本發(fā)明屬于水下施工，尤其涉及一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在水下施工領(lǐng)域，水下鉆孔作業(yè)廣泛應(yīng)用于水庫大壩、海洋工程、河流橋梁基礎(chǔ)建設(shè)、海底資源開發(fā)等多個領(lǐng)域的水下混凝土施工中。然而，面對復(fù)雜多變的水下環(huán)境，特別是在不平整地形條件下，傳統(tǒng)的鉆孔技術(shù)對作業(yè)的精確性和效率提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的水下鉆孔方案通常依賴潛水員在水下憑借個人經(jīng)驗，進(jìn)行水下鉆孔和孔深孔位間距的測量操作。在淺水環(huán)境中，潛水員不需要減壓，水下工作時長可以延長，采用潛水員逐個測量鉆孔的方案還可實施，但是在深水條件下，潛水員不僅受到深水壓力、能見度低等環(huán)境因素的影響，而且深水下潛水員的工作時長大打折扣，如果長期在深水中進(jìn)行工作強度大的作業(yè)，還存在較高的安全風(fēng)險。此外，深水環(huán)境的作業(yè)條件使得潛水員的工作時間受到嚴(yán)格限制，導(dǎo)致水下作業(yè)的連續(xù)性和效率受到影響。

2、在鉆孔過程中，由于水流、沉積物及周圍不平整地形的影響，鉆孔設(shè)備的定位和穩(wěn)定性常常會受到干擾。如果沒有精準(zhǔn)的定位和跟蹤技術(shù)，鉆孔的精度將受到極大影響，可能導(dǎo)致偏離預(yù)定位置、鉆孔深度錯誤或出現(xiàn)側(cè)壁坍塌等一系列問題。這些問題不僅會導(dǎo)致工期的延誤，還會增加建設(shè)成本，并影響后續(xù)工序的施工質(zhì)量。

3、近年來，雖然一些自動化水下鉆孔設(shè)備開始逐步投入使用，但大多數(shù)技術(shù)仍未能有效解決在不平整地形中對鉆孔位置的自動定位和連續(xù)作業(yè)問題?，F(xiàn)有技術(shù)往往難以對復(fù)雜地形的高度進(jìn)行實時識別和適應(yīng)，且缺乏對位置反饋的智能化控制，導(dǎo)致在動態(tài)環(huán)境中難以維持精準(zhǔn)定位。

4、本發(fā)明設(shè)計一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置及方法解決如上問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：

2、一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置及方法，它包括液壓鉆機、斜撐桿、油壓泵、軌道，軌道與斜撐桿數(shù)量均為兩個，斜撐桿下端與軌道滑動連接，軌道頭尾兩端均安裝有液壓牽引器，液壓牽引器與斜撐桿下端連接，油壓泵安裝在斜撐桿上端，軌道兩端分別安裝有用于與地基錨固連接的錨栓，油壓泵上端安裝有與油壓泵動力連接的外螺紋桿，兩個外螺紋桿彼此平行，液壓鉆機位于兩個斜撐桿之間，且液壓鉆機上設(shè)置有與兩個外螺紋桿連接的內(nèi)螺紋孔，斜撐桿上安裝有位于液壓鉆機上側(cè)的位移傳感器，液壓鉆機上安裝有鉆桿和壓力傳感器，鉆桿頭部安裝有鉆頭。

3、作為優(yōu)選的方案，軌道上設(shè)置有限位滑槽，斜撐桿下端設(shè)置有位于限位滑槽內(nèi)的滑塊，液壓牽引器通過鋼絲繩與滑塊連接。

4、作為優(yōu)選的方案，滑塊外表面安裝有若干與限位滑槽內(nèi)壁相抵的滾珠。

5、作為優(yōu)選的方案，液壓牽引器內(nèi)部安裝有用于統(tǒng)計位移距離的圈數(shù)計數(shù)器，圈數(shù)計數(shù)器與鋼絲繩連接。

