CN102409972A - 多钻头回旋冲砸工程开槽机 - Google Patents

Abstract

多钻头回旋冲砸工程开槽机，包括：对称布置的行程钻杆，以及定位横梁，定位横梁下部设置由行程钻杆带动可作回旋运动的主钻头，定位横梁的下端面固定有刀排座，刀排座设有带合金刀头的刀排，定位横梁上方设有可上下运动的冲砸锤。主钻头在冲砸锤的冲砸作用下，钻削岩土形成多个钻孔，剩余岩土则由刀排通过冲砸锤冲砸实现破碎。利用本发明可一次成槽，槽壁光滑整洁，完全符合施工要求，性能指标完全超越同类型开槽机。本发明利用多钻头及冲砸锤，同时进行钻削、冲击和夯砸，根据地层岩土的力学性质，调整工作状态，对软质地层以切削为主，硬质地层以冲击为主，特硬地层以夯砸为主高效地在复杂地层上直接完成开槽。

Description

多钻头回旋冲砸工程开槽机

技术领域

本发明涉及一种基础工程施工机械，特别是一种多钻头回旋冲砸工程开槽机。

背景技术

水利、交通、建筑等工程领域,需要在不同地质条件下修建各种地下连续的墙体,然而对坚硬岩层上开深槽修建各种地下连续的墙体,尚是一个十分棘手而急待解决的问题。

回顾国内有关单位在地下连续墙施工技术方面做了大量的工作,取得了一定进展,主要采用了以下设备及工艺技术:

1,射水地下成墙技术:主要原理是运用大流量、高压力射水冲切土层，通过成槽器底部的刀刃切削、修整孔壁，配制泥浆护壁，建造出规则槽孔后，用导管法进行水下防渗材料浇筑形成地下连续墙。其适用地层为：人工填土、粘性土各类砂性土地层。

2,振动沉模防渗板墙施工技术主要原理是采用大功率、高频率振动器将专用的空腹钢模板振动沉入土体至设计深度。在起拔模板的同时灌注防渗材料，由此形成单元防渗板体。其适用地层为：适用于紧密状态以下砂性土地层，可塑状态以下的粘性土及人工填土 。

3,液压抓斗成墙施工技术，采用液压抓斗设备沿事先修筑并分割好段的钢筋混凝土导墙中抓取土体，同时注入泥浆进行槽孔护壁，挖至设计深度后，采用多导管法进行水下灌注混凝土成墙。其适用地层为:各类土层及全风化岩层。 

4,利用多头小直径搅喷式水泥土形成防渗墙,工艺原理是：在底座塔架上安装多根掘削搅拌轴，通过回转动力传至掘搅头，同时通过多管送浆、多管送气、多轴相向转动共同掘搅、三维作业，在原位将水泥浆液与土体混合搅拌成均匀，形成地下连续防渗墙。其适用地层为:塑状态以下的粘性土及人工填土、紧密状态以下砂性土地层。

5,高压喷射防渗墙施工技术:利用工程钻机引孔至设计深度后，将高压喷具用台车下至设计深度，通过高压泵形成的高速流及压缩气体共同作用，切割、破碎土体，形成槽孔，通过控制喷嘴摆动角度，经过切割、升扬置换等作用，利用水泥浆液充填槽孔，形成以水泥浆液为主体的固结体防渗墙。其适用地层为:各类土层、卵铄石地层及其它堆积地层。

6,德国、日本、意大利等国研制的双轴水平轴铣削开槽机,用液压驱动对称旋转的双轴,其上焊有合金刀刃,对地层进行铣削成槽,然后浇注砼, 它适用于各类土层、及中等强度的岩石层,当迂到硬质卵铄石地层及坚硬岩石层时机械故障率高, 合金刀刃消耗很大,往往需要辅以爆破等作业来完成,同时其机械工艺要求及造价都很高.

