一种浅层土壤的旋转钻进装置

本发明属于土层钻孔，具体是指一种浅层土壤的旋转钻进装置。

背景技术：

1、桩基成孔工序中常常会使用旋挖钻机，通过旋挖钻机能够在地面上钻出一个小且深的孔洞，用于埋设桩、锚杆等物；旋挖钻机有大小之分，大型旋挖钻机不易拆分、运输难度大，主要用于岩层作业，小型旋挖钻机结构简单、成本低、可拆分、便于运输，主要用于浅土层作业。

2、小型的旋挖钻机由于结构简单，主要面临以下问题；

3、a：由于小型旋挖钻机为了保持高机动性和钻孔效率，一般不设置伸出的液压支腿，所以其基础平台并不算特别稳定，钻进过程中方向有可能会发生偏移，并且这种偏移难以被反馈出来。

4、b：如果设置简单的水平仪，那么工作过程中的机械振动都可能造成水平仪的误判或误触。

5、c：对于常用的螺旋钻头+定形套筒的组合式钻孔部件，如果套筒相对于机架不旋转，那么小型的旋挖钻机没有足够的下压力将套筒直接压入土中，而套筒跟随着螺旋钻头一起旋转的话，拔出之后又无法清理掉内部堆积塞满的土壤，这也是一个急需解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种浅层土壤的旋转钻进装置，众所周知，套筒旋转着进入土壤比直接压入土壤中更加容易，为了克服跟随着螺旋钻头一起旋转的套筒无法排出内部塞满的土壤的技术矛盾，本发明创造性地提出了自适应离合式旋挖机构，通过坠落方向上是否存在土壤的阻力，能够在不同的工作模式下自动转变旋挖套筒本体的自由和锁止状态，从而实现旋挖套筒本体在旋挖过程中能够跟随着绞龙式旋挖钻头旋转（便于侵入土层），退出后清理内部土壤时则可以保持固定（便于内部碎料排出）的技术效果；

2、不仅如此，本发明还通过在粘稠液体中设置浮条的方式，既能够借用重力，通过浮条的方向反馈钻进角度，又能够避免机械振动带来的误触风险。

3、本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种浅层土壤的旋转钻进装置，包括升降驱动机构和旋挖基架，所述升降驱动机构设于旋挖基架上，所述旋挖基架上设有避位槽，还包括自适应离合式旋挖机构和角度监测警报机构，所述自适应离合式旋挖机构设于升降驱动机构的下方，所述角度监测警报机构设于自适应离合式旋挖机构的上方。

4、进一步地，所述自适应离合式旋挖机构包括旋转驱动组件、自适应套筒控制组件和旋挖套筒本体，所述旋转驱动组件设于自适应套筒控制组件中，所述自适应套筒控制组件设于升降驱动机构上，所述旋挖套筒本体滑动设于自适应套筒控制组件上。

5、通过自适应离合式旋挖机构能够根据钻头的工作状态不同，自动进行旋挖套筒本体和套筒导向套的卡合或者脱离，从而实现旋挖套筒本体在旋挖过程中能够跟随着绞龙式旋挖钻头旋转（便于侵入土层），退出后清理内部土壤时则可以保持固定（便于内部碎料排出）的技术目的。

6、作为优选地，所述旋转驱动组件包括旋转驱动电机和绞龙式旋挖钻头，所述旋转驱动电机卡合设于自适应套筒控制组件中，所述绞龙式旋挖钻头设于旋转驱动电机的输出轴上，所述绞龙式旋挖钻头的末端设有圆弧形钻头部。

7、通过相较于旋挖套筒本体提前进入土层中的圆弧形钻头部，一方面能够以绞龙式旋挖钻头的旋挖作为主要的钻进步骤，另一方面还能将土壤破碎、便于输送排出。

8、作为本发明的进一步优选，所述自适应套筒控制组件包括套筒导向套和复位弹簧，所述套筒导向套固接于升降驱动机构上，所述旋转驱动电机卡合设于套筒导向套中，所述套筒导向套的外侧分别设有顶部法兰和底部法兰，所述底部法兰的上方环形均布设有固定限位齿，所述复位弹簧设于顶部法兰和旋挖套筒本体之间。

9、作为优选地，所述旋挖套筒本体的内圈顶部位置设置有顶部限位环，所述顶部限位环卡合滑动设于套筒导向套上，所述顶部限位环的下方设有与固定限位齿相互卡合的套筒限位齿，所述旋挖套筒本体的底部设有底部环形齿，所述顶部限位环的下方设有排料窗。

10、通过固定限位齿和套筒限位齿的卡合与分离，能够在不同的工作模式自动切换旋挖套筒本体的自由和锁止状态，当旋挖套筒本体没有接触土壤时，通过旋挖套筒本体的自重和复位弹簧，能够使得旋挖套筒本体滑动至套筒导向套的下方位置、自动完成锁止。

