CN111691821B - 一种方形孔钻孔装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方形孔钻孔装置及工作方法，包括主轴，主轴包括同轴设置的第一轴段和第二轴段，第一轴段和第二轴段之间设置有与其非同轴设置的第三轴段，第三轴段转动连接有截面为莱洛三角型的第一取土器，第二轴段固定连接有截面为圆形的第二取土器；动力机构：与第一轴段连接，能够带动主轴的升降运动及转动；护筒：截面为方形，用于预先插入待钻孔的土体中，采用本发明的钻孔装置施工效率高，劳动强度低。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种方形孔钻孔装置及工作方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
工程中，由于圆形易于成孔的特性，桩基础通常做成圆柱形。实际工程中，圆柱形桩由于其外形特点，作为摩擦桩使用时比同体量的方桩承载力小，在进行配筋计算时，其抗弯能力也要逊色不少，特别是在大跨结构、单桩结构中，方桩具有更大的优势。
目前方桩的成桩方法主要以人工成孔或圆柱形桩成孔后改良的方式，发明人发现，此种施工方式效率较低，而且劳动强度较大。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种方形孔钻孔装置，方形孔施工效率高，劳动强度低。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供了一种方形孔钻孔装置，包括：
主轴：包括同轴设置的第一轴段和第二轴段，第一轴段和第二轴段之间设置有与其非同轴设置的第三轴段，第三轴段转动连接有截面为莱洛三角型的第一取土器，第二轴段连接有截面为圆形的第二取土器。
动力机构：与第一轴段连接，能够带动主轴的升降运动及转动。
护筒：截面为方形，用于预先插入待钻孔的土体中。
第二方面，本发明的实施例提供了一种方形钻孔装置的工作方法，护筒预先插入土体中，动力机构带动主轴转动并钻进护筒内部的土体设定深度，第二取土器钻进形成圆孔，第一取土器在圆孔孔壁的作用下绕第三轴段轴线转动，将圆孔修正为方孔，动力机构带动主轴提升，将第一取土器和第二取土器内的土取出，动力机构带动主轴往复钻进提升，直至钻孔到达设定深度。
本发明的有益效果：
本发明的钻孔装置，第一取土器截面为圆形，能够预先钻出圆形孔，第二取土器能够进入圆形孔中，利用土体的作用力绕第三轴段轴线转动，进而将圆形孔修整为方孔，主轴的一次钻进就能够实现方孔的成型，施工效率高，无需手动修正，降低了劳动强度。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例1整体结构示意图；
图2为本发明图1中的A向示意图；
图3为本发明图1中的B向示意图；
其中，1.第一轴段，2.第三轴段，3.第二轴段，4.第一过渡段，5.第二过渡段，6.第一取土器，7.第二取土器，8.第一限位凸台，9.第一转动套筒，10.支撑柱，11.第二转动套筒，12.第二限位凸台，13.护筒，14.旋挖钻机。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有的方形孔施工方法施工效率低，劳动强度高，针对上述问题，本申请提出了一种方形孔钻孔装置。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-图3所示，一种方形孔钻孔装置，包括主轴，所述主轴与动力机构连接，动力机构能够带动主轴的转动和升降运动，还包括截面为方形的护筒，所述护筒用于钻孔前预先插入土体中。
