專利名稱：多軸鉆機(jī)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在土木建筑等工程中鉆削地層、構(gòu)筑等厚地下連續(xù)墻的多軸鉆機(jī)及其施工方法。
背景技術(shù)：
目前，為人們所公知的技術(shù)之一，是一種使用多軸鉆機(jī)構(gòu)筑柱列式地下連續(xù)墻的技術(shù)它是由專用的多軸鉆機(jī)，驅(qū)動一組鉆桿，分段鉆進(jìn)地層至一定深度后提升回地面，在一組鉆桿鉆進(jìn)或提升的過程中，可從鉆頭端部向土壤中注入水泥漿，與被鉆頭鉆松散的土壤混合攪拌，構(gòu)筑成一段水泥土墻體；然后再進(jìn)行下一段水泥土墻體的施工，并使相鄰的兩段墻體彼此有一定的重合搭接；重復(fù)上述施工，即可構(gòu)筑成一條地下水泥土墻體；在水泥土墻體固化之前，可以插入型鋼等來提高墻體的強(qiáng)度，水泥土墻體固化后，便造成了一條柱列式的地下連續(xù)墻。
使用上述多軸鉆機(jī)構(gòu)筑柱列式地下連續(xù)墻的技術(shù)存在的主要缺點(diǎn)是造成的墻體是非等厚、呈葫蘆串形狀的(參見圖6)，厚度不一，強(qiáng)度不均勻；特別是作為防滲墻使用時，墻體的尖角處容易發(fā)生滲漏水現(xiàn)象；而且插入型鋼的排列和數(shù)量也受到制約。
為克服上述技術(shù)的缺點(diǎn)，日本專利(特開平6-235219)公開了一種多軸鉆機(jī)，其特點(diǎn)是在鉆桿和與其軸線垂直的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置了一對相互嚙合的螺旋齒輪，在旋轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有一個切削刀盤；當(dāng)鉆桿旋轉(zhuǎn)時，通過螺旋齒輪傳遞鉆桿的動力，由旋轉(zhuǎn)軸帶動切削刀盤旋轉(zhuǎn)，可削平柱列式連續(xù)墻體的尖角部分，使墻體厚度一致。但這一技術(shù)仍然存在如下不足和缺點(diǎn)1、采用螺旋齒輪傳動，需用滾動軸承支撐、并需要潤滑和密封等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造成本高。
2、當(dāng)鉆桿在地下鉆削時，密封件易磨損，泥水土砂侵入齒輪傳動部位后容易造成傳動裝置損壞，影響正常施工，維護(hù)修理工作量大。
3、由于螺旋齒輪傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜占有空間大，當(dāng)鉆桿在地下鉆削時，該部位阻礙土砂流動，增加鉆削時的阻力，使工作效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能構(gòu)筑等厚地下連續(xù)墻的多軸鉆機(jī)及其施工方法；這種多軸鉆機(jī)構(gòu)筑等厚墻體的切削裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、維修方便；其施工工藝簡單、施工質(zhì)量好、效率高。
本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種多軸鉆機(jī)主要包括支撐機(jī)、鉆機(jī)動力頭和鉆具。
上述支撐機(jī)主要由可在地面上走行的底座，設(shè)置在底座上的立柱、卷揚(yáng)機(jī)組、操作室和牽引鋼絲繩構(gòu)成。
上述鉆機(jī)動力頭主要由可移動的機(jī)架，設(shè)置于機(jī)架之上并含有原動機(jī)、減速機(jī)和復(fù)數(shù)出力軸的驅(qū)動裝置構(gòu)成；鉆機(jī)動力頭通過牽引鋼絲繩懸掛于支撐機(jī)的立柱上，并可以上下移動。
上述鉆具主要由一組鉆桿、聯(lián)軸器、聯(lián)軸座和導(dǎo)向裝置構(gòu)成；所述鉆桿由空心的接桿、空心的螺旋攪拌桿和帶有噴射口的鉆頭組成，鉆桿借助聯(lián)軸器與鉆機(jī)動力頭的出力軸相聯(lián)接。
