【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地铁隧道桩基施工掘进设备，具体涉及到一种具有导向功能的桩基旋挖装置。
技术介绍
1、目前，桩基施工存在因设备安装、操作、地质等因素造成的倾斜角度大于规范要求的现象。现有的桩基成孔机械如旋挖钻机、正循环钻机、反循环钻机、冲孔打桩机工作原理均为测量定位桩位中心后，人工调整机械钻臂垂直度然后成孔，钻头深入地层后无法精确测量桩基垂直走向，直到成桩后用侧斜仪侧斜才能了解桩基倾斜情况，如果倾角大于规范要求损失巨大。另外地铁车站围护桩施工中，如果开挖基坑围护桩倾角偏差较大则会造成桩基出现内倾或外倾现象，桩基内倾较小一般采用凿除倾限部位，桩基内倾过大则需要加强处理后凿除倾限部位，桩基外倾则需要填充混凝土。施工单位为保证结构强度，为减少凿除量保证围护结构安全，一般采用外放策略，一般外放10～15cm，这些措施会影响施工效率，增加施工成本，造成不必要的浪费，存在安全隐患。
2、我国共有70个城市规划了超过700条城市轨道交通线路，总里程超过2.8万公里，已建成轨道交通总里程已超过7500公里，预计我国远期轨道交通需求约为2.3万公里，轨道交通平均每2公里设车站一座，车站平均挖深20米左右，2层车站主体结构高度约15米左右，3层车站约20米左右。车站长度平均200米左右，现有车站因桩基垂直偏差过大平均外放约10cm，每个车站因外放超耗混凝土约1000方混凝土，按照以上计算，我国目前已建成的3750座车站其中有80％因围护桩倾斜造成超耗300万方混凝土，折合损失12亿元。另外因桩基在特殊底层中个别桩有超过30cm偏差的现象，倾
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种设计合理、结构简单、低成本、高效率、旋挖掘进方向可调的具有导向功能的桩基旋挖装置。
2、解决上述技术问题采用的技术方案是：一种具有导向功能的桩基旋挖装置，机座放置于地面上，机座上竖直设置有两组导轨，机座上设置有驱动液压油缸，驱动液压油缸的缸筒固定于机座上、活塞杆端部与滑块固定连接，滑块可沿导轨上下滑动，中盾的下端设置有刀盘，中盾上部设置有尾盾，连接杆的下端与尾盾相连接，连接杆的上端与滑块下端相接触，连接杆外壁上竖直设置有测斜仪，测斜仪伸入中盾，中盾内部设置有驱动电机，驱动电机的输出轴与减速器相连接，减速器的输出端与刀盘相连接，滑块向下运动带动连接杆向下运动进而带动中盾和尾盾向下运动，并与刀盘的转动相配合完成旋挖，中盾和尾盾内设置有出浆管、进浆管，出浆管一端与连接杆相连通、另一端与中盾下部相连通，进浆管的一端与中盾下部相连通、另一端通过尾盾上部设置的进浆管安装孔与外部泥浆泵相连通，尾盾内设置有电机控制器，电机控制器与驱动电机电连接，电机控制器、测斜仪、驱动液压油缸与plc控制器电连接。
3、本专利技术的连接杆由若干段连接杆单元首尾连接组成，连接杆单元的数量根据掘进深度确定。
4、本专利技术的连接杆单元为中空管，连接杆单元之间通过快接头相连接。
5、本专利技术的测斜仪由若干段测斜单元首尾连接组成，首段测斜单元前端与中盾(2)内底部相连接，测斜单元的数量根据掘进深度确定。
6、本专利技术的尾盾内上部设置有泥浆泵，泥浆泵的入口与出浆管相连通、出口与连接杆相连通，泥浆泵由泥浆泵控制器控制，泥浆泵控制器与plc控制器电连接。
7、本专利技术的尾盾和中盾的内壁上设置有至少3组导向液压油缸，导向液压油缸的缸筒固定于尾盾内壁上、活塞杆固定于中盾内壁上，导向液压油缸由导向油缸控制器控制，导向油缸控制器与plc控制器电连接。
8、本专利技术的导向液压油缸在360°相位内均布设置。
9、本专利技术的进浆管与外部设置的泥浆泵相连通，将泥浆泵入刀盘处，刀盘处切削渣土与泥浆混合后，由泥浆泵通过出浆管将混合泥浆泵入连接杆内，经端部连接杆排入到泥浆池，完成泥浆的正反循环过程。
10、本专利技术的测斜仪设置有两组，在盾尾径向上呈90°正交布设，与尾盾端面垂直。
11、本专利技术相比于现有技术具有以下优点：
