[发明专利]全套管钻机纠偏方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械控制技术领域，尤指一种全套管钻机纠偏方法、装置及系统。

背景技术

摆动式全套管钻机是一种成孔设备，如图1所示为现有的摆动式全套管钻机的结构示意图，包括套管a1、辅助施工设备套管驱动器a2、旋挖钻a3和如图2所示的自动浮动控制系统b。该钻机在工作中会将套管夹紧，整机提起，将整机的重量都加在套管上，再辅以搓动功能，将套管钻入土层内，然后通过外围设备将套管内的土取出，灌入混凝土，最后将套管拔出，即可形成一个桩。如图1所示的钻机占地面积小，没有泥浆池，不使用泥浆，为干式作业，施工现场整洁无污染，适合大城市对施工环保的要求；而且可直接对抓挖土进行观察、取样鉴定，对桩端持力层鉴定判别可靠，保证桩的质量，孔壁无泥皮，桩侧壁摩擦阻力大，有利于提高单桩承载力。

为了能够很好地实现钻孔打桩，图1所示的摆动式全套管钻机需要通过如图2所示的自动浮动控制系统进行控制来实现在岩石层上的作业，浮动控制可以将套管微微撑起，让套管前端的齿与岩层面轻微接触，进行搓管打孔，以保护套管前端的齿。图2所示的自动浮动控制系统包括上卡盘b1、下卡盘b2、提升油缸b3、提升油缸b4、夹紧油缸b5和搓管油缸b6。

上述现有技术摆动式全套管钻机工作过程包括：先将旋挖钻机动力头上的套管驱动器a2与套管a1连接，动力头旋转压入套管a1，让旋挖钻机先进行钻进工作。由于随着深度的增加扭矩增大，当钻进深度达到一定深度后，例如10米左右，动力头扭矩将无法满足钻孔需求，如遇到较硬的地层，如岩石层，此时则需要在图2所示的自动浮动控制系统控制下继续进行钻孔打桩，此时旋挖钻机动力头上的旋挖钻进行孔内取土工作，自动浮动控制系统的上卡盘b1举起，夹紧套管a1，然后将下卡盘b2提起，此时整机的重量都加在了套管a1上边，通过套管a1的齿，将力加载到土层上，搓动后，即可打孔。

上述自动浮动控制系统工作时，由于套管a1的垂直角度无法获得，同时打孔时也没有角度的限制，通常是靠眼睛来观察套管是否是垂直的，或者用一个水平尺来测量，这样套管a1很可能会倾斜，最终导致所成的孔也是倾斜的，不能时时保证孔的垂直度，且增加了施工工人的体力劳动；而桩孔合格的最重要的指标之一就是成孔垂直度，当套管a1倾斜时，将对成孔的垂直度造成很大的影响，严重影响成孔的质量。甚至可能由于成孔倾斜角度超过一定值，而导致成孔不能使用，被废掉，造成很大的损失。

发明内容

本发明提供一种全套管钻机纠偏方法、装置及系统，用以解决现有技术中存在的全套管钻机成孔垂直度无法保证，导致程控质量差的问题。

本发明方法包括：

本发明实施例提供一种全套管钻机纠偏装置，包括：纠偏桁架、固定圈、弹性部件、拉力传感器和控制器；

所述固定圈，可套在套管钻机的套管上；

在选定方向上设置的所述弹性部件，一端与所述拉力传感器相连，另一端与所述固定圈相连；

所述拉力传感器，与所述纠偏桁架相连，用于检测与自身连接的弹性部件所承受的拉力；

所述纠偏桁架，用于支撑所述固定圈、弹性部件和拉力传感器；

所述控制器，用于接收所述拉力传感器传递的拉力信号，根据各方向的拉力信号的大小，确定所述全套管钻机中套管要调整的方向。

在本发明可选的实施例中，所述纠偏桁架，具体包括：

设定数量的竖支撑杆，连接各竖支撑杆顶端的支撑圈、连接相邻竖支撑杆中部设定位置的中部横支撑杆、连接选定的相邻支杆底端的底部横支撑杆；所述拉力传感器与所述支撑圈相连。

在本发明可选的实施例中，所述固定圈上设置滑动槽，所述弹行部件与所述固定圈相连接的一端设置滑动球，所述滑动球可在所述滑动槽中滑动。

在本发明可选的实施例中，所述弹性部件，具体包括成设定角度设置的设定数量的第一弹性部件，以及设置在各第一弹性部件相反方向的第二弹性部件；相应的，

所述拉力传感器，具体包括成设定角度设置的设定数量的第一拉力传感器，以及设置在各第一拉力传感器相反方向的第二拉力传感器。

在本发明可选的实施例中，所述控制器，具体用于：

当根据检测到的拉力信号，确定第一拉力传感器检测到的第一弹性部件所承受的拉力大于位于相反方向的第二拉力传感器检测到的第二弹性部件所承受的拉力时，确定所述套管向第一拉力传感器的方向调整；

当根据检测到的拉力信号，确定第一拉力传感器检测到的第一弹性部件所承受的拉力小于位于相反方向的第二拉力传感器检测到的第二弹性部件所承受的拉力时，确定所述套管向第二拉力传感器的方向调整。