CN104674793B - 一种深基井轻抓打桩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及打桩作业设备领域，公开了一种深基井的轻抓打桩装置，包括轻抓钻头、卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳连接轻抓钻头，用于提供动力，所述轻抓钻头包括：钻头(1)、支撑架(2)、撞轴(3)、菱形伸缩架(4)、顶板(5)、卸挂颈(6)、控制面板(7)、支撑手(8)，本发明轻抓打桩装置利用挖掘加抓运的打桩方式，通过钢丝绳传递动力并产生冲击震动，打桩抓力大，结构简便易搬运、成本低，可打上口小，底面大的喇叭形桩和侧面大小相间的葫芦形摩擦桩，适用于各种打桩环境。

Description

一种深基井轻抓打桩装置

技术领域

本发明涉及打桩钻孔设备领域，尤其涉及一种深基井的轻抓打桩钻孔装置。

背景技术

打桩作业常见于各种路桥、房屋、坝堤等建筑施工中，为了加大基础的承受力，就必须在地基上打桩，让建筑物的大部分重量通过桩基传到地面以下很深的坚硬底层位置，即使不能钻到坚硬的岩层，也可以通过增大桩的底面积或增大桩侧面与泥土的接触面积增加摩擦力，增大桩基的承受力。

现有技术中的钻孔打桩设备主要有旋挖机、柴油锤和冲抓钻打桩等，旋挖机通过螺旋钻头钻孔打桩，这种机器钻孔打桩效果好，效率高，但是打孔深度受转杆长度限制，旋挖机传动设备笨重，不能适用较深的打桩，并且移动运输不便；柴油锤打桩效率高，但是同样非常的笨重，并且噪音严重污染了环境，震动严重影响附近建筑的安全。以上两种打桩设备如果要增加其打桩深度，必然要加高设备，设备过高，容易倾倒导致安全事故。冲抓钻的优点是用轻便的钢丝绳传递动力，增加钻孔深度只需增加钢丝绳的长度，几乎不增大设备，但是钢丝绳只能传递拉力，而不能传递推力，所以就不得不增加钻头的重量，必须拉起沉重的钻头，利用钻头冲力打桩，钻头越重自由落体高度越高打桩效果越好，所以不得不采用三脚架支撑设备，因而不能适于狭小空间的作业，并且撞击震动可能影响到已有建筑的安全。因此，目前还没有一种轻便、灵活、有效的打桩设备。能不能采用轻便的钢丝绳来传递动力，将较小的拉力转变成强大的推力，从而减轻钻头的重量，减小冲击时产生的震动呢？

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种深基井轻抓打桩装置，克服现有技术的不足，充分利用钢丝绳传递动力的优点，采用轻抓钻头冲击钻孔抓运土石，结构简便、运输方便，可打上口小，底面大的喇叭形桩和侧面大小相间的葫芦形摩擦桩，可适用于各种打桩环境。

