一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法与流程

1.本发明涉及珊瑚砂打孔技术领域，尤其涉及一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法。


背景技术：

2.越来越多的海上建筑物在规划和建设中，然而由于岛礁主要是由于生物成因形成的珊瑚礁，下部为较为坚硬的生物礁灰岩，而上部为覆盖层相对较浅、活动性较强的珊瑚砂和珊瑚角砾，在风浪流作用下极有可能发生移动和迁移。
3.所以，在岛礁上建设建筑物是，需要事先在珊瑚砂上旋孔，用作地基使用，而目前市场上现有的珊瑚砂打孔装置，都是采用锤击打入钢管桩的方式进行，由于珊瑚砂是脆性的，在外力作用下，颗粒容易破碎，会造成珊瑚砂颗粒大量破碎，进而严重影响珊瑚砂地基的承载力和稳定性。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中珊瑚砂颗粒大量破碎影响珊瑚砂地基的承载力和稳定性等问题，而提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置，包括车架和架体，所述车架上设有可自由升降的移动平台，所述移动平台上转动连接有用于旋孔的旋扩筒，所述旋扩筒上固定连接有螺旋片；还包括空心筒，所述空心筒贴合在珊瑚砂地面上，所述空心筒内转动连接有转动筒，所述转动筒内壁固定连接有拨动板；所述空心筒侧壁设有第二电机，所述第二电机的输出端固定连接有第三齿轮，所述转动筒外壁固定连接有与第三齿轮啮合连接的齿环；所述架体贴合在珊瑚砂地面上，架体上设有通过第二电机驱动的传送带，所述空心筒底部设有漏孔，所述传送带的一端位于漏孔底部；所述空心筒侧壁还设有通过转动筒的转动控制移动平台上下移动的控制机构。
7.为了驱动传送带移动，优选的，所述架体上转动连接有第二转轴、第三转轴和第四转轴，所述传送带连接在第二转轴和第三转轴之间，所述第二转轴位于漏孔底部，所述第二电机的输出端固定连接有蜗杆，所述第四转轴上固定连接有与蜗杆啮合连接的蜗轮，所述架体上还转动连接有第七转轴，所述第七转轴与第四转轴之间通过第一皮带连接，所述第七转轴和第三转轴之间通过棘轮组件相连接。
8.为了驱动移动平台上下移动，优选的，所述控制机构包括第五转轴和螺纹杆，所述第五转轴转动连接在空心筒侧壁，所述第五转轴上固定连接有与齿环啮合连接的第四齿轮，所述螺纹杆转动连接在车架上，所述螺纹杆与第五转轴之间通过第二皮带相连接，所述移动平台螺纹连接在螺纹杆上。
9.为了防止第二皮带松动，优选的，所述车架上固定连接在气缸，所述气缸的输出端连接有张紧轮，所述张紧轮与第二皮带相贴。
10.在旋孔完成后，为了实现向孔内输送溶液，防止坍塌，优选的，还包括储液罐和水泵，所述储液罐和水泵的输入端之间连接有第一管道，所述移动平台上转动连接有第一转轴，所述旋扩筒固定在第一转轴底部，所述第一转轴和旋扩筒内均设有导流孔，所述第一转轴顶部设有与导流孔相连通的旋转接头，所述水泵的输出端与旋转接头之间通过第二管道相连接。
11.在旋孔的时候，为了防止导流孔堵塞，优选的，所述导流孔的出口端转动连接有转动板，所述导流孔内固定连接有固定环，所述固定环与转动板之间通过拉簧相连接。
12.为了实现防止溶液沉淀，对溶液进行搅拌，优选的，所述储液罐内转动连接有第六转轴，所述第六转轴上固定连接有搅拌叶片，所述搅拌叶片位于储液罐内，所述第六转轴延伸出储液罐的一端与第二电机的输出端之间连接有第三皮带。
13.为了提高移动平台上下移动的稳定性，优选的，所述车架上固定连接有导向杆，所述移动平台在导向杆上滑动，所述导向杆顶部与车架侧壁之间连接有钢丝绳。
14.一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔方法，采用以下步骤操作：
15.首先，将空心筒固定在需要旋孔的位置，所旋的孔处于空心筒内；然后，启动第二电机，带动转动筒转动，然后转动筒通过控制机构驱动移动平台向下移动，通过转动的螺旋片在空心筒中心处旋孔；其次，旋孔产生的珊瑚砂落在空心筒内，然后通过转动的拨动板将珊瑚砂通过漏孔落在传送带上，通过传送带输送到其他地方；其次，旋孔完成后，启动水泵，通过水泵将储液罐内的溶液通过导流孔输送到所旋孔的内壁；最后，溶液注入到珊瑚孔的内壁，停留一端时间，提高孔内珊瑚砂粘度，然后在溶液与珊瑚砂产生反应固话前，取出螺旋片，然后粘度继续增加，达到加固目的。