12、1、本装置桩垂直度控制精确：根据测斜仪原理，50米深度累计误差约5mm，采用导向液压油缸调整姿态可将最大位移偏差控制在5cm以内，该位移偏差可以在plc控制器中实时显示，所以可以不再外放桩基，按照每年建设300座车站，可减少混凝土超耗30万方，减少浪费1.2亿元。因不在安排凿除倾限，节约工期等减少浪费每年约3亿元，总计节约4,5亿元。
13、2、本装置设备适应各种地层：刀盘采用压轮钻，适应国内几乎所有地层；采用泥浆护壁成孔，泥浆正循环供浆，反循环排泥渣，可以做到孔内泥浆压力波动保持较小的波动范围，泥浆护壁效果更好，能有效的抑制塌孔或缩颈的发生。
14、3、本装置旋挖成孔效率更高：相比于传统的反循环仅在钻头部位进行排浆，没有直接对钻头供浆，浆液沿开孔部位的护筒进入孔内，通过重力到达钻头部位，一般容易造成钻头区域失压、护壁效果差、超挖现象；正循环仅在钻头部位进行供浆，通过浆液携带渣土逐渐从钻孔内浮出地面自流至泥浆池，钻进过程中钻孔内充填的泥浆均为渣土与泥浆的混合体，泥浆护壁效果差，携带渣土在孔内滞留较多，较粗以及密度大的颗粒容易沉积在孔底，造成钻进速度减缓。本装置采用泥浆正反循环供浆出渣可以保持刀盘部位沉渣厚度处于较低水平，破碎围岩效率更高，连接杆不做回转运动，连接杆之间可采用快速接头加快施工效率，总体可以实现以较低能耗达到较高旋挖速度的效果，相比目前的反循环钻机旋挖速度更快，另外由于旋挖结构由刀盘、中盾、尾盾组成，旋挖过程中保证了成孔孔径，成孔后无需进行孔径探测，减少施工时间。
15、4、本装置噪音低：本专利技术主要动力均安装在主机(中盾、尾盾)内，主机工作时位于地面以下，地面采用小功率电机带动液压泵站和泥浆泵即可，工作时无冲击，震动较小，因此可以将噪音控制在40分贝以下。
16、5、本装置环境适应性强：本装置的主机、连接杆旋挖时进行组装，单体重量和体积较小，在由限高，狭窄作业空间时更具备优势。
17、6、本装置安全性高：机座直接覆盖整个作业面，旋挖施工期间在机座孔位上可设置专用护盖，充分隔离旋挖孔与外部作业环境，另外，地面部分无回转运动，出现机械伤害的几率降低。
18、7、本装置环境污染可控：采用管道与压滤机、泥浆泵、储浆罐连接，现场可以做到无泥污水。
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1.一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：机座(8)放置于地面上，机座(8)上竖直设置有两组导轨(7)，机座(8)上设置有驱动液压油缸(18)，驱动液压油缸(18)的缸筒固定于机座(8)上、活塞杆端部与滑块(6)固定连接，滑块(6)可沿导轨(7)上下滑动，中盾(2)的下端设置有刀盘(1)，中盾(2)上部设置有尾盾(3)，连接杆(4)的下端与尾盾(3)相连接，连接杆(4)的上端与滑块(6)下端相接触，连接杆(4)外壁上竖直设置有测斜仪(5)，测斜仪(5)伸入中盾(2)，中盾(2)内部设置有驱动电机(16)，驱动电机(16)的输出轴与减速器(17)相连接，减速器(17)的输出端与刀盘(1)相连接，滑块(6)向下运动带动连接杆(4)向下运动进而带动中盾(2)和尾盾(3)向下运动，并与刀盘(1)的转动相配合完成旋挖，中盾(2)和尾盾(3)内设置有出浆管(15)、进浆管(10)，出浆管(15)一端与连接杆(4)相连通、另一端与中盾(2)下部相连通，进浆管(10)的一端与中盾(2)下部相连通、另一端穿过尾盾(3)上设置的进浆管安装孔与外部泥浆泵相连通，尾盾(3)内设置有电机控制器(12
2.根据权利要求1所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的连接杆(4)由若干段连接杆单元首尾连接组成，连接杆单元的数量根据掘进深度确定。
3.根据权利要求2所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的连接杆单元为中空管，连接杆单元之间通过快接头相连接。