本发明所采用的技术方案是：

一种深基井轻抓打桩装置，包括轻抓钻头、卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳连接轻抓钻头，用于传递动力，所述轻抓钻头包括：钻头、支撑架、撞轴、棱形伸缩架、顶板、卸挂颈、控制面板、支撑手，所述钻头包括多瓣钻头，分别通过轴销连接于支撑架的末端，并可沿连接处转动，所述棱形伸缩架是四块金属板、管、柱两两首尾转动连接而成的多边形，或者由四块金属板、管、柱及支撑架的一部分两两首尾转动连接而成的多边形，其上顶点设有自锁销与顶板转动连接，下顶点通过轴销与支撑架转动连接，两侧顶点设有轴销，使两临边转动连接，两侧顶点连接处的轴销上设有滑轮或滑轮组，并设有复位弹簧连接于支撑架，所述自锁销是用于转动连接棱形伸缩架上部两临边的轴销，其末端穿过控制面板上的滑槽和顶板上的震动槽，并能在滑槽和震动槽中沿一定的方向滑动，自锁销上装有轴承或轴瓦和滑轮，所述顶板，上面开有一竖形震动槽，槽高等于或稍大于凸轮的偏心半径，自锁销的端部穿过震动槽，并可以在震动槽内上下往复运动，在顶板上，震动槽上方有一圆孔，用于安装震动轴，震动轴两端通过轴承转动连接在顶板上，在震动轴上，与自锁销上的轴承或轴瓦相对的正上方装有凸轮，与滑轮相对的正上方装有转轮，顶板的上端通过顶轴或直接与顶环固定连接，顶板的上部装有两根平行的顶轴，顶轴上装有两个下导向滑轮，两个下导向滑轮分另位于两根顶轴上的中点，所述控制面板是金属板割去一个近似于倒心形的封闭滑槽再用金属板或棒将滑槽两侧焊接固定而成，其下端转动连接于支撑架，设有滑槽及定向卡，所述自锁销沿滑槽移动，通过定向卡控制自锁销的移动方向，所述支撑手与钻头相对应，分设于支撑架的各末端，通过支撑弹簧连接于支撑架，通过支撑臂与顶环转动连接，所述支撑臂可以是能承受拉力的金属杆、管或者绳，所述撞轴设有调节杆活动连接于钻头，设有有一定弹性的拉绳连接于自锁销或者伸缩架的上部。

进一步，一种深基井轻抓打桩装置，所述棱形伸缩架的四条边通过对应的轴销两两相连，棱形的下部两边转动连接在支撑架的同一点或者不同点，棱形伸缩架的两侧顶点轴销上各设有滑轮或滑轮组。

进一步，一种深基井轻抓打桩装置，所述顶板上顶轴的中部还设有下导向滑轮，来自卷扬机的钢丝绳依次穿过上导向滑轮、下导向滑轮、绕过转轮、滑轮、棱形伸缩架两侧端的滑轮或滑轮组，末端固定于棱形伸缩架或支撑架上。

进一步，一种深基井轻抓打桩装置，所述调节杆包括调节螺杆与调节螺母，转动调节螺杆和/或调节螺母可调节钻头与撞轴的距离，调节拉绳长度可以调节撞轴的相对上下位置和钻头的开口角度。

进一步，一种深基井轻抓打桩装置，所述拉绳一端固定于自锁销或者伸缩架的上部，另一端固定于撞轴。

本发明实施例提供一种深基井轻抓打桩装置，所述轻抓钻头通过钢丝绳传递动力，相比于现有技术的打桩设备，能够传递更大的动力，打桩效果明显，且结构简便易搬运、成本低，可装在小型运输车辆上，并可安装在转盘上，与挖掘机一样方便卸运土石，适用于各种打桩环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种深基井轻抓打桩装置实施例轻抓钻头的结构内层示意图。

图2为本发明一种深基井轻抓打桩装置实施例轻抓钻头的结构示意图全图。

图3为冲击震动部分结构图。

具体实施方式

为实现本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种深基井轻抓打桩装置，包括轻抓钻头、卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳连接轻抓钻头，用于提供动力，所述轻抓钻头包括：钻头1、支撑架2、撞轴3、棱形伸缩架4、顶板5、卸挂颈6、控制面板7、支撑手8、自锁销9、复位弹簧10、滑槽11、定向卡12、支撑弹簧13、支撑臂14、调节杆15、拉绳16、滑轮或滑轮组17、调节装置18、震动轴19、凸轮20、转轮21、轴承或轴瓦22、滑轮23、震动槽24、顶环25、顶轴26、下导向滑轮27、上导向滑轮28、卸挂颈轴销29，本实施例打桩装置克服了现有打桩设备庞大、昂贵，打桩深度制约且影响现有建筑，以及不能适应狭小空间作业的技术问题。

参照图1、图2和图3，为本发明一种深基井轻抓打桩装置实施例轻抓钻头的结构示意图。本发明实施例所述轻抓钻头包括：钻头1、支撑架2、撞轴3、棱形伸缩架4、顶板5、卸挂颈6、控制面板7、支撑手8。

