CN113175297A - 一种桩孔施工用的钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桩孔施工用的钻孔装置，包括：钻头，其用于在地下进行钻孔，钻头上设有通过孔；钻轴，其用于伸入地底，并传递动力带动钻头旋转，钻头设置在钻轴的下端，钻头和钻轴外侧壁上设有螺旋形的导向板；击打装置，其用击打并敲碎地下的硬质石块，击打装置设置在钻轴中，击打装置包括击打驱动机构和击打头，击打头的一端穿过通过孔并伸出钻头。本发明提供了一种桩孔施工用的钻孔装置，当钻头遇到较大的硬质石块时，通过击打装置对钻头下方的硬质石块进行敲击，使其碎裂，便于钻头继续进行钻孔，提高钻孔效率。

Description

一种桩孔施工用的钻孔装置

技术领域

本发明涉及钻孔设备技术领域，尤其是涉及一种桩孔施工用的钻孔装置。

背景技术

螺旋打桩机是一种通过动力头带动钻杆钻头向地下钻机成孔的打桩设备。螺旋打桩机可以分为两个部分：桩架和钻进部分。其广泛运用于施工工地的桩孔的钻孔操作。现有的地基螺旋打桩机一般适用于土质较为松软的场合，其钻孔直径比较大，钻孔效率较高。钻孔装置的钻孔深度一般达到十几米甚至几十米，不可避免的会遇到较大的硬质石块。当钻头遇到较大的硬质石块时，会卡死无法继续钻孔，强行钻孔可能导致钻头损坏或者桩孔歪斜。遇到这种情况，现有的解决方案是，一般是将钻头退出，然后伸入碎石杆，将硬质石块敲碎，然后再将钻杆和钻头伸入桩孔继续钻孔，该过程操作相对复杂比较耗费工时，导致钻孔效率下降，影响工期。因此，需要设计一种桩孔施工用的钻孔装置，当钻头遇到较大的硬质石块时，通过击打装置对钻头下方的硬质石块进行敲击，使其碎裂，便于钻头继续进行钻孔，提高钻孔效率。

中国专利申请公开号CN209741840U，公开日为2019年12月06日，名称为“一种螺旋打桩机的推进装置”，公开了一种螺旋打桩机的推进装置，包括底座和钢丝绳，所述底座的上表面靠近端部焊接有两个垂直立板，且两个垂直立板之间转动连接有同一个铰链板，所述铰链板的一侧通过螺栓固定有方管导轨，且方管导轨的背面外壁与底座的上表面之间铰接有液压顶杆，所述方管导轨的顶端焊接有两个侧。但是该螺旋打桩机仍未解决上述问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术中当螺旋打桩机的钻头遇到较大的硬质石块时，会卡死无法继续钻孔，强行钻孔可能导致钻头损坏或者桩孔歪斜的不足，提供一种桩孔施工用的钻孔装置，当钻头遇到较大的硬质石块时，通过击打装置对钻头下方的硬质石块进行敲击，使其碎裂，便于钻头继续进行钻孔，提高钻孔效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种桩孔施工用的钻孔装置，包括：

钻头，其用于在地下进行钻孔，钻头上设有通过孔；

钻轴，其用于伸入地底，并传递动力带动钻头旋转，钻头设置在钻轴的下端，钻头和钻轴外侧壁上设有螺旋形的导向板；

击打装置，其用击打并敲碎地下的硬质石块，击打装置设置在钻轴中，击打装置包括击打驱动机构和击打头，击打头的一端穿过通过孔并伸出钻头。

上述技术方案中，钻轴的轴向尺寸一般达到十几米甚至几十米，钻头和钻轴可以进行钻孔，钻头和钻轴的径向尺寸较大可以进行较大直径的桩孔的钻孔，并将地下的泥土和碎石通过导向板输送出来。当钻头遇到较大的硬质石块时，会卡死无法继续钻孔，强行钻孔可能导致钻头损坏或者桩孔歪斜，此时通过击打装置对钻头下方的硬质石块进行敲击，使其碎裂，便于钻头继续进行钻孔。整个过程不需要将钻轴和钻头取出，提高了钻孔效率，同时可以避免钻头损坏，增加钻头寿命，保证桩孔的垂直度。

作为优选，还包括锁紧装置，钻头与钻轴转动连接，且钻头的转轴与钻轴的转轴重合；钻轴的侧壁上设有锁紧槽，锁紧槽的侧壁上设有第一斜面，锁紧装置包括锁紧块和锁紧弹簧，锁紧块与钻头滑动连接，锁紧弹簧一端与锁紧块连接，锁紧弹簧的另一端与钻头连接，钻头的一端伸入锁紧槽，且钻头伸入锁紧槽的一端设有与第一斜面适配且接触的第二斜面。所述结构可以实现钻头与钻轴转动连接，在正常钻孔施工时，通过锁紧装置时钻头跟随转轴旋转，在钻头遇到较大的硬质石块时，第一斜面和第二斜面会使锁紧块缩回，钻头不会转动，避免强行转动导致钻头损坏，起到过载保护的作用。

