CN112709537B - 锚孔钻孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔钻孔装置，涉及岩土工程施工技术领域，可同时进行钻孔和喷浆护壁，解决锚孔在钻孔之后再清孔护壁施工繁琐，以及孔壁容易坍塌的问题。本发明采用的技术方案是：锚孔钻孔装置，包括钻杆，钻杆的前端固定连接刀盘、后端设置连接结构，刀盘上设置滚刀和/或齿刀，钻杆靠近前端设置隔板，隔板与刀盘之间形成储土腔，钻杆内设置出土通道，出土通道将储土腔与出土管连接，出土通道内设置螺旋槽，螺旋槽与气动马达相连；钻杆内设置储浆腔，钻杆的外设置喷孔，喷孔与储浆腔连通，储浆腔连接进浆管；钻杆内还设置进气管，进气管分别与储浆腔和气动马达相连。本发明安装于钻孔机上，用于锚孔的掘进，可同时进行钻孔和喷浆护壁施工。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程施工技术领域，具体是一种在锚杆或锚索施工过程中，安装于钻孔机上的钻孔装置。
背景技术
目前，在锚杆和锚索施工过程中需要清孔，通常在钻孔完成后采用高压风或者高压水吹洗孔内的残渣。当遇到的不良地质条件时，无论是在成孔过程中，还是清孔完成后，都容易出现孔壁坍塌的现象。同时，若清孔不彻底，容易在锚孔底部遗留积渣或淤泥等物质。以上情况不仅会导致锚固段粘结摩擦作用力达不到设计要求，严重影响锚杆和锚索的施工质量，还危及加固体的安全稳定性。
公布号为CN 110700778 A的专利公开了一种钻孔窥视仪的清孔装置，该装置充分利用气动马达输出的旋转扭矩和喷射出的气流，通过互相配合，对钻孔内的固体异物进行了清理，同时对钻孔内更细小的脏污利用绒套旋转扭矩实现了深层次清理。该装置可以对钻孔进行有效的清理，但需要在钻孔完成后进行清孔，清孔过程不可避免地会对孔壁造成扰动，容易出现塌孔现象。
发明内容
本发明提供一种用于与钻孔机配合使用，可同时进行钻孔和喷浆护壁的锚孔钻孔装置，解决锚孔在钻孔之后再清孔护壁施工繁琐，以及孔壁容易坍塌的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：锚孔钻孔装置，包括钻杆，钻杆为管状结构，钻杆的前端固定连接刀盘、后端设置连接结构，刀盘上设置滚刀和/或齿刀，钻杆内部靠近前端处设置隔板，隔板与刀盘之间形成储土腔，钻杆内设置出土通道，出土通道的一端与储土腔连通、另一端连接出土管，出土通道内设置螺旋槽，螺旋槽的转轴与气动马达相连；隔板的背对储土腔的一侧设置储浆腔，钻杆的外侧设置喷孔，喷孔与储浆腔连通，储浆腔连接进浆管，进浆管在钻杆后端设置进浆接头；钻杆内还设置进气管，进气管的前端分别与储浆腔和气动马达相连，进气管的后端在钻杆后端设置进气接头。
进一步的是：钻杆外侧设置至少一个槽孔，槽孔内设置伸缩式扫孔件，扫孔件与槽孔之间呈密封状，钻杆的内部固定安装压力弹簧器，压力弹簧器与扫孔件传动配合，压力弹簧器与进气管连通。
更进一步的是：钻杆外侧的开槽至少两个扫孔件，钻杆的内部设置气流圈环槽，气流圈环槽的中部设置通孔，气流圈环槽与进气管连通，各个压力弹簧器均与气流圈环槽相连，进气管、进浆管和出土管均贯穿气流圈环槽中部的通孔。
具体的：扫孔件设置于钻杆的同一截面处，扫孔件为2～4个，相邻两个扫孔件形成的中心角相等。
具体的：扫孔件为橡胶蒙皮，橡胶蒙皮的外侧设置耐磨层或耐磨结构。
