CN118273316A - 一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置及方法，包括支撑底座，活动机架处于横向状态下，控制及信号传输系统控制智能机械臂拾取钻头杆或钻头拼接杆移动至活动机架并与钻头旋转座对接；活动机架处于竖向状态下，升降座受控于控制及信号传输系统活动升降；控制及信号传输系统可调速地控制旋转电机驱动钻头旋转座并连带钻头杆或钻头拼接杆旋转；控制及信号传输系统可调压地控制供料泵对旋喷钻进系统输送进入钻头拼接杆和钻头杆内部的水泥浆；通过土体监测传感器收集并分析地下土质数据。本发明能有效降低施工人员的劳动强度，施工效率和施工安全更高，提升自动化程度并可以一台设备完成施工，以提高施工设备的适用范围。

Description

一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置及方法

技术领域

本发明涉及建筑土层钻桩加固技术领域，尤其涉及一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置及方法。

背景技术

旋喷桩技术是一种地基处理技术，通过高压旋转喷射水泥浆到地下，与土壤混合，形成有一定强度和刚度的柱状体，以增强地基承载力和稳定性。适用于道路、桥梁、建筑物的地基加固，以及坡面防护、地下水控制等。随着城市化进程的加速和基础设施建设的快速发展，对地基工程的要求越来越高，尤其是在地基承载力不足、土壤稳定性差的区域，旋喷桩技术作为一种有效的地基加固手段，需求日益增长。然而，传统的旋喷桩施工设备操作复杂，对操作人员的技能要求高，施工效率相对较低，安全风险较高。随着自动化技术、信息技术的发展，通过集成先进的自动化控制系统和快速装卸机构，可以显著提升施工效率，减少人为错误，降低劳动强度，提高安全性。再者，现代工程建设越来越重视环保和安全标准，全自动化快装高压旋喷桩施工辅助装置能够在减少环境影响的同时，确保施工现场的安全，特别是在复杂地质条件或密集城市环境中的应用，虽然自动化设备的初期投入相对较高，但通过提高施工效率、减少施工时间、降低人力成本等，可以在整个项目周期内实现经济效益的最大化。

然而，目前已有的旋喷桩技术方案包括传统旋喷桩施工技术和半自动化旋喷桩施工设备。传统的旋喷桩技术主要依靠人工操作进行钻孔、喷射和搅拌等工序。虽然这种方法在技术上已经比较成熟，但存在施工效率低、操作繁琐、劳动强度高、施工安全性差、施工质量受操作技能影响大等问题。而半自动化旋喷桩施工设备在一定程度上集成了自动化控制技术，如自动调整喷射参数、自动记录施工数据等，但仍然需要人工辅助完成部分操作，自动化程度仍然有待提高。并且对于加固深度较大的工程，现有设备的尺寸通常较大，通常需要多台设备协同操作，操作过程较为繁琐，整体尺寸也通常较大，不利于在空间受限的施工现场进行施工，施工设备适用范围常受到限制。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置及方法，能有效降低施工人员的劳动强度，操作更加灵活性、施工效率和施工安全更高，明显提升旋喷桩施工过程的自动化程度，旋喷桩施工过程可以一台设备完成，降低占用空间，以提高施工设备的适用范围。

本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，包括支撑底座，所述支撑底座上设置有装配系统、供料系统、旋喷钻进系统以及控制及信号传输系统；

所述装配系统包括受控于所述控制及信号传输系统的智能机械臂；所述供料系统包括受控于所述控制及信号传输系统的供料泵；

所述旋喷钻进系统包括旋转电机、活动机架以及适于相互对接的钻头杆和钻头拼接杆；所述钻头杆的底端设置有土体监测传感器，所述活动机架上设有升降座，所述升降座上设有传动连接于所述旋转电机的钻头旋转座；所述活动机架枢接在所述支撑底座上并能受控于所述控制及信号传输系统转动至横向状态或竖向状态；

