CN102852457B

CN102852457B - 潜孔锤套管跟进钻机

Info

Publication number: CN102852457B
Application number: CN201210383781.8A
Authority: CN
Inventors: 于建池; 曹少东
Original assignee: WEIHAI HAITAI HOISTING MACHINERY CO Ltd
Current assignee: WEIHAI HAITAI HOISTING MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: CN102747951A; CN102852457A

Abstract

本发明涉及工程桩机技术领域，具体地说是一种潜孔锤套管跟进钻机，包括支撑机、动力头、动力头控制装置、冲击装置、振动锤、钻杆和套管，支撑机包括底座、立柱、卷扬机、操作室和牵引钢丝绳，冲击装置包括潜孔锤和空压机，钻杆外部套有套管，立柱上端设有顶部滑轮组，两侧分别设有导向滑轨，其特征在于立柱前侧的导向滑轨上设有一动力头，后侧的导向滑轨上设有动滑轮组Ⅰ和动滑轮组Ⅱ，动力头经转速调节装置与动力头控制装置相连接，动力头下连接有钻杆，钻杆下连接有潜孔锤，潜孔锤和钻杆外有套管，底座上设有定滑轮组Ⅰ和定滑轮组Ⅱ，底座前方套管下部设有横梁，所述钻杆为无叶片钢管，本发明由于采用上述结构，具有结构简单、重心低、稳定性高、设备成本低、可快速打入岩石层等优点。

Description

潜孔锤套管跟进钻机

技术领域

本发明涉及工程桩机技术领域，具体地说是一种潜孔锤套管跟进钻机。

背景技术

目前，为解决长螺旋钻机入岩难的问题，并防止钻孔灌注桩施工中孔壁坍塌造成卡钻及影响桩身质量问题；泥浆护壁造成成本增加及环境污染等问题；采用的技术手段之一是使用潜孔锤套管跟进护壁成孔的设备及施工工艺。潜孔锤套管跟进目前市场上使用较多，由于动力头没有调速控制装置，钻进速度很慢，启动时桩机不稳定，晃动大，容易卡钻。现有套管跟进的方式主要有三种： 1 、沉管方式，套管靠锤击、振动或静压沉入地下； 2 、摇管方式，套管一边被摇动一边靠静压力沉入地下； 3 、旋转管方式，套管一边旋转一边靠静压力或重力钻入地下。上述三种方式，现在市场上较倾向于旋转管方式。用旋转管方式施工主要使用的有如下几种钻机及施工方法： 1 、单驱式套管钻机：主要由支撑机、钻机动力头、冲击装置、外套管和螺旋钻杆构成；在钻机动力头的驱动下，外套管和螺旋钻杆一边旋转，一边沿支撑机立柱向下运动，钻削地层，由螺旋钻杆外周的螺旋叶排土，形成桩孔，在桩孔中插入钢筋笼并灌注混凝土，即可构筑成地下基础桩。 2 、双驱式套管钻机：主要由支撑机、外侧动力头、内侧动力头、冲击装置、外套管和螺旋钻杆构成，在外侧动力头和内侧动力头的分别驱动下，外套管和螺旋钻杆一边旋转，一边沿支撑机立柱向下运动，钻削地层，由螺旋钻杆外周的螺旋叶排土，形成桩孔；内侧动力头将螺旋钻杆拔出。外套管与外侧动力头脱开留在地下，在外套管中插入钢筋笼并灌注混凝土后，外侧动力头将外套管从地下拔出，即完成地下基础桩施工。上述两种套管钻机的外套管既能旋转钻孔，又能起到护壁防止孔壁坍塌的作用，但双驱式套管钻机更适合将外套管留在地下，灌注混凝土后再从地下拔出外套管的施工工艺。

中国专利号： 98120410 . 4 公开了类似上述双驱式套管钻机的技术。但上述双驱式套管钻机技术存在如下缺点：由于外套管和钻杆是由动力头进行顶部驱动的，套管和动力头不易分离须同钻具同时拔出地面，长螺旋钻孔直接灌注还可以，配潜孔锤入岩施工下钢筋笼和灌注施工桩的质量很难保证。再有动力头双驱动质量大重心偏高，稳定性差，是施工中的安全隐患，为提高施工质量和稳定性。