综上,从目前情况看来,国内、外各种构筑地下连续墙的机械各自适应一定地层,然而总体上一般只适用于土层或砂砾石层及较软弱的风化岩石层.对坚硬岩石层即使是国际上先进的设备其功效、能耗及经济性都不尽理想.然而,事实上工程实践所遇到的常常是一个随深度变化的复杂的地层,这是一个急待解决的问题。

发明人于03年申报的发明专利“回转冲砸钻机”(CN1626767A)是针对各种复杂地层特别是下卧坚硬岩层而开发的,但其功能是在各种地基上开园孔,并浇筑园柱桩,而不能开宽度一致的槽以构筑地下连续墙。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种多钻头回旋冲砸工程开槽机。

为了达到上述目的，本发明提供的多钻头回旋冲砸工程开槽机，组成包括：机架、变速箱，所述变速箱与机架固定，其特征是：还包括有对称布置的行程钻杆，以及定位横梁，所述定位横梁下部设置有若干在垂直方向与定位横梁固定连接的由行程钻杆带动可作回旋运动的主钻头，所述定位横梁的下端面固定有刀排座，刀排座设有带合金刀头的刀排，所述定位横梁上方设有可上下运动并可将冲击力传递给定位横梁、主钻头及刀排的冲砸锤。

主钻头在冲砸锤的冲砸作用下，钻削岩土形成多个钻孔，成槽投影平面上剩余的岩土则由设置于横梁下端面的刀排通过冲砸锤冲砸实现破碎，刀排座设有堆砌成不同方向的尖劈状的刀刃使岩石土破碎。由于刀排对岩土的破碎，使横梁能够与钻头不受阻挡的向下继续开槽。利用本发明可一次成槽，槽壁光滑整洁，完全符合施工要求，性能指标完全超越同类型开槽机。

本发明利用多钻头及冲砸锤,同时进行钻削、冲击和夯砸,根据地层岩土的力学性质,调整工作状态,对软质地层以切削为主,硬质地层以冲击为主,特硬地层以夯砸为主高效地在复杂地层上直接完成开槽。

本发明还提供了一种具备辅助钻头的多钻头回旋冲砸工程开槽机，组成包括：机架、变速箱，所述变速箱与机架固定，其特征是：还包括有对称布置的行程钻杆，以及具有变速传动机构的分动头箱体，所述分动头箱体下部设置有若干在垂直方向与分动头箱体固定连接的可作回旋运动的主钻头、辅助钻头，所述主钻头、辅助钻头依次交叉对称分布，所述主钻头、辅助钻头通过分动头箱体内部的变速传动机构联动，行程钻杆与对应主钻头的钻杆连接，所述分动头箱体的下端面固定有刀排座，刀排座设有带合金刀头的刀排，所述分动头箱体上方设有可上下运动并可将冲击力传递给分动头箱体、主钻头、辅助钻头及刀排的冲砸锤。

辅助钻头可尽量扩大冲击钻削面积,可钻削掉主钻头之间的月牙，使剩下部分相互独立，易于破碎；成槽投影平面上剩余的岩土则由设置于分动头箱体下端面的刀排通过冲砸锤冲砸实现破碎，刀排座设有堆砌成不同方向的尖劈状的刀刃使岩石土破碎。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述刀排覆盖成槽投影区域内钻头钻削孔投影面以外的部分。刀排在冲砸锤的冲砸作用下，不断的对月牙部分进行破碎。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述辅助钻头位于主钻头上侧，辅助钻头的投影区域与主钻头的投影区域部分重叠。该设计可以将主钻头之间的未切削的岩土也打掉，从而使“月牙”互相独立，有利于刀排对其破碎。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述冲砸锤开设有排水通道、以及容钻杆穿过的钻杆孔。钻杆穿过冲砸锤上的钻杆孔，冲砸锤上下自由起落,而在径向方向上相互制约具有导向作用。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述主钻头的钻杆通过轴承与定位横梁转动固定。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述主钻头、辅助钻头的钻杆通过轴承与分动头箱体转动固定。