所述主轴包括依次一体式连接的第一轴段1、第三轴段2及第二轴段3，所述第一轴段和第二轴段同轴设置，第三轴段的轴线与第一轴段及第二轴段的轴线不在同一条直线上且第三轴段的轴线与第一轴段、第二轴段的轴线平行。
所述第一轴段和第三轴段之间设置有第一过渡段4，所述第一过渡段两端分别与第一轴段和第三轴段一体式连接，第一过渡段的轴线与第一轴段的轴线呈第一钝角设置，第一过渡段两端与第一轴段和第三轴段的连接位置处采用弧形段进行过渡。
第二轴段和第三轴段之间设置有第二过渡段5，所述第二过渡段的两端分别与第二轴段和第三轴段一体式连接，第二过渡段的轴线与第二轴段的轴线呈第二钝角设置，且第一钝角和第二钝角的大小相等，第二过渡段与第二轴段和第三轴段的连接位置处采用弧形段进行过渡。
动力机构与第一轴段连接，能够带动第一轴段和第二轴段绕其自身的轴线转动，同时带动第三轴段绕第一轴段和第二轴段的轴线转动。
所述第三轴段上转动连接有截面为莱洛三角形的第一取土器6，所述第二轴段上固定连接有截面为圆形的第二取土器7。
所述第二取土器采用现有旋挖钻机用的取土器，端部设置有挖土齿，其具体结构在此不进行详细叙述。第二取土器在土体的钻进过程中，能够钻出圆形孔。
所述第一取土器与现有的旋挖钻机用取土器结构相同，区别仅在于其截面形状为莱洛三角形，其端部也设置有挖土齿，其他具体结构在此不进行详细叙述。第一取土器在圆形孔内的钻进过程中，由于第三轴段绕第一轴段和第二轴段的轴线转动，在圆形孔孔壁的摩擦力作用下，第一取土器绕第三轴段的轴线转动，将第二取土器挖出的圆形孔修正为方孔。
本实施例中，所述第三轴段两端设置有环形的第一限位凸台8，两个第一限位凸台之间的第三轴段上套有第一转动套筒9，所述第一转动套筒内侧面与第三轴段的外周面间隙配合，第一转动套筒能够绕第三轴段轴线自由转动，所述第一取土器中心部位开设有安装孔，通过安装孔与第一转动套筒的外侧面固定连接。
所述第一转动套筒的内侧面与第三轴段的外周面之间设置有润滑介质，且第一转动套筒的两端与第三轴段之间设置有轴套密封件，防止润滑介质泄漏，所述轴套密封件可采用现有的轴套机械密封或橡胶环密封件等。
本实施例中，所述第一轴段还转动连接有支撑柱10，所述支撑柱截面为圆形，所述支撑柱截面的圆形与护筒内侧面的截面的四个边缘能够相切设置，即支撑柱置入护筒内部后，能够与护筒同轴设置且其外周面能够与护筒的内侧面接触。
所述支撑柱中心位置与第二转动套筒11的外侧面固定连接，所述第二转动套筒套接在第一轴段上，第一轴段上设置有两个环形的第二限位凸台12，第二转动套筒设置在两个第二限位凸台之间，第二转动套筒的内侧面与第一轴段为间隙配合，第二转动套筒能够与第一轴段相对转动，第二转轴套筒与第一轴段之间设置有润滑介质，且第二转动套筒与第一轴段之间设置有轴套密封件，防止润滑介质泄漏，所述轴套密封件可采用现有的轴套机械密封或橡胶环密封件等。
所述护筒13截面为与待钻的方形孔相匹配的方形，采用钢材质制成，能够插入土体中。
本实施例中，所述动力机构能够带动主轴转动，并带动主轴做升降运动，所述动力机构采用钻机，优选的，所述钻机采用旋挖钻机14，旋挖钻机采用现有的旋挖钻机即可，其具体结构在此不进行详细叙述，旋挖钻机的驱动件与主轴连接，能够带动主轴转动，并带动主轴做升降运动。
实施例2
本实施例公开了一种方形孔钻孔装置的工作方法：
将护筒利用打桩机预先插入土体的待钻孔位置处。
将旋挖钻机移动至待钻孔位置处，旋挖钻机带动主轴转动并向下运动，对护筒内部的土进行钻挖。
