CN110374519A - 岩石顶管水磨钻及钻孔方法 - Google Patents

Abstract

一种岩石顶管水磨钻及钻孔方法，它包括支撑架、转臂、调节装置和水磨钻，通过转臂的转动架与支撑架的轴体配合，通过调节装置与支撑架和转臂连接，通过水磨钻与转臂的转动架滑动配合，通过横杆和竖杆与岩石洞内壁固定，通过调节装置调节转动架的角度，水磨钻钻孔，孔孔相连形成圆环，在圆环内冲击钻孔掘进。本发明克服了原岩石顶管过程中施工效率低，成本高，操作繁琐的问题，具有结构简单，岩石洞掘进稳定，钻孔效率高，成本低，操作简单方便的特点。

Description

岩石顶管水磨钻及钻孔方法

技术领域

本发明属于顶管施工技术领域，涉及一种岩石顶管水磨钻及钻孔方法。

背景技术

随着城市建设的快速发展，顶管施工技术已经被广泛的应用在市政管线铺设中，包括电力、热力、燃气、给排水、通讯等。

目前在岩石顶管中常用的方法有：

风镐破碎法、爆破法、岩石顶管机法、单水磨钻法。

风镐破碎法适用在强风化岩石中，对于中风化岩石几乎无法破碎，施工进度非常缓慢；爆破法施工受周边环境以及地下管线的限制，在城市中无法进行爆破作业，且爆破手续办理困难，爆破法对岩石结构的稳定性有影响；岩石顶管机法对于短距离岩石顶管施工，机械费用非常大、施工成本较高，经济上不合理。单水磨钻法施工进度较为缓慢而且每次循环进尺为0.5m，无法满足施工工期要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种岩石顶管水磨钻及钻孔方法，结构简单，采用转臂的转动架与支撑架的轴体配合，调节装置与支撑架和转臂连接，水磨钻与转臂的转动架滑动配合，横杆和竖杆与岩石洞内壁固定，调节装置调节转动架的角度，水磨钻钻孔，孔孔相连形成圆环，在圆环内冲击钻孔掘进，岩石洞掘进稳定，效率高，成本低，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种岩石顶管水磨钻及钻孔方法，它包括支撑架、转臂、调节装置和水磨钻；所述转臂的套管与支撑架的轴体配合，调节装置与转臂的转动架和支撑架的竖杆连接，水磨钻固定于转动架上，调节装置调节转臂绕轴体转动角度。

所述支撑架包括与横杆连接的竖杆、位于竖杆上滑动配合的滑动座、与滑动座连接的轴体，以及位于横杆和竖杆两端连接的伸缩钻头。

所述滑动座为块状体，沿竖杆轴向滑动，锁紧螺钉锁紧，与其连接的轴体与竖杆垂直。

所述伸缩钻头的钻杆上设置固定的螺母，位于钻头的另一端与横杆和竖杆两端套接、沿其轴向伸缩。

所述转臂包括与转动架连接的套管，转动架为“U”形结构，套管位于开口的两端与其连接固定，水磨钻固定在转动架底部。

所述调节装置包括与固定板连接的手动葫芦，固定板与竖杆连接固定，手动葫芦的链绳分别与固定板和转动架连接。

所述水磨钻与加长杆滑动配合，加长杆的一端与固定座连接，固定座固定在转动架上。

所述转臂和调节装置的数量为两组，分别位于竖杆的两侧。

如上所述的岩石顶管水磨钻的钻孔方法，它包括如下步骤：

S1，安装支撑架，将支撑架放入岩石洞内，轴体的前端朝向钻进方向，横杆和竖杆的两侧头朝向岩石洞内壁；旋转横杆和竖杆两端的伸缩钻头上的螺母，使伸缩钻头的前端与岩石洞内壁抵触，逐步旋转进入岩石内；

S2，调整转动架，推拉滑动座沿竖杆向上或向下滑动，当轴体对准岩石洞中心，拉动手动葫芦的链绳，使竖杆两侧的水磨钻处于同一水平直线上时，停止拉动手动葫芦的链绳；

S3，钻基准点孔，推动水磨钻沿加长杆滑动，当钻头与岩石洞内壁接触后，闭合水磨钻电源，开始钻孔，达到一定深度后，拉动水磨钻沿加长杆滑动，使钻头退出钻孔；竖杆两侧的水磨钻可同时开启钻孔；