16.与现有技术相比，本发明提供了一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法，具备以下有益效果：
17.1、该具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法，通过转动的螺旋片，实现了旋孔的目的，避免了传统的锤击打入钢管桩时导致珊瑚砂颗粒破碎，进而扰动破坏原始地基土的现象出现，以及在旋孔完成后，及时注入溶液，防止孔洞坍塌，溶液采用micp技术，绿色环保，不破坏海洋环境。
18.2、该具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法，在旋孔的过程中，通过转动的转动筒和传送带的配合，实现将旋孔产生的珊瑚砂输送到其他地方，防止大量堆积在孔口，压塌孔口，同时，还通过转动的转动筒，实现控制移动平台的升降，进而进行向下旋孔作业和向上取出螺旋片。
附图说明
19.图1为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法的结构示意图；
20.图2为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法图1中a部分的放大图；
21.图3为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法图1中b部分的放大图；
22.图4为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法的局部结构
示意图；
23.图5为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法旋扩筒的剖视图；
24.图6为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法转动板的结构示意图；
25.图7为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法拨动板的结构示意图；
26.图8为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法空心筒的结构示意图；
27.图9为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法第二皮带的俯视图；
28.图10为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法第六转轴的俯视图；
29.图11为本发明提出的一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置及方法棘轮组件的结构示意图。
30.图中：1、车架；101、螺纹杆；102、导向杆；103、钢丝绳；2、移动平台；201、第一电机；202、第一齿轮；203、第一转轴；204、第二齿轮；3、旋扩筒；301、螺旋片；4、空心筒；401、转动筒；402、拨动板；5、第二电机；501、第三齿轮；502、齿环；6、漏孔；601、架体；7、第二转轴；701、第三转轴；702、传送带；703、第四转轴；704、蜗轮；705、蜗杆；706、第一皮带；8、第五转轴；801、第四齿轮；802、第二皮带；803、气缸；804、张紧轮；9、储液罐；901、第六转轴；902、第三皮带；903、搅拌叶片；10、水泵；1001、第一管道；1002、第二管道；1003、旋转接头；1004、导流孔；11、固定环；1101、转动板；1102、拉簧；12、第七转轴；1201、棘轮组件；1202、外轴；1203、内轴；1204、拨齿；1205、拨杆；1206、扭簧。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.实施例1：
34.参照图1-11，一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔装置，包括车架1和架体601，车架1上设有可自由升降的移动平台2，移动平台2上转动连接有用于旋孔的旋扩筒3，旋扩筒3侧壁固定连接有螺旋片301，移动平台2上设有第一电机201，旋扩筒3通过第一电机201驱动转动；还包括空心筒4，空心筒4贴合在珊瑚砂地面上，空心筒4内转动连接有转动筒401，转动筒401内壁固定连接有拨动板402；空心筒4侧壁固定连接有第二电机5，第二电机5的输出端固定连接有第三齿轮501，转动筒401外壁固定连接有与第三齿轮501啮合连接的齿环502；架体601贴合在珊瑚砂地面上，架体601上设有通过第二电机5驱动的传送带702，空心