6、作為優(yōu)選的方案，錨栓上安裝有上定位螺母和下定位螺母，上定位螺母和下定位螺母分別位于軌道的上下兩側(cè)。

7、作為優(yōu)選的方案，油壓泵通過固定螺栓安裝在斜撐桿上端。

8、作為優(yōu)選的方案，油壓泵、液壓鉆機、液壓牽引器通過液壓管與油壓系統(tǒng)連接。

9、作為優(yōu)選的方案，位移傳感器、壓力傳感器通過信號纜與信號系統(tǒng)連接。

10、一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置的使用方法，包括以下步驟：

11、（s1）裝置布置

12、通過潛水員將軌道及液壓鉆機整體吊放至水下指定鉆孔位置，軌道通過錨栓固定在地基上。

13、（s2）初始參數(shù)設(shè)定

14、設(shè)定鉆孔深度為l，壓力傳感器為p，鉆孔間距為m，記錄初始位移傳感器的數(shù)值為l0。

15、（s3）液壓鉆機1下降鉆進(jìn)

16、液壓鉆機至初始第一鉆孔位置后，啟動油壓泵工作正旋轉(zhuǎn)外螺紋桿，通過外螺紋桿與液壓鉆機的內(nèi)螺紋孔咬合，推動液壓鉆機下降，當(dāng)鉆頭接觸到地基后，壓力傳感器檢測到壓力值為p時，啟動液壓鉆機旋轉(zhuǎn)鉆孔，同時位移傳感器記錄數(shù)值l1，根據(jù)設(shè)定深度l持續(xù)鉆進(jìn)。

17、（s4）液壓鉆機1停止鉆進(jìn)并提升復(fù)位

18、當(dāng)位移傳感器數(shù)值達(dá)到l1+l時，液壓鉆機停止鉆進(jìn)，油壓泵停止正旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為反旋轉(zhuǎn)，提升液壓鉆機上升，位移傳感器收縮，數(shù)值減小，當(dāng)提升至位移傳感器數(shù)值為l0時，油壓泵停止反旋轉(zhuǎn)，鉆機提升停止。

19、（s5）液壓鉆機1位置牽引移動

20、液壓鉆機提升停止后，調(diào)節(jié)液壓牽引器啟動拉伸移動，牽引斜撐桿沿軌道前進(jìn)移動m間距至第二鉆孔位置。

21、重復(fù)步驟（s3）~（s5），直至一排孔鉆設(shè)全部完成，然后重新安裝軌道至新的一列鉆孔位置繼續(xù)下一個循環(huán)。

22、（s6）計算不平整地形高差

23、通過位移傳感器記錄不同孔位的l1+l，反算出不同地形下的各孔位高差，確定每個孔位所需要的錨筋長度，進(jìn)行下料錨筋長度。

24、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

25、1、本發(fā)明能夠根據(jù)不平整地形條件，按照設(shè)定尺寸參數(shù)實現(xiàn)水下鉆孔，并能夠按照程序設(shè)定自主移動連續(xù)作業(yè)，既提高了水下鉆孔作業(yè)的精度，又減少潛水員的水下作業(yè)時長和風(fēng)險。

26、2、本發(fā)明通過油壓泵帶動外螺紋桿轉(zhuǎn)動推動液壓鉆機向下鉆進(jìn)，通過壓力傳感器的數(shù)據(jù)變化監(jiān)測鉆頭到達(dá)基巖面的時間點，以及通過位移傳感器記錄鉆機的下移距離，能夠更加精準(zhǔn)的控制液壓鉆機的啟動時間以及鉆孔深度，確保鉆孔深度的精度。