S4，连续钻孔，分别拉动竖杆两侧手动葫芦的链绳，转动架绕轴体旋转一定角度，当水磨钻的钻头与基准孔错位、与岩石洞壁抵触后，再次闭合水磨钻电源，开始钻孔，达到一定深度后，拉动水磨钻沿加长杆滑动，使钻头退出钻孔；竖杆两侧的水磨钻可同时开启，反向钻孔，两个相邻的钻孔相互错位连接，形成由多个钻孔相互连接组成的圆环；

S5，拆卸，旋转横杆和竖杆两端的伸缩钻头上的螺母，使伸缩钻头的前端退出岩石洞内壁，整体取出该装置，之后再在圆环内采用冲击钻进行局部钻进。

一种岩石顶管水磨钻及钻孔方法，它包括支撑架、转臂、调节装置和水磨钻；转臂的套管与支撑架的轴体配合，调节装置与转臂的转动架和支撑架的竖杆连接，水磨钻固定于转动架上，调节装置调节转臂绕轴体转动角度。结构简单，通过转臂的转动架与支撑架的轴体配合，通过调节装置与支撑架和转臂连接，通过水磨钻与转臂的转动架滑动配合，通过横杆和竖杆与岩石洞内壁固定，通过调节装置调节转动架的角度，水磨钻钻孔，孔孔相连形成圆环，在圆环内冲击钻孔掘进，岩石洞掘进稳定，效率高，成本低，操作简单方便。

在优选的方案中，支撑架包括与横杆连接的竖杆、位于竖杆上滑动配合的滑动座、与滑动座连接的轴体，以及位于横杆和竖杆两端连接的伸缩钻头。结构简单，使用时，支撑架主要起支撑固定作用，提高水磨钻钻孔的稳定性和精确度，安装时，支撑架位于岩石洞内，横杆和竖杆连接的伸缩钻头朝向岩石洞内壁，深入岩石固定。

在优选的方案中，滑动座为块状体，沿竖杆轴向滑动，锁紧螺钉锁紧，与其连接的轴体与竖杆垂直。结构简单，使用时，推动滑动座沿竖杆上下滑动，轴体对准岩石洞中心后，旋转锁紧螺钉与竖杆抵触锁紧，调整方便快捷，操作简单。

在优选的方案中，伸缩钻头的钻杆上设置固定的螺母，位于钻头的另一端与横杆和竖杆两端套接、沿其轴向伸缩。结构简单，安装时，旋转伸缩钻头上的螺母，伸缩钻头的杆体沿横杆和竖杆两端伸缩，逐步与岩石抵触深入岩石内，在钻孔完成后，反向旋转伸缩钻头上的螺母退出岩石，即可解除与岩石洞壁的连接，拆卸方便，效率高，可重复使用。

在优选的方案中，转臂包括与转动架连接的套管，转动架为“U”形结构，套管位于开口的两端与其连接固定，水磨钻固定在转动架底部。结构简单，使用时，转动架连接的套管与轴体配合，在调节装置的拉升作用下绕轴体转动，半径不变，位于转动架上固定的水磨钻钻孔时稳定性好。

在优选的方案中，调节装置包括与固定板连接的手动葫芦，固定板与竖杆连接固定，手动葫芦的链绳分别与固定板和转动架连接。结构简单，使用时，采用手动葫芦拉动转动架绕轴体转动，操作简单，成本低，便于狭小空间中作业。

在优选的方案中，水磨钻与加长杆滑动配合，加长杆的一端与固定座连接，固定座固定在转动架上。结构简单，钻孔时，推动水磨钻沿加长杆滑动，延长了钻进深度，操作时省力。

在优选的方案中，转臂和调节装置的数量为两组，分别位于竖杆的两侧。结构简单，使用时，分别位于竖杆两侧的转臂与两个水磨钻连接，可同时进行作业，钻孔效率更高。

在优选的方案中，如上岩石顶管水磨钻的钻孔方法，它包括如下步骤：

S1，安装支撑架，将支撑架放入岩石洞内，轴体的前端朝向钻进方向，横杆和竖杆的两侧头朝向岩石洞内壁；旋转横杆和竖杆两端的伸缩钻头上的螺母，使伸缩钻头的前端与岩石洞内壁抵触，逐步旋转进入岩石内；

S2，调整转动架，推拉滑动座沿竖杆向上或向下滑动，当轴体对准岩石洞中心，拉动手动葫芦的链绳，使竖杆两侧的水磨钻处于同一水平直线上时，停止拉动手动葫芦的链绳；

S3，钻基准点孔，推动水磨钻沿加长杆滑动，当钻头与岩石洞内壁接触后，闭合水磨钻电源，开始钻孔，达到一定深度后，拉动水磨钻沿加长杆滑动，使钻头退出钻孔；竖杆两侧的水磨钻可同时开启钻孔；