所述钻头1包括多瓣钻头，分别转动连接于支撑架2的末端，可通过轴销连接，使钻头可在支撑架2上转动，各瓣钻头顶部相互接近合拢时可构成一近似锥形。进一步，所述支撑架可为“一”字型、“Y”型、十字型或者其它放射型支撑架，所述钻头为两瓣及以上的多瓣钻头。

所述棱形伸缩架4的各临边两两通过轴销转动连接，构成可伸缩的棱形或近似棱形，棱形伸缩架4上端的两条临边通过自锁销9转动连接，自锁销9穿过棱形伸缩架4的边与顶板5的下端后，使棱形伸缩架4与顶板5连接，末端穿过滑槽11，棱形伸缩架4下端的两条临边通过轴销与支撑架2转动连接，使棱形伸缩架4可在支撑架2上伸缩，棱形伸缩架4两侧连接点通过复位弹簧10转动连接于支撑架2，两侧顶点轴销连接处各设有滑轮或滑轮组17。

所述顶板5一端通过自锁销9与棱形伸缩架4的上端连接，另一端通过轴销或直接与顶环25连接，顶板5与顶环25的连接处的顶轴26上还设有下导向滑轮27，自锁销9上也设有滑轮23。

所述控制面板7转动连接于支撑架2，设有滑槽11及定向卡12，所述滑槽11为金属板上开有一近似倒心形的封闭的间隙，设置固定条固定连接滑槽11内外的金属板，所述滑槽11的轨道为近似倒立的心形形状，包括最高点、左右最低点、及左右最低点之间的中间极高点，所述定向卡12至少包括4个，分设于滑槽11的各位置节点，自锁销9在滑槽11中的移动方向可以设定为顺时针，也可以设定为逆时针，本实施例中设定控制方向为顺时针方向。所述自锁销9沿滑槽11移动，通过定向卡12控制自锁销9的移动方向，自锁销可以正向通过，但不能反向退回。

所述支撑手8包括多只支撑手，支撑手外表面可设置防滑纹或向外向上的倒钩。每只支撑手通过支撑弹簧13活动连接于支撑架2，通过支撑臂14转动连接于顶环25上。

所述撞轴3设有调节杆15活动连接于钻头1，所述的活动连接，是能在一定范围万向转动的连接，撞轴3上设有拉绳16连接于自锁销9或者棱形伸缩架4的上部。所述调节杆15包括调节螺杆与调节螺母，转动调节螺杆和/或调节螺母可调节钻头1与撞轴3的距离，从而实现钻孔直径大小的控制。所述拉绳16一端固定于自锁销9或者棱形伸缩架4的上部，另一端设有调节装置18固定于撞轴3，所述调节装置18用于调节拉绳16的长短，通过拉绳16的长短控制撞轴3的高度，进一步达到调节钻头1开合角度的控制。

所述钢丝绳从上向下依次穿过卸挂颈6上的上导向滑轮28、顶环25与顶板5连接处的轴销上的下导向滑轮27、转轮21、棱形伸缩架4与顶板5连接处的轴销上的滑轮23，棱形伸缩架4两侧端轴销上的滑轮或滑轮组17，最终固定于棱形伸缩架4或者支撑架2上。