作为优选，所述击打头与钻头沿竖直方向滑动连接，击打驱动机构包括升降块、导向块、接触块、第一伸缩弹簧和第二伸缩弹簧，钻轴的内侧壁上设有螺旋槽，升降块的一端与击打头沿横向滑动连接，升降块的另一端伸入螺旋槽，第一伸缩弹簧的一端与升降块连接，第一伸缩弹簧的另一端与击打头连接，导向块与钻头固定，导向块上设有导向环槽，导向环槽设置在竖向平面内，接触块的一端与升降块固定，接触块的另一端设置在导向环槽内，第二伸缩弹簧一端与钻头连接，第二伸缩弹簧的另一端与击打头连接。

上述技术方案中，所述第二伸缩弹簧选用弹性系数较大的硬质弹簧，产生较大的反弹力。当钻头与转轴发生相对转动时，说明钻头遇到了硬质石块，此时转轴转动带动升降块上升，升降块带动击打头和接触块上升，第二伸缩弹簧内压缩，接触块的一端设置在导向块内，导向块相对不动，接触块在导向环槽的作用下横向移动，使升降块的一端缓慢脱离螺旋槽，当升降块上升到一定高度后，升降块的一端完全脱离螺旋槽，此时在重力和第二伸缩弹簧的弹力的双重作用下，击打头迅速下降，敲击钻头下方的石块，使石块破碎，石块破碎后，钻头与转轴可以同时转动，继续进行钻孔。上述技术方案中，不需要通过外部电控系统控制击打头，电控系统不需要设置长距离的线路伸入钻孔底部，结构更加紧凑，也不需要在钻轴上方额外增加敲击设备，避免了长距离的敲击导致歪斜和敲击轴形变的问题。也不需要操作人员额外控制敲击系统。

作为优选，所述导向环槽包括依次连接的第一导槽、上横槽、第二斜槽和第三斜槽，第一导槽靠近钻轴，第二斜槽靠近打击头，第三斜槽设置在第一导槽下方，上横槽设置在第一导槽上方，第三斜槽的上端与第一导槽连通，第三斜槽的下端与第二斜槽连通。

上述技术方案可以使接触块根据设定的位置进行横移，当接触块处于上横槽时，当接触块在第一伸缩弹簧和升降块的作用下，向击打头一侧靠近，使升降块的一端脱离螺旋槽，升降块和接触块沿着第二斜槽下降，当接触块下降到第二斜槽下端时，第一伸缩弹簧的弹力又会使接触块向第三斜槽一侧移动，使升降块靠近螺旋槽，在下一个循环时，升降块在螺旋槽内，依次经过第三斜槽、第一导槽和上横槽完成一个循环。

作为优选，所述击打头处于第一伸缩弹簧处平衡状态时，接触块设置在第三斜槽或第二斜槽内。所述结构可以使接触块在上横槽时可以自动进入第二斜槽，接触块在第二斜槽底部时可以自动进入第三斜槽。上述平衡状态是指接触块未收到导向块的压力时，第一伸缩弹簧自然舒张的状态。

作为优选，所述第二斜槽和第三斜槽连接处的下方设有下容纳槽，击打头伸出钻头时，接触块处于下容纳槽内。所述结构可以使打击头的一端伸出钻头时，接触块处于下容纳槽内，即使打击头没有完全伸出，也可以使打击头回缩时，接触块进入第三斜槽，而不会卡在第二斜槽。

作为优选，所述第二伸缩弹簧处于平衡状态时，击打头缩回到通过孔内。所述结构可以保证在不需要外力即可使击打头缩回到通过孔内，避免钻头正常钻孔时，击打头影响钻孔效果。击打头也可以在钻头钻孔时，受到挤压缩回。上述平衡状态是指接触块未收到导向块的压力时，第一伸缩弹簧只在重力作用下，自然舒张的状态。

作为优选，所述接触块处于下容纳槽内时，第二伸缩弹簧处于拉伸状态。所述第二伸缩弹簧处于拉伸状态具有回缩力，但是该拉伸距离远小于，接触块处于上横槽时第二伸缩弹簧被压缩的量，所述结构可以使接触块下降时，可以顺利脱离第二斜槽，而在打击头敲击石块后，接触块可以在第二伸缩弹簧的作用下回缩进入第三斜槽。

作为优选，所述第二伸缩弹簧处于平衡状态，且接触块处于第三斜槽时，升降块的一端伸入螺旋槽。所述结构可以保证打击头敲击，并回缩进入第三斜槽后，升降块的一端可以顺利伸入螺旋槽，进入下一个循环的准备状态。

