通气盖板，通气盖板上设置有通气孔。活塞筒上固定安装有油管，活塞筒、油管、阻尼缸内充满油液。

7、所述挖掘机构包括固定安装在中心动架上的连接板，连接板上固定安装有固定立架。固定立架上固定安装有转动电机，转动电机的电机轴上固定安装有转动轴。固定立架上固定安装有固定柱，固定柱上固定安装有顶部板，顶部板上转动安装有转动方柱，转动方柱顶部固定安装有顶部转轮，转动轴通过顶传动带带动顶部转轮转动。

8、所述挖掘机构还包括固定安装在转动电机上的进给电机。固定立架上转动安装有升降丝杆，升降丝杆顶部固定安装有丝杆转轮，进给电机通过传动皮带带动丝杆转轮转动。固定立架上滑动安装有升降架，升降架上固定安装有上叉。升降架上固定安装有伸缩电缸，伸缩电缸的输出端上固定安装有下叉，下叉上固定安装有限位块。下叉在升降架内滑动，限位块内滑动安装有内螺纹块，内螺纹块上设置有内螺纹，内螺纹块与升降丝杆形成螺纹传动。

9、所述挖掘机构还包括动力钻筒和多个连接钻筒。动力钻筒上设置有上对接槽，动力钻筒与转动方柱滑动安装。连接钻筒通过连接销固定安装在动力钻筒底部，连接钻筒上设置有对接槽。连接钻筒底部固定安装有连接螺柱，连接钻筒顶部设置有内螺纹，连接钻筒通过顶部的内螺纹与相邻的连接钻筒的连接螺柱通过螺纹连接。最下端的连接钻筒底部的连接螺柱上固定安装有钻头。所述上叉插入到上对接槽中，下叉插入到对接槽中。

10、通过上述主体机构、调节机构和挖掘机构的协同配合，本装置能够实现水平方向上的大范围精确移动、竖直方向上的稳定升降，以及在钻进过程中对振动和冲击的有效抑制。转动电机驱动转动方柱旋转，进而带动动力钻筒和连接钻筒旋转，进给电机通过升降丝杆和内螺纹块驱动升降架和上叉向下进给，实现钻头的连续钻进。多个连接钻筒可通过螺纹首尾相接，以适应不同基坑深度。各机构相互配合，形成一套完整的风化岩地质条件下基坑开挖辅助系统。

11、本发明与现有技术相比的有益效果是：

12、（1）本发明通过升降电缸驱动升降台沿固定立柱升降，配合滚轮电机驱动横动滚轮带动横动撑杆内外滑动，以及转动台相对于升降台的可转动设计，实现了横动撑杆在升降、水平移动和偏转三个方向上的自由调节，进而能够精确控制中心动架及挖掘机构的空间位置，相比传统依靠底盘行走或臂架摆动的粗略定位方式，能够使挖掘机构灵活、稳定地到达风化岩地层中任意作业部位，有效避免超挖或欠挖，提升基坑开挖的轮廓精度；

13、（2）本发明在调节机构中设置了活塞筒、油管、阻尼缸以及阻尼弹簧组成的闭环油液阻尼系统，当中心动架运动或受到外力冲击时，内活塞杆在活塞筒内滑动，推动油液经油管进入阻尼缸，驱动阻尼滑柱压缩或拉伸阻尼弹簧。该复合阻尼结构能够吸收并耗散振动能量，既提供了可调的油液阻尼，又利用弹簧实现复位缓冲，有效抑制了挖掘机构在风化岩硬质且不均匀地层中作业时的冲击和偏斜，提升了开挖过程的平稳性和成孔垂直度；

14、（3）本发明设置的挖掘机构采用动力钻筒与多个连接钻筒分体式设计，通过上叉、下叉分别驱动及伸缩电缸控制的快换结构，实现了钻筒的便捷分离与加接，当升降架下降至底端后，伸缩电缸收缩使下叉脱离对接槽，拔出连接销即可快速将动力钻筒与连接钻筒分离，随后升降架上升并加装新的连接钻筒，与孔内已有钻筒螺纹连接，从而可无限延续钻孔深度，避免了传统钻杆频繁整体提钻的繁琐操作，提高了深大基坑的开挖效率，特别适用于风化岩地层中超深基坑的连续施工。