中国专利号：ZL200620158137.0公开了“一种套管钻机”，该实用新型的目的在于试图提供一种驱动方式合理、重心低、稳定性高、操作方便安全、施工效率高，制造成本低的套管钻机。该一种套管钻机可选择规定范围内不同的位置驱动相应钻具，能适应多种施工工艺。套管钻机动力头除可以顶部驱动钻具以外，还可以在钻具中间部位或更低部位进行驱动，钻机动力头相对地面的高度比顶部驱动时可降低 1 / 2 以上，其不足是：一、由于立柱顶部滑轮组采用倍率形式的滑轮，立柱一侧采用双驱动动力头，不但加大了立柱一侧的重量，使立柱前后的受力不均，导致立柱产生更大弯矩，同时增加了顶部滑轮组的重量，极大降低了桩机的稳定性。并且，钻机动力头相对地面只降低了1/2的高度,其高度虽然降低了一半，当钻机行走时双驱动动力头仍然要处于钻机的上部，其重心和稳定性还是得不到有效提高，必然给桩机的运行稳定性造成不利影响，而桩机的运行稳定性是重中之重；二、由于采用螺旋钻杆，在钻削地层时，这种结构适宜土质疏松的土层，而对于岩石层，不容易使破碎的岩石屑被空压气吹出孔外。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、转速可调、启动稳定、桩机重心低、稳定性高、设备成本低的潜孔锤套管跟进钻机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种潜孔锤套管跟进钻机，包括支撑机、动力头、动力头控制装置、冲击装置、振动锤、钻杆和套管，支撑机包括底座、立柱、卷扬机、操作室和牵引钢丝绳，冲击装置包括潜孔锤和空压机，钻杆外部套有套管，立柱上端设有顶部滑轮组，两侧分别设有导向滑轨，其特征在于立柱前侧的导向滑轨上设有一动力头，后侧的导向滑轨上设有动滑轮组Ⅰ和动滑轮组Ⅱ，动力头下端连接有钻杆，钻杆下端连接有潜孔锤，潜孔锤和钻杆外套有套管，底座上设有定滑轮组Ⅰ和定滑轮组Ⅱ，使立柱前后受力相等，避免立柱产生弯矩，减轻立柱重量，同时减少了顶部滑轮组上的倍率滑轮，减轻了顶部滑轮组的重量，提高了桩机的稳定性，底座前方套管下部设有横梁，所述横梁中心设有圆形通孔，横梁上端两侧的中心对称设有夹持耳板，夹持耳板呈板状，套管穿过横梁中心的通孔下端经管靴与潜孔锤相连接，以使套管在横梁的通孔内上下滑动，套管顶端设有挡环，横梁与挡环相对应，振动锤下端经夹持钳与夹持耳板固定连接，上端经钢丝绳穿过顶部滑轮组、动滑轮组Ⅰ、定滑轮组Ⅰ和排绳滑轮Ⅰ与卷扬机的卷筒Ⅰ相连接，使卷扬机通过钢丝绳带动振动锤和横梁上下往复运动，通过振动锤带动横梁振动套管，达到套管上移的作用。当套管进入地下后，套管顶端经挡环与横梁相抵靠，由于振动锤设在套管下部，使设备重心得到了极大的稳定，特别是在当钻机行走时其重心和稳定性得到实质性提高。

本发明可设有转速调节装置，动力头经转速调节装置与动力头控制装置相连接，所述转速调节装置可采用变频控制，也可采用PLC控制，也可采用直流电机控制，还可采用液压控制，变频控制、PLC控制、直流电机控制、液压控制均为现有技术，此不赘述，以使动力头达到转速可调，启动稳定的作用。

所述动力头包括导向机架、马达、减速机和回转接头，导向机架设在立柱的导向滑轨上，马达和减速机固定在导向机架上，动力头由转速调节装置控制，动力头上端通过钢丝绳经固定在立柱上的顶部滑轮组、动滑轮组Ⅱ、底座上的定滑轮组Ⅱ和排绳滑轮Ⅱ与卷扬机的卷筒Ⅱ相连接，动力头上部设有回转接头，回转接头下端经气管并通过钻杆与潜孔锤相连接，上端经气管与空压机相连接，动力头带动钻杆和潜孔锤旋转，同时在空压机的作用下驱动潜孔锤振动并带动钻杆、套管和动力头上下振动，通过采用动力头调速控制装置使桩机启动运行平稳，动力头和潜孔锤装置驱动钻杆和套管，节省了设备的生产成本。

本发明所述钻杆为无叶片钢管，以利于破碎的岩石经套管与钻杆之间的间隙输送到地表。

本发明可在夹持耳板两端分别设有定位板，定位板下端与横梁固定连接，以防止振动锤水平移动，达到夹持定位的作用。

本发明由于采用上述结构，具有结构简单、转速可调、启动稳定、桩机重心低、稳定性高、设备成本低等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是本发明中动力头装置主视图的结构示意图。

