【技术实现步骤摘要】
本技术涉及抗滑桩钻孔机设备领域，具体涉及一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机。
技术介绍
1、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。矩形抗滑桩拥有侧向刚度大、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。
2、传统的矩形截面抗滑桩截面较大，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。
3、目前矩形钻孔机设备和开挖方式多样，例如：
4、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。
5、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。
6、专利号cn 104533300 a《矩形钻孔机》在矩形传
7、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。
8、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绞刀的凹腰圆柱切削土体，钻挖成矩形桩孔。
9、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)无法实现在土体内钻挖带加腋水平悬臂结构的矩形抗滑桩桩孔；(2)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
1、本技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，该矩形浅孔钻机采用具有竖向钻杆的钻车来驱动加腋钻组件、水平钻组件以及竖向钻装置进行异步式施工带加腋水平悬臂的矩形浅孔，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竖向矩形桩孔，之后竖向矩形桩孔开挖至带加腋水平悬臂的设计深度后停止竖向钻装置的工作，通过加腋钻组件向外旋挖以形成加腋部分，之后再通过水平钻组件中水平液压缸驱动水平钻装置侧向水平伸长来实现在浅层土体内钻挖水平悬臂结构，从而形成带加腋的水平悬臂桩孔；之后旋转复位加腋钻组件并回缩水平钻组件，最后再通过竖向钻装置继续下挖矩形桩孔至设计深度。
2、本技术目的实现由以下技术方案完成：
3、一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述矩形浅孔钻机包括一具有竖向钻杆的钻车，所述竖向钻杆的下端自上而下依次连接有泥渣处理机构、加腋钻组件、水平钻组件以及竖向钻装置；其中：
4、所述泥渣处理机构包括搅拌装置、吸渣系统、破碎装置、注浆系统以及排渣系统，所述搅拌装置的搅拌箱吸渣口经所述破碎装置与所述吸渣系统相连通，所述搅拌箱的进浆口与所述注浆系统相连通、排渣口与所述排渣系统相连通；
5、所述加腋钻组件包括加腋钻装置、转动液压缸、曲柄液压缸以及加腋钻反力架，所述加腋钻反力架呈侧向开口的箱型构造，所述加腋钻装置下端的上摆板与所述加腋钻反力架底面上的下摆板经一连轴形成转动连接，所述转动液压缸与所述加腋钻装置的中部或上部相铰接，所述曲柄液压缸与所述上摆板经一曲柄轴形成铰接，且所述曲柄轴位于所述连轴正下方；
6、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；
7、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。
8、所述钻车包括车载平台、钢立柱、拉杆、铰转轴、导轨、滑块、钢悬梁以及旋转电机，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，所述旋转电机固定于所述钢悬梁上并驱动所述竖向钻杆旋转。
9、所述搅拌装置包括所述搅拌箱以及搅拌机构，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，所述竖向钻杆的下端驱动所述主齿轮转动，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。
10、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、水平吸渣支管、加腋吸渣支管，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，所述加腋吸渣支管的吸头接入至所述加腋钻组件内，各所述吸头处均设置有吸渣阀门，所述水平吸渣支管的管体以及所述加腋吸渣支管的管体均采用伸缩管。
11、所述注浆系统包括注浆管以及注浆泵，所述注浆管的一端连接位于地面上的所述注浆泵、另一端连接所述搅拌箱上的所述进浆口。
12、所述排渣系统包括排渣管以及排渣泵，所述排渣泵一端与排渣管相连接、另一端与所述搅拌箱上的所述排渣口相连接。
13、所述搅拌机构的上方设置有管道固定架且所述管道固定架套装在所述竖向钻杆的外侧，所述吸渣主管、所述注浆管以及所述排渣管均沿所述管道固定架排布固定。
14、所述竖向钻装置包括u形叉板以及安装于所述u形叉板上并呈矩阵分布的若干圆柱钻组件，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钻以及驱动所述圆柱钻转动的电机，所述圆柱钻由圆柱以及均布设置于所述圆柱表面的若干搅刀组件所组成，所述电机的转轴贯穿两侧的所述圆柱且所述转轴端部对应设置于所述u形叉板的两侧所述翼板的转轴孔内，所述电机的外壳焊接固定于所述钢支撑上。
15、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加腋钻反力架固定连接、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。
16、所述加腋钻反力架本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述矩形浅孔钻机包括一具有竖向钻杆的钻车，所述竖向钻杆的下端自上而下依次连接有泥渣处理机构、加腋钻组件、水平钻组件以及竖向钻装置；其中：