S4，连续钻孔，分别拉动竖杆两侧手动葫芦的链绳，转动架绕轴体旋转一定角度，当水磨钻的钻头与基准孔错位、与岩石洞壁抵触后，再次闭合水磨钻电源，开始钻孔，达到一定深度后，拉动水磨钻沿加长杆滑动，使钻头退出钻孔；竖杆两侧的水磨钻可同时开启，反向钻孔，两个相邻的钻孔相互错位连接，形成由多个钻孔相互连接组成的圆环；

S5，拆卸，旋转横杆和竖杆两端的伸缩钻头上的螺母，使伸缩钻头的前端退出岩石洞内壁，整体取出该装置，之后再在圆环内采用冲击钻进行局部钻进。该方法操作简单方便，钻孔效率高，精度高，操作省力。

一种岩石顶管水磨钻及钻孔方法，它包括支撑架、转臂、调节装置和水磨钻，通过转臂的转动架与支撑架的轴体配合，通过调节装置与支撑架和转臂连接，通过水磨钻与转臂的转动架滑动配合，通过横杆和竖杆与岩石洞内壁固定，通过调节装置调节转动架的角度，水磨钻钻孔，孔孔相连形成圆环，在圆环内冲击钻孔掘进。本发明克服了原岩石顶管过程中施工效率低，成本高，操作繁琐的问题，具有结构简单，岩石洞掘进稳定，钻孔效率高，成本低，操作简单方便的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的侧视示意图。

图3为图1的A处放大示意图。

图4为本发明使用状态图。

图中：支撑架1，横杆11，竖杆12，滑动座13，轴体14，伸缩钻头15，转臂2，转动架21，套管22，调节装置3，固定板31，手动葫芦32，水磨钻4，加长杆41，固定座42。

具体实施方式

如图1~图4中，一种岩石顶管水磨钻及钻孔方法，它包括支撑架1、转臂2、调节装置3和水磨钻4；所述转臂2的套管22与支撑架1的轴体14配合，调节装置3与转臂2的转动架21和支撑架1的竖杆12连接，水磨钻4固定于转动架21上，调节装置3调节转臂2绕轴体14转动角度。结构简单，通过转臂2的转动架21与支撑架1的轴体14配合，通过调节装置3与支撑架1和转臂2连接，通过水磨钻4与转臂2的转动架21滑动配合，通过横杆11和竖杆12与岩石洞内壁固定，通过调节装置3调节转动架21的角度，水磨钻4钻孔，孔孔相连形成圆环，在圆环内冲击钻孔掘进，岩石洞掘进稳定，效率高，成本低，操作简单方便。

优选的方案中，所述支撑架1包括与横杆11连接的竖杆12、位于竖杆12上滑动配合的滑动座13、与滑动座13连接的轴体14，以及位于横杆11和竖杆12两端连接的伸缩钻头15。结构简单，使用时，支撑架1主要起支撑固定作用，提高水磨钻4钻孔的稳定性和精确度，安装时，支撑架1位于岩石洞内，横杆11和竖杆12连接的伸缩钻头15朝向岩石洞内壁，深入岩石固定。

优选的方案中，所述滑动座13为块状体，沿竖杆12轴向滑动，锁紧螺钉锁紧，与其连接的轴体14与竖杆12垂直。结构简单，使用时，推动滑动座13沿竖杆12上下滑动，轴体14对准岩石洞中心后，旋转锁紧螺钉与竖杆12抵触锁紧，调整方便快捷，操作简单。

优选的方案中，所述伸缩钻头15的钻杆上设置固定的螺母，位于钻头的另一端与横杆11和竖杆12两端套接、沿其轴向伸缩。结构简单，安装时，旋转伸缩钻头15上的螺母，伸缩钻头15的杆体沿横杆11和竖杆12两端伸缩，逐步与岩石抵触深入岩石内，在钻孔完成后，反向旋转伸缩钻头15上的螺母退出岩石，即可解除与岩石洞壁的连接，拆卸方便，效率高，可重复使用。

优选的方案中，所述转臂2包括与转动架21连接的套管22，转动架21为“U”形结构，套管22位于开口的两端与其连接固定，水磨钻4固定在转动架21底部。结构简单，使用时，转动架21连接的套管22与轴体14配合，在调节装置3的拉升作用下绕轴体14转动，半径不变，位于转动架21上固定的水磨钻4钻孔时稳定性好。