其中：

所述活动机架处于横向状态下，所述控制及信号传输系统控制所述智能机械臂拾取钻头杆或钻头拼接杆移动至所述活动机架上并与钻头旋转座对接；

所述活动机架处于竖向状态下，所述升降座受控于所述控制及信号传输系统活动升降；所述控制及信号传输系统可调速地控制所述旋转电机驱动钻头旋转座并连带所述钻头杆或钻头拼接杆旋转；所述控制及信号传输系统可调压地控制所述供料泵对所述旋喷钻进系统输送进入所述钻头拼接杆和钻头杆内部的水泥浆；所述控制及信号传输系统通过所述土体监测传感器收集并分析地下土层的土质数据。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，所述支撑底座上设置有受控于所述控制及信号传输系统的快速移动系统，所述快速移动系统包括分布在支撑底座底部相对两侧的移动履带。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，所述支撑底座上设置有受控于所述控制及信号传输系统的动力系统；通过所述动力系统对所述装配系统、供料系统、旋喷钻进系统以及快速移动系统提供动力。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，还包括与所述控制及信号传输系统相互远程数据交互的远程智能控制系统；

所述远程智能控制系统通过所述控制及信号传输系统远程控制和数据监控所述装配系统、供料系统、旋喷钻进系统、快速移动系统以及动力系统。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，所述活动机架上设置有至少两个呈直线排列的定位夹具；

所述智能机械臂拾取钻头杆或钻头拼接杆移动至所述活动机架上时，各个所述定位夹具限位固定所述钻头杆或钻头拼接杆以使所述钻头杆或钻头拼接杆同轴对接于所述钻头旋转座。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，所述供料系统还包括供料管，所述供料管通过插入所述钻头旋转座的内部接通所述钻头杆或钻头拼接杆。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，所述供料系统还包括拖链，所述拖链的一端连接于所述活动机架，另一端连接于所述升降座并从动于所述升降座；

所述供料管的一部分套接在所述拖链内。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，所述支撑底座上固定设置有受控于所述控制及信号传输系统的机架液压千斤顶；

所述机架液压千斤顶的伸缩杆传动连接于所述活动机架；

通过伸出所述机架液压千斤顶的伸缩杆驱动所述活动机架转动至竖向状态；通过收缩所述机架液压千斤顶的伸缩杆驱动所述活动机架转动至横向状态。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，所述支撑底座的相对两侧分别设置有若干个受控于所述控制及信号传输系统的底座液压千斤顶；

通过各个所述底座液压千斤顶向上支起所述支撑底座。

根据本发明一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，所述支撑底座和活动机架上分别设置有受控于所述控制及信号传输系统的监控摄像头。

基于上述，本发明还公开一种施工方法，包括如下步骤：

支撑底座移动至需要施工的位置后固定在需要施工的位置，保证整个施工设备处在水平状态；

S2、控制及信号传输系统控制活动机架转动至横向状态后，所述智能机械臂拾取钻头杆放置到所述活动机架内并对接于钻头旋转座，再通过旋转电机带动钻头旋转座旋转，让钻头杆螺纹连接于钻头旋转座；

S3、控制及信号传输系统控制活动机架转动至竖向状态后，通过旋转电机带动钻头杆旋转，并通过升降座带动钻头杆下降并钻入地下土层；与此同时，供料系统通过供料泵对钻头杆输送高压水泥浆，开始旋喷桩的施工；

S4、待钻头杆完全打入地下土体后，供料系统停止供料，并通过旋转电机带动钻头旋转座反向旋转，让钻头旋转座与钻头杆脱离；随后控制及信号传输系统再次控制活动机架转动至横向状态后，智能机械臂拾取钻头拼接杆放置到活动机架内并对接于钻头旋转座，再通过旋转电机带动钻头旋转座旋转，让钻头拼接杆螺纹连接于钻头旋转座；

