一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台及其施工方法与流程

1.本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台及其施工方法。


背景技术：

2.目前，灌注桩硬岩小钻阵列取芯钻进施工工法为梁壁式伸缩，垂直下沉到加工位置，依靠传感定位，再依次做阵列型加工，一般为三次或者更多，再用大钻头进行全面碎岩钻进，取芯，其主要存在问题是臂式装置的长度有很大限制，臂长决定了加工深度，很难适用于4m以上的灌注桩，钻进深度有限；其次，灌注桩要求必须垂直于地面，这在作业施工中就要求钻进装置的地面部分水平放置或者依靠传感器来进行调平，需要较高的要求或者复杂的辅助技术；第三，一般需要三次或者更多次数的小钻头钻进来实现阵列破坏硬岩的强度，耗时较长，效率低。
3.鉴于此，如何研究了一种施工深度可调、效率高且能够自主定位的用于灌注桩硬岩施工的施工平台及其施工方法是本技术领域人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台及其施工方法，所述施工平台可简易安装在工地常用的吊具上，并能够在吊具钢丝绳长度允许的情况下自由调整施工深度，同时，所述施工方法利用该施工平台能够在原有钻井中自主定位，且可以采用多个旋转小钻同步或独立钻进，大大提高了工作效率。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台，包括多爪卡盘和远程控制系统，所述多爪卡盘的四周均匀设置有多个可沿多爪卡盘径向伸缩的连接座，每一个连接座的下侧面均固定设有护翼，每一个连接座的上侧面均固定设有连接板，每一个连接板的上侧面均固定设有电动钻组，每一个电动钻组的钻进工作端均位于相邻两个护翼之间，每一个电动钻组和多爪卡盘均分别与远程控制系统连接。
6.优选地，所述护翼远离多爪卡盘的一端端部为弧形端，所述弧形端固定设有与弧形端垂直的弧形板。
7.优选地，所述多爪卡盘和护翼上均设有第一螺纹孔，连接座上设有分别与第一螺纹孔相匹配的第二螺纹孔，连接座与多爪卡盘之间以及连接座与护翼之间均通过螺杆与相匹配的第一螺纹孔和第二螺纹孔固定连接。
8.优选地，所述连接板与连接座焊接固定。
9.优选地，所述护翼与弧形板焊接固定。
10.优选地，所述多爪卡盘为三爪卡盘，护翼设有三个且均匀布设于三爪卡盘的四周。
11.优选地，所述电动钻组包括旋挖小钻和升降机构，升降机构包括与连接板固定连接的竖杆以及与旋挖小钻固定连接且与竖杆垂直的横杆，所述竖杆的外周设有外螺纹，横杆上开设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述竖杆穿过所述内螺纹与横杆螺纹连接，所
述旋挖小钻为电动钻组的钻进工作端，其位于相邻两个护翼之间。
12.本发明还提供了一种灌注桩硬岩施工方法，所述方法基于上述所述的施工平台进行灌注桩硬岩施工，至少包括以下步骤：
13.s1、通过带有平面螺纹的圆锥形齿轮将施工平台中的多爪卡盘与随车吊的钢丝绳固定连接；
14.s2、利用施工平台自重将施工平台置于灌注桩的施工孔的待施工位置；
15.s3、通过远程控制系统控制连接座沿多爪卡盘径向方向向外伸出，进而带动多爪卡盘四周的多个护翼同时向外伸出，使得多个护翼与施工孔的孔壁压紧并通过张紧力支撑固定在施工位置处；
16.s4、通过远程控制系统控制多个电动钻组独立或同事钻进工作以使施工位置钻出预裂孔；
17.s5、利用随车吊将施工平台从施工孔中取出，然后通过硬岩施工主钻头在施工位置钻进破岩，从而完成灌注桩硬岩的施工。
18.优选地，所述步骤s4中的电动钻组钻进到位或钻进过程中出现卡钻现象时，即可通过随车吊将施工平台取出进行人工干预。
19.优选地，所述施工平台采用双线钢丝绳吊装。
