低净空双回转钻机及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种低净空双回转钻机及其施工方法，低净空双回转钻机包括钻机平台、立柱以及钻机动力头，钻机平台支撑设置在长船的平移小车上；钻机动力头滑动装配在钻机平台前端的立柱上，并在立柱和钻机动力头之间设置驱动钻机动力头升降的拉压油缸；钻机动力头的原动机、主减速机和分流减速机固定安装于机架上，并依次串联传动连接，中心出力轴和外周出力轴分别与分流减速机的两个动力输出端传动连接；通过中心出力轴与分体式拼接的钻杆和钻杆钻头之间可拆卸连接，外周出力轴与分体式拼接的套管和套管钻头之间可拆卸连接，实现分段式钻进施工，能在低净空条件下进行桩基础钻孔施工，施工作业安全、效率高、质量好，无需泥浆护壁、无环境污染。

【技术实现步骤摘要】
低净空双回转钻机及其施工方法
本专利技术属于钻孔桩机设备，涉及一种可以在低净空条件下施工的双回转钻机。
技术介绍
随着城市地铁建设的发展，一种在地铁车站施工中效率高、成本低的PBA工法应运而生，其无需开挖地表、维持城市环保卫生、不影响地面交通、不影响市民正常生活；但这种工法的施工难点是需要在低净空(狭小的空间)条件下的导洞内钻孔制桩，导洞的横截面尺寸只有3.5～4米宽、4.5～5米高，而钻孔深度需达到二十几米。目前该工法的成孔的方法主要有两种：一是人工挖孔，二是使用反循环钻机钻孔；但其存在的问题是：前者效率低、不安全；后者钻孔时需要使用泥浆护壁，泥浆会对环境造成污染，而且在不稳定底层施工时桩身形状和质量不易控制，施工效率也不尽人意。所以市场目前非常需要有一种没有护壁泥浆污染、既安全环保、又效率高质量好的钻机解决上述问题。目前，现有技术能解决护壁泥浆污染问题的钻机主要有：搓管机、全套管钻机、双动力头套管钻机、单动力头套管钻机。但前两种钻机依然存在施工效率低的问题，后两种钻机如已公开的：分离驱动式套管螺旋钻机及其施工方法(ZL200610138353.3)，多功能钻机及其施工方法(ZL0313579.0)；这两种钻机虽能解决护壁泥浆污染问题、也能保证安全环保、效率高质量好，但是其整机外形尺寸过大，无法适应在净空小于10米的低净空条件下的导洞内施工。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对现有的钻机在低净空条件下进行作业的缺陷，提供一种新型的低净空双回转钻机及其施工方法。本专利技术采用如下技术方案实现：低净空双回转钻机，包括钻机平台3、立柱4以及钻机动力头5，其中，所述钻机平台3支撑设置在两组沿钻机前后方向平行布置的长船1上，所述长船1上设有沿钻机前后方向移动的平移小车1c，所述钻机平台3支撑于平移小车1c上；所述立柱4固定设置在钻机平台3的前端，所述立柱4上设有竖向的立柱导轨4b，所述钻机动力头5通过机架5g滑动装配在立柱导轨4b上，并在立柱4和机架5g之间设置驱动钻机动力头升降的拉压油缸4d；所述钻机动力头5包括原动机5c、主减速机5c、分流减速机5b、中心出力轴5d和外周出力轴5e，所述原动机5c、主减速机5c和分流减速机5b固定安装于机架5g上，并依次串联传动连接，所述分流减速机5b具有同一轴心布置的两个动力输出端，所述中心出力轴5d和外周出力轴5e同轴设置，并分别与分流减速机5b的两个动力输出端传动连接；所述中心出力轴5d与分体式拼接的钻杆8和钻杆钻头9之间可拆卸连接，所述外周出力轴5e与分体式拼接的套管6和套管钻头7之间可拆卸连接。进一步的，所述长船1的长船底座1a上设有沿钻机前后方向布置的长船导轨1b，所述平移小车1c沿长船导轨1b滚动装配，所述长船底座1a上设有推动平移小车1c移动的平移油缸1d。进一步的，所述钻机平台3的前后两端支撑设置在相对长船垂直的短船2上，所述短船2的短船底座2a上设有垂直于长船导轨1b的短船导轨2b，所述短船导轨2b上设有横移小车2c，所述钻机平台3的前后两端支撑于横移小车2c上，所述短船底座2a上设有推动横移小车2c移动的横移油缸2d。进一步的，所述钻机平台3的平台体3a通过顶升油缸3b可升降支撑在长船1的平移小车1c上，通过顶升油缸3b的升降，则可使长船1和短船2交替着地，实现前后与左右移动或转向状态的转换；所述平台体3a的前后两端底部通过旋转底座3d和铰接头3c支撑在短船2的横移小车2c上，这样通过前后两个横移油缸2d从相反方向推动横移小车2c，则可以使平台体3a与短船2之间发生相对转动，从而实现钻机的转向。进一步的，所述机架5g通过若干组导向块5h滑动装配在立柱导轨4b上，其中一个导向块5h通过铰座4c与设置在立柱4上的拉压油缸4d连接。