27、3、本發(fā)明的滑塊能夠通過液壓牽引器在限位滑槽拉動滑動，能夠按照既定線路移動，并通過滾珠減少滑動摩擦力，提高了液壓鉆機在水下的移動效率。

28、4、本發(fā)明通過上定位螺母與下定位螺母能夠固定軌道懸空在基巖上的高度，無需對基巖的平整性處理，從而達(dá)到適應(yīng)不平整地形的目的。

技術(shù)特征：

1.一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置，其特征在于，包括液壓鉆機（1）、斜撐桿（2）、油壓泵（3）、軌道（4），軌道（4）與斜撐桿（2）數(shù)量均為兩個，斜撐桿（2）下端與軌道（4）滑動連接，軌道（4）頭尾兩端均安裝有液壓牽引器（5），液壓牽引器（5）與斜撐桿（2）下端連接，油壓泵（3）安裝在斜撐桿（2）上端，所述軌道（4）兩端分別安裝有用于與地基錨固連接的錨栓（6），油壓泵（3）上端安裝有與油壓泵（3）動力連接的外螺紋桿（7），兩個外螺紋桿（7）彼此平行，液壓鉆機（1）位于兩個斜撐桿（2）之間，且液壓鉆機（1）上設(shè)置有與兩個外螺紋桿（7）連接的內(nèi)螺紋孔（8），斜撐桿（2）上安裝有位于液壓鉆機（1）上側(cè)的位移傳感器（9），液壓鉆機（1）上安裝有鉆桿（10）和壓力傳感器（11），鉆桿（10）頭部安裝有鉆頭（12）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置，其特征在于：所述軌道（4）上設(shè)置有限位滑槽（13），斜撐桿（2）下端設(shè)置有位于限位滑槽（13）內(nèi)的滑塊（14），液壓牽引器（5）通過鋼絲繩（15）與滑塊（14）連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置，其特征在于：所述滑塊（14）外表面安裝有若干與限位滑槽（13）內(nèi)壁相抵的滾珠（16）。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置，其特征在于：所述液壓牽引器（5）內(nèi)部安裝有用于統(tǒng)計位移距離的圈數(shù)計數(shù)器，圈數(shù)計數(shù)器與鋼絲繩（15）連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置，其特征在于：所述錨栓（6）上安裝有上定位螺母（17）和下定位螺母（18），上定位螺母（17）和下定位螺母（18）分別位于軌道（4）的上下兩側(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置，其特征在于：所述油壓泵（3）通過固定螺栓（19）安裝在斜撐桿（2）上端。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置，其特征在于：所述油壓泵（3）、液壓鉆機（1）、液壓牽引器（5）通過液壓管與油壓系統(tǒng)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置，其特征在于：所述位移傳感器（9）、壓力傳感器（11）通過信號纜與信號系統(tǒng)連接。

9.一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置的使用方法，其特征在于采用了如權(quán)利要求1-8任一所述一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置進(jìn)行施工，步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于水下施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水下不平整地形自動定位鉆孔裝置及方法，它包括液壓鉆機、斜撐桿、油壓泵、軌道，斜撐桿下端與軌道滑動連接，軌道頭尾兩端均安裝有液壓牽引器，液壓牽引器與斜撐桿下端連接，油壓泵安裝在斜撐桿上端，軌道兩端分別安裝有用于與地基錨固連接的錨栓，油壓泵上端安裝有與油壓泵動力連接的外螺紋桿，液壓鉆機上設(shè)置有與兩個外螺紋桿連接的內(nèi)螺紋孔，斜撐桿上安裝有位于液壓鉆機上側(cè)的位移傳感器，液壓鉆機上安裝有鉆桿和壓力傳感器，本發(fā)明能夠根據(jù)不平整地形條件，按照設(shè)定尺寸參數(shù)實現(xiàn)水下鉆孔，并能夠按照程序設(shè)定自主移動連續(xù)作業(yè)，既提高了水下鉆孔作業(yè)的精度，又減少潛水員的水下作業(yè)時長和風(fēng)險。

技術(shù)研發(fā)人員：余勛,黃致鋒,程慶超,趙沈軍,張儻儻,汪文林,高浩,王麗娟,高開,邵益民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州國電大壩安全工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8