技术领域
[0001] 本
发明涉及单基坑的短距离管道开挖隧道施工领域，具体说是一种高精度多功能水平螺旋钻机。
背景技术
[0002] 管道施工经常会遇到公路、
铁路、河流、房屋等不能采用明挖方式进行施工的情况，需采用暗挖方法穿越这些障碍物。目前市面上已有的管道铺设钻机导向精度较低，管道之间连接效率十分低下，且必须要有入钻点和出钻点，功能单一，施工具有很大的局限性，这些管道施工机械也只能完成一些简单施工，具有精度控制的单洞施工设备更为少见。随着工程施工的发展及需求，更多地
下管道工程也在追求高效的新的多功能的管道铺设设备。
发明内容
[0003] 本发明的发明目的在于克服目前管道施工设备存在的管道连接效率低，施工条件要求高，功能单一，施工精度低的
缺陷，从而实现一种施工方式灵活，施工条件要求较低，施工精度高管道连接效率高的高精度多功能水平螺旋钻机。
[0004] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种高精度多功能水平螺旋钻机，包括双层平移
机架、顶推行走装置、驱动动
力装置、回转装置和铺管调向装置，还包括光学导向装置、吊运装置、
液压泵站和电器控制柜，所述双层平移机架固定于基坑底部，吊运装置固定设置于双层平移机架一侧，光学导向装置固定设置于顶推行走装置后侧，所述顶推行走装置活动安装于双层平移机架上，顶推行走装置中心部安装有驱动动力装置，所述驱动动力装置的传动端固定安装回转装置；驱动动力装置
输出轴上连接
钻杆，所述回转装置前侧连接
套管，套管之间采用
螺纹连接，钻杆平行于套管且设置于套管内部，双层平移机架前端安装铺管调向装置，套管从铺管调向装置内部穿过。
[0005] 作为本发明的优选技术方案，所述双层平移机架包括
丝杠支撑顶铁、轨道架、底部支撑架和平移油缸，丝杠支撑顶铁的基坑
侧壁作用端为球铰结构，调整前后丝杠使支撑顶铁作用于基坑前后墙体，前后支撑顶铁提供支撑作用，抵消设备动作的反力；轨道架设置于底部支撑架滑移轨道上，轨道架通过平移油缸滑动设置于底部支撑架上，轨道架通过平移油缸驱动在底部支撑架上自由滑动，当管道施工要求管洞之间低间距排布时，轨道架在底部支撑架上短距离移动，即可进行下一管洞的施工，减少设备吊运调整时间。
[0006] 作为本发明的优选技术方案，所述顶推行走装置包括顶推架、顶推油缸、轨道轮和限位轮；顶推架中心部开设有驱动动力装置安装孔，驱动动力装置安装孔圆周均布有滑动导向槽，顶推油缸穿过顶推架与双层平移机架连接，顶推架底部装有轨道轮和限位轮。顶推油缸外围设置有增程换位
锁死机构，增程换位锁死机构包括凸起卡
块、联动挡块、联动杆和联动把手，所述凸起卡块按设定间距均布设置于顶推油缸缸筒外壁上，所述联动挡块安装于顶推油缸外围的凸起卡块之间，联动把手通过联动杆将联动挡块
同步带动，顶推油缸开始工作后，通过顶推油缸伸缩运动转换顶推架在顶推油缸上的锁死
位置，可增加顶推架在双层平移机架上移动的总行程。
[0007] 作为本发明的优选技术方案，所述驱动动力装置包括主驱动、伸缩油缸和过渡接头，主驱动外围均布有与驱动动力装置安装孔的滑动导向槽配合的导向块；主驱动通过伸缩油缸与顶推架连接，主驱动通过伸缩油缸带动可沿顶推架的滑动导向槽前后滑动，过渡接头与主驱动输出轴相连。
[0008] 作为本发明的优选技术方案，所述钻杆包括先导钻杆和螺旋钻杆，先导钻杆和螺旋钻杆均为空心结构，均能通过光学导向装置发出的光学
信号；先导
钻头端面呈斜切面。
[0009] 作为本发明的优选技术方案，过渡接头包括先导钻杆过渡接头和螺旋钻杆过渡接头，先导钻杆和螺旋钻杆分别通过先导钻杆过渡接头和螺旋钻杆过渡接头由主驱动带动旋转。
[0010] 作为本发明的优选技术方案，所述回转装置包括回转支撑、回转环体和可移动卡环，回转装置安装于顶推架前侧，回转环体内侧壁上加工有
键槽，可移动卡环滑动设置于回转环体内侧键槽中。
[0011] 作为本发明的优选技术方案，所述铺管调向装置包括
定心轮架、类
棘轮环件、转动环、卡块、楔块、调向油缸和环形
箱体座，定心轮架圆周均布于环形箱体座前端面上，转动环与环形箱体座通过调向油缸连接，卡块穿过转动环卡于类棘轮环件，调向油缸带动转动环转动，卡块带动类棘轮环件转动，楔块沿类棘轮环件轨道转动，楔块压紧套管力不断增大，调向油缸最终带动套管转动。
[0012] 所述驱动动力装置提供两种动力，钻杆转动