进一步的，所述中心出力轴5d和钻杆8之间、所述外周出力轴5e和套筒6之间分别通过快动锥销5f可拆卸装配；所述套筒6之间以及钻杆8之间通过连接锥销拼接。在本专利技术的低净空双回转钻机中，所述钻机平台3的平台体3a上设有操作台3f和动力站3e。本专利技术还公开了一种上述低净空双回转钻机的施工方法，具体包括如下步骤：1)双回转钻机进入桩位一侧，钻机平台3沿长船1向后移动，钻机动力头5沿立柱4提升至最高位置，设置套管钻头的套管6与设置钻头钻杆钻头的钻杆8分别吊装至桩位后垂直地面放置；2)钻机平台3沿长船1向前移动，钻机动力头5沿立柱4下降，将设置钻头钻杆钻头的钻杆8与钻机动力头5的中心出力轴5d连接，再将设置套管钻头的套管6与钻机动力头5的外周出力轴5e连接；3)启动钻机动力头5，驱动中心出力轴5d和外周出力轴5e分别带动钻杆8和套管6按同一轴心并且以不同转速相反方向旋转，钻机动力头5借助拉压油缸4d驱动，带动钻杆8和套管6一边旋转一边向下方钻进至预定位置；4)将第3)步中的套管6和钻杆8分别与外周出力轴5e和中心出力轴5d脱开连接，钻机动力头5沿立柱4提升至最高位置，钻机平台3沿长船1向后移动，将下一组不带套管钻头的套管6和不带钻杆钻头的钻杆8吊装至桩位，并分别与已钻入地下的套管和钻杆拼接；5)钻机平台3沿长船1向前移动，钻机动力头5沿立柱4下降，将第4)中吊装的钻杆8与钻机动力头5的中心出力轴5d连接，再将第4中吊装的套管6与钻机动力头5的外周出力轴5e连接；6)启动钻机动力头5，驱动中心出力轴5d和外周出力轴5e分别带动第4步中拼接为一体的钻杆8和套管6按同一轴心并且以不同转速相反方向旋转，钻机动力头5借助拉压油缸4d驱动，带动钻杆8和套管6一边旋转一边向下方钻进至预定位置；7)重复上述第4)、5)、6)步，直至将拼接的套管和钻杆钻至桩孔的设计深度；8)将最上层的套管与外周出力轴5e脱开连接，套管整体留在地下，钻机动力头5沿立柱4提升，将钻杆和钻杆钻头整体全部上提，通过钻杆分段与中心出力轴5d脱开连接、依次吊离孔位；9)钻机动力头5沿立柱4提升至最高位置，钻机平台3沿长船1向后移动，将钢筋笼10吊入孔内、浇灌混凝土11；10)钻机平台3沿长船1向前移动，钻机动力头5沿立柱4提升，将套筒和套筒钻头整体全部上提，通过套筒分段与外周出力轴5e脱开连接、依次吊离孔位；至此一个桩孔的施工完成。11)重复上述1)～10)步骤，直至完成所有桩孔的施工。进一步的，每次钻杆8和套管6分段钻进的深度不超过钻杆8和套管6的分段长度。本专利技术的双回转钻机及其施工方法，有如下积极效果及优点：1、采用本专利技术的低净空双回转钻机，在施工时，套管和套管钻头整体以及钻杆和钻杆钻头整体之间可以相反方向旋转钻进地层，同时外周套筒还可以保护孔壁不坍塌，施工安全，无需使用护壁泥浆，无环境污染；2、采用本专利技术的低净空双回转钻机，由于是套管和套管钻头整体与钻杆和钻杆钻头整体组成拼接式钻具结构，整体刚度强，钻孔成桩不会偏斜，垂直精度高，成桩质量好；3、采用本专利技术的低净空双回转钻机，利用钻杆的螺旋叶片可以实现高速连续排土，施工效率高；4、本专利技术的低净空双回转钻机的行走机构、动力头传动结构紧凑，体积小、重量轻，整机移动及复位稳定可靠，并且采用分段式钻进的施工方式，能够适应低净空的施工条件，实现了低净空条件下环保、安全、高效率、高质量地进行桩基础钻孔施工。以下结合附图和具体实施方式对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
低净空双回转钻机，包括钻机平台(3)、立柱(4)以及钻机动力头(5)，其特征在于：所述钻机平台(3)支撑设置在两组沿钻机前后方向平行布置的长船(1)上，所述长船(1)上设有沿钻机前后方向移动的平移小车(1c)，所述钻机平台(3)支撑于平移小车(1c)上；所述立柱(4)固定设置在钻机平台(3)的前端，所述立柱(4)上设有竖向的立柱导轨(4b)，所述钻机动力头(5)通过机架(5g)滑动装配在立柱导轨(4b)上，并在立柱(4)和机架(5g)之间设置驱动钻机动力头升降的拉压油缸(4d)；所述钻机动力头(5)包括原动机(5c)、主减速机(5c)、分流减速机(5b)、中心出力轴(5d)和外周出力轴(5e)，所述原动机(5c)、主减速机(5c)和分流减速机(5b)固定安装于机架(5g)上，并依次串联传动连接，所述分流减速机(5b)具有同一轴心布置的两个动力输出端，所述中心出力轴(5d)和外周出力轴(5e)同轴设置，并分别与分流减速机(5b)的两个动力输出端传动连接；所述中心出力轴(5d)与分体式拼接的钻杆(8)和钻杆钻头(9)之间可拆卸连接，所述外周出力轴(5e)与分体式拼接的套管(6)和套管钻头(7)之间可拆卸连接。...