第二取土器在第二轴段的带动下转动，首先对土体进行开挖，在第二取土器的作用下，开挖出圆形孔，由于第一取土器位于第二取土器上方，因此第二取土器进入第一取土器挖出的圆形孔中，由于第三轴段的轴线与第一轴段和第二轴段的轴线不在同一条直线上，因此第三轴段绕第一轴段和第二轴段的轴线转动，截面为莱洛三角型的第一取土器与圆形孔的孔壁接触，在圆形孔孔壁土体的摩擦力作用下，第一取土器绕第三轴段的轴线转动，第一取土器将挖出的圆形孔修正为方形孔，当第二取土器和第一取土器钻挖至设定深度后，停止继续钻进，旋挖钻机带动主轴提升向上运动，将第一取土器和第二取土器提升至钻孔外部，旋挖钻机使主轴停止转动，取出第一取土器和第二取土器挖出的土，取土完成后，旋挖钻机继续带动主轴伸入钻孔中进行钻孔，采用相同的方法继续钻进，形成方形孔，直至钻孔深度达到设定要求值。
当第一轴段伸入钻孔一定深度后，支撑柱能够进入护筒中，并且与护筒的内侧面接触，对第一轴段进行支撑，保证钻进方向不偏离设定方向。
采用本实施例的方形孔钻孔装置，一次钻进过程即能实现钻出方形孔，整个过程自动化进行，无需人工操作，施工效率高，劳动强度低,适用于尺寸较大的方形孔的施工。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种方形孔钻孔装置，其特征在于，包括主轴，主轴包括同轴设置的第一轴段和第二轴段，第一轴段和第二轴段之间设置有与其非同轴设置的第三轴段，第三轴段转动连接有截面为莱洛三角型的第一取土器，第二轴段固定连接有截面为圆形的第二取土器；动力机构：与第一轴段连接，能够带动主轴的升降运动及转动；护筒：截面为方形，用于预先插入待钻孔的土体中；
第一取土器能够进入第二取土器钻设的圆孔中，并能够在动力机构作用下绕第一轴段轴线做公转的同时在圆孔孔壁的作用下绕第三轴段轴线自转，将第二取土器钻设的圆孔修正为方孔。
2.如权利要求1所述的一种方形孔钻孔装置，其特征在于，所述第一轴段和第三轴段之间设置有第一过渡轴段，所述第一过渡轴段轴线与第一轴段轴线呈钝角设置。
3.如权利要求1所述的一种方形孔钻孔装置，其特征在于，所述第二轴段与第三轴段之间设置有第二过渡轴段，所述第二过渡轴段轴线与第二轴段轴线呈钝角设置。
4.如权利要求1所述的一种方形孔钻孔装置，其特征在于，所述第三轴段上转动连接有第一转动套筒，所述第一转动套筒内侧面与第三轴段转动连接，外侧面与第一取土器固定连接。
5.如权利要求4所述的一种方形孔钻孔装置，其特征在于，所述第三轴段两端设置有第一限位台，所述第一转动套筒设置在两个第一限位台之间的位置。
6.如权利要求1所述的一种方形孔钻孔装置，其特征在于，所述第一轴段上转动连接有截面为圆形的支撑柱，所述支撑柱的外周面能够与护筒的内侧面接触。
7.如权利要求6所述的一种方形孔钻孔装置，其特征在于，所述支撑柱与第二转动套筒的外侧面固定连接，第二转动套筒的内侧面与第一轴段转动连接。
8.如权利要求7所述的一种方形孔钻孔装置，其特征在于，所述第一轴段设置有两个第二限位凸台，第二转动套筒设置在两个第二限位凸台之间。
9.如权利要求1所述的一种方形孔钻孔装置，其特征在于，所述动力机构采用钻机，所述钻机的驱动件与第一轴段的端部连接。
10.一种权利要求1-9任一项所述的方形孔钻孔装置的工作方法，其特征在于，护筒预先插入土体中，动力机构带动主轴转动并钻进护筒内部的土体设定深度，第二取土器钻进形成圆孔，第一取土器在圆孔孔壁的作用下绕第三轴段轴线转动，将圆孔修正为方孔，动力机构带动主轴提升，将第一取土器和第二取土器内的土取出，动力机构带动主轴往复钻进提升，直至钻孔到达设定深度。
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