进一步的是：钻杆的外侧的喷孔沿钻杆中心线方向分两列且相对布置，或者喷孔呈螺旋状布置，或者喷孔仅沿钻杆中心线方向布置一列。
进一步的是：气动马达的排气管连接于出土通道，出土通道紧贴钻杆的内壁布置，出土通道固定于钻杆的内壁或与钻杆为一个整体。
进一步的是：储浆腔在连接进气管的位置设置单向阀。
进一步的是：刀盘的中心处设置定位结构，定位结构呈锥形，锥形的尖端指向刀盘的前侧。
进一步的是：刀盘上设置安装槽，安装槽两端设置连接轴，连接轴上固定穿设多个多面滚刀，相临两个多面滚刀之间设置单面滚刀，刀盘上设置正面齿刀，刀盘的边缘间隔设置边缘齿刀和单面滚刀。
本发明的有益效果是：锚孔钻孔装置可同时进行钻孔和喷浆护壁，缩短施工时间，避免钻孔后孔壁容易坍塌的问题。
钻杆外侧设置扫孔件，钻孔时同步进行清孔作业，减少施工工序、节约工期，保证钻孔的成型质量。钻杆外侧的喷孔相对布置或者呈螺旋状布置，利于平衡喷浆压力；钻杆外侧的喷孔仅沿钻杆中心线方向布置一列，喷浆时钻杆受到反作用力，使钻杆对锚孔的孔壁形成挤压，从而提高喷浆护壁效果。储浆腔在连接进气管的位置设置单向阀，避免水泥砂浆进入进气管。刀盘的中心处设置定位结构，利于保证钻进方向的稳定。
附图说明
图1是本发明锚孔钻孔装置的结构示意图。
图2是图1中刀盘的结构示意图。
图3是图1中气流圈环槽与进浆管、进气管、出土管的位置关系示意图。
附图标记：钻杆1、隔板11、储土腔12、出土通道13、储浆腔14、喷孔15、刀盘2、定位结构21、安装槽22、连接轴23、多面滚刀24、单面滚刀25、正面齿刀26、边缘齿刀27、出土管3、气动马达4、进浆管5、进气管6、单向阀61、扫孔件7、压力弹簧器8、气流圈环槽9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明锚孔钻孔装置，包括钻杆1，钻杆1为管状结构，钻杆1的前端固定连接刀盘2、后端设置连接结构。在图1中，钻杆1的左端连接刀盘2为掘进端，钻杆1的右端用于与钻孔机相连，钻杆1的连接结构为将钻杆1连接于钻孔机的结构。钻杆1内部靠近前端处设置隔板11，隔板11与刀盘2之间形成储土腔12。隔板11可固定安装于钻杆1内部，更好的方案是隔板11与隔板11为一个整体。
刀盘2上设置滚刀和/或齿刀，刀盘2的直径大于钻杆1的直径，刀盘2设置镂空的安装槽22，刀盘2可选用铸铁材质。钻杆1内设置出土通道13，出土通道13的一端与储土腔12连通、另一端连接出土管3。掘进产生的土屑、岩屑等从刀盘2进入储土腔12，再通过出土通道13进入出土管3，最后通过出土管3外排。刀盘2上设置安装槽22，安装槽22既是滚刀和/或齿刀的安装位置，也是土屑、岩屑等进入储土腔12的通道。如图2所示，刀盘2上设置安装槽22，安装槽22的两端设置连接轴23，连接轴23上固定穿设多面滚刀24。例如，多面滚刀24呈十字状布置四个，多面滚刀24固定安装于连接轴23，同时，两个多面滚刀24之间还设置单面滚刀25。刀盘2上还设置正面齿刀26，刀盘2的边缘间隔设置边缘齿刀27和单面滚刀25，例如边缘齿刀27和单面滚刀25各四个且等间距布置。
为了使钻杆1的掘进方向更加稳定，刀盘2的中心处设置定位结构21。定位结构21呈锥形，锥形的尖端指向刀盘2的前侧。定位结构21可为棱锥或圆锥，可为空心结构，但是最好为实心结构。定位结构21可固定连接于刀盘2的中心处，或者定位结构21与刀盘为一个整体。