筒4底部设有漏孔6，传送带702的一端位于漏孔6底部；空心筒4侧壁还设有通过转动筒401的转动控制移动平台2上下移动的控制机构。
35.移动平台2上还可以设置有一个马达，可以正反转的马达，由马达直接驱动旋扩筒3转动。
36.旋孔时，将空心筒4固定在需要旋孔的位置，所打的孔处于空心筒4内，启动第二电机5，第二电机5带动转动筒401转动，然后转动筒401通过控制机构驱动移动平台2向下移动，通过转动的螺旋片301在空心筒4中心处旋孔，旋孔产生的珊瑚砂落在空心筒4内，然后同时通过转动的转动筒401带动拨动板402转动，拨动珊瑚砂，珊瑚砂通过漏孔6落在传送带702上，通过传送带702输送到其他地方，防止堆积在所打的孔的周围，施加压力，导致孔口坍塌。
37.空心筒4起到收集珊瑚砂并配合转动筒401将其运走的作用的同时，由于空心筒4为上大下小的圆台型设计，在旋孔前，在所需要旋孔的位置先人工去除一点珊瑚砂，将空心筒4放置在里面，小口朝下，这样，在旋孔时，空心筒4的外壁就会对孔的内壁进行支撑，防止孔口坍塌。
38.实施例2：
39.参照图1-11，在实施例1的基础上，进一步的是，
40.架体601上转动连接有第二转轴7、第三转轴701和第四转轴703，传送带702连接在第二转轴7和第三转轴701之间，第二转轴7位于漏孔6底部，第二电机5的输出端固定连接有蜗杆705，第四转轴703上固定连接有与蜗杆705啮合连接的蜗轮704，架体601上还转动连接有第七转轴12，第七转轴12与第四转轴703之间通过第一皮带706连接，第七转轴12和第三转轴701之间通过棘轮组件1201相连接。
41.第二电机5在驱动转动筒401转动的同时，还通过蜗杆705驱动蜗轮704转动，蜗轮704通过第四转轴703和第一皮带706驱动第七转轴12转动，第七转轴12通过棘轮组件1201启动第三转轴701转动，进而带动传送带702转动，通过传送带702将产生的珊瑚砂运走。
42.第二电机5顺时针转动时，第七转轴12通过棘轮组件1201带动第三转轴701转动，第二电机5逆时针转动时，棘轮组件1201自动打滑，第七转轴12无法通过棘轮组件1201带动第三转轴701转动。
43.棘轮组件1201包括外轴1202和内轴1203，外轴1202套在内轴1203上，内轴1203上圆周分布了8-20个拨齿1204，外轴1202内壁转动连接有拨杆1205，拨杆1205与外轴1202内壁之间连接有用于复位的扭簧1206。
44.第七转轴12与内轴1203固定连接，第三转轴701与外轴1202固定连接。
45.当第二电机5顺时针转动时，内轴1203顺时针转动，拨齿1204和拨杆1205相抵，进而带动外轴1202转动，进而带动第三转轴701转动。
46.当第二电机5逆时针转动时，内轴1203逆时针转动，拨杆1205在拨齿1204的作用下向上转动，自动打滑，内轴1203无法带动外轴1202转动。
47.实施例3：
48.参照图1-11，在实施例2的基础上，进一步的是，
49.控制机构包括第五转轴8和螺纹杆101，第五转轴8转动连接在空心筒4侧壁，第五转轴8上固定连接有与齿环502啮合连接的第四齿轮801，螺纹杆101转动连接在车架1上，螺
纹杆101与第五转轴8之间通过第二皮带802相连接，移动平台2螺纹连接在螺纹杆101上。
50.车架1上固定连接在气缸803，气缸803的输出端连接有张紧轮804，张紧轮804与第二皮带802相贴。
51.转动筒401在转动时，同时通过齿环502和第四齿轮801带动第五转轴8转动，然后通过第二皮带802带动螺纹杆101转动，在螺纹杆101的作用下，移动平台2开始移动。
52.当车架1和第五转轴8之间的距离较短，导致第二皮带802松动时，启动气缸803，推动张紧轮804启动，通过张紧轮804瞪紧第二皮带802。
53.第二皮带802在不使用时，可以从第五转轴8上取下。
54.当第二电机5顺时针转动时，螺纹杆101带动移动平台2向下移动，进行旋孔，此时产生的珊瑚砂通过拨动板402落在传送带702上，然后运走。
55.当旋孔完成后，需要取出螺旋片301时，第二电机5逆时针转动时，螺纹杆101带动移动平台2向上移动，取出螺旋片301，此时，由于棘轮组件1201的作用，传送带702停止运行。
56.实施例4：
57.参照图1-11，在实施例3的基础上，进一步的是，
