CN107503683A - 长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置，包括长螺旋钻杆，设于长螺旋钻杆上的门架式钻头，其中门架式钻头包括设于活门两侧的门架左竖板、门架右竖板，焊接在门架左竖板上的螺旋叶片左加强板，焊接在门架右竖板上的螺旋叶片右加强板，及出气管；所述门架左竖板与门架右竖板的底端用门架中条板连接，且所述门架左竖板、门架右竖板及门架中条板共同形成门形腔；所述螺旋叶片左加强板、门架中条板及门架侧条板的底端依次连接有沿顺时针方向倾斜排布的左牙轮钻尖、中牙轮钻尖及右牙轮钻尖。本发明在工作时，无需提拔长螺旋钻杆即可灌压出混凝土，具有成桩质量好，施工效率高，钻孔施工穿透力大且操作方便的优点。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域中桩基钻孔及混凝土灌注施工技术，具体涉及一种长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置。
背景技术
随着国家经济建设的发展及桩基施工技术的不断研发和应用，当工程地质为软硬土层交替且风化基岩埋深不深时，应用中风化基岩作为中高层建筑的桩基持力层也愈来愈广泛。
当桩基类型设计为钻孔灌注桩时，适用冲击桩机或长螺旋钻孔桩机，而长螺旋钻孔桩机的施工效率比冲击桩机高很多，即穿越硬土层(中密以上的砂土、砾砂层)及风化基岩的能力强。但传统的长螺旋桩机的门架式钻头在到达中风化基岩设计深度时，需要提拔几十厘米后才能打开活门(活门底连接有门架式钻头尖)压灌混凝土，造成孔底沉渣不能充分被压灌入的混凝土搅合均匀，即桩端混凝土往往达不到设计的强度，这是一个关键的缺点。传统长螺旋桩机的门架式钻头(活门呈关闭状态)。
目前现有的长螺旋钻孔桩机有如专利号为ZL2014101324879的长螺旋嵌岩型桩机耙式门架式钻头装置，并具体公开了长螺旋钻杆的芯管的底端为带活门的门架式钻头尖，而且为了增大长螺旋钻杆的钻进能力，在螺旋叶片的底端也焊接了两个门架式钻头耙，两门架式钻头耙分居门架式钻头尖两侧与门架式钻头尖一起钻进形成锅底形的桩端孔。泵送砼附属设备与长螺旋钻杆的芯管连通。该桩机还包括蓄水箱、高压泵、胶皮水管、输水钢管和两个喷嘴，蓄水箱、高压泵、胶皮水管、输水钢管和两个喷嘴依次连通，输水钢管焊接在长螺旋钻杆的芯管内，输水钢管下端分叉为两根分别与两个喷嘴连通的分管。每个喷嘴焊接在长螺旋钻杆的一个门架式钻头耙上。
上述的长螺旋嵌岩型桩机耙式门架式钻头装置实现了在中风化基岩上钻孔成桩，但是该装置由于活门板底焊接有门架式钻头尖，此门架式钻头尖比两侧的门架式钻头耙齿低，故在钻至中风化基岩设计标高后泵送压灌混凝土前，需先提拔长螺旋钻杆门架式钻头才能打开活门压灌出混凝土，这样不仅会影响成桩的质量，而且也降低了工作效率；另一方面由于该装置的牙轮钻尖的截面为矩形，其对应对中风化基岩及其以上的硬土层(砾石、砾砂与权风化、强风化基岩)的旋削较困难，且磨损后的牙轮钻尖不易更换，从而降低了工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于解决上述技术问题的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置。