图4是图3的左视图。

图5是本发明中横梁一种结构示意图。

图6图是本发明中横梁第二种结构示意图。

图7是图6的俯视图。

附图标记：底座1，立柱2，卷扬机3，操作室4，钢丝绳5，电机6，减速机7，潜孔锤8，空压机9，钻杆10，套管11，行走装置12，护筒13，顶部滑轮组14，导向滑轨15、16，动滑轮组Ⅰ17，动滑轮组Ⅱ18，定滑轮组Ⅰ19，定滑轮组Ⅱ20，横梁21，夹持耳板22，振动锤23，排绳滑轮Ⅰ24，排绳滑轮Ⅱ25，卷筒Ⅰ26，卷筒Ⅱ27，钢丝绳28，导向机架29、回转接头30，气管31，动力头32，定位板33，转速调节装置34。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如附图所示，一种潜孔锤套管跟进钻机，包括支撑机、动力头、动力头控制装置、冲击装置、振动锤、钻杆10和套管11，支撑机包括底座1、立柱2、卷扬机3、操作室4和钢丝绳5、28，动力头经导线与动力头控制装置相连接，冲击装置包括潜孔锤8和空压机9，潜孔锤8的结构与现有技术相同，此不赘述，钻杆10外部套有套管11，底座1下端可采用履带式行走装置12或步履行走装置12，履带式行走装置12或步履行走装置12为现有技术，此不赘述，底座1上端设有卷扬机3和操作室4，底座1前端设有立柱2，套管11下部设有护筒13，护筒13与立柱2固定连接，以保证套管11在上升或下移过程中的直线位移，立柱2上端设有顶部滑轮组14，两侧分别设有导向滑轨15、16，其特征在于立柱2前侧的导向滑轨15上设有动力头32，后侧的导向滑轨16上设有动滑轮组Ⅰ17和动滑轮组Ⅱ18，动力头32下端连接有钻杆10，钻杆10下端连接有潜孔锤8，潜孔锤8和钻杆10外套有套管11，底座1上设有定滑轮组Ⅰ19和定滑轮组Ⅱ20，使立柱2前后受力相等，避免立柱2产生弯矩，减轻立柱2重量，同时减少了顶部滑轮组14上的倍率滑轮，减轻了顶部滑轮组14的重量，提高了桩机的稳定性，底座1前方套管11下部设有横梁21，所述横梁21中心设有圆形通孔，横梁21上端两侧的中心对称设有夹持耳板22，夹持耳板22呈板状，套管11穿过横梁21中心的通孔，下端经管靴与潜孔锤8相连接，以使横梁21沿套管11轴心上下滑动，且套管11与通孔相配合滑动连接，套管11顶端设有挡环，横梁21与挡环相对应，振动锤23下端经夹持钳与夹持耳板22固定连接，上端经钢丝绳28穿过顶部滑轮组14、动滑轮组Ⅰ17、定滑轮组Ⅰ19和排绳滑轮Ⅰ24与卷扬机的卷筒Ⅰ26相连接，所述卷筒Ⅰ26和卷筒Ⅱ27的离合器和刹车分别由油缸或气缸控制，卷扬机通过钢丝绳28带动振动锤23和横梁21上下往复运动，通过振动锤23带动横梁21振动套管11，达到套管11上移的作用，当套管11进入地下后，套管11顶端经挡环与横梁21相抵靠，由于振动锤23设在套管11下部，使设备重心得到了极大的稳定，特别是在当钻机行走时其重心和稳定性得到实质性提高。

本发明可设有转速调节装置34，动力头32经转速调节装置34与动力头控制装置相连接，可根据不同地质情况调节动力头转速，所述转速调节装置34可采用变频控制，也可采用PLC控制，也可采用直流变频控制，也可采用液压控制，还可以通过离合变速器控制，以使动力头达到转速可调，启动稳定的作用，变频控制、PLC控制、直流变频控制、液压控制以及离合变速器控制均为现有技术，此不赘述。

所述动力头32包括导向机架29、马达6、减速机7和回转接头30，导向机架29设在立柱2上，马达6和减速机7固定在导向机架29上，动力头通过转速调节装置34控制，动力头32上端通过钢丝绳5经固定在立柱2上的顶部滑轮组14、动滑轮组Ⅱ18、底座上的定滑轮组Ⅱ20和排绳滑轮Ⅱ25与卷扬机3的卷筒Ⅱ27相连接，动力头上部设有回转接头30，回转接头30下端经气管31并通过钻杆10与潜孔锤8相连接，上端经气管31与空压机9相连接，使动力头32带动钻杆10和潜孔锤8旋转，同时在空压机9的作用下驱动潜孔锤8振动并带动钻杆10、套管11和动力头32上下振动，通过采用动力头32和潜孔锤装置驱动钻杆10和套管11，节省了设备的生产成本。