扭矩和套管连接扭矩；主驱动输出端连接钻杆，驱动扭矩输出作用于钻杆，带动钻杆转动；套管为
螺纹连接，套管连接时驱动动力装置通过伸缩油缸的动作相对顶推行走装置往后平移，螺旋钻杆过渡接头远离所需连接的螺旋钻杆，此时螺旋钻杆过渡接头与回转装置的可移动卡环接合，主驱动带动螺旋钻杆过渡接头转动，螺旋钻杆过渡接头又带动可移动卡环转动，最终可移动卡环带动回转环体转动并传递回转扭矩，回转环体与套管通过紧定结构连接，最终将驱动扭矩转化为套管之间连接的扭矩。
[0013] 本发明的水平螺旋钻机的施工使用过程包括以下两种：先导孔后扩孔施工：水平螺旋钻机安装完毕，一切准备就绪，更换驱动动力装置中的过渡接头为先导钻杆过渡接头，依次连接先导钻杆和先导钻头，先导钻头里安装光学导向装置的发射器，由于先导钻头呈斜切面，钻进过程与土体
接触始终会处于偏斜趋势，驱动动力装置依据光学导向装置不断带动先导钻杆转动进行纠偏，钻至设计深度；更换过渡接头为螺旋钻杆过渡接头，螺旋钻杆连接扩挖刀头，将螺旋钻杆套入套管后，扩挖刀头、螺旋钻杆和套管沿着先导钻杆爬行，螺旋钻杆将渣土输送至洞外，驱动动力装置提供螺旋钻杆转动扭矩和套管连接扭矩，顶推行走装置提供设备钻进和套管铺设的顶推力，最终完成套管的铺设，拆卸抽出钻杆，进行后续施工。
[0014] 直接成孔铺管施工：水平螺旋钻机安装完毕，一切准备就绪，更换驱动动力装置中的过渡接头为螺旋钻杆过渡接头，依次连接螺旋钻杆和一次成洞刀头，在螺旋钻杆首节前端里安装光学导向装置的发射器，螺旋钻杆套进套管内，套管首节呈空心斜切面，螺旋钻杆和套管被顶推过程中，套管由于首节斜切面存在，不断产生偏斜趋势，铺管调向装置根据光学导向装置不断调整套管使其回正，螺旋钻杆不断向洞外输送渣土，驱动动力装置提供螺旋钻杆转动扭矩和套管连接扭矩，顶推行走装置提供设备钻进和套管铺设的顶推力，最终完成套管的铺设，拆卸抽出螺旋钻杆，进行后续施工。
[0015] 本发明的高精度多功能水平螺旋钻机的有益效果：1.本发明的高精度多功能水平螺旋钻机，适用于多种
地层，具有功能多样性，操作控制方便安全，提高了整机的
稳定性，改善了整机结构，顶推运动轨迹更加精确，管道施工精度大大提高。
[0016] 2.本发明的高精度多功能水平螺旋钻机，主驱动可以通过过渡接头
直接驱动钻杆转动，同时可以利用伸缩油缸与钻杆脱离进而单独驱动套管旋转，实现了套管的高效连接，并且实现了驱动钻杆或套管之间的迅速切换，极大地提高了管道施工效率。
[0017] 3.本发明的高精度多功能水平螺旋钻机，施工方式非常灵活多变，既可先导孔再扩孔，又可一次成孔，解决了单基坑施工条件要求高，施工困难的难题。
[0018] 4.本发明的高精度多功能水平螺旋钻机，设置有铺管调向装置，即使在一次成孔的施工过程中仍然能够保证套管旋进的精确方向，进一步保证了施工精度，同时也提高了设备的自动化程度。
[0019] 5.本发明的高精度多功能水平螺旋钻机，轨道架通过平移油缸滑动设置于底部支撑架上，当管道施工要求管洞之间低间距排布时，轨道架在底部支撑架上短距离移动，即可进行下一管洞的施工，减少设备吊运调整时间。
附图说明
[0020] 图1是高精度多功能水平螺旋钻机的工作状态结构示意图；图2是高精度多功能水平螺旋钻机的侧视结构示意图
图3是顶推行走装置的结构示意图；
图4是图3的右视结构示意图；
图5是驱动动力装置的结构示意图；
图6是回转装置的结构示意图；
图7是铺管调向装置的结构示意图；
图8是先导孔后扩孔施工的结构示意图；
图9是直接成孔铺管施工的结构示意图。
[0021] 参见图1-9：1-双层平移机架，101-丝杠支撑顶铁，102-轨道架，103-底部支撑架，104-平移油缸，2-顶推行走装置，201-顶推架，202-顶推油缸，203-轨道轮，204-限位轮，
205-驱动动力装置安装孔，206-滑动导向槽，207-增程换位锁死机构，271-凸起卡块，272-联动挡块，273-联动杆，274-联动把手，3-驱动动力装置，301-主驱动，302-伸缩油缸，303-过渡接头，304-导向块，4-回转装置，401-回转支撑，402-回转环体，403-可移动卡环，5-铺管调向装置，501-定心轮架，502-类棘轮环件，503-转动环，504-卡块，505-楔块，506-调向油缸，507-环形箱体座，6-光学导向装置，7-吊运装置，8-
