钻孔桩冲击钻自动控制系统的制作方法

本实用新型涉及钻孔桩钻孔装置的技术领域，特别是涉及一种钻孔桩冲击钻自动控制系统。

背景技术：

冲击钻机作为灌注桩基础施工的一种重要钻孔机械，被广泛应用于公路、铁路等桥梁下部桩基础施工。在工程建设项目中，若桥梁工程量占比较大，尤其是在下部结构钻孔桩数量较多的情况下，钻孔桩施工周期一般都较长，导致施工现场需投入较多冲击钻机才能保证施工进度。现有的钻孔桩冲击钻操作主要靠人工完成，单台钻机配置不少于3人，一般2台钻机为一个班组，至少配置施工人员7人（2台机组含机长1人），才能保证焊锤、钻孔桩冲桩、清孔、混凝土灌注等主要工序顺利进行。尤其是钻孔桩冲击、钻进过程，在整个施工过程中占用时间比重较大，操作人员需要机械、重复的完成同一动作。现有的这种操作方式存在如下问题：操作人员劳动强度大，劳动力成本高，施工效率低下，钻孔桩成孔质量不稳定，而且操作人员较多不利于项目现场管理。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能够降低成本，提高施工效率的钻孔桩冲击钻自动控制系统，以改善上述问题。

本实用新型提供一种钻孔桩冲击钻自动控制系统，包括空气压缩机、气源处理器、用于连接卷扬机的离合器的第一气缸、用于连接刹车控制杆的第二气缸、第一电磁阀、第二电磁阀和电脑控制仪；空气压缩机通过进气管与气源处理器连接；气源处理器通过第一出气管、第二出气管分别与第一电磁阀和第二电磁阀进气孔连接；第一电磁阀和第二电磁阀的出气孔分别与第一气缸、第二气缸连接；电脑控制仪分别与第一电磁阀和第二电磁阀连接。

进一步地，钻孔桩冲击钻自动控制系统，还包括桩机主体、钻锤、钢丝绳、设置在所述桩机主体上的卷扬机、刹车控制杆和滑轮组；绳索的一端设置在钻锤上、另一端穿过滑轮组设置在卷扬机的卷筒上。

进一步地，卷扬机为双滚筒卷扬机。

进一步地，桩机主体包括底座、设置在底座上的主杆以及连接底座和主杆的斜撑。

进一步地，滑轮组包括设置在主杆顶端的主滑轮和副滑轮以及设置在底座上的导向轮。

进一步地，钻孔桩冲击钻自动控制系统，还包括设置在底座之下的钢管支管。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

（1）降低劳动力成本：使用本实用新型提供的钻孔桩冲击钻自动控制系统后，施工作业人员由以前的每台机不少于3人，减少为现在的1人；

（2）结构简单，便于安装：相较于其他的钻机自动化冲进系统，该钻孔桩冲击钻自动控制系统具有结构设备配置简单，工作原理清晰，现场改造简便，对原有钻机几乎没有大的影响，手动与自动冲进控制易于切换等优点。每台钻机上的改造设备占地面积较小，移机方便易安装，整套自动控制系统改造费用也较低，目前每台钻机改造成本约6000元；

（3）提高工作效率：该钻孔桩冲击钻自动控制系统能把钻机放绳长度调到最短而不逮锤，而且每次放锤均如此，仅此一项，就可提高效率约20%（同样的提锤高度，人工操作是每分钟8次，而数控操作是10次），再加上它夜间与白天效率一样，基本不用停钻，更有效的提高了工作效率；

（4）智能化程度高：操作人员向电脑控制仪中输入的指令（包括提锤高度，刹车高度，刹车时间，离合时间等），并将每个指令值设置成最佳值，钻机就可以按这个最佳值不停地工作，直到工作结束或工作环境发生变化改变钻进参数；此外，本实用新型所选用的电脑控制仪，其电脑程序中还有故障处理程序，能够处理紧急情况，减少事故的发生，比如当出现吸锤（夹锤），离合刹车突然不灵，停电时，它能处理紧急情况，减少事故的发生，又如可以将吸锤层的处理，分两种情况：

①轻微吸锤时，锤被吸在孔底拉不动而桩机主体不动时，离合器会在1秒钟后在可调的时间间隔内执行最多3次试探动作，能拉起则继续工作，拉不起则停止，等候工人处理；

②无论在孔底的吸锤或孔半腰的夹锤，当桩机主体被拉动时则无条件执行“关掉主电机电源，合刹车，松离合”的动作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实施例提供的钻孔桩冲击钻自动控制系统的结构示意图；

图2是图1所示钻孔桩冲击钻自动控制系统中A部分的局部放大图。

编号：1-空气压缩机；2-气源处理器；3-卷扬机；4-第一气缸；5-刹车控制杆；6-第二气缸；7-第一电磁阀；8-第二电磁阀；9-电脑控制仪；10-进气管；11-第一出气管；12-第二出气管；13-钻锤；14-钢丝绳；15-底座；16-主杆；17-斜撑；18-主滑轮；19-副滑轮；20-导向轮；21-钢管支管。

具体实施方式

本实施例提供一种钻孔桩冲击钻自动控制系统，如图1和图2所示，包括空气压缩机1、气源处理器2、用于连接卷扬机3的离合器的第一气缸4、用于连接刹车控制杆5的第二气缸6、第一电磁阀7、第二电磁阀8和电脑控制仪9；空气压缩机1通过进气管10与气源处理器2连接，用于对空气压缩机1提供的空气进行净化处理；气源处理器2通过第一出气管11、第二出气管12分别与第一电磁阀7和第二电磁阀8进气孔连接；第一电磁阀7和第二电磁阀8的出气孔分别与第一气缸4、第二气缸6连接；电脑控制仪分别与第一电磁阀和第二电磁阀连接。