S5、控制及信号传输系统再次控制活动机架转动至竖向状态后，让钻头拼接杆与钻头杆对接，通过旋转电机带动钻头拼接杆旋转，让钻头拼接杆螺纹连接于钻头杆并且一并带动钻头拼接杆和钻头杆旋转，并通过升降座带动钻头拼接杆下降并继续钻入地下土层；与此同时，供料系统通过供料泵对钻头拼接杆输送高压水泥浆，继续旋喷桩的施工；

S6、待第一段钻头拼接杆完全打入地下土体后，继续重复步骤S4和步骤S5，依次让多段钻头拼接杆依次对接固定后继续钻入地下土体并继续进行旋喷桩的施工，直至钻入至预设的固定深度，完成旋喷桩的施工。

本发明的一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置在执行高压旋喷桩施工的过程中施工人员可以预先通过所述控制及信号传输系统控制所述活动机架切换至横向状态，然后所述智能机械臂拾取钻头杆或钻头拼接杆移动至所述活动机架上并与钻头旋转座对接，自动化地实现钻头杆或钻头拼接杆的预先安装，随后再通过所述控制及信号传输系统控制所述活动机架切换至竖向状态，即可摆好让钻头杆或钻头拼接杆钻入土层的竖直姿态，随后可通过所述控制及信号传输系统可调速地控制所述旋转电机驱动钻头旋转座并连带所述钻头杆或钻头拼接杆旋转，顺利地让钻头杆或钻头拼接杆向下钻入土层，并且钻孔速度可以利用所述控制及信号传输系统自动化地灵活调节，操作简易方便、自动化程度和施工效率高，完成钻孔后，随即通过所述控制及信号传输系统可调压地控制所述供料泵对所述旋喷钻进系统输送进入所述钻头拼接杆和钻头杆内部的水泥浆，并且从钻头杆对外喷出的水泥浆喷射压力和流量也均可以利用所述控制及信号传输系统自动化地灵活调节，操作简易方便、自动化程度和施工效率高，还可以通过所述土体监测传感器检测并分析地下土层的土质数据并利用所述控制及信号传输系统进行数据收集和针对收集数据的智能分析，自动化程度高。故整个旋喷桩施工过程可以仅通过一台设备便可以完成，避免依赖多台设备协作，故可以有利于降低施工设备的占用空间，提高施工设备的适用范围，整个施工过程有效降低施工人员的劳动强度，操作更加灵活性、施工效率和施工安全更高，明显提升旋喷桩施工过程的自动化程度，使得设备能在空间受限的环境中迅速部署，增强了施工的灵活性和适应性。综合来看，本发明在提升施工效率、确保施工质量、降低安全风险以及增加施工环境适应性方面，表现出了显著的优势，具有广泛的应用潜力和显著的社会、经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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他的附图。

