一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法技术

本发明专利技术公开了一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，包括以下步骤：在钻机上依次设置泥渣处理机构

【技术实现步骤摘要】
一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法


[0001]本专利技术属于抗滑桩钻孔机设备领域，具体涉及一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法
。

技术介绍

[0002]在边坡支护
、
路基构筑
、
基坑开挖和隧道进出口建设等工程中，抗滑桩是一种能够将岩土体侧向推力传递到滑动面以下稳固地层中，抵抗侧向推力，治理工程和地质灾害的最有效措施
。
抗滑桩分为矩形截面抗滑桩和圆形截面抗滑桩
。
矩形抗滑桩具有侧向刚度大
、
单桩承载力高等优势，能有效增强抗滑力，提升抗滑系数等优点
。
因此，矩形截面抗滑桩被广泛地应用于各个工程领域
。
[0003]传统的矩形抗滑桩截面较大，并且不能充分利用桩前岩土体强度
。
对于带水平悬臂结构的抗滑桩，水平悬臂可以充分地利用桩前岩土体的强度，提高抗滑桩的抗滑能力，但带水平悬臂矩形抗滑桩的水平悬臂桩孔成孔难度极大
。
传统的矩形截面抗滑桩通常采用人工开挖和机械开挖方式，人工挖孔桩施工造成的坍塌占坍塌事故总数的
65
％，并且效率低
、
成本高，机械开挖更加安全高效
。
因此，在岩土层内采用机械钻挖带水平悬臂矩形抗滑桩的桩孔对于保证施工人员安全
、
提高效率具有重要的意义
。
[0004]目前矩形钻孔机设备和开挖方式多样，例如：专利号
CN 106836354 A《
矩形抗滑桩机械成孔装置
》
通过多个切削片构成矩形铲头，铲头的后端设有配重或液压推进装置实现矩形桩孔的钻挖
。
[0005]专利号 CN 103244053 A《
矩形钻孔机
》
主要是通过两个凸轮体驱动两个钢框下部均布的
T
型刀头相向
、
往复运动，切削土体成矩形孔
。
[0006]专利号
CN 104533300 A《
矩形钻孔机
》
在矩形传动箱底部设置锥形钻头和在四个侧面设置十字形长刀，锥形钻头钻进形成圆形桩孔，然后通过十字长刀旋转切削修整为矩形桩孔
。
[0007]专利号 CN 207715083 U《
一种矩形抗滑桩成孔钻机
》
主要是在钻杆底部设置圆形钻筒和矩形钻筒，圆形钻筒旋进成圆形桩孔，然后通过矩形钻筒切削圆形桩孔周围土体形成矩形桩孔
。
[0008]专利号
CN 105951798 A《
一种矩形钻孔机
》
主要是通过电机驱动四个带搅刀的凹腰圆柱切削土体，钻挖成矩形桩孔
。
[0009]现有的钻孔机主要在岩土体内形成竖向矩形桩孔，但存在以下问题：
(1)
既无法实现在土体内钻挖带水平悬臂结构的矩形抗滑桩桩孔，更无法实现岩体（碎石
、
卵石
、
软岩
、
硬岩等地层）内的钻挖；
(2)
需要采用其他机械或辅助措施进行修孔处理，钻孔施工效率低和成本高，无法一次钻挖成矩形桩孔；
(3)
采用其他机械（抓斗）或辅助措施（泥浆正循环排渣法）清理桩孔内渣土，钻挖和排渣设备集成度低，钻孔施工效率低和成本高
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，该机械成孔方法在钻机上自上而下依次设置泥渣处理机构
、
水平钻组件以及竖向钻组件，以进行分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩桩孔，即，竖向钻装置通过采用呈矩阵形式布设的圆柱钻组件来开挖矩形桩孔至水平悬臂的设计深度后停止，之后水平钻组件通过水平液压缸驱动水平钻装置侧向水平伸长来钻挖水平悬臂结构矩形桩孔，完成水平悬臂结构矩形桩孔的钻挖后回缩水平钻组件后停止转动，最后竖向钻装置继续向下钻挖矩形桩孔至设计深度