在工作过程中，初始状态下自锁销9位于滑槽11的下部中间极高点，钻头1保持呈张开状态，支撑手8形成的半径小于钻头1形成的半径，卷扬机下放钢丝绳，钻头接触井底地面后，棱形伸缩架4的四条边在自身重力及复位弹簧10的作用下逐渐向水平状态收缩，使自锁销9移动至滑槽11的左边最低点，此时卷扬机反向提起钢丝绳，使棱形伸缩架4向上伸张，带动自锁销9、顶板5、顶环25依次向上顶升，通过支撑臂14拉动支撑手8，使支撑弹簧13被压缩产生向井壁的推力，使支撑手8紧贴井壁，卷扬机继续上提钢丝绳，但支撑手8、支撑臂14、顶环25、顶板5以及自锁销9不能再上升，棱形伸缩架4继续向竖向变扁平，棱形伸缩架4产生一个远远超出设备重量的力作用在支撑架2上，迫使钻头1向下钻，在整个卷扬机上提钢丝绳的过程中，绕过转轮21的钢丝绳带动转轮21一起转动，使得震动轴19和它上面的凸轮20与之同步转动，并与轴承或轴瓦22常接触，凸轮20不断撞击轴承或轴瓦22，凸轮20的凸起部分转过去后，自锁销9在棱形伸缩架4的顶力的作用下，使自锁销9在震动槽中上移，直到轴承或轴瓦22接触凸轮20，当凸轮20的凸起部分再次转向下面的轴承或轴瓦22时，再次推动轴承或轴瓦22向下移动，虽然此棱形伸缩架相当于有多个活动关节，但因钢丝绳处于绷紧状态，使得棱形伸缩架4刚性非常大，于是钻头1不断产生向下的冲击，使得钻头进入土石更加容易。

继续提起钢丝绳，当钻头1达到一定深度后，支撑弹簧13翻转，触发支撑手8收缩离开井壁，自锁销9在滑槽11的左侧向上移动至最高点，通过拉绳16将撞轴3向上拉，进一步通过调节杆15带动钻头1闭合抓取土石并保持闭合状态，直至将土石提出井口，卸挂颈6进入挂卸器。

所述的卸挂颈6是一个圆柱筒，上口焊接有一水平圆环，圆环的大圆半径大于下面部分的圆柱半径，当卸挂颈6进入挂卸器(已有技术，图中未画出)，挂卸器会自动钩住卸挂颈6，卸挂颈6上，有4根卸挂颈轴销29平行分成上下两排，固定在卸挂颈6的侧面，并与卸挂颈6的轴垂直，卸挂颈轴销29中部各安装有一上导向滑轮28，卸挂颈6与控制面板7之间用钢丝绳连接。

卸挂颈6进入挂卸器后，挂卸器抓住卸挂颈6，卷扬机松开钢丝绳，除了卸挂颈6以外的其它部分因重力而下降，直到连接卸挂颈6与控制面板7之间的钢丝绳被拉直，卷扬机再继续下放钢丝绳，此时控制面板7不再下降，控制面板7拉住支撑架2，棱形伸缩架4的四条边在自身重力及复位弹簧10的作用下趋于变平，安装在棱形伸缩架4左右两边的滑轮或滑轮组之间的距离增大，自锁销9在滑槽11的右侧向下移动，直至钻头张开，卸土完成，然后卷扬机通过钢丝绳上提，此时因自锁销9被卡在滑槽11的下部中间极高点，此时棱形伸缩架4成近似水平的扁平状，使钻头1处于张开状态，卷扬机继续上提钢丝绳，卸挂颈6与控制面板7之间的钢丝绳成松弛状态，直到卸挂颈6与顶环25接触并一起上升进入挂卸器，触动挂卸器放开卸挂颈6，然后卷扬机下放钢丝绳进行下一次的抓钻工作。