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明的整体结构图；

图3是本发明的局部结构图（活动机架处于横向状态）；

图4是本发明关于旋喷钻进系统的部分结构图；

图5是本发明的局部结构图（活动机架处于竖向状态）；

图6是本发明关于钻头杆的局部结构图；

图7是本发明关于定位夹具的结构图。

附图标记：

1、支撑底座，11、机架液压千斤顶，12、底座液压千斤顶，13、监控摄像头，14、收集框，15、信号传输天线；

2、装配系统，21、智能机械臂；

3、供料系统，31、供料管，32、拖链；

4、旋喷钻进系统，41、旋转电机，42、活动机架，43、钻头杆，44、钻头拼接杆，45、升降座，46、钻头旋转座，47、定位夹具，48、枢接座，49、弹性夹钩；

5、控制及信号传输系统；

6、土体监测传感器；

7、快速移动系统，71、移动履带；

8、动力系统，

9、远程智能控制系统。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

如图1至图7所示，本实施例的一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其结构包括支撑底座1并且在支撑底座1上搭载了装配系统2、供料系统3、旋喷钻进系统4以及控制及信号传输系统5。关于装配系统2，装配系统2包括智能机械臂21，智能机械臂21受控制及信号传输系统5的控制，供料系统3包括供料泵（图中未画出），供料泵也受控制及信号传输系统5的控制，此外，旋喷钻进系统4包括旋转电机41、活动机架42以及适于相互对接的钻头杆43和钻头拼接杆44，并且钻头杆43的底端安装有土体监测传感器6，活动机架42上安装升降座45，升降座45上安装有随升降座45在活动机架42上活动升降的钻头旋转座46，钻头旋转座46传动连接于旋转电机41，旋转电机41同样受控于控制及信号传输系统5，通过控制及信号传输系统5启动旋转电机41便能带动钻头旋转座46旋转。并且，活动机架42枢接在支撑底座1上，以使活动机架42可以在支撑底座1上活动翻转，施工人员可以通过控制及信号传输系统5控制活动机架42在支撑底座1上转动至横向状态或竖向状态。使用时，活动机架42处于横向状态下，控制及信号传输系统5控制智能机械臂21拾取钻头杆43或钻头拼接杆44移动至活动机架42上并与钻头旋转座46对接，需要说明的是，在本领域的现有技术中，钻头杆43和钻头拼接杆44一般会在端部设有连接螺纹，以使相互对接的钻头杆43与钻头拼接杆44可以通过相互旋转的方式螺纹连接，而本实施例的钻头旋转座46也设有螺纹孔，该螺纹孔匹配于钻头杆43和钻头拼接杆44的端部螺纹，故当控制及信号传输系统5控制智能机械臂21拾取钻头杆43或钻头拼接杆44移动至活动机架42上并与钻头旋转座46对接后，再通过控制及信号传输系统5控制钻头旋转座46旋转，并可以自动化地把钻头杆43或钻头拼接杆44螺纹连接在钻头旋转座46上。另外，活动机架42处于竖向状态下，升降座45受控于控制及信号传输系统5活动升降，施工人员可以通过控制及信号传输系统5自动化地控制升降座45在竖直状态的活动机架42上活动升降，而控制及信号传输系统5可调速地控制旋转电机41驱动钻头旋转座46并连带钻头杆43或钻头拼接杆44旋转，以便于实现钻头杆43或钻头拼接杆44的自动化钻孔操作，实现钻孔的速度可以自动化控制，并且控制及信号传输系统5可调压地控制供料泵对旋喷钻进系统4输送进入钻头拼接杆44和钻头杆43内部的水泥浆，实现水泥浆通过钻头杆43对外喷射的压力和流量可以自动化控制。最后，在钻孔或旋喷过程中，控制及信号传输系统5还能通过土体监测传感器6自动化地收集并分析地下土层的土质数据，能够实时收集施工数据，如喷射参数、土壤反应等，并通过数据分析优化施工方案。

可以理解，本发明的方案在执行高压旋喷桩施工的过程中施工人员可以预先通过控制及信号传输系统5控制活动机架42切换至横向状态，然后智能机械臂21拾取钻头杆43或钻头拼接杆44移动至活动机架42上并与钻头旋转座46对接，自动化地实现钻头杆43或钻头拼接杆44的预先安装，随后再通过控制及信号传输系统5控制活动机架42切换至竖向状态，即可摆好让钻头杆43或钻头拼接杆44钻入土层的竖直姿态，随后可通过控制及信号传输系统5可调速地控制旋转电机41驱动钻头旋转座46并连带钻头杆43或钻头拼接杆44旋转，也同步控制升降座45下降，顺利地让钻头杆43或钻头拼接杆44向下钻入土层，并且钻孔速度可以利用控制及信号传输系统5自动化地灵活调节，操作简易方便、自动化程度和施工效率高，完成钻孔后，随即通过控制及信号传输系统5可调压地控制供料泵对旋喷钻进系统4输送进入钻头拼接杆44和钻头杆43内部的水泥浆，并且从钻头杆43对外喷出的水泥浆喷射压力和流量也均可以利用控制及信号传输系统5自动化地灵活调节，操作简易方便、自动化程度和施工效率高，还可以通过土体监测传感器6检测并分析地下土层的土质数据并利用控制及信号传输系统5进行数据收集和针对收集数据的智能分析，自动化程度高。故整个旋喷桩施工过程可以仅通过一台设备便可以完成，避免依赖多台设备协作，故可以有利于降低施工设备的占用空间，提高施工设备的适用范围，特别适用于空间受限的施工现场，如城市建筑群中或地下室内，其模块化和自动化安装特性极大地提高了施工的灵活性和可行性，整个施工过程有效降低施工人员的劳动强度，操作更加灵活性、施工效率和施工安全更高，明显提升旋喷桩施工过程的自动化程度。