具体地：本发明所提供的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置，包括长螺旋钻杆，设于长螺旋钻杆内并与长螺旋钻杆共同形成长螺旋钻杆内环腔的内芯管，及通过内六方接头连接在长螺旋钻杆上的门架式钻头；所述长螺旋钻杆的底端设有用于盖设内芯管上砼通道的活门，其中所述活门一侧用铰链固定在长螺旋钻杆上，另一侧通过活门扣与长螺旋钻杆连接；所述门架式钻头包括设于活门两侧的门架左竖板、门架右竖板，焊接在门架左竖板上的螺旋叶片左加强板，焊接在门架右竖板上的螺旋叶片右加强板，及设于活门上铰链的一侧并与长螺旋钻杆内环腔连通的出气管；其中所述螺旋叶片左加强板与长螺旋钻杆上的螺旋叶片相连接，所述螺旋叶片右加强板与门架右竖板底端上横向固定有的门架侧条板连接；所述门架左竖板与门架右竖板的底端用门架中条板连接，且所述门架左竖板、门架右竖板及门架中条板共同形成门形腔；所述螺旋叶片左加强板、门架中条板及门架侧条板的底端依次连接有沿顺时针方向倾斜排布的左牙轮钻尖、中牙轮钻尖及右牙轮钻尖，其中所述中牙轮钻尖相对于左牙轮钻尖及右牙轮钻尖部分向下伸出。
作为本发明的优选方案，所述螺旋叶片左加强板上沿顺时针方向倾斜排布有3个左牙轮钻尖，所述门架中条板上沿顺时针方向倾斜排布有4个中牙轮钻尖，所述门架侧条板上沿顺时针方向倾斜排布有3个右牙轮钻尖。
作为本发明的优选方案，所述门架中条板设置为水平状结构，所述门架中条板上固定有的4个中牙轮钻尖中的2个中牙轮钻尖相对于门架中条板垂直设置。
作为本发明的优选方案，每个左牙轮钻尖、中牙轮钻尖和右牙轮钻尖均包括钻尖主体，及设于钻尖主体上的合金钻尖，其中所述合金钻尖的横截面设置为圆锥形，且与钻尖主体之间用螺纹方式进行连接固定。
作为本发明的优选方案，所述装置包括桩机，设于桩机上的主电动卷扬机、加压卷扬机、空压机和主桅杆，动力头，及砼泵，其中所述动力头向下与长螺旋钻杆连接；所述主电动卷扬机与动力头之间用钢丝牵引绳进行连接，其中所述钢丝牵引绳绕经固定在主桅杆上桅顶梁的桅顶滑轮；所述动力头上设置有滑轮组，且所述加压卷扬机通过加压钢丝绳途经滑轮组与动力头连接；所述空压机通过输气皮管与长螺旋钻杆内的长螺旋钻杆内环腔相连接，所述砼泵通过泵送砼皮管与长螺旋钻杆内的内芯管相连接。
作为本发明的优选方案，所述桩机在邻近地面的一侧设置有桩机底盘，以对桩机进行支撑。
由于上述技术方案的应用，本发明相较于现有技术具有以下有益效果：
本发明所公开的长螺旋嵌岩型桩机门架式钻头装置，通过合理的结构设置，使得该装置在工作时，无需提拔长螺旋钻杆即可灌压出混凝土(活门自动打开)，从而在长螺旋钻杆带动门架式钻头旋转时，将混凝土与孔底沉渣拌合均匀，保证桩身底端没有虚土，其相比现有技术，不仅成桩质量好，而且施工效率高，同时该装置的左牙轮钻尖、中牙轮钻尖及右牙轮钻尖更容易旋削式钻碎中风化基岩及其以上的硬土层(砾石、砾砂与全风化、强风化基岩)，其钻孔施工穿透力大且操作方便。
附图说明
图1为本发明所提供的长螺旋嵌岩型桩机门架式钻头装置的结构示意图。
图2为本发明中门架式钻头的结构示意图。
图3为图2中A-A剖视图。
图4为图2中B-B剖视图。
图5为图2中C-C剖视图。
其中，10、桩机；11、桩机底盘；20、主电动卷扬机；21、钢丝牵引绳； 22、桅顶滑轮；30、加压卷扬机；31、加压钢丝绳；40、空压机；41、输气皮管；50、主桅杆；51、桅顶梁；60、动力头；61、电动机；62、滑轮组；70、砼泵；71、泵送砼皮管；80、长螺旋钻杆；81、长螺旋钻杆内环腔；82、内芯管；83、活门；84、螺旋叶片；90、门架式钻头；91、门架左竖板；92、门架右竖板；93、螺旋叶片左加强板；94、螺旋叶片右加强板；95、出气管；96、门架侧条板；97、门架中条板；100、门形腔；831、铰链；832、活门扣；890、内六方接头；981、左牙轮钻尖；982、中牙轮钻尖；983、右牙轮钻尖。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1—图5，本发明请求保护的长螺旋嵌岩型桩机门架式钻头装置，应用于中风化基岩上钻孔及混凝土灌注的。