58.还包括储液罐9和水泵10，储液罐9和水泵10的输入端之间连接有第一管道1001，移动平台2上转动连接有第一转轴203，旋扩筒3固定在第一转轴203底部，第一转轴203和旋扩筒3内均设有导流孔1004，第一转轴203顶部设有与导流孔1004相连通的旋转接头1003，水泵10的输出端与旋转接头1003之间通过第二管道1002相连接。
59.当旋孔完成，旋扩筒3和螺旋片301还位于孔内时，启动水泵10，将储液罐9内的溶液通过旋转接头1003注入导流孔1004内，然后注入孔内，然后相外侧扩散，进行化学反应，提高孔内珊瑚砂粘度，然后在溶液与珊瑚砂产生反应固话前，取出旋扩筒3和螺旋片301，然后粘度继续增加，固话，达到加固目的。
60.第二管道1002为软管。
61.储液罐9内的溶液为含有丰富的钙离子和氮源营养液，可快速析出具有优异胶结能力的方解石碳酸钙结晶。
62.这一生物矿化作用常被称为微生物诱导方解石型碳酸钙沉积技术，即micp(microbial induced calcite deposition)技术。
63.利用micp技术胶结松散的珊瑚砂层，生成的碳酸钙与珊瑚砂主要化学成分相同，其微观结构与黏结性较好，反应污染小，对地层扰动小。
64.溶液的具体成分，以及注入珊瑚砂孔内，产生的化学反应，达到的效果，详情请参照：
65.申请号：cn201410050192.7；
66.公开(公告)号：cn103773376a；
67.专利标题：利用微生物固化松散珊瑚砂的方法。
68.移动平台2上固定连接有第一电机201，第一电机201的输出端固定连接有第一齿轮202，第一转轴203上固定连接有与第一齿轮202啮合连接的第二齿轮204。
69.旋扩筒3和螺旋片301还可通过第一电机201驱动转动。
70.实施例5：
71.参照图1和图6，在实施例4的基础上，进一步的是，
72.导流孔1004的出口端转动连接有转动板1101，导流孔1004内固定连接有固定环11，固定环11与转动板1101之间通过拉簧1102相连接。
73.导流孔1004的出口端设置有转动的转动板1101，在旋孔时，在拉簧1102的作用下，闭合，防止珊瑚沙进入导流孔1004内，导致堵塞，旋孔完成后，需要注入溶液时，溶液进入导流孔1004内，在液压的作用下，推动转动板1101转动，此时，转动板1101与导流孔1004下方，会出现一条缝隙，溶液从此缝隙中溢出，与孔内的珊瑚沙混合，溶液并持续向四周扩散，等到注入完成后，挡板失去液压的作用力，在拉簧1102的作用下，再次自动闭合。
74.导流孔1004的出口端设置成斜面，圆弧过度，防止在旋孔时，珊瑚沙聚集在此处，产生堵塞。
75.储液罐9内转动连接有第六转轴901，第六转轴901上固定连接有搅拌叶片903，搅拌叶片903位于储液罐9内，第六转轴901延伸出储液罐9的一端与第二电机5的输出端之间连接有第三皮带902。
76.第二电机5同时通过第三皮带902带动第六转轴901转动，进而带动搅拌叶片903在储液罐9内转动，搅动溶液，使其保持活性，防止沉淀。
77.实施例6：
78.参照图1-11，在实施例5的基础上，进一步的是；
79.车架1上固定连接有导向杆102，移动平台2在导向杆102上滑动，导向杆102顶部与车架1侧壁之间连接有钢丝绳103。
80.移动平台2在导向杆102上滑动，与螺纹杆101相互配合，提高移动平台2移动时的稳定性。
81.通过钢丝绳103的拉力，可减轻螺纹杆101所承受的弯曲应力，提高螺纹杆101的使用寿命。
82.实施例7：
83.参照图1-11，在实施例6的基础上，进一步的是，
84.一种具有固化地基作用的珊瑚砂旋孔方法，采用以下步骤操作：首先，将空心筒4固定在需要旋孔的位置，所旋的孔处于空心筒4内；然后，启动第二电机5，通过第三齿轮501和齿环502带动转动筒401转动，然后转动筒401通过控制机构驱动移动平台2向下移动，通过转动的螺旋片301在空心筒4中心处旋孔；其次，旋孔产生的珊瑚砂落在空心筒4内，然后通过转动的拨动板402将珊瑚砂通过漏孔6落在传送带702上，通过传送带702输送到其他地方，减轻孔口处的压力；其次，旋孔完成后，启动水泵10，通过水泵10将储液罐9内的溶液通过导流孔1004输送到所旋孔的内壁，然后向四周扩散；最后，溶液注入到珊瑚孔的内壁后，停留一端时间，提高孔内珊瑚砂粘度，然后在溶液与珊瑚砂产生反应固话前，取出螺旋片301，然后粘度还会继续增加，达到加固目的。
85.上文所说的全部电机，均可采用但不限于型号为90yr120gy38的正反转电机。
86.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。