所述的轴承包括轴向轴承和径向轴承，钻杆上设置有突出的圆盘，圆盘抵住轴向轴承实现轴向定位，径向轴承的内圈与钻杆固定，实现径向定位。从而使定位横梁(分动头箱体)所受到的冲击锤的冲击力能够通过钻杆传递到钻头,且钻头可以随钻杆自由转动。因此钻头工作的稳定性高，槽壁垂直度高。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述行程钻杆与主钻头钻杆之间设置有减振装置,用以减少冲击钻头对上部设备的反作用力。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述冲砸锤与卷扬设备的钢丝绳连接。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述冲砸锤为潜水型惯性力激振器振冲式锤、高压流体驱动式冲砸锤中的一种。

前述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述的机架底座上装有水平监测及校正装置,以便调整保持底座水平状态。

可见，本发明构思奇巧，结构简单，而且使用灵活、方便。预计推出之后，将受到业内普遍欢迎，具有良好的市场前景。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为实施例一工程开槽机结构示意图。

图2为实施例一工程开槽机的刀排分布示意图。

图3为实施例二工程开槽机结构示意图。

图4为实施例二工程开槽机的刀排分布示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本实施例的多钻头回旋冲砸工程开槽机，组成包括：机架1、变速箱2、卷扬设备3、控制设备（图中未示意）、排污装置（图中未示意），变速箱2与机架1固定，本工程开槽机还包括有对称布置的3跟行程钻杆4，以及定位横梁5，所述定位横梁5下部设置有3个在垂直方向与定位横梁固定连接的由行程钻杆带动可作回旋运动的主钻头6，所述定位横梁5的下端面固定有刀排座7，刀排座7设有带合金刀头的刀排8，定位横梁5上方设有可上下运动并可将冲击力传递给定位横梁5、主钻头6及刀排8的冲砸锤9。

如图2所示，所述刀排8覆盖成槽投影区域内钻头钻削孔投影面以外的部分。刀排8在冲砸锤9的冲砸作用下，不断的对月牙部分进行破碎。图中6为主钻头。刀排8和刀排座7为整体式一次铸造成型，其强度高。刀排座与定位横梁5的固定方式可采用螺栓固定，同时增加筋板提高强度。采用螺栓固定方式，便于刀排的更换，有利于刀排的维护及适应不同尺寸的槽。本发明的刀排设计成可更换件，大大节约了制造及维护成本，值得推广。

如图1所示，所述冲砸锤9开设有排水通道10、以及容主钻头6钻杆11穿过的钻杆孔12。钻杆11穿过冲砸锤9上的钻杆孔12，冲砸锤上下自由起落,在径向方向上相互制约具有导向作用。冲砸锤9通过钢丝绳13与卷扬设备。除此之外，冲砸锤还可以为潜水型惯性力激振器振冲式锤、或高压流体驱动式冲砸锤。以便调整保持底座水平状态，机架底座14上装有水平监测及校正装置。

主钻头6的钻杆11通过轴承与定位横梁5转动固定，轴承包括轴向轴承和径向轴承，钻杆上设置有突出的圆盘，圆盘抵住轴向轴承实现轴向定位，径向轴承的内圈与钻杆固定，实现径向定位。从而使定位横梁(分动头箱体)所受到的冲击锤的冲击力能够通过钻杆传递到钻头,且钻头可以随钻杆自由转动。因此钻头工作的稳定性高，槽壁垂直度高。