具体地，本发明的长螺旋嵌岩型桩机门架式钻头装置包括桩机10，设于桩机10上的主电动卷扬机20、加压卷扬机30、空压机40和主桅杆50，动力头60，设于动力头60内的电动机61，砼泵70，连接在动力头60上长螺旋钻杆 80，及门架式钻头90。其中，所述桩机10在邻近地面的一侧设置有桩机底盘 11，以对桩机10进行支撑；所述主电动卷扬机20与动力头60之间用钢丝牵引绳21进行连接，所述钢丝牵引绳21具体是绕经固定在主桅杆50上桅顶梁51 的桅顶滑轮22的；所述动力头60上设置有滑轮组62，且所述加压卷扬机30 通过加压钢丝绳31途经滑轮组62与动力头60连接；所述空压机40通过输气皮管41与长螺旋钻杆80内的长螺旋钻杆内环腔81相连接，以用空压机40往长螺旋钻杆80的长螺旋钻杆内环腔81内输送压缩空气，所述砼泵70则是通过泵送砼皮管71与长螺旋钻杆80内的内芯管82相连接，以用砼泵70往长螺旋钻杆80的内芯管82内灌注混凝土。
其中，所述长螺旋钻杆80内设置有内芯管82，且所述内芯管82与长螺旋钻杆80的两侧壁间共同形成了长螺旋钻杆内环腔81，且所述长螺旋钻杆80的底端设有用于盖设内芯管82上砼通道的活门83，其中所述活门83一侧用铰链 831固定在长螺旋钻杆80上，另一侧通过活门扣832与长螺旋钻杆80连接。这样当砼泵70通过泵送砼皮管71往内芯管82的砼通道压灌混凝土时，所灌注的混凝土会向下推动活门83，使活门83上的活门扣832从长螺旋钻杆80上打开，进而实现了该装置的混凝土压灌的功能。
在本实施例中，所述门架式钻头90具体是用内六方接头890与长螺旋钻杆 80进行连接，可以理解，本实施例用内六方接头890来接装长螺旋钻杆80与门架式钻头90，相比现有技术中用法兰盘进行连接，其对长螺旋钻杆80与门架式钻头90连接的紧固性更好，且长螺旋钻杆80在驱动门架式钻头90钻孔的过程中，其内六方接头890自身的强度更大，不易扭断。
其中，所述门架式钻头90包括设于活门83两侧的门架左竖板91、门架右竖板92，焊接在门架左竖板91上的螺旋叶片左加强板93，焊接在门架右竖板 92上的螺旋叶片右加强板94，及设于活门83上铰链831的一侧并与长螺旋钻杆80内环腔81连通的出气管95。所述螺旋叶片左加强板93与长螺旋钻杆80 上的螺旋叶片84相连接，所述螺旋叶片右加强板94与门架右竖板92底端上横向固定有的门架侧条板96连接。
所述门架左竖板91与门架右竖板92的底端用门架中条板97连接，且所述门架左竖板91、门架右竖板92及门架中条板97共同形成一门形腔100。可以理解，所述门形腔100具体是设置在长螺旋钻杆80上活门83的下方，以提供活门83从长螺旋钻杆80上打开后所做的运动的空间。亦即本实施例的活门83 可在门形腔100内打开。这样本实施例的装置在灌注混凝土时，可用出气管95 将活门83下方的土壤吹掉，然后直接可以通过混凝土灌压以使活门扣832打开，活门83则在门形腔100内绕铰链831向下旋转，亦即实现了无需提拔长螺旋钻杆80即可灌压出混凝土，从而在长螺旋钻杆80带动门架式钻头90旋转时，将混凝土与孔底沉渣拌合均匀，保证桩身底端没有虚土。
在本实施例中，所述门架中条板97设置为水平状结构，所述门架式钻头 90在螺旋叶片左加强板93、门架中条板97及门架侧条板96的底端依次连接有左牙轮钻尖981、中牙轮钻尖982及右牙轮钻尖983，其中所述左牙轮钻尖981、中牙轮钻尖982及右牙轮钻尖983是沿顺时针方向倾斜排布设置，且所述中牙轮钻尖982相对于左牙轮钻尖981及右牙轮钻尖983部分向下伸出，以便于钻孔。