20.与现有技术比较，本发明一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台及其施工方法。所述施工平台可简易安装在工地常用的吊具上，并能够在吊具钢丝绳长度允许的情况下自由调整施工深度，同时，所述施工方法利用该施工平台能够在原有钻井中自主径向定位，且可以采用多个旋转小钻同步或独立钻进并钻出预裂孔，大大提高了工作效率。
附图说明
21.图1是本发明中一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台的局部部件分解图，
22.图2是本发明中一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台的立体图，
23.图3是本发明中一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台护翼缩回状态的俯视图，
24.图4是图3的仰视图，
25.图5是本发明中一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台护翼伸出状态的结构示意图，
26.图6是本发明中一种灌注桩硬岩施工方法的流程图。
27.图中：1.多爪卡盘，2.电动钻组，21.旋挖小钻，22.升降机构，221.竖杆，222.横杆，3.护翼，4.连接座，5.连接板，6.弧形板。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
29.如图1-图5所示，一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台及其施工方法，包括多爪卡盘1和远程控制系统，所述多爪卡盘1的四周均匀设置有多个可沿多爪卡盘1径向伸缩的连接座4，每一个连接座4的下侧均固定设有护翼3，每一个连接座4的上侧均固定设有连接板5，连接板5的上方固定设有电动钻组2，远程控制系统分别与多爪卡盘1和电动钻组2连接。
30.本发明中，所述连接座4与多爪卡盘1上的活动卡爪固定连接，多爪卡盘1通过活动卡爪与背面带有平面螺纹的圆锥形齿轮啮合连接，当施工孔外面远程供油给液压马达转动圆锥形齿轮时，圆锥形齿轮背面上的平面螺纹与多爪卡盘1上活动卡爪因啮合使得活动卡爪同时向中心移动或反向移动，进而实现了与活动卡爪固定连接的连接座4沿多爪卡盘1径向收缩或张开，即实现了护翼3的同时缩回或同时伸出。首先将多爪卡盘1与吊具上的钢丝绳连接并利用钢丝绳与装置的自身重量使该装置到达施工深度位置，工作时，通过远程控制系统发出护翼3的伸出指令，即可使得设置于多爪卡盘1四周的多个护翼3在相对于施工孔底平行平面上同时沿径向伸出至一定位置，此时护翼3与施工孔壁压紧并保持张紧压力，进而保证了该装置在施工孔底的稳定性，同时也能够克服电动钻组2因推进产生的反作用力，然后即可利用电动钻组2进行钻进工作以转出预裂孔；当钻进工作结束后，远程控制系统发出护翼3的缩回指令，多个护翼3同时沿径向缩回至初始位置，此时即可利用钢丝绳将该装置取回地面进行取芯等后续工作。本装置还可以根据钻进施工的实际情况控制电动钻组2的工作数量。因此，该装置具有自定心、超深度作业的优点，解决了传统施工中旋挖动力头入硬岩自重过重、转速较低、频繁更换钻头和操作困难弊端。
31.如图1、图2所示，所述护翼3远离多爪卡盘1的一端端部为弧形端，所述弧形端固定设有与弧形端垂直的弧形板6。本实施例中，通过在弧形端设置与弧形端垂直的弧形板6，有利于对连接结构进行保护，避免钻进过程中飞溅物体损害部件。
32.如图1-图6所示，所述连多爪卡盘1和护翼3上均设有第一螺纹孔，连接座4上设有分别与第一螺纹孔相匹配的第二螺纹孔。本实施例中，所述多爪卡盘1与连接座4之间以及护翼3与连接座4之间均利用螺杆与相匹配的第一螺纹孔和第二螺纹孔进行螺纹连接，既能够保证了两者之间的连接可靠性，又便于部件的日常拆装。