出土通道13内设置螺旋槽，螺旋槽的转轴与气动马达4相连。气动马达4驱动螺旋槽旋转，使储土腔12的岩土碎屑从出土管3外排。出土通道13会沿着钻杆1旋转，因此出土通道13最好紧贴钻杆1的内壁布置。出土通道13可以是与钻杆1相对独立的管道并固定于钻杆1的内壁，更好的方案是出土通道13与钻杆1为一个整体。气动马达4的排气管连接于出土通道13或出土管3，使气流达到辅助出土的作用。气动马达4的排气管最好连接于出土通道13靠近储土腔12的位置或出土管3与出土通道13相连的位置，排气方向与岩土碎屑流动方向斜交，可形成旋流，达到辅助出土的作用。
隔板11的背对储土腔12的一侧设置储浆腔14，钻杆1的外侧设置喷孔15，喷孔15与储浆腔14连通，储浆腔14连接进浆管5，进浆管5在钻杆1后端设置进浆接头。进浆接头用于与注浆管相连，向储浆腔14压入浆液，例如压入水泥浆。储土腔12可以为与钻杆1相对独立的一个容器，该容器固定设置于钻杆1的内部，更好的方案是储土腔与钻杆1为一个整体。钻杆1外侧的喷孔可按两种方式进行布置，第一种是对称布置，使喷射压力相互抵消。具体的：钻杆1的外侧的喷孔15沿钻杆1中心线方向分列布置，每相邻两列喷孔15的中心角相等，例如设置喷孔15为两列且相对布置；或者喷孔15呈螺旋状布置。第二种是偏心布置，即喷射压力不能相互抵消。例如，钻杆1的外侧的喷孔15仅沿钻杆1中心线方向布置一列，喷浆时钻杆1受到喷射的反作用力，使钻杆1对锚孔的孔壁形成挤压，从而提高喷浆护壁效果。喷孔15的喷射方向可沿钻杆1横截面的半径方向，或与钻杆1的外壁相切。
钻杆1内还设置进气管6，进气管6的前端分别与储浆腔14和气动马达4相连，进气管6的后端在钻杆1后端设置进气接头。进气接头用于与气源管相连，向储浆腔14和气动马达4提供压缩气体。压缩气体进入储浆腔14，提高储浆腔14内的压力，辅助浆液从喷孔15进行喷射。为了避免浆液反流进入进气管6，储浆腔14在连接进气管6的位置设置单向阀61，如图1所示。进气管6和气动马达4相连，为气动马达4提供动力。
为了提高锚孔的成孔质量，喷孔喷浆护壁后，最好同时对孔壁进行扫孔。钻杆1外侧设置至少一个槽孔，槽孔贯穿钻杆1的管壁，槽孔内设置伸缩式扫孔件7，即扫孔件7安装于槽孔内可在槽孔伸出和缩回。扫孔件7的一端可伸出的部分随钻杆1转动，实现扫孔，也即是扫孔件7转动时同时对孔壁进行挤压清扫；扫孔件7的另一端与压力弹簧器8配合，压力弹簧器8为扫孔件7的伸缩提供动力，其中压力弹簧器8固定安装于钻杆1的内部。例如，扫孔件7为柔性蒙皮，柔性蒙皮将槽孔封闭。柔性蒙皮可向外鼓出，进行扫孔。压力弹簧器8与柔性蒙皮的内侧配合，用于将柔性蒙皮相外顶出。柔性蒙皮可为橡胶材质，柔性蒙皮的外侧设置还可以设置耐磨层或，其他的耐磨结构。进气管6与压力弹簧器8相连，为压力弹簧器8的伸缩提供动力。为了避免岩土体和浆液等从槽孔进入钻杆1内，扫孔件7与槽孔之间呈密封状。钻杆1外侧的开槽至少两个扫孔件7，使扫孔件7之间的反作用力相互平衡抵消。例如，扫孔件7设置于钻杆1的同一截面处，扫孔件7为2～4个，相邻两个扫孔件7形成的中心角相等。
为了使各个压力弹簧器8能同步运动，如图1和图3所示，钻杆1的内部设置气流圈环槽9，气流圈环槽9内部形成圆环形的空腔并与进气管6连通，各个压力弹簧器8均与气流圈环槽9相连。气流圈环槽9的中部设置通孔，进气管6、进浆管5和出土管3均贯穿气流圈环槽9中部的通孔。气流圈环槽9的外径最好与钻杆1的内径一致，气流圈环槽9充气后还能起到保护进气管6、进浆管5和出土管3的作用，以及起到避免岩土碎屑进入槽孔的作用。