其特征在于所述鉆具的一組鉆桿上還設(shè)置有復(fù)數(shù)的滾動切削裝置，滾動切削裝置是由固定在聯(lián)軸座上的支座、被支座支持的心軸和可轉(zhuǎn)動地置于心軸上的切削滾輪構(gòu)成的；切削滾輪上設(shè)置有多數(shù)的切削刀頭。
使用上述多軸鉆機(jī)構(gòu)筑等厚地下連續(xù)墻的施工方法，具有如下步驟多軸鉆機(jī)走行到施工位置，鉆機(jī)動力頭驅(qū)動鉆具的鉆桿旋轉(zhuǎn)，并向下鉆削地層，滾動切削裝置也隨之向下移動，切削滾輪將鉆頭鉆削后的墻體殘余的尖角部分削平，當(dāng)達(dá)到預(yù)定深度后，鉆機(jī)動力頭和鉆具提升回地面；在上述鉆進(jìn)和提升過程中，通過空心鉆桿從鉆頭端部向土壤中注入水泥漿，與被鉆頭鉆松散的土壤混合攪拌后，構(gòu)筑成一段水泥土墻體；多軸鉆機(jī)移動位置，進(jìn)行下一段水泥土墻體的施工，并使相鄰的兩段墻體彼此有一定的重合搭接；重復(fù)以上步驟，即可構(gòu)筑成一條等厚的地下水泥土墻體，在水泥土墻體固化之前，可插入型鋼等來提高墻體的強(qiáng)度，水泥土墻體固化后，便造成了一條等厚的地下連續(xù)墻(參見圖7)。
滾動切削裝置的滾動切削是按如下步驟和過程實(shí)現(xiàn)的當(dāng)滾動切削裝置隨鉆桿向下移動時，墻體殘余尖角部分對其產(chǎn)生一個反力F，由于切削滾輪中心O與反力F之間有一偏心距離e，從而對切削滾輪構(gòu)成了一個轉(zhuǎn)動力矩T＝F×e，在滾動切削裝置向下移動及轉(zhuǎn)動力矩T的作用下切削滾輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對墻體殘余尖角部分的切削。
本發(fā)明的多軸鉆機(jī)及其施工方法，有如下積極效果及優(yōu)點(diǎn)1、按照本發(fā)明，構(gòu)筑等厚地下連續(xù)墻的施工工藝簡單、墻體厚度相等、強(qiáng)度均勻，質(zhì)量可靠，防滲性能好，插入型鋼的數(shù)量及排列不受制約。
2、按照本發(fā)明，構(gòu)筑等厚墻體的滾動切削裝置的滾動切削原理合理、結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本低、維修方便。
3、按照本發(fā)明，滾動切削裝置結(jié)構(gòu)簡單體積小、占有空間少，當(dāng)鉆桿在地下鉆削時，該部位產(chǎn)生的阻力小，土砂流動順暢，施工效率高。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1多軸鉆機(jī)A的主視圖。
圖2是圖1所示多軸鉆機(jī)A的側(cè)視圖。
圖3a是圖1所示多軸鉆機(jī)A的滾動切削裝置30的主視圖。
圖3b是圖3a滾動切削裝置30的俯視圖。
圖3c是圖3a滾動切削裝置30的側(cè)視圖。
圖4a、圖4b、圖4c、圖4d、圖4e和圖4f是本發(fā)明的實(shí)施例2使用多軸鉆機(jī)A構(gòu)筑等厚地下連續(xù)墻的施工方法步驟的示意圖。
圖5a和圖5b是圖3a所示滾動切削裝置30的滾動切削原理的示意圖。
圖6是應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)筑的柱列式地下連續(xù)墻體的橫截面形狀圖。
圖7是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案構(gòu)筑的等厚地下連續(xù)墻體的橫截面形狀圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1多軸鉆機(jī)A參照圖1、圖2、圖3a、圖3b和圖3c。
一種多軸鉆機(jī)A，主要包括支撐機(jī)B、鉆機(jī)動力頭C和鉆具D。
上述支撐機(jī)B主要由可在地面GL上走行的底座1，設(shè)置在底座1上垂直于地面GL的立柱2，卷揚(yáng)機(jī)組3，操作室4和鋼絲繩5構(gòu)成；所述立柱2上還設(shè)有導(dǎo)向滑軌2a、頂部滑輪組2b、支撐桿2c；所述卷揚(yáng)機(jī)組3可驅(qū)動牽引鋼絲繩5。