此外，支撑底座1上还安装有收集框14，收集框14用于收集多个钻头拼接杆44，收集框14抵近于智能机械臂21的安装位置，故可以便于智能机械臂21定点拾取钻头拼接杆44。

在一个实施例中，支撑底座1上安装有快速移动系统 7，具体地，快速移动系统7包括分布在支撑底座1底部相对两侧的移动履带71，移动履带71同样受控于控制及信号传输系统5，需要对某个位置进行施工时，只要通过控制及信号传输系统5控制快速移动系统 7的各个移动履带71带动支撑底座1整体移动至施工地点即可，操作方便且自动化程度更高。此外，支撑底座1的相对两侧分别安装有两个底座液压千斤顶12，四个底座液压千斤顶12同样受控于控制及信号传输系统5，并且四个底座液压千斤顶12分布在支撑底座1的四个对角位置，当移动履带71带动支撑底座1移动至指定位置时，可以再通过各个底座液压千斤顶12向上支起支撑底座1，确保整个施工设备的固定定位。

在一个实施例中，本实施例还配备有远程智能控制系统9，远程智能控制系统9与控制及信号传输系统5相互远程数据交互，远程智能控制系统9通过控制及信号传输系统5远程控制装配系统2、供料系统3、旋喷钻进系统4、快速移动系统7以及动力系统8运作，并对装配系统2、供料系统3、旋喷钻进系统4、快速移动系统7以及动力系统8进行数据监控。远程智能控制系统9由电脑主机及显示屏幕组成，接收来自钻进机器传输而来的信息，在显示屏上实时显示装置的整体运行情况，如钻进速率、钻头土体参数、水泥浆供料压力、机械臂运行情况、动力系统动力状况、油箱油量状况，还可以自动调节喷射压力、流量和旋转速度等。因此实现了施工操作人员与现场施工设备之间的物理分离，操作人员可以在安全区域内通过控制远程智能控制系统9远程操控旋喷设备进行精准施工，减少了直接接触高压、高速旋转设备的需求，显著降低了因设备操作不当造成的人身安全风险。

此外，本实施例的施工设备上还安装有信号传输天线15，可以远程实现控制及信号传输系统5与远程智能控制系统9的实时数据传输。

在一个实施例中，活动机架42上安装有两个呈直线排列的定位夹具47，实际上，两个定位夹具47的排列方向与钻头杆43或钻头拼接杆44的长度方向一致，智能机械臂21拾取钻头杆43或钻头拼接杆44移动至活动机架42上时，各个定位夹具47限位固定钻头杆43或钻头拼接杆44，以使钻头杆43或钻头拼接杆44同轴对接于钻头旋转座46，故两个定位夹具47可以辅助钻头杆43或钻头拼接杆44在活动机架42内的准确定位安装。

