[发明专利]钻具精确测量定位装置及旋挖钻机及操作方法

说明书

本发明提供一种钻具精确测量定位装置，用于在钻筒上的定位钻具的安装位置，包括镭射激光发射器、镭射激光发射器固定板、方形定心底座组件、定心传导杆、轨迹定心调节组件、定心镭射激光接收器、测量检测组件和专用卡具。镭射激光发射器固定在镭射激光发射器固定板上，镭射激光发射器固定板通过定位装置固定在方形定心底座组件的底部，方形定心底座组件和定心传导杆连接在一起，测量检测组件通过转轴安装在定心镭射激光接收器上。它有效解决了现有技术中靠人工经验进行定位经常造成较大安装偏差的问题，能够迅速、精确定位钻具在钻筒上的安装位置，并且通过精确的可视化测量，保证更换的钻具在钻筒上保持一致性，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明属于一种桩基施工过程，用以牙轮快速更换的简便自动化装置，实现牙轮钻头焊接位置在钻筒上的快速、精准定位，保证更换后的牙轮在钻筒上保持一致性。

背景技术

旋挖工法成孔施工工艺具有低噪音、低震动、钻进速度快、施工现场内移动就为方便、施工占地面积小等诸多优点，在近10年中在中国得到了快速发展。尤其在楼房建筑、市政工程和分布分散的桥梁、高速公路、铁路等项目中，旋挖钻机成孔已经成为了成孔作业的首选。

旋挖钻机成孔作业工艺中对作业成本、速度影响最大的就是钻具的选配，尤其在硬岩情况下，钻具成本成为成孔作业成本中比重最大的一项。目前硬岩地层下旋挖成孔所用钻具有两种类型：旋挖截齿和牙轮钻。

最近几年国内外基础工程桩基行业旋挖成孔所用钻具有两种类型：旋挖截齿和牙轮钻。旋挖截齿和牙轮钻焊接在旋挖钻机钻筒筒壁上，工作时旋挖截齿和牙轮钻先与岩石开挖面接触，在推力作用下紧压在岩面上，随着钻筒的旋转，旋挖截齿和牙轮钻一方面绕钻筒动力方轴的中心轴公转，同时绕自身轴线自转，在推力和转矩共同作用下，镶嵌在旋挖截齿和牙轮钻工作头部的硬质合金压入岩石，对岩石产生挤压、剪切、拉裂等综合作用，使岩石产生裂纹，随着钻筒的继续旋转，岩石碎片将脱离母体，达到一定深度后，钻筒底部密封件将岩芯封在钻筒内而后钻筒上升到地面将岩芯取出。

旋挖截齿和牙轮钻在钻筒上的焊接位置、排布方式成为旋挖施工的质量与进度关键影响因素，这就要求焊接的角度、位置、高度要保持一致，初装钻筒在未经磨损的情况下，钻筒圆柱形筒壁的中心轴与钻筒动力方轴的中心轴重合，由于钻筒动力方轴的中心轴线目前没有有效的定位测量方式，初装旋挖截齿和牙轮钻在焊接过程中以钻筒筒壁中心轴线为基准进行焊接口的切割，焊接口只能靠人工经验进行操作，所开的焊接口普遍不规则，这就造成旋挖截齿和牙轮钻焊接安装的角度和位置较难控制，导致部分旋挖截齿和牙轮钻焊接高度、位置产生偏差，据统计最大偏差2CM，这种位置偏差极易引起个别旋挖截齿和牙轮钻的预先磨损、过载，严重影响施工质量及进度。

同时施工过程中旋挖钻机钻筒工作环境相对恶劣，容易造成钻筒的形变，导致钻筒的中心轴线不再与钻筒动力方轴的中心轴线重合，发生相对位移，此时以人工经验找正为主导的焊接后的旋挖截齿和牙轮钻，与出厂相对于动力方轴的中心轴线的距离产生差异，导致绕动力方轴中心中线公转所形成的破岩轨迹发散为一组同心圆，旋挖截齿或牙轮钻间的运动轨迹不在重合，，旋挖截齿或牙轮钻的破岩轨迹由原来一个以钻头动力方轴为中心的圆形轨迹，发散成为一组绕中心轴线旋转的同心圆轨迹，即原来集中在一个破岩轨迹上的旋挖截齿或牙轮钻，被分散到多个同心圆轨迹上，导致原来运动轨迹上破岩合金齿数量及单位时间内的破岩次数减少，加大了牙轮及单个合金的受力，同时由于焊接位置的变化，相邻两个牙轮之间失去交错保护功能，加剧了牙轮的磨损，严重时发生合金齿破碎、断齿，甚至牙轮钻头抱死、牙掌断裂的情况。

综上所述旋挖施工过程为避免挖截齿和牙轮钻轨迹的变异，确定其正确的的安装基准，即确定为钻筒提供旋转动力的动力方轴的中心轴线成为关键。

发明内容