上述鉆機(jī)動力頭C主要由機(jī)架6和置于機(jī)架6上的驅(qū)動裝置7構(gòu)成；所述機(jī)架6上還設(shè)置有導(dǎo)向滑槽6a和滑輪組6b，機(jī)架6借助旋繞在滑輪組6b上的鋼絲繩5懸掛于頂部滑輪組2b之下，并借助導(dǎo)向滑槽6a嵌在立柱2的導(dǎo)向滑軌2a上，在卷揚(yáng)機(jī)3驅(qū)動的鋼絲繩5的牽引下，機(jī)架6和驅(qū)動裝置7可沿立柱2上下移動；所述驅(qū)動裝置7主要由固定在機(jī)架6上的主減速機(jī)8、原動機(jī)9、設(shè)置于主減速機(jī)8上的行星減速機(jī)10、可導(dǎo)入液體的旋轉(zhuǎn)接頭15以及主減速機(jī)8的多個出力軸16構(gòu)成；在原動機(jī)9的驅(qū)動下，經(jīng)行星減速機(jī)10和主減速機(jī)8減速，相鄰的兩個出力軸16可按相反方向旋轉(zhuǎn)。
上述鉆具D是可以根據(jù)使用需要進(jìn)行組合搭配構(gòu)成的一種組合式鉆具；鉆具D主要包括由空心接桿20a、空心螺旋攪拌桿20b、帶有噴射口20d的鉆頭20c組成的鉆桿20、聯(lián)軸器21、聯(lián)軸座22和導(dǎo)向裝置23；復(fù)數(shù)的鉆桿20借助聯(lián)軸座22可旋轉(zhuǎn)地平行排列成一組，并借助聯(lián)軸器21與鉆機(jī)動力頭C的出力軸16相聯(lián)接。
所述鉆具D的一組鉆桿20上還設(shè)置有滾動切削裝置30，滾動切削裝置30主要是由固定在聯(lián)軸座22上的支座31、被支座31支持的心軸32和可轉(zhuǎn)動地置于心軸32之上的切削滾輪33構(gòu)成；切削滾輪上設(shè)置有多數(shù)的切削刀頭33a。
在鉆機(jī)動力頭C的出力軸16的驅(qū)動下，相鄰的兩根鉆桿20可按相反方向旋轉(zhuǎn)，并可上下移動鉆削地層，滾動切削裝置30在隨鉆具D向下移動的同時，切削滾輪33可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削。
實(shí)施例2使用多軸鉆機(jī)A構(gòu)筑等厚地下連續(xù)墻的施工方法。
參照圖4a、圖4b、圖4c、圖4d、圖4e、圖4f、圖5a和圖5 b。
多軸鉆機(jī)A走行到施工位置，鉆機(jī)動力頭C驅(qū)動鉆具D的鉆桿20按設(shè)定方向旋轉(zhuǎn)，并向下鉆削地層，滾動切削裝置30隨鉆具D向下移動，切削滾輪33隨之旋轉(zhuǎn)，將鉆頭20c鉆削地層后的殘余的尖角部E削平，當(dāng)達(dá)到預(yù)定深度后，鉆機(jī)動力頭C與鉆具D提升回初始位置，一組鉆削完成；在上述鉆進(jìn)和提升的過程中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭15導(dǎo)入水泥漿，通過空心接桿20a、空心螺旋攪拌桿20b、從鉆頭20c的端部向土壤中注入水泥漿，與被鉆頭鉆松散的土壤混合攪拌，構(gòu)筑成一段水泥土墻體；多軸鉆機(jī)A移動位置，進(jìn)行下一段水泥土墻體的施工，并使相鄰的兩段墻體彼此有一定的重合搭接；重復(fù)以上步驟，即可形成一條等厚的地下水泥土墻體，在水泥土墻體固化之前，可插入型鋼等(圖中未示出)來提高墻體的強(qiáng)度，水泥土墻體固化后，便造成了一條等厚的地下連續(xù)墻。
滾動切削裝置30的滾動切削原理及步驟如下當(dāng)滾動切削裝置30在鉆桿20的鉆進(jìn)力Q的作用下隨之移動時，鉆頭20c鉆削土層后的殘余尖角部E對切削滾輪33產(chǎn)生垂直反力F和水平反力P，且F＞P，由于切削滾輪33的旋轉(zhuǎn)中心0與垂直反力F之間有一偏心距離e，從而對切削滾輪33構(gòu)成了一個轉(zhuǎn)動力矩T＝F×e，在滾動切削裝置30向下移動及轉(zhuǎn)動力矩T的作用下，切削滾輪33旋轉(zhuǎn)切削，將殘余尖角部E削平(參見圖5a和圖5b)；兩側(cè)的水平反力P則相互抵消。
結(jié)合上述實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但通過對鉆機(jī)動力頭或鉆具的結(jié)構(gòu)和組合方式作一些適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，就可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，派生出各種不同的多軸鉆機(jī)及其相應(yīng)的等厚地下連續(xù)墻的施工方法。