具体地，定位夹具47的结构包括枢接座48，枢接座48的上端弹性枢接有两个相互合拢的弹性夹钩49，两个弹性夹钩49的顶部末端相互抵接，智能机械臂21拾取钻头杆43或钻头拼接杆44向下放置在两个弹性夹钩49的顶部时，利用钻头杆43或钻头拼接杆44的自重推动两个弹性夹钩49打开，让钻头杆43或钻头拼接杆44向下滑落至两个弹性夹钩49之间并且被两个弹性夹钩49共同弹性夹持，待 钻头杆43或钻头拼接杆44向下滑落至两个弹性夹钩49之间后，两个弹性夹钩49复位合拢，顺利限制钻头杆43或钻头拼接杆44的活动，可以辅助钻头杆43或钻头拼接杆44在活动机架42内的准确定位安装。

在一个实施例中，具体地，供料系统3还包括供料管31，供料管31通过插入钻头旋转座46的内部接通钻头拼接杆44，因此在旋喷施工过程中，供料系统3可以通过供料管31对钻头杆43或钻头拼接杆44输送水泥浆，让水泥浆顺利在土层中并对外喷射。可选地，在本实施例中，钻头旋转座46在与供料管31的对接口处套接有轴承，供料管31插入钻头旋转座46时需套接在该轴承的内圈，以使供料管31不会跟随钻头旋转座46旋转。

在一个实施例中，进一步地，由于供料管31为柔性材质的管体，并且具备较长的长度，经常跟随升降座45上的钻头旋转座46一起活动升降会影响供料管31在设备上的稳定性，容易在跟随活动的过程中对其它活活动件造成干涉，故在本实施例中，供料系统3增加安装了拖链32，拖链32的一端连接于活动机架42，另一端连接于升降座45并从动于升降座45，供料管31的一部分套接在拖链32内，故在拖链32的限位作用下，可以有效确保供料管31在升降过程中的稳定性。

在一个实施例中，进一步地，支撑底座1上固定安装有机架液压千斤顶11，机架液压千斤顶11受控于控制及信号传输系统5，机架液压千斤顶11在支撑底座1上倾斜向前延伸，并且机架液压千斤顶11的伸缩杆传动连接于活动机架42，故可以通过伸出机架液压千斤顶11的伸缩杆驱动活动机架42转动至竖向状态，通过收缩机架液压千斤顶11的伸缩杆驱动活动机架42转动至横向状态，简易地实现活动机架42在横向状态与竖向状态的快速切换。

在一个实施例中，支撑底座1和活动机架42上分别设置有受控于控制及信号传输系统5的监控摄像头13，控制及信号传输系统5便可以通过不同位置的监控摄像头13观测识别施工设备的运行情况。

在一个实施例中，支撑底座1设有动力系统8，动力系统8受控于控制及信号传输系统5，通过动力系统8对装配系统2的智能机械臂21、供料系统3的供料泵、旋喷钻进系统4的旋转电机41、升降座45、快速移动系统7的移动履带、机架液压千斤顶11以及底座液压千斤顶12提供动力。

基于上述辅助装置的施工方法如下：

S1、通过控制及信号传输系统5启动动力系统8后，开启监控摄像头13进行观测，并控制移动履带71带动施工设备的支撑底座1移动至需要施工的位置，随后启动底座液压千斤顶12支起支撑底座1，以使支撑底座1固定在需要施工的位置，保证整个施工设备处在水平状态；

S2、利用机架液压千斤顶11带动活动机架42转动至横向状态、水平状态后，所述智能机械臂21拾取钻头杆43放置到所述活动机架42的定位夹具47内并对接于钻头旋转座46，再通过旋转电机41带动钻头旋转座46旋转，让钻头杆43螺纹连接于钻头旋转座46；

S3、利用机架液压千斤顶11带动活动机架42转动至竖向状态后，

通过旋转电机41带动钻头杆43旋转，并通过升降座45带动钻头杆43下降并钻入地下土层；与此同时，供料系统3通过供料泵和供料管31对钻头杆43输送高压水泥浆，开始旋喷桩的施工；