【技术特征摘要】
1.低净空双回转钻机，包括钻机平台(3)、立柱(4)以及钻机动力头(5)，其特征在于：所述钻机平台(3)支撑设置在两组沿钻机前后方向平行布置的长船(1)上，所述长船(1)上设有沿钻机前后方向移动的平移小车(1c)，所述钻机平台(3)支撑于平移小车(1c)上；所述立柱(4)固定设置在钻机平台(3)的前端，所述立柱(4)上设有竖向的立柱导轨(4b)，所述钻机动力头(5)通过机架(5g)滑动装配在立柱导轨(4b)上，并在立柱(4)和机架(5g)之间设置驱动钻机动力头升降的拉压油缸(4d)；所述钻机动力头(5)包括原动机(5c)、主减速机(5c)、分流减速机(5b)、中心出力轴(5d)和外周出力轴(5e)，所述原动机(5c)、主减速机(5c)和分流减速机(5b)固定安装于机架(5g)上，并依次串联传动连接，所述分流减速机(5b)具有同一轴心布置的两个动力输出端，所述中心出力轴(5d)和外周出力轴(5e)同轴设置，并分别与分流减速机(5b)的两个动力输出端传动连接；所述中心出力轴(5d)与分体式拼接的钻杆(8)和钻杆钻头(9)之间可拆卸连接，所述外周出力轴(5e)与分体式拼接的套管(6)和套管钻头(7)之间可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的低净空双回转钻机，所述长船(1)的长船底座(1a)上设有沿钻机前后方向布置的长船导轨(1b)，所述平移小车(1c)沿长船导轨(1b)滚动装配，所述长船底座(1a)上设有推动平移小车(1c)移动的平移油缸(1d)。3.根据权利要求2所述的低净空双回转钻机，所述钻机平台(3)的前后两端支撑设置在相对长船垂直的短船(2)上，所述短船(2)的短船底座(2a)上设有垂直于长船导轨(1b)的短船导轨(2b)，所述短船导轨(2b)上设有横移小车(2c)，所述钻机平台(3)的前后两端支撑于横移小车(2c)上，所述短船底座(2a)上设有推动横移小车(2c)移动的横移油缸(2d)。4.根据权利要求3所述的低净空双回转钻机，所述钻机平台(3)的平台体(3a)通过顶升油缸(3b)可升降支撑在长船(1)的平移小车(1c)上，所述平台体(3a)的前后两端底部通过旋转底座(3d)和铰接头(3c)支撑在短船(2)的横移小车(2c)上。5.根据权利要求1所述的低净空双回转钻机，所述机架(5g)通过若干组导向块(5h)滑动装配在立柱导轨(4b)上，其中一个导向块(5h)通过铰座(4c)与设置在立柱(4)上的拉压油缸(4d)连接。6.根据权利要求1所述的低净空双回转钻机，所述中心出力轴(5d)和钻杆(8)之间、所述外周出力轴(5e)和套筒(6)之间分别通过快动锥销(5f)可拆卸装配；所述套筒(6)之间以及钻杆(8)之间通过连接锥销拼接。7.根据权利要求1-6中任一项所述的低净空双回转钻机，所述钻机...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱奂云，朱建新，刘进学，陈梓林，李海舰，邓超，
申请(专利权)人：山河智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43