可以理解，将本实施例的门架式钻头90上具体用于钻孔的左牙轮钻尖981、中牙轮钻尖982及右牙轮钻尖983设置为沿顺时针方向倾斜排布设置，其与动力头60内的电动机61在工作时带动长螺旋钻杆80顺时针进行旋转相配合，这样可以更容易地旋削式钻碎中风化基岩及其以上的硬土层(砾石、砾砂与全风化、强风化基岩)。当然了需要说明书的是，本实施例的钻孔90上的左牙轮钻尖981、中牙轮钻尖982及右牙轮钻尖983也可以设置为沿逆时针方倾斜排布设置，相应地动力头60中的电动机61也需变为逆时针驱动长螺旋钻杆80旋转。
在本实施例中，所述螺旋叶片左加强板93上具体设置有3个左牙轮钻尖 981，所述门架中条板97上具体设置有4个中牙轮钻尖982，所述门架侧条板96上具体设置有3个右牙轮钻尖983；且所述门架中条板97上固定有的4个中牙轮钻尖982中的2个中牙轮钻尖982相对于门架中条板97垂直设置，以使该门架式钻头90更容易地旋削式钻碎中风化基岩及其以上的硬土层。
其中，所述门架式钻头90上每个左牙轮钻尖981、中牙轮钻尖982及右牙轮钻尖983其结构相同，具体地，包括钻尖主体(图未示)，及设于钻尖主体上的合金钻尖，其中所述合金钻尖的横截面设置为圆锥形，且与钻尖主体之间是用螺纹方式进行连接固定。这样人们在使用该门架式钻头90进行旋削式钻碎中风化基岩及其以上的硬土层时，其合金钻尖由于是与中风化基岩及其以上的硬土层直接作用，其磨损较为厉害，本实施例通过以上的结构设置，可以直接将磨损严重的合金钻尖进行替换，其相比现有技术中横截面呈矩形的钻尖，不仅钻孔施工穿透力大，而且便于了后续的维修及更换。
由上可知，本发明的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置在具体进行施工时，具体包括一下步骤：
(1)、桩机10就位，校正长螺旋钻杆80的垂直度，移动桩机底盘11，使长螺旋钻杆80底端的门架式钻头90的轴线对准桩位的中心。
(2)、启动动力头60中的电动机61，驱动长螺旋钻杆80及其底端的门架式钻头90，并旋转式钻入地下土层，土体随着长螺旋钻杆80外围的螺旋叶片 84推挤式送至地面。
(3)、同时启动空压机40，压缩空气经输气皮管41进入长螺旋钻杆内环腔，经门架式钻头90的出气管95旋喷出压缩空气，不断地清除门形腔100部位粘附的土体。
(4)、当长螺旋钻杆80底端的门架式钻头90触至砾石层及风化基岩，即启动加压卷扬机30，经过加压钢丝绳31和动力头60背侧的滑轮组62，使动力头60经长螺旋钻杆80加压至门架式钻头90，门架式钻头90底端的左牙轮钻尖981、中牙轮钻尖982及右牙轮钻尖983旋削式钻碎砾石层及风化岩石，其土体及碎石随着螺旋叶片84推送至地面。
(5)、钻孔达设计标高后关闭空压机40，启动砼泵70，混凝土拌合料经过泵送砼皮管71和内芯管82到达活门83，活门83在泵压混凝土的压力作用下，自动打开活门扣832，混凝土充满门形腔100及门架式钻头90。
(6)、门架式钻90在压灌混凝土时继续旋转(不提拔)30s～60s，使混凝土与孔底局部沉渣(岩石碎屑)搅拌均匀。
(7)、一边提拔长螺旋钻杆80，一边连续泵送压灌混凝土，直至桩顶超灌标高，关闭砼泵70，并移动桩机10。
(8)、在已灌注混凝土的桩孔中利用振动锤(图未示)插入钢筋笼成桩。