S4、待钻头杆43完全打入地下土体后，供料系统3停止供料，并通过旋转电机41带动钻头旋转座46反向旋转，让钻头旋转座46与钻头杆43脱离；随后再次利用机架液压千斤顶11带动活动机架42转动至横向状态、水平状态后，智能机械臂21拾取钻头拼接杆44放置到活动机架42的定位夹具47内并对接于钻头旋转座46，再通过旋转电机41带动钻头旋转座46旋转，让钻头拼接杆44螺纹连接于钻头旋转座46；

S5、再次利用机架液压千斤顶11带动活动机架42转动至竖向状态后，让钻头拼接杆44与钻头杆43对接，通过旋转电机41带动钻头拼接杆44旋转，让钻头拼接杆44螺纹连接于钻头杆43并且一并带动钻头拼接杆44和钻头杆43旋转，并通过升降座45带动钻头拼接杆44下降并继续钻入地下土层；与此同时，供料系统3通过供料泵和供料管31对钻头拼接杆44输送高压水泥浆，继续旋喷桩的施工；

S6、待第一段钻头拼接杆44完全打入地下土体后，继续重复步骤S4和步骤S5，依次让多段钻头拼接杆44依次对接固定后继续钻入地下土体并继续进行旋喷桩的施工，直至钻入至预设的固定深度，完成旋喷桩的施工。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，包括支撑底座（1），所述支撑底座（1）上设置有装配系统（2）、供料系统（3）、旋喷钻进系统（4）以及控制及信号传输系统（5）；

所述装配系统（2）包括受控于所述控制及信号传输系统（5）的智能机械臂（21）；所述供料系统（3）包括受控于所述控制及信号传输系统（5）的供料泵；

所述旋喷钻进系统（4）包括旋转电机（41）、活动机架（42）以及适于相互对接的钻头杆（43）和钻头拼接杆（44）；所述钻头杆（43）的底端设置有土体监测传感器（6），所述活动机架（42）上设有升降座（45），所述升降座（45）上设有传动连接于所述旋转电机（41）的钻头旋转座（46）；所述活动机架（42）枢接在所述支撑底座（1）上并能受控于所述控制及信号传输系统（5）转动至横向状态或竖向状态；

其中：

所述活动机架（42）处于横向状态下，所述控制及信号传输系统（5）控制所述智能机械臂（21）拾取钻头杆（43）或钻头拼接杆（44）移动至所述活动机架（42）上并与钻头旋转座（46）对接；

所述活动机架（42）处于竖向状态下，所述升降座（45）受控于所述控制及信号传输系统（5）活动升降；所述控制及信号传输系统（5）可调速地控制所述旋转电机（41）驱动钻头旋转座（46）并连带所述钻头杆（43）或钻头拼接杆（44）旋转；所述控制及信号传输系统（5）可调压地控制供料泵对所述旋喷钻进系统（4）输送进入所述钻头拼接杆（44）和钻头杆（43）内部的水泥浆；所述控制及信号传输系统（5）通过所述土体监测传感器（6）收集并分析地下土层的土质数据。

2.根据权利要求1所述的全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，所述支撑底座（1）上设置有受控于所述控制及信号传输系统（5）的快速移动系统（7），所述快速移动系统（7）包括分布在支撑底座（1）底部相对两侧的移动履带（71）。

3.根据权利要求2所述的全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，所述支撑底座（1）上设置有受控于所述控制及信号传输系统（5）的动力系统（8）；通过所述动力系统（8）对所述装配系统（2）、供料系统（3）、旋喷钻进系统（4）以及快速移动系统（7）提供动力。

4.根据权利要求3所述的全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，还包括与所述控制及信号传输系统（5）相互远程数据交互的远程智能控制系统（9）；