在进行工作前，将第一气缸4和第二气缸6的活塞杆分别与卷扬机3的离合器和刹车控制杆5连接；空气压缩机1通过进气管10与气源处理器2的进气孔连接，在气源处理器2的出气孔引出第一出气管11和第二出气管12，第一出气管11和第二出气管12均包括两段管，一段连接气源处理器2与电磁阀，另一段连接电磁阀和气缸；将电脑控制仪9上的数据线分别连接在第一电磁阀7和第二电磁阀8上。上述设备连接完毕后，再次检查确认。全部连接好后，接通电源，对电脑控制仪9进行参数设置，参数设置完毕，打开空气压缩机1，钻机卷扬机3电源，即可进行钻孔桩冲击作业。

钻孔桩冲击作业一个工作回合包含一次提锤和落锤操作，正常冲击作业时不停地自动循环直到打桩完成，以下对冲击作业进行举例说明，应当说明的是根据各部件安装位置的不同，冲击作业过程中的各部件的动作也会发生相应改变。进行提锤时，按下电脑控制仪9上提锤按钮，电脑控制仪9发出提锤指令，第二电磁阀8关闭，阻止第二出气管12向第二气缸6输送空气，第二气缸6的活塞杆回位，使刹车控制杆5松开；同时第一电磁阀7打开，第一出气管11向第一气缸4输送空气，第一气缸4的活塞杆推动卷扬机3的离合器，使离合闭合，卷扬机3正转，上提钻锤13。电脑控制仪9根据先前设置的参数，通过预先设定的程序计算出提锤高度，当钻锤13提到预定的高度时，提锤操作完成，进入本回合的落锤操作。电脑控制仪9发出落锤指令，第一电磁阀7关闭，第一出气管11停止向第一气缸4输送空气，第一气缸4的活塞杆回位，松开离合，在重力作用下钻锤13自由下落，钻锤13带动卷扬机3卷筒反转。电脑控制仪9通过预先设定的程序计算出落锤高度，当达到落锤高度时，电脑控制仪9发出刹车指令，第二电磁阀8打开，第二出气管12向第二气缸6输送空气，第二气缸6的活塞杆推动刹车控制杆5，使刹车闭合，卷扬机3卷筒停止转动，钻锤13落锤操作完成，经过一定的刹车延时后，进入下一回合的钻进过程。

在钻进过程中，如果发生“卡锤”或者“粘锤”等现象，导致在一定时间内提锤高度小于所设定的值，则电脑控制仪9自动判定为故障出现，自动切断钻机主机的电源，使钻机立即停机，同时电脑控制仪启动警报程序，发出报警声，显示屏上显示故障信息。

优选地，空气压缩机1的功率为4kW，工作压力为0.8Mpa，容积为110L。

进一步地，如图1所示，钻孔桩冲击钻自动控制系统，还包括桩机主体、钻锤13、钢丝绳14、设置在桩机主体上的卷扬机3、刹车控制杆5和滑轮组；钢丝绳14的一端设置在钻锤13上、另一端穿过滑轮组设置在卷扬机3的卷筒上。

进一步地，卷扬机3为双滚筒卷扬机。双滚筒卷扬机的绕绳量大。

进一步地，如图1所示，桩机主体包括底座15、设置在底座15上的主杆16以及连接底座15和主杆16的用于加固的斜撑17。

进一步地，如图1所示，滑轮组包括设置在主杆16顶端的主滑轮18和用于防止钢丝绳14偏移的副滑轮19以及设置在底座15上的导向轮20。

进一步地，如图1所示，钻孔桩冲击钻自动控制系统，还包括设置在底座15之下的用于支撑底座15的钢管支管21。

采用本实施例提供的钻孔桩冲击钻自动控制系统后，现场施工作业人员只需要对钻机就位、焊锤、清孔、灌注（可以3～4台机组人员协作完成）等工序进行作业。钻孔桩施工工序中耗用大量时间的钻进过程基本不用人工亲自操作，工人劳动强度显著减轻，人力成本大幅降低，综合统计分析单台钻机施工效率至少提高约20%。同时现场能够有效减少因人为操作疏忽等因素发生的钻机安全事故，项目综合管理风险以及成本显著降低。

采用钻孔桩冲击钻自动控制系统需要注意以下事项：

技术人员需要加强对施工作业人员的技术指导和技术交底，尤其注意地质变化时及时调整电脑控制仪9中提锤高度等参数的设置。根据不同地质条件，一般提锤高度控制在0.2m～5m之间。工人需要注意监控冲桩过程中钻锤13偏位、钢丝绳14以及锤头磨损等情况，并及时作相应处理。由于钻机钻进过程基本不再由人工操作，施工工人能够有更多的精力关注钻机运转情况，根据现场钻进情况及时做好钻孔记录表、捞取岩样，从而更加准确的采集现场数据，反应现场最真实的钻进过程，为业主、设计、监理及施工单位准确判断岩性及钻孔桩性质提供依据，从而提升钻孔桩成孔质量，避免质量事故的发生。

经成本对比分析，钻孔桩冲击钻采用本实施例提供的钻孔桩冲击钻自动控制系统后，平均单根桩节约成本约10000元。

以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。