4.根据权利要求2所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的测斜仪(5)由若干段测斜单元首尾连接组成，首段测斜单元前端与中盾(2)内底部相连接，测斜单元的数量根据掘进深度确定。
5.根据权利要求1所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的尾盾(3)内上部设置有泥浆泵(11)，泥浆泵(11)的入口与出浆管(15)相连通、出口与连接杆(4)相连通，泥浆泵(11)由泥浆泵控制器(13)控制，泥浆泵控制器(13)与PLC控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的尾盾(3)和中盾(2)的内壁上设置有至少3组导向液压油缸(9)，导向液压油缸(9)的缸筒固定于尾盾(3)内壁上、活塞杆固定于中盾(2)内壁上，导向液压油缸(9)由导向油缸控制器(14)控制，导向油缸控制器(14)与PLC控制器电连接。
7.根据权利要求6所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的导向液压油缸(9)在360°相位内均布设置。
8.根据权利要求5所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的进浆管(10)与外部设置的泥浆泵相连通，将泥浆泵入刀盘(1)处，刀盘(1)处切削渣土与泥浆混合后，由泥浆泵(11)通过出浆管(15)将混合泥浆泵入连接杆(4)内，经端部连接杆(4)排入到泥浆池，完成泥浆的正反循环过程。
9.根据权利要求1所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的测斜仪(5)设置有两组，在盾尾(3)径向上呈90°正交布设，与尾盾(3)端面垂直。
...【技术特征摘要】
1.一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：机座(8)放置于地面上，机座(8)上竖直设置有两组导轨(7)，机座(8)上设置有驱动液压油缸(18)，驱动液压油缸(18)的缸筒固定于机座(8)上、活塞杆端部与滑块(6)固定连接，滑块(6)可沿导轨(7)上下滑动，中盾(2)的下端设置有刀盘(1)，中盾(2)上部设置有尾盾(3)，连接杆(4)的下端与尾盾(3)相连接，连接杆(4)的上端与滑块(6)下端相接触，连接杆(4)外壁上竖直设置有测斜仪(5)，测斜仪(5)伸入中盾(2)，中盾(2)内部设置有驱动电机(16)，驱动电机(16)的输出轴与减速器(17)相连接，减速器(17)的输出端与刀盘(1)相连接，滑块(6)向下运动带动连接杆(4)向下运动进而带动中盾(2)和尾盾(3)向下运动，并与刀盘(1)的转动相配合完成旋挖，中盾(2)和尾盾(3)内设置有出浆管(15)、进浆管(10)，出浆管(15)一端与连接杆(4)相连通、另一端与中盾(2)下部相连通，进浆管(10)的一端与中盾(2)下部相连通、另一端穿过尾盾(3)上设置的进浆管安装孔与外部泥浆泵相连通，尾盾(3)内设置有电机控制器(12)，电机控制器(12)与驱动电机(16)电连接，电机控制器(12)、测斜仪(5)、驱动液压油缸(18)与plc控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的连接杆(4)由若干段连接杆单元首尾连接组成，连接杆单元的数量根据掘进深度确定。
3.根据权利要求2所述的一种具有导向功能的桩基旋挖装置，其特征在于：所述的连接杆单元为中空管，连接杆单元之间通过快接头相连...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏文义，李世才，薄志军，丁晖东，李秀新，魏俊，王占琪，
申请(专利权)人：中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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