本发明所述钻杆10为无叶片钢管，以利于破碎的岩石经套管11与钻杆10之间的间隙输送到地表。

本发明可在夹持耳板22两端分别设有定位板33，定位板33下端与横梁21固定连接，以防止振动锤水平移动，达到夹持牢靠的作用。

本发明在工作时，桩机双筒卷扬机上有两套钢丝绳，两套钢丝绳分别通过两套排绳滑轮Ⅰ24和Ⅱ25，两套动滑轮组Ⅰ17和Ⅱ18，分别和两套定滑轮组Ⅰ19和Ⅱ20连接，两套定滑轮组Ⅰ19和Ⅱ20上端分别和两套钢丝绳5、28连接，并通过顶部滑轮组14的两套滑轮组，分别连接到动力头32上端和两个振动锤22上端，两个振动锤23经夹持钳分别夹在横梁21上的夹持耳板22上，振动锤23和横梁21不工作时位于护筒13底部，钻孔时双筒卷扬机的卷筒Ⅰ26和减速机处于分离刹车状态，卷筒Ⅱ27和减速机处于结合非刹车状态，卷筒Ⅱ27的钢丝绳通过动滑轮组Ⅱ钢丝绳5和动力头连接，通过控制动力头控制装置中的动力头转速调节装置34，使动力头32平稳转动，卷筒Ⅱ27下放，潜孔锤8振动，向下钻孔，套管11跟潜孔锤8下钻，岩土屑从钻杆10和套管11之间的夹缝向上由高压气吹出，横梁21和振动锤23此时不动作，当孔钻到预定深度时，将钻杆10和潜孔锤8提出，振动锤23夹持钳松开，将横梁21和套管11留在地下，打开护筒13移开桩机，下钢筋笼和灌注混凝土。需要拔套管11时，移动桩机，将两振动锤23夹持钳分别夹住横梁21两端夹持耳板22，打开护筒13将护筒13移开，开动振动器23和卷筒Ⅰ26，振动器驱动振动锤23动作，将套管11振动拔出并套在潜孔锤8和钻杆10上停止振动，使套管11下端和潜孔锤8锤头连接，开动卷扬机卷筒Ⅰ26将振动锤23和横梁21放到护筒13底部，将护筒13合上锁紧。完成一根入岩桩施工。桩机行走运行时，可将套管11卡在潜孔锤8下端，振动锤23则落到桩机下部的底座1平台上，达到降低重心的作用。本发明可实现对各种岩石层的钻孔灌注桩施工。

本发明由于采用上述结构，具有结构简单、重心低、稳定性高、设备成本低等优点。

Claims

1.一种潜孔锤套管跟进钻机，包括支撑机、动力头、动力头控制装置、冲击装置、振动锤、钻杆和套管，支撑机包括底座、立柱、卷扬机、操作室和牵引钢丝绳，冲击装置包括潜孔锤和空压机，钻杆外部套有套管，立柱上端设有顶部滑轮组，两侧分别设有导向滑轨，其特征在于立柱前侧的导向滑轨上设有一动力头，后侧的导向滑轨上设有动滑轮组Ⅰ和动滑轮组Ⅱ，动力头下端连接有钻杆，钻杆下端连接有潜孔锤，潜孔锤和钻杆外套有套管，底座上设有定滑轮组Ⅰ和定滑轮组Ⅱ，底座前方套管下部设有横梁，所述横梁中心设有圆形通孔，横梁上端两侧的中心对称设有夹持耳板，夹持耳板呈板状，套管穿过横梁中心的通孔下端经管靴与潜孔锤相连接，套管顶端设有挡环，横梁与挡环相对应，振动锤下端经夹持钳与夹持耳板固定连接，上端经钢丝绳穿过顶部滑轮组、动滑轮组Ⅰ、定滑轮组Ⅰ和排绳滑轮Ⅰ与卷扬机的卷筒Ⅰ相连接，使卷扬机通过钢丝绳带动振动锤和横梁上下往复运动，通过振动锤带动横梁振动套管，当套管进入地下后，套管顶端经挡环与横梁相抵靠。

2.根据权利要求1所述的一种潜孔锤套管跟进钻机，其特征在于设有转速调节装置，动力头经转速调节装置与动力头控制装置相连接。

3.根据权利要求1所述的一种潜孔锤套管跟进钻机，其特征在于所述钻杆为无叶片钢管。

4.根据权利要求1所述的一种潜孔锤套管跟进钻机，其特征在于所述动力头包括导向机架、马达、减速机和回转接头，导向机架设在立柱的导向滑轨上，马达和减速机固定在导向机架上，动力头上端通过钢丝绳经固定在立柱上的顶部滑轮组、动滑轮组Ⅱ、底座上的定滑轮组Ⅱ和排绳滑轮Ⅱ与卷扬机的卷筒Ⅱ相连接，动力头上部设有回转接头，回转接头下端经气管并通过钻杆与潜孔锤相连接，上端经气管与空压机相连接。