。
[0011]本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，其特征在于所述机械成孔方法包括以下步骤：
S1
：在钻机上自上而下依次设置泥渣处理机构
、
水平钻组件以及竖向钻装置，所述水平钻组件包括水平钻装置以及驱动所述水平钻装置作侧向移动的水平液压缸；所述竖向钻装置包括若干水平设置且组成矩形开挖面的圆柱钻组件；
S2
：使所述水平钻组件中的所述水平钻装置处于最小行程的待机状态，控制所述竖向钻装置竖直向下钻挖岩土体直至水平悬臂的设计深度，以形成矩形桩孔的自由段；
S3
：使所述竖向钻装置停止钻挖，控制所述水平液压缸驱动所述水平钻装置向外水平移动钻挖岩土体至设计长度，以形成水平悬臂桩孔；
S4
：使所述水平钻装置回缩至最小行程并停止工作，继续控制所述竖向钻装置竖直向下钻挖岩土体至矩形桩孔的设计深度以形成矩形桩孔的嵌固段
。
[0012]步骤
S1
中，根据所述矩形桩孔的设计深度选择所述钻机与位于地面上的钻车之间的连接形式，所述连接形式为经竖向钻杆连接或经缆索连接；若所述矩形桩孔的设计深度位于所述竖向钻杆的长度范围之内，则在所述钻车上设置所述竖向钻杆，所述竖向钻杆的下端与所述钻机相连接；若所述矩形桩孔的设计深度超过所述竖向钻杆的长度，则在所述钻车上设置所述缆索且所述缆索的下端吊装所述钻机
。
[0013]所述钻车包括车载平台
、
钢立柱
、
拉杆
、
铰转轴
、
导轨
、
滑块以及钢悬梁，所述钢立柱竖向设置于所述车载平台上，所述拉杆的上端与所述钢立柱上端铰接
、
下端与固定于所述车载平台上的铰转轴铰接，所述导轨竖向设置并沿所述钢立柱固定，所述滑块可滑动式装配于所述导轨上，所述钢悬梁固定于所述滑块上；所述钻车与所述钻机之间采用所述竖向钻杆连接时，在所述钢悬梁上设置一旋转电机并驱动所述竖向钻杆旋转；所述钻车与所述钻机之间采用所述缆索连接时，在所述钢悬梁上固定设置一组卷扬电机并驱动所述缆索在竖直方向上吊装所述钻机，且于所述钢悬梁的下方固定设置缆索支架
。
[0014]步骤
S1
中，所述钻机所钻挖的地层为土质地层；所述泥渣处理机构包括搅拌装置
、
破碎装置
、
吸渣系统
、
排渣系统以及注浆系统；所述搅拌装置包括搅拌箱以及搅拌机构；所述搅拌箱上设置有吸渣口
、
排渣口以及进浆口；所述搅拌机构包括主齿轮以及若干与所述主齿轮相啮合传动的辅齿轮，所述主
齿轮由所述竖向钻杆的下端驱动或由一搅拌电机驱动，所述主齿轮上同轴设置有延伸入所述搅拌箱内的搅拌主转轴，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，其特征在于所述机械成孔方法包括以下步骤：
S1
：在钻机上自上而下依次设置泥渣处理机构
、
水平钻组件以及竖向钻装置，所述水平钻组件包括水平钻装置以及驱动所述水平钻装置作侧向移动的水平液压缸；所述竖向钻装置包括若干水平设置且组成矩形开挖面的圆柱钻组件；
S2
：使所述水平钻组件中的所述水平钻装置处于最小行程的待机状态，控制所述竖向钻装置竖直向下钻挖岩土体直至水平悬臂的设计深度，以形成矩形桩孔的自由段；
S3
：使所述竖向钻装置停止钻挖，控制所述水平液压缸驱动所述水平钻装置向外水平移动钻挖岩土体至设计长度，以形成水平悬臂桩孔；
S4
：使所述水平钻装置回缩至最小行程并停止工作，继续控制所述竖向钻装置竖直向下钻挖岩土体至矩形桩孔的设计深度以形成矩形桩孔的嵌固段
。2.
根据权利要求1所述的一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，其特征在于步骤
S1
中，根据所述矩形桩孔的设计深度选择所述钻机与位于地面上的钻车之间的连接形式，所述连接形式为经竖向钻杆连接或经缆索连接；若所述矩形桩孔的设计深度位于所述竖向钻杆的长度范围之内，则在所述钻车上设置所述竖向钻杆，所述竖向钻杆的下端与所述钻机相连接；若所述矩形桩孔的设计深度超过所述竖向钻杆的长度，则在所述钻车上设置所述缆索且所述缆索的下端吊装所述钻机