液压泵站，9-电器控制柜，10-钻杆，1001-先导钻杆，1002-螺旋钻杆，11-套管，12-先导钻头，13-光学导向装置发射器，14-扩挖刀头，15-一次成洞刀头。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的高精度多功能水平螺旋钻机做更加详细的描述。
[0023]
实施例1：本发明的高精度多功能水平螺旋钻机，包括双层平移机架1、顶推行走装置2、驱动动力装置3、回转装置4和铺管调向装置5，还包括光学导向装置6、吊运装置7、液压泵站8和电器控制柜9，所述双层平移机架1固定于基坑底部，吊运装置7固定设置于双层平移机架1一侧，光学导向装置6固定设置于顶推行走装置2后侧，所述顶推行走装置2活动安装于双层平移机架1上，顶推行走装置2中心部安装有驱动动力装置3，所述驱动动力装置3的传动端固定安装回转装置4；驱动动力装置3输出轴上连接钻杆10，所述回转装置4前侧连接套管11，套管11之间采用螺纹连接，钻杆10平行于套管11且设置于套管11内部，双层平移机架1前端安装铺管调向装置5，套管11从铺管调向装置5内部穿过。
[0024] 所述双层平移机架1包括丝杠支撑顶铁101、轨道架102、底部支撑架103和平移油缸104，丝杠支撑顶铁101的基坑侧壁作用端为球铰结构；轨道架102设置于底部支撑架103滑移轨道上，轨道架102通过平移油缸104滑动设置于底部支撑架103上，轨道架102通过平移油缸104驱动在底部支撑架103上自由滑动，当管道施工要求管洞之间低间距排布时，轨道架102在底部支撑架103上短距离移动，即可进行下一管洞的施工，减少设备吊运调整时间。
[0025] 所述顶推行走装置2包括顶推架201、顶推油缸202、轨道轮203和限位轮204；顶推架201中心部开设有驱动动力装置安装孔205，驱动动力装置安装孔205圆周均布有滑动导向槽206，顶推油缸202穿过顶推架201与双层平移机架1连接，顶推架201底部装有轨道轮203和限位轮204。顶推油缸202外围设置有增程换位锁死机构207，增程换位锁死机构207包括凸起卡块271、联动挡块272、联动杆273和联动把手274，所述凸起卡块271按设定间距均布设置于顶推油缸202缸筒外壁上，所述联动挡块272安装于顶推油缸202外围的凸起卡块
271之间，联动把手274通过联动杆273将联动挡块272同步带动，顶推油缸202开始工作后，通过顶推油缸202伸缩运动转换顶推架201在顶推油缸202上的锁死位置，可增加顶推架201在双层平移机架1上移动的总行程。
[0026] 所述驱动动力装置3包括主驱动301、伸缩油缸302和过渡接头303，主驱动301外围均布有与驱动动力装置安装孔205的滑动导向槽206配合的导向块304；主驱动301通过伸缩油缸302与顶推架201连接，主驱动301通过伸缩油缸302带动可沿顶推架201的滑动导向槽206前后滑动，过渡接头303与主驱动301输出轴相连。
[0027] 所述钻杆10包括先导钻杆1001和螺旋钻杆1002，先导钻杆1001和螺旋钻杆1002均为空心结构，均能通过光学导向装置6发出的光学信号。
[0028] 过渡接头303包括先导钻杆过渡接头和螺旋钻杆过渡接头，先导钻杆1001和螺旋钻杆1002分别通过先导钻杆过渡接头和螺旋钻杆过渡接头由主驱动301带动旋转。
[0029] 所述回转装置4包括回转支撑401、回转环体402和可移动卡环403，回转装置4安装于顶推架201前侧，回转环体402内侧壁上加工有键槽，可移动卡环403滑动设置于回转环体402内侧键槽中。
[0030] 所述铺管调向装置5包括定心轮架501、类棘轮环件502、转动环503、卡块504、楔块505、调向油缸506和环形箱体座507，定心轮架501圆周均布于环形箱体座507前端面上，转动环503与环形箱体座507通过调向油缸506连接，卡块504穿过转动环503卡于类棘轮环件
502，调向油缸506带动转动环503转动，卡块504带动类棘轮环件502转动，楔块505沿类棘轮环件502轨道转动，楔块505压紧套管11的力不断增大，调向油缸506最终带动套管11转动。
[0031] 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明构思和原则的前提下所做出的等同变化与
修改，均应属于本发明保护的范围。