33.如图1、图2、图3、图5所示，所述连接板5与连接座4焊接固定，所述护翼3与弧形板6焊接固定。通过焊接固定有利于两者之间的连接可靠性以及装置运行的稳定性。
34.如图1、图2、图3、图5所示，所述多爪卡盘1为三爪卡盘，护翼3设有三个且均匀布设于三爪卡盘的四周。本实施例中，所述装置中设置三个护翼3可同时进行钻进工作，在其他实施例中，还可以设置三个以外的其他数量的护翼3进行工作。
35.如图1所示，所述电动钻组2包括旋挖小钻21和升降机构22，升降机构22包括与连接板5固定连接的竖杆221以及与旋挖小钻21固定连接且与竖杆221垂直的横杆222，所述竖杆221的外周设有外螺纹，横杆222上开设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述竖杆221穿过所述内螺纹与横杆222螺纹连接，所述旋挖小钻21为电动钻组2的钻进工作端，其位于相邻两个护翼3之间。本实施例中，所述竖杆221通过外螺纹与内螺纹相配合可使得电动钻组2的钻进工作端旋挖小钻21沿竖杆221上下升降，进而对旋挖小钻21的工作位置进行微调，进一步保证了施工位置的精准度。
36.如图6所示，还提供了一种灌注桩硬岩施工方法，所述方法基于上述所述的施工平台进行灌注桩硬岩施工，至少包括以下步骤：
37.s1、通过带有平面螺纹的圆锥形齿轮将施工平台中的多爪卡盘1与随车吊的钢丝绳固定连接；
38.s2、利用施工平台自重将施工平台置于灌注桩的施工孔的待施工位置；
39.s3、通过远程控制系统控制连接座4沿多爪卡盘1径向方向向外伸出，进而带动多
爪卡盘1四周的多个护翼3同时向外伸出，使得多个护翼3与施工孔的孔壁压紧并通过张紧力支撑固定在待施工位置处；
40.s4、通过远程控制系统控制多个电动钻组2独立或同时钻进工作以使待施工位置钻出预裂孔；当钻进过程中出现卡钻现象或钻进到位时，即可通过随车吊取出施工平台进行人工干预；
41.s5、利用随车吊将施工平台从施工孔中取出，然后通过硬岩施工主钻头在待施工位置钻进破岩，从而完成灌注桩硬岩的施工。
42.本实施例中，所述施工平台采用双线钢丝绳吊装。所述多爪卡盘1通过活动卡爪与背面带有平面螺纹的圆锥形齿轮啮合连接，当施工孔外面远程供油给液压马达转动该圆锥形齿轮时，该圆锥形齿轮背面上的平面螺纹与多爪卡盘1上活动卡爪因啮合使得活动卡爪同时向中心移动或反向移动，进而实现了与活动卡爪固定连接的连接座4沿多爪卡盘1径向收缩或张开，即实现了多个护翼3的同时缩回或同时伸出。
43.需要说明的是，两根钢丝绳可以构成一个平面，利用所构成的平面为基准面可以在施工平台进入施工孔进行角度调整，当施工孔底平顺时保证把施工孔底平面沿圆周相切布满预裂孔即可，当施工孔孔底倾斜角度较大时，施工平台每次调整的角度可以略小一些，进而能够对硬岩的切割预裂孔增多，之后再下主钻头就能顺利钻进。
44.本实施例中，首先将施工平台与随车吊组装并放置与施工孔的待施工位置，然后，利用远程控制系统控制多爪卡盘4四周的多个护翼3同时伸出一定位置与施工孔壁压紧并通过张紧力支撑固定实现径向定位，再控制多个电动钻组2同时或独立钻进以使待施工位置钻出预裂孔，最后，将施工平台取出并通过主钻头在待施工位置实施钻进破岩，进而完成灌注桩硬岩的施工。因此，所述施工方法可以利用施工平台所搭载多个电动钻组2预先在待施工位置处钻出预裂孔，然后再通过主钻头钻进破岩，有效降低了主钻头入硬岩作业的难度，降低了钻头更换的频次，提高了工作效率，达到了节能增效的目的。
45.以上对本发明所提供的一种用于灌注桩硬岩施工的施工平台及其施工方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。