2.根据权利要求1所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，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、钢悬梁以及旋转电机，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，所述旋转电机固定于所述钢悬梁上并驱动所述竖向钻杆旋转。
3.根据权利要求1所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述搅拌装置包括所述搅拌箱以及搅拌机构，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，所述竖向钻杆的下端驱动所述主齿轮转动，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
4.根据权利要求3所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于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、水平吸渣支管、加腋吸渣支管，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，所述加腋吸渣支管的吸头接入至所述加腋钻组件内，各所述吸头处均设置有吸渣阀门，所述水平吸渣支管的管体以及所述加腋吸渣支管的管体均采用伸缩管。
5.根据权利要求4所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述注浆系统包括注浆管以及注浆泵，所述注浆管的一端连接位于地面上的所述注浆泵、另一端连接所述搅拌箱上的所述进浆口。
6.根据权利要求5所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述排渣系统包括排渣管以及排渣泵，所述排渣泵一端与排渣管相连接、另一端与所述搅拌箱上的所述排渣口相连接。
7.根据权利要求6所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述搅拌机构的上方设置有管道固定架且所述管道固定架套装在所述竖向钻杆的外侧，所述吸渣主管、所述注浆管以及所述排渣管均沿所述管道固定架排布固定。
8.根据权利要求1所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，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形叉板上并呈矩阵分布的若干圆柱钻组件，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钻以及驱动所述圆柱钻转动的电机，所述圆柱钻由圆柱以及均布设置于所述圆柱表面的若干搅刀组件所组成，所述电机的转轴贯穿两侧的所述圆柱且所述转轴端部对应设置于所述U形叉板的两侧所述翼板的转轴孔内，所述电机的外壳焊接固定于所述钢支撑上。
9.根据权利要求8所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于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加腋钻反力架固定连接、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。
10.根据权利要求9所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述加腋钻反力架包括加腋液压反力板、设置于所述加腋液压反力板上端的加腋液压上侧板、设置于所述加腋液压反力板下端的加腋液压下侧板以及设置于所述加腋液压反力板两侧的加腋液压侧护板；所述转动液压缸的缸筒后端与所述加腋液压反力板之间经铰座铰接；所述曲柄液压缸的缸筒后端与所述加腋液压反力板之间经铰座铰接；所述上摆板呈半圆型；所述加腋钻装置包括加腋钻腹板、位于所述加腋钻腹板两侧的加腋钻翼板、若干加腋圆柱钻组件，各所述加腋圆柱钻组件沿竖直面和顶面间隔布设。
...【技术特征摘要】
1.一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述矩形浅孔钻机包括一具有竖向钻杆的钻车，所述竖向钻杆的下端自上而下依次连接有泥渣处理机构、加腋钻组件、水平钻组件以及竖向钻装置；其中：
2.根据权利要求1所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，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、钢悬梁以及旋转电机，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，所述旋转电机固定于所述钢悬梁上并驱动所述竖向钻杆旋转。
3.根据权利要求1所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述搅拌装置包括所述搅拌箱以及搅拌机构，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，所述竖向钻杆的下端驱动所述主齿轮转动，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。
4.根据权利要求3所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于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、水平吸渣支管、加腋吸渣支管，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，所述加腋吸渣支管的吸头接入至所述加腋钻组件内，各所述吸头处均设置有吸渣阀门，所述水平吸渣支管的管体以及所述加腋吸渣支管的管体均采用伸缩管。
5.根据权利要求4所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于所述注浆系统包括注浆管以及注浆泵，所述注浆管的一端连接位于地面上的所述注浆泵、另一端连接所述搅拌箱上的所述进浆口。
6.根据权利要求5所述的一种适应土质地层的异步式带加腋水平悬臂的矩形浅孔钻机，其特征在于...
【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：新型
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