优选的方案中，所述调节装置3包括与固定板31连接的手动葫芦32，固定板31与竖杆12连接固定，手动葫芦32的链绳分别与固定板31和转动架21连接。结构简单，使用时，采用手动葫芦32拉动转动架21绕轴体14转动，操作简单，成本低，便于狭小空间中作业。

优选的方案中，所述水磨钻4与加长杆41滑动配合，加长杆41的一端与固定座42连接，固定座42固定在转动架21上。结构简单，钻孔时，推动水磨钻4沿加长杆41滑动，延长了钻进深度，操作时省力。

优选的方案中，所述转臂2和调节装置3的数量为两组，分别位于竖杆12的两侧。结构简单，使用时，分别位于竖杆12两侧的转臂2与两个水磨钻4连接，可同时进行作业，钻孔效率更高。

优选的方案中，如上所述的岩石顶管水磨钻的钻孔方法，它包括如下步骤：

S1，安装支撑架，将支撑架1放入岩石洞内，轴体14的前端朝向钻进方向，横杆11和竖杆12的两侧头朝向岩石洞内壁；旋转横杆11和竖杆12两端的伸缩钻头15上的螺母，使伸缩钻头15的前端与岩石洞内壁抵触，逐步旋转进入岩石内；

S2，调整转动架，推拉滑动座13沿竖杆12向上或向下滑动，当轴体14对准岩石洞中心，拉动手动葫芦32的链绳，使竖杆12两侧的水磨钻4处于同一水平直线上时，停止拉动手动葫芦32的链绳；

S3，钻基准点孔，推动水磨钻4沿加长杆41滑动，当钻头与岩石洞内壁接触后，闭合水磨钻4电源，开始钻孔，达到一定深度后，拉动水磨钻4沿加长杆41滑动，使钻头退出钻孔；竖杆12两侧的水磨钻4可同时开启钻孔；

S4，连续钻孔，分别拉动竖杆12两侧手动葫芦32的链绳，转动架21绕轴体14旋转一定角度，当水磨钻4的钻头与基准孔错位、与岩石洞壁抵触后，再次闭合水磨钻4电源，开始钻孔，达到一定深度后，拉动水磨钻4沿加长杆41滑动，使钻头退出钻孔；竖杆12两侧的水磨钻4可同时开启，反向钻孔，两个相邻的钻孔相互错位连接，形成由多个钻孔相互连接组成的圆环；

S5，拆卸，旋转横杆11和竖杆12两端的伸缩钻头15上的螺母，使伸缩钻头15的前端退出岩石洞内壁，整体取出该装置，之后再在圆环内采用冲击钻进行局部钻进。该方法操作简单方便，钻孔效率高，精度高，操作省力。

如上所述的岩石顶管水磨钻及钻孔方法，安装使用时，转臂2的转动架21与支撑架1的轴体14配合，调节装置3与支撑架1和转臂2连接，水磨钻4与转臂2的转动架21滑动配合，横杆11和竖杆12与岩石洞内壁固定，调节装置3调节转动架21的角度，水磨钻4钻孔，孔孔相连形成圆环，在圆环内冲击钻孔掘进，岩石洞掘进稳定，效率高，成本低，操作简单方便。

使用时，支撑架1主要起支撑固定作用，提高水磨钻4钻孔的稳定性和精确度，安装时，支撑架1位于岩石洞内，横杆11和竖杆12连接的伸缩钻头15朝向岩石洞内壁，深入岩石固定。

使用时，推动滑动座13沿竖杆12上下滑动，轴体14对准岩石洞中心后，旋转锁紧螺钉与竖杆12抵触锁紧，调整方便快捷，操作简单。

安装时，旋转伸缩钻头15上的螺母，伸缩钻头15的杆体沿横杆11和竖杆12两端伸缩，逐步与岩石抵触深入岩石内，在钻孔完成后，反向旋转伸缩钻头15上的螺母退出岩石，即可解除与岩石洞壁的连接，拆卸方便，效率高，可重复使用。