Claims (9)
1.锚孔钻孔装置，其特征在于：包括钻杆(1)，钻杆(1)为管状结构，钻杆(1)的前端固定连接刀盘(2)、后端设置连接结构，刀盘(2)上设置滚刀和/或齿刀，钻杆(1)内部靠近前端处设置隔板(11)，隔板(11)与刀盘(2)之间形成储土腔(12)，钻杆(1)内设置出土通道(13)，出土通道(13)的一端与储土腔(12)连通、另一端连接出土管(3)，出土通道(13)内设置螺旋槽，螺旋槽的转轴与气动马达(4)相连；隔板(11)的背对储土腔(12)的一侧设置储浆腔(14)，钻杆(1)的外侧设置喷孔(15)，喷孔(15)与储浆腔(14)连通，储浆腔(14)连接进浆管(5)，进浆管(5)在钻杆(1)后端设置进浆接头；钻杆(1)内还设置进气管(6)，进气管(6)的前端分别与储浆腔(14)和气动马达(4)相连，进气管(6)的后端在钻杆(1)后端设置进气接头；
钻杆(1)外侧设置至少一个槽孔，槽孔内设置伸缩式扫孔件(7)，扫孔件(7)与槽孔之间呈密封状，钻杆(1)的内部固定安装压力弹簧器(8)，压力弹簧器(8)与扫孔件(7)传动配合，压力弹簧器(8)与进气管(6)连通。
2.如权利要求1所述的锚孔钻孔装置，其特征在于：钻杆(1)外侧的开槽至少两个扫孔件(7)，钻杆(1)的内部设置气流圈环槽(9)，气流圈环槽(9)的中部设置通孔，气流圈环槽(9)与进气管(6)连通，各个压力弹簧器(8)均与气流圈环槽(9)相连，进气管(6)、进浆管(5)和出土管(3)均贯穿气流圈环槽(9)中部的通孔。
3.如权利要求1所述的锚孔钻孔装置，其特征在于：扫孔件(7)设置于钻杆(1)的同一截面处，扫孔件(7)为2～4个，相邻两个扫孔件(7)形成的中心角相等。
4.如权利要求1所述的锚孔钻孔装置，其特征在于：扫孔件(7)为橡胶蒙皮，橡胶蒙皮的外侧设置耐磨层或耐磨结构。
5.如权利要求1所述的锚孔钻孔装置，其特征在于：钻杆(1)的外侧的喷孔(15)沿钻杆(1)中心线方向分两列且相对布置，或者喷孔(15)呈螺旋状布置，或者喷孔(15)仅沿钻杆(1)中心线方向布置一列。
6.如权利要求1～5任一权利要求所述的锚孔钻孔装置，其特征在于：气动马达(4)的排气管连接于出土通道(13)，出土通道(13)紧贴钻杆(1)的内壁布置，出土通道(13)固定于钻杆(1)的内壁或与钻杆(1)为一个整体。
7.如权利要求1～5任一权利要求所述的锚孔钻孔装置，其特征在于：储浆腔(14)在连接进气管(6)的位置设置单向阀(61)。
8.如权利要求1～5任一权利要求所述的锚孔钻孔装置，其特征在于：刀盘(2)的中心处设置定位结构(21)，定位结构(21)呈锥形，锥形的尖端指向刀盘(2)的前侧。
9.如权利要求1～5任一权利要求所述的锚孔钻孔装置，其特征在于：刀盘(2)上设置安装槽(22)，安装槽(22)两端设置连接轴(23)，连接轴(23)上固定穿设多个多面滚刀(24)，相临两个多面滚刀(24)之间设置单面滚刀(25)，刀盘(2)上设置正面齿刀(26)，刀盘(2)的边缘间隔设置边缘齿刀(27)和单面滚刀(25)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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