实施例二

如图3所示，本实施例的多钻头回旋冲砸工程开槽机，组成包括：机架1、变速箱2，卷扬设备3、控制设备（图中未示意）、排污装置（图中未示意），变速箱2与机架1固定，本工程开槽机还包括有对称布置22根行程钻杆4，以及具有变速传动机构（图中未画出）的分动头箱体15，分动头箱体15下部设置有若干在垂直方向与分动头箱体15固定连接的可作回旋运动的主钻头6、辅助钻头16，所述主钻头6、辅助钻头16依次交叉对称分布，主钻头6、辅助钻头16通过分动头箱体15内部的变速传动机构联动，行程钻杆4与对应主钻头6的钻杆11连接，分动头箱体15的下端面固定有刀排座7，刀排座7设有带合金刀头的刀排8，分动头箱体15上方设有可上下运动并可将冲击力传递给分动头箱体15、主钻头6、辅助钻头16及刀排8的冲砸锤9。

如图3所示，本例中，辅助钻头16位于主钻头6上侧，如图2、图4所示，辅助钻头16的投影区域与主钻头6的投影区域部分重叠。该设计可以将主钻头之间的未切削的岩土也打掉，从而使“月牙”互相独立，有利于刀排对其破碎。

如图4所示，所述刀排8覆盖成槽投影区域内钻头钻削孔投影面以外的部分。刀排8在冲砸锤9的冲砸作用下，不断的对月牙部分进行破碎。图中6为主钻头、16为辅助钻头。刀排8和刀排座7为整体式一次铸造成型，其强度高。刀排座与定位横梁5的固定方式可采用螺栓固定，同时增加筋板提高强度。采用螺栓固定方式，便于刀排的更换，有利于刀排的维护及适应不同尺寸的槽。本发明的刀排设计成可更换件，大大节约了制造及维护成本，值得推广。

主钻头6、辅助钻头16的钻杆通过轴承与分动头箱体转动固定，具体结构可参见实施例一。图3中标号示意可参见实施例一。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1. 多钻头回旋冲砸工程开槽机，组成包括：机架、变速箱，所述变速箱与机架固定，其特征是：还包括有对称布置的行程钻杆，以及定位横梁，所述定位横梁下部设置有若干在垂直方向与定位横梁固定连接的由行程钻杆带动可作回旋运动的主钻头，所述定位横梁的下端面固定有刀排座，刀排座设有带合金刀头的刀排，所述定位横梁上方设有可上下运动并可将冲击力传递给定位横梁、主钻头及刀排的冲砸锤。

2. 多钻头回旋冲砸工程开槽机，组成包括：机架、变速箱，所述变速箱与机架固定，其特征是：还包括有对称布置的行程钻杆，以及具有变速传动机构的分动头箱体，所述分动头箱体下部设置有若干在垂直方向与分动头箱体固定连接的可作回旋运动的主钻头、辅助钻头，所述主钻头、辅助钻头依次交叉对称分布，所述主钻头、辅助钻头通过分动头箱体内部的变速传动机构联动，行程钻杆与对应主钻头的钻杆连接，所述分动头箱体的下端面固定有刀排座，刀排座设有带合金刀头的刀排，所述分动头箱体上方设有可上下运动并可将冲击力传递给分动头箱体、主钻头、辅助钻头及刀排的冲砸锤。

3. 根据权利要求1或2所述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述刀排覆盖成槽投影区域内钻头钻削孔投影面以外的部分。

4. 根据权利要求2所述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述辅助钻头位于主钻头上侧，辅助钻头的投影区域与主钻头的投影区域部分重叠。

5. 根据权利要求3所述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述冲砸锤开设有排水通道、以及容钻杆穿过的钻杆孔。

6. 根据权利要求1所述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述主钻头的钻杆通过轴承与定位横梁转动固定。

7. 根据权利要求2所述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述主钻头、辅助钻头的钻杆通过轴承与分动头箱体转动固定。

8. 根据权利要求4所述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述行程钻杆与主钻头钻杆之间设置有减振装置,用以减少冲击钻头对上部设备的反作用力。

9. 根据权利要求4所述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述冲砸锤与卷扬设备的钢丝绳连接。

10. 根据权利要求4所述的多钻头回旋冲砸工程开槽机，其特征是：所述冲砸锤为潜水型惯性力激振器振冲式锤、高压流体驱动式冲砸锤中的一种。

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