使用时，转动架21连接的套管22与轴体14配合，在调节装置3的拉升作用下绕轴体14转动，半径不变，位于转动架21上固定的水磨钻4钻孔时稳定性好。

使用时，采用手动葫芦32拉动转动架21绕轴体14转动，操作简单，成本低，便于狭小空间中作业。

钻孔时，推动水磨钻4沿加长杆41滑动，延长了钻进深度，操作时省力。

使用时，分别位于竖杆12两侧的转臂2与两个水磨钻4连接，可同时进行作业，钻孔效率更高。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种岩石顶管水磨钻，其特征是：它包括支撑架（1）、转臂（2）、调节装置（3）和水磨钻（4）；所述转臂（2）的套管（22）与支撑架（1）的轴体（14）配合，调节装置（3）与转臂（2）的转动架（21）和支撑架（1）的竖杆（12）连接，水磨钻（4）固定于转动架（21）上，调节装置（3）调节转臂（2）绕轴体（14）转动角度。

2.根据权利要求1所述的岩石顶管水磨钻，其特征是：所述支撑架（1）包括与横杆（11）连接的竖杆（12）、位于竖杆（12）上滑动配合的滑动座（13）、与滑动座（13）连接的轴体（14），以及位于横杆（11）和竖杆（12）两端连接的伸缩钻头（15）。

3.根据权利要求2所述的岩石顶管水磨钻，其特征是：所述滑动座（13）为块状体，沿竖杆（12）轴向滑动，锁紧螺钉锁紧，与其连接的轴体（14）与竖杆（12）垂直。

4.根据权利要求2所述的岩石顶管水磨钻，其特征是：所述伸缩钻头（15）的钻杆上设置固定的螺母，位于钻头的另一端与横杆（11）和竖杆（12）两端套接、沿其轴向伸缩。

5.根据权利要求1所述的岩石顶管水磨钻，其特征是：所述转臂（2）包括与转动架（21）连接的套管（22），转动架（21）为“U”形结构，套管（22）位于开口的两端与其连接固定，水磨钻（4）固定在转动架（21）底部。

6.根据权利要求1所述的岩石顶管水磨钻，其特征是：所述调节装置（3）包括与固定板（31）连接的手动葫芦（32），固定板（31）与竖杆（12）连接固定，手动葫芦（32）的链绳分别与固定板（31）和转动架（21）连接。

7.根据权利要求1所述的岩石顶管水磨钻，其特征是：所述水磨钻（4）与加长杆（41）滑动配合，加长杆（41）的一端与固定座（42）连接，固定座（42）固定在转动架（21）上。

8.根据权利要求1所述的岩石顶管水磨钻，其特征是：所述转臂（2）和调节装置（3）的数量为两组，分别位于竖杆（12）的两侧。

9.根据权利要求1~8任一项所述的岩石顶管水磨钻的钻孔方法，其特征是，它包括如下步骤：

S1，安装支撑架，将支撑架（1）放入岩石洞内，轴体（14）的前端朝向钻进方向，横杆（11）和竖杆（12）的两侧头朝向岩石洞内壁；旋转横杆（11）和竖杆（12）两端的伸缩钻头（15）上的螺母，使伸缩钻头（15）的前端与岩石洞内壁抵触，逐步旋转进入岩石内；

S2，调整转动架，推拉滑动座（13）沿竖杆（12）向上或向下滑动，当轴体（14）对准岩石洞中心，拉动手动葫芦（32）的链绳，使竖杆（12）两侧的水磨钻（4）处于同一水平直线上时，停止拉动手动葫芦（32）的链绳；

S3，钻基准点孔，推动水磨钻（4）沿加长杆（41）滑动，当钻头与岩石洞内壁接触后，闭合水磨钻（4）电源，开始钻孔，达到一定深度后，拉动水磨钻（4）沿加长杆（41）滑动，使钻头退出钻孔；竖杆（12）两侧的水磨钻（4）可同时开启钻孔；

S4，连续钻孔，分别拉动竖杆（12）两侧手动葫芦（32）的链绳，转动架（21）绕轴体（14）旋转一定角度，当水磨钻（4）的钻头与基准孔错位、与岩石洞壁抵触后，再次闭合水磨钻（4）电源，开始钻孔，达到一定深度后，拉动水磨钻（4）沿加长杆（41）滑动，使钻头退出钻孔；竖杆（12）两侧的水磨钻（4）可同时开启，反向钻孔，两个相邻的钻孔相互错位连接，形成由多个钻孔相互连接组成的圆环；

S5，拆卸，旋转横杆（11）和竖杆（12）两端的伸缩钻头（15）上的螺母，使伸缩钻头（15）的前端退出岩石洞内壁，整体取出该装置，之后再在圆环内采用冲击钻进行局部钻进。