综上，本发明所公开的长螺旋嵌岩型桩机门架式钻头装置，通过合理的结构设置，使得该装置在工作时，无需提拔长螺旋钻杆即可灌压出混凝土(活门自动打开)，从而在长螺旋钻杆带动门架式钻头旋转时，将混凝土与孔底沉渣拌合均匀，保证桩身底端没有虚土，其相比现有技术，不仅成桩质量好，而且施工效率高，同时该装置的左牙轮钻尖、中牙轮钻尖及右牙轮钻尖更容易旋削式钻碎中风化基岩及其以上的硬土层(砾石、砾砂与全风化、强风化基岩)，其钻孔施工穿透力大且操作方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置，包括长螺旋钻杆，设于长螺旋钻杆内并与长螺旋钻杆共同形成长螺旋钻杆内环腔的内芯管，及通过内六方接头连接在长螺旋钻杆上的门架式钻头；所述长螺旋钻杆的底端设有用于盖设内芯管上砼通道的活门，其中所述活门一侧用铰链固定在长螺旋钻杆上，另一侧通过活门扣与长螺旋钻杆连接；其特征在于：所述门架式钻头包括设于活门两侧的门架左竖板、门架右竖板，焊接在门架左竖板上的螺旋叶片左加强板，焊接在门架右竖板上的螺旋叶片右加强板，及设于活门上铰链的一侧并与长螺旋钻杆内环腔连通的出气管；其中所述螺旋叶片左加强板与长螺旋钻杆上的螺旋叶片相连接，所述螺旋叶片右加强板与门架右竖板底端上横向固定有的门架侧条板连接；所述门架左竖板与门架右竖板的底端用门架中条板连接，且所述门架左竖板、门架右竖板及门架中条板共同形成门形腔；所述螺旋叶片左加强板、门架中条板及门架侧条板的底端依次连接有沿顺时针方向倾斜排布的左牙轮钻尖、中牙轮钻尖及右牙轮钻尖，其中所述中牙轮钻尖相对于左牙轮钻尖及右牙轮钻尖部分向下伸出。
2.根据权利要求1所述的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置，其特征在于：所述螺旋叶片左加强板上沿顺时针方向倾斜排布有3个左牙轮钻尖，所述门架中条板上沿顺时针方向倾斜排布有4个中牙轮钻尖，所述门架侧条板上沿顺时针方向倾斜排布有3个右牙轮钻尖。
3.根据权利要求2所述的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置，其特征在于：所述门架中条板设置为水平状结构，所述门架中条板上固定有的4个中牙轮钻尖中的2个中牙轮钻尖相对于门架中条板垂直设置。
4.根据权利要求1所述的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置，其特征在于：每个左牙轮钻尖、中牙轮钻尖和右牙轮钻尖均包括钻尖主体，及设于钻尖主体上的合金钻尖，其中所述合金钻尖的横截面设置为圆锥形，且与钻尖主体之间用螺纹方式进行连接固定。
5.根据权利要求1-4任一所述的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置，其特征在于：所述装置包括桩机，设于桩机上的主电动卷扬机、加压卷扬机、空压机和主桅杆，动力头，及砼泵，其中所述动力头向下与长螺旋钻杆连接；所述主电动卷扬机与动力头之间用钢丝牵引绳进行连接，其中所述钢丝牵引绳绕经固定在主桅杆上桅顶梁的桅顶滑轮；所述动力头上设置有滑轮组，且所述加压卷扬机通过加压钢丝绳途经滑轮组与动力头连接；所述空压机通过输气皮管与长螺旋钻杆内的长螺旋钻杆内环腔相连接，所述砼泵通过泵送砼皮管与长螺旋钻杆内的内芯管相连接。
6.根据权利要求5所述的长螺旋嵌岩型钻机门架式钻头装置，其特征在于：所述桩机在邻近地面的一侧设置有桩机底盘，以对桩机进行支撑。
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- 2017-09-19 CN CN201710844342.5A patent/CN107503683A/zh not_active Withdrawn
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