进一步，在卸挂颈6被挂卸器衔住卸土完成的状态下，通过转动调节杆15的调节螺杆和/或调节螺母可调节钻头1与撞轴3的距离，同时通过调节装置18调节拉绳16的长度，使调节杆15与撞轴3的连接点位置不低于调节杆15与钻头1的连接点，并保持钻头基本上垂直于水平面，下放设备时钻头1不会插入井壁，此时撞轴3的最下端位置高于钻头尖，使钻头1先接触井底，上提钢丝绳时，拉绳16的拉力不会导致于钻头先张开然后再闭合。反之，当钻孔达到目标深度或者需要在桩中部位置加宽，就转动调节螺杆，使伸缩螺杆与伸缩螺母组成的整体变长，同时通过调节装置18调节拉绳16的长短，使调节杆15与撞轴3的连接点位置低于调节杆15与钻头1的连接点，同时使钻头1基本保持垂直于水平面，撞轴3的下部低于钻头1的尖端，当设备下放到井底时，撞轴3先接触井底而受到向上的顶力，先向上向外推钻头1，然后再使钻头1逐渐闭合抓取土石，从而使钻孔底部横截面增大，增大桩柱的底部受力面积。钻孔过程中，也可以在不同深度调节调节杆15和拉绳16的长度，使需要加宽的地方撞轴3先接触井底，不需要加宽的地方钻头1先接触井底，实现不同深度钻不同孔径，增大井壁与桩基的摩擦力，从而保证桩柱的稳定性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种深基井轻抓打桩装置，包括轻抓钻头、卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳连接轻抓钻头，用于提供动力，其特征在于，所述轻抓钻头包括：钻头(1)、支撑架(2)、撞轴(3)、棱形伸缩架(4)、顶板(5)、卸挂颈(6)、控制面板(7)、支撑手(8)，所述钻头(1)包括多瓣钻头，分别通过轴销连接于支撑架(2)的末端，并可沿连接处转动，所述棱形伸缩架(4)是四块金属板、管、柱两两首尾转动连接而成的棱形，或者由四块金属板、管、柱及支撑架的一部分两两首尾转动连接而成的多边形，其上顶点设有自锁销(9)与顶板(5)转动连接，自锁销(9)的中点设有滑轮(23)，自锁销(9)上还设有轴承或轴瓦(22)，下顶点通过轴销与支撑架(2)转动连接，两侧顶点设有轴销，使两临边转动连接，两侧顶点连接处的轴销上设有滑轮或滑轮组(17)，并设有复位弹簧(10)连接于支撑架(2)，所述自锁销(9)是用于转动连接棱形伸缩架(4)上部两临边的轴销，其末端穿过顶板(5)上的震动槽(24)和控制面板(7)上的滑槽(11)，并能在震动槽(24)和滑槽(11)中沿一定的方向滑动，所述顶板(5)上开有一竖向的震动槽(24)，震动槽(24)的上方平行于自锁销(9)的方向安装有可以转动的震动轴(19)，震动轴(19)上设有固定于震动轴(19)的凸轮(20)和转轮(21)，顶板(5)的上端通过顶轴(26)或直接与顶环(25)固定连接，顶板(5)的上部装有两根平行的顶轴(26)，顶轴(26)中点装有下导向滑轮(27)，所述控制面板(7)是金属板割去一个近似于倒心形的封闭滑槽(11)再用金属板或棒将滑槽(11)两侧焊接固定而成，其下端转动连接于支撑架(2)，所述自锁销(9)端部穿在滑槽(11)和震动槽(24)中，可沿滑槽(11)移动，也可以在震动槽(24)中上下运动，所述支撑手(8)与钻头(1)相对应，分设于支撑架(2)的各末端，通过支撑弹簧(13)连接于支撑架(2)，通过支撑臂(14)与顶环(25)转动连接，所述支撑臂(14)是能承受拉力的金属杆、管或者绳，所述撞轴(3)设有调节杆(15)活动连接于钻头(1)，设有拉绳(16)连接于自锁销(9)，所述的卸挂颈(6)是一个圆柱形筒，卸挂颈(6)内部有相互平行的卸挂颈轴销(29)，卸挂颈轴销(29)端部焊接在卸挂颈(6)的侧面，卸挂颈轴销(29)中点各安装有上导向滑轮(28)，卸挂颈(6)与控制面板(7)之间用钢丝绳连接。

2.根据权利要求1所述的深基井轻抓打桩装置，其特征在于，所述顶环(25)与顶板(5)连接处还设有下导向滑轮(27)，钢丝绳依次穿过上导向滑轮(28)、下导向滑轮(27)、绕过转轮(21)、滑轮(23)和棱形伸缩架(4)两侧顶点处的滑轮或滑轮组(17)，末端固定于棱形伸缩架(4)或支撑架(2)。

3.根据权利要求1所述的深基井轻抓打桩装置，其特征在于，所述调节杆(15)包括调节螺杆与调节螺母，转动调节螺杆和/或调节螺母可调节钻头(1)与撞轴(3)的距离。