所述远程智能控制系统（9）通过所述控制及信号传输系统（5）远程控制和数据监控所述装配系统（2）、供料系统（3）、旋喷钻进系统（4）、快速移动系统（7）以及动力系统（8）。

5.根据权利要求1所述的全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，所述活动机架（42）上设置有至少两个呈直线排列的定位夹具（47）；

所述智能机械臂（21）拾取钻头杆（43）或钻头拼接杆（44）移动至所述活动机架（42）上时，各个所述定位夹具（47）限位固定所述钻头杆（43）或钻头拼接杆（44）以使所述钻头杆（43）或钻头拼接杆（44）同轴对接于所述钻头旋转座（46）。

6.根据权利要求1所述的全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，所述供料系统（3）还包括供料管（31），所述供料管（31）通过插入所述钻头旋转座（46）的内部接通所述钻头杆（43）或钻头拼接杆（44）。

7.根据权利要求6所述的全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，所述供料系统（3）还包括拖链（32），所述拖链（32）的一端连接于所述活动机架（42），另一端连接于所述升降座（45）并从动于所述升降座（45）；

所述供料管（31）的一部分套接在所述拖链（32）内。

8.根据权利要求1所述的全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，所述支撑底座（1）上固定设置有受控于所述控制及信号传输系统（5）的机架液压千斤顶（11）；

所述机架液压千斤顶（11）的伸缩杆传动连接于所述活动机架（42）；

通过伸出所述机架液压千斤顶（11）的伸缩杆驱动所述活动机架（42）转动至竖向状态；通过收缩所述机架液压千斤顶（11）的伸缩杆驱动所述活动机架（42）转动至横向状态。

9.根据权利要求1所述的全自动模块化快装高压旋喷桩施工辅助装置，其特征在于，所述支撑底座（1）的相对两侧分别设置有若干个受控于所述控制及信号传输系统（5）的底座液压千斤顶（12）；

通过各个所述底座液压千斤顶（12）向上支起所述支撑底座（1）。

10.一种基于权利要求1至9任一项所述的施工辅助装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

支撑底座移动至需要施工的位置后固定在需要施工的位置，保证整个施工设备处在水平状态；

S2、控制及信号传输系统控制活动机架转动至横向状态后，所述智能机械臂拾取钻头杆放置到所述活动机架内并对接于钻头旋转座，再通过旋转电机带动钻头旋转座旋转，让钻头杆螺纹连接于钻头旋转座；

S3、控制及信号传输系统控制活动机架转动至竖向状态后，通过旋转电机带动钻头杆旋转，并通过升降座带动钻头杆下降并钻入地下土层；与此同时，供料系统通过供料泵对钻头杆输送高压水泥浆，开始旋喷桩的施工；

S4、待钻头杆完全打入地下土体后，供料系统停止供料，并通过旋转电机带动钻头旋转座反向旋转，让钻头旋转座与钻头杆脱离；随后控制及信号传输系统再次控制活动机架转动至横向状态后，智能机械臂拾取钻头拼接杆放置到活动机架内并对接于钻头旋转座，再通过旋转电机带动钻头旋转座旋转，让钻头拼接杆螺纹连接于钻头旋转座；

S5、控制及信号传输系统再次控制活动机架转动至竖向状态后，让钻头拼接杆与钻头杆对接，通过旋转电机带动钻头拼接杆旋转，让钻头拼接杆螺纹连接于钻头杆并且一并带动钻头拼接杆和钻头杆旋转，并通过升降座带动钻头拼接杆下降并继续钻入地下土层；与此同时，供料系统通过供料泵对钻头拼接杆输送高压水泥浆，继续旋喷桩的施工；

S6、待第一段钻头拼接杆完全打入地下土体后，继续重复步骤S4和步骤S5，依次让多段钻头拼接杆依次对接固定后继续钻入地下土体并继续进行旋喷桩的施工，直至钻入至预设的固定深度，完成旋喷桩的施工。