。3.
根据权利要求2所述的一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，其特征在于所述钻车包括车载平台
、
钢立柱
、
拉杆
、
铰转轴
、
导轨
、
滑块以及钢悬梁，所述钢立柱竖向设置于所述车载平台上，所述拉杆的上端与所述钢立柱上端铰接
、
下端与固定于所述车载平台上的铰转轴铰接，所述导轨竖向设置并沿所述钢立柱固定，所述滑块可滑动式装配于所述导轨上，所述钢悬梁固定于所述滑块上；所述钻车与所述钻机之间采用所述竖向钻杆连接时，在所述钢悬梁上设置一旋转电机并驱动所述竖向钻杆旋转；所述钻车与所述钻机之间采用所述缆索连接时，在所述钢悬梁上固定设置一组卷扬电机并驱动所述缆索在竖直方向上吊装所述钻机，且于所述钢悬梁的下方固定设置缆索支架
。4.
根据权利要求2所述的一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，其特征在于步骤
S1
中，所述钻机所钻挖的地层为土质地层；所述泥渣处理机构包括搅拌装置
、
破碎装置
、
吸渣系统
、
排渣系统以及注浆系统；所述搅拌装置包括搅拌箱以及搅拌机构；所述搅拌箱上设置有吸渣口
、
排渣口以及进浆口；所述搅拌机构包括主齿轮以及若干与所述主齿轮相啮合传动的辅齿轮，所述主齿轮由所述竖向钻杆的下端驱动或由一搅拌电机驱动，所述主齿轮上同轴设置有延伸入所述搅拌箱内的搅拌主转轴，所述搅拌主转轴上设置有搅拌叶片；所述辅齿轮上同轴设置有延伸入所述搅拌箱内的搅拌辅转轴，所述搅拌辅转轴上设置有搅拌叶片；所述吸渣系统包括吸渣主管以及自所述吸渣主管抽吸端口分叉出的竖向吸渣支管和水平吸渣支管；所述搅拌箱的吸渣口与所述吸渣主管相连接，且所述吸渣主管与所述吸渣口之间设置有所述破碎装置；所述破碎装置包括用于抽吸的风机以及用于破碎泥渣的破碎
刀；所述竖向吸渣支管的吸头接入至所述竖向钻装置内，所述水平吸渣支管的吸头接入至所述水平钻组件内，所述吸头处均设置有吸渣阀门，所述水平吸渣支管的管体采用伸缩管；所述注浆系统包括注浆主管以及设置于所述注浆主管上的注浆泵，所述注浆主管的一端口与所述搅拌箱上的进浆口相连通，以将泥浆泵送入所述搅拌箱内；所述排渣系统包括排渣管以及设置于所述排渣管上的排渣泵，所述排渣管的一端口与所述搅拌箱上的排渣口相连通，以将所述搅拌箱中的泥渣泵送至地面进行收集
。5.
根据权利要求4所述的一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，其特征在于所述竖向钻装置包括
U
形叉板以及安装于所述
U
形叉板上的若干圆柱钻组件，所述圆柱钻组件呈矩阵分布；所述
U
形叉板由腹板
、
设置于所述腹板两侧的翼板以及垂直焊接于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻组件包括两个圆柱
、
均布设置于所述圆柱表面的若干搅刀组件以及驱动所述圆柱旋转的电机，所述搅刀组件由搅刀基座以及倾斜固定于所述搅刀基座上的搅刀组成，所述电机的转轴贯穿所述圆柱且对应设置于所述
U
形叉板的两侧所述翼板的转轴孔内，所述钢支撑焊接于所述电机外壳；所述水平钻组件还包括一水平钻反力架，所述水平钻反力架呈侧向敞口的箱型构造，所述水平钻反力架的上表面与所述泥渣处理机构的所述搅拌箱固定连接
、
下表面与所述竖向钻装置的所述
U
形叉板固定连接；所述水平液压缸的缸筒端面固定于所述水平钻反力架的内侧壁面上，所述水平液压缸的活塞杆驱动所述水平钻装置侧向水平伸缩移动
。6.
根据权利要求5所述的一种分步式钻挖带水平悬臂的矩形抗滑桩机械成孔方法，其特征在于在步骤
S2
和步骤
S4

【专利技术属性】
技术研发人员：赵璐，黄昌富，姚铁军，
申请(专利权)人：中铁十五局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：