例如多軸鉆機(jī)的鉆桿可以是三根一組，也可以是二根、四根、五根等為一組，滾動切削裝置的數(shù)量也可以根據(jù)需要配置。
權(quán)利要求
1.一種多軸鉆機(jī)主要包括支撐機(jī)、鉆機(jī)動力頭和鉆具；所述的支撐機(jī)主要由可在地面上走行的底座，設(shè)置在底座上的立柱、卷揚(yáng)機(jī)組、操作室和牽引鋼絲繩構(gòu)成；鉆機(jī)動力頭主要由可移動的機(jī)架，設(shè)置于機(jī)架之上并含有原動機(jī)、減速機(jī)和復(fù)數(shù)出力軸的驅(qū)動裝置構(gòu)成；鉆具主要由一組鉆桿、聯(lián)軸器、聯(lián)軸座和導(dǎo)向裝置構(gòu)成；其特征在于所述鉆具的一組鉆桿上還設(shè)置有復(fù)數(shù)的滾動切削裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的多軸鉆機(jī)，其特征在于所述的滾動切削裝置是由固定在聯(lián)軸座上的支座、被支座支持的心軸和可轉(zhuǎn)動地置于心軸上的切削滾輪構(gòu)成的，切削滾輪上設(shè)置有多數(shù)的切削刀頭。
3.使用權(quán)利要求1所述的多軸鉆機(jī)的施工方法，其特征在于，該施工方法具有如下步驟多軸鉆機(jī)走行到施工位置，鉆機(jī)動力頭驅(qū)動鉆具的鉆桿旋轉(zhuǎn)，并向下鉆削地層，滾動切削裝置也隨之向下移動，切削滾輪將鉆頭鉆削后的墻體殘余的尖角部分削平，當(dāng)達(dá)到預(yù)定深度后，鉆機(jī)動力頭和鉆具提升回地面；在上述鉆進(jìn)和提升過程中，通過空心鉆桿從鉆頭端部向土壤中注入水泥漿，與被鉆頭鉆松散的土壤混合攪拌后，構(gòu)筑成一段水泥土墻體；多軸鉆機(jī)移動位置，進(jìn)行下一段水泥土墻體的施工，并使相鄰的兩段墻體彼此有一定的重合搭接；重復(fù)以上步驟，即可構(gòu)筑成一條等厚的地下水泥土墻體，在水泥土墻體固化之前，可插入型鋼等來提高墻體的強(qiáng)度，水泥土墻體固化后，便造成了一條等厚的地下連續(xù)墻。
4.按照權(quán)利要求3所述的多軸鉆機(jī)的施工方法，其特征在于所述的滾動切削裝置的滾動切削是按如下步驟和過程實(shí)現(xiàn)的當(dāng)滾動切削裝置隨鉆桿向下移動時，墻體殘余的尖角部分對其產(chǎn)生一個反力F，由于切削滾輪中心O與反力F之間有一偏心距離e，從而對切削滾輪構(gòu)成了一個轉(zhuǎn)動力矩T＝F×e，在滾動切削裝置向下移動及轉(zhuǎn)動力矩T的作用下切削滾輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對墻體殘余尖角部分的切削。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在土木建筑等工程中鉆削地層、構(gòu)筑等厚地下連續(xù)墻的多軸鉆機(jī)及其施工方法；該多軸鉆機(jī)主要包括可在地面上走行的支撐機(jī)，含有機(jī)架、驅(qū)動裝置、復(fù)數(shù)出力軸的鉆機(jī)動力頭，由一組鉆桿、聯(lián)軸器、聯(lián)軸座和導(dǎo)向裝置構(gòu)成的鉆具；其特征在于所述鉆具的一組鉆桿上還設(shè)置有復(fù)數(shù)的滾動切削裝置，該滾動切削裝置是由支座、心軸和含有多數(shù)切削刀頭的切削滾輪構(gòu)成的，其滾動切削原理合理、結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本低、維修方便；使用該多軸鉆機(jī)構(gòu)筑的地下連續(xù)墻體厚度相等、強(qiáng)度均勻、防滲性能好、質(zhì)量可靠、施工工藝簡單、施工效率高。
文檔編號E02D3/00GK1587631SQ20041008391
公開日2005年3月2日 申請日期2004年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者錢奐云 申請人:錢奐云