11、进一步地，所述角度监测警报机构包括调节组件和警报组件，所述调节组件设于升降驱动机构上，所述警报组件设于调节组件中。

12、作为优选地，所述调节组件包括调节基座、旋钮式感应舱和挡盖，所述调节基座设于升降驱动机构上，所述调节基座上设有基座中心圆环，所述基座中心圆环的外部设有刻度区，所述旋钮式感应舱上设有圆环部，所述圆环部转动设于基座中心圆环中，所述旋钮式感应舱的中间设有立柱部，所述立柱部上设有沉头腔室，所述立柱部的顶部设有指针部，所述挡盖设于立柱部上。

13、通过旋转旋钮式感应舱的方式，能够改变预设的钻进角度，当实际钻进角度与预设角度偏差过大时，触发式警报器便会被触发。

14、通过在沉头腔室中填充粘稠液体的方式能够降低浮条的反应动作速度，避免相对小幅度、高频率的机械振动对浮条造成的影响，微动弹簧则可以在自由状态下保持浮条的对中位置，只有在浮条倾斜角度超过一定限度并持续一段时间，浮条才会完全克服微动弹簧的弹力偏移并触发触发式警报器。

15、作为本发明的进一步优选，所述警报组件包括浮条、微动弹簧和触发式警报器，所述浮条位于沉头腔室中，所述沉头腔室中充满液体，所述微动弹簧和触发式警报器的组合设于浮条顶部的四周，所述微动弹簧固接于沉头腔室或挡盖的侧面，竖直状态时浮条不与触发式警报器接触。

16、进一步地，所述升降驱动机构包括导向组件、升降组件、升降驱动组件和升降传动组件，所述导向组件设于旋挖基架上，所述升降组件滑动设于导向组件上，所述升降驱动组件设于导向组件上，所述升降传动组件设于导向组件上。

17、通过升降驱动机构能够主动控制自适应离合式旋挖机构的升高和降低，配合自适应离合式旋挖机构的旋转能够完成基孔的钻挖和旋挖套筒本体内部存留碎土的排出。

18、作为优选地，所述导向组件包括l形机架和纵向滑杆，所述l形机架设于旋挖基架上，所述l形机架的顶部和顶部设有横轴部，所述纵向滑杆固接于l形机架上。

19、作为本发明的进一步优选，所述升降组件包括升降滑块和t形滑块，所述升降滑块卡合滑动设于纵向滑杆上，所述t形滑块设于升降滑块上，所述套筒导向套设于t形滑块的下方，所述调节基座设于t形滑块的上方。

20、作为优选地，所述升降驱动组件包括升降驱动电机、驱动链轮和链条挡板，所述升降驱动电机设于l形机架上，所述驱动链轮卡合设于升降驱动电机的输出轴上，所述链条挡板设于l形机架上，所述链条挡板上设有链条滑槽。

21、作为本发明的进一步优选，所述升降传动组件包括传动链轮和传动链条，所述传动链条转动设于横轴部上，所述传动链条和传动链轮啮合连接，所述传动链条与升降滑块固接，所述传动链条滑动设于链条滑槽中，所述传动链条和驱动链轮啮合连接。

22、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

23、（1）通过自适应离合式旋挖机构能够根据钻头的工作状态不同，自动进行旋挖套筒本体和套筒导向套的卡合或者脱离，从而实现旋挖套筒本体在旋挖过程中能够跟随着绞龙式旋挖钻头旋转（便于侵入土层），退出后清理内部土壤时则可以保持固定（便于内部碎料排出）的技术目的。

24、（2）通过相较于旋挖套筒本体提前进入土层中的圆弧形钻头部，一方面能够以绞龙式旋挖钻头的旋挖作为主要的钻进步骤，另一方面还能将土壤破碎、便于输送排出。

25、（3）通过固定限位齿和套筒限位齿的卡合与分离，能够在不同的工作模式自动切换旋挖套筒本体的自由和锁止状态，当旋挖套筒本体没有接触土壤时，通过旋挖套筒本体的自重和复位弹簧，能够使得旋挖套筒本体滑动至套筒导向套的下方位置、自动完成锁止。

26、（4）通过旋转旋钮式感应舱的方式，能够改变预设的钻进角度，当实际钻进角度与预设角度偏差过大时，触发式警报器便会被触发。

27、（5）通过在沉头腔室中填充粘稠液体的方式能够降低浮条的反应动作速度，避免相对小幅度、高频率的机械振动对浮条造成的影响，微动弹簧则可以在自由状态下保持浮条的对中位置，只有在浮条倾斜角度超过一定限度并持续一段时间，浮条才会完全克服微动弹簧的弹力偏移并触发触发式警报器。

28、（6）通过升降驱动机构能够主动控制自适应离合式旋挖机构的升高和降低，配合自适应离合式旋挖机构的旋转能够完成基孔的钻挖和旋挖套筒本体内部存留碎土的排出。