作为优选，所述击打头上设有若干个用于敲击的尖头，尖头穿过对应的通过孔。所述结构可以增加敲碎面积，增加敲碎效果。尖头可以采用高强度金属制造。

作为优选，所述升降块数量为多个，第一伸缩弹簧数量为多个，升降块与第一弹簧一一对应。所述升降块均布在打击头上，可以使结构更加稳定。

本发明的有益效果是：（1）当钻头遇到较大的硬质石块时，通过击打装置对钻头下方的硬质石块进行敲击，使其碎裂，便于钻头继续进行钻孔；（2）整个过程不需要将钻轴和钻头取出，提高了钻孔效率，同时可以避免钻头损坏，增加钻头寿命，保证桩孔的垂直度；（3）在钻头遇到较大的硬质石块时，第一斜面和第二斜面会使锁紧块缩回，钻头不会转动，避免强行转动导致钻头损坏，起到过载保护的作用；（4）击打装置不需要通过外部电控系统控制击打头，电控系统不需要设置长距离的线路伸入钻孔底部，结构更加紧凑，也不需要在钻轴上方额外增加敲击设备，避免了长距离的敲击导致歪斜和敲击轴形变的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的横向剖视图示；

图3是本发明的纵向剖视图示；

图4是本发明中导向块的结构示意图。

图中：钻头1、通过孔1.1、钻轴2、螺旋槽2.1、锁紧槽2.2、第一斜面2.2.1、击打装置3、击打头3.1、尖头3.1.1、击打驱动机构3.2、升降块3.3、导向块3.4、导向环槽3.4.1、第一导槽3.4.1.1、上横槽3.4.1.2、第二斜槽3.4.1.3、第三斜槽3.4.1.4、下容纳槽3.1.1.5、接触块3.5、第一伸缩弹簧3.6、第二伸缩弹簧3.7、锁紧装置4、锁紧块4.1、第二斜面4.2、锁紧弹簧4.3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，一种桩孔施工用的钻孔装置，包括钻头1、钻轴2和击打装置3；钻头1用于在地下进行钻孔，钻头1上设有若干个通过孔1.1；钻轴2用于伸入地底，并传递动力带动钻头1旋转，钻头1设置在钻轴2的下端，钻头1和钻轴2外侧壁上设有螺旋形的导向板；击打装置3用击打并敲碎地下的硬质石块，击打装置3设置在钻轴2中，击打装置3包括击打驱动机构3.2和击打头3.1，所述击打头3.1上设有若干个用于敲击的尖头3.1.1，尖头3.1.1穿过对应的通过孔1.1并伸出钻头1。

上述技术方案中，钻轴2的轴向尺寸一般达到十几米甚至几十米，钻头1和钻轴2可以进行钻孔，钻头1和钻轴2的径向尺寸较大可以进行较大直径的桩孔的钻孔，并将地下的泥土和碎石通过导向板输送出来。当钻头1遇到较大的硬质石块时，会卡死无法继续钻孔，强行钻孔可能导致钻头1损坏或者桩孔歪斜，此时通过击打装置3对钻头1下方的硬质石块进行敲击，使其碎裂，便于钻头1继续进行钻孔。整个过程不需要将钻轴2和钻头1取出，提高了钻孔效率，同时可以避免钻头1损坏，增加钻头1寿命，保证桩孔的垂直度。

实施例2：

如图2所示，在实施例1的基础上，还包括锁紧装置4，钻头1与钻轴2转动连接，且钻头1的转轴与钻轴2的转轴重合；钻轴2的侧壁上设有锁紧槽2.2，锁紧槽2.2的侧壁上设有第一斜面2.2.1，锁紧装置4包括锁紧块4.1和锁紧弹簧4.3，锁紧块4.1与钻头1滑动连接，锁紧弹簧4.3一端与锁紧块4.1连接，锁紧弹簧4.3的另一端与钻头1连接，钻头1的一端伸入锁紧槽2.2，且钻头1伸入锁紧槽2.2的一端设有与第一斜面2.2.1适配且接触的第二斜面4.2。所述结构可以实现钻头1与钻轴2转动连接，在正常钻孔施工时，通过锁紧装置4时钻头1跟随转轴旋转，在钻头1遇到较大的硬质石块时，第一斜面2.2.1和第二斜面4.2会使锁紧块4.1缩回，钻头1不会转动，避免强行转动导致钻头1损坏，起到过载保护的作用。

实施例3：

如图2和图4所示，在实施例2的基础上，所述击打头3.1与钻头1沿竖直方向滑动连接，击打驱动机构3.2包括升降块3.3、导向块3.4、接触块3.5、第一伸缩弹簧3.6和第二伸缩弹簧3.7，钻轴2的内侧壁上设有螺旋槽2.1，升降块3.3的一端与击打头3.1沿横向滑动连接，升降块3.3的另一端伸入螺旋槽2.1，第一伸缩弹簧3.6的一端与升降块3.3连接，第一伸缩弹簧3.6的另一端与击打头3.1连接，导向块3.4与钻头1固定，导向块3.4上设有导向环槽3.4.1，导向环槽3.4.1设置在竖向平面内，接触块3.5的一端与升降块3.3固定，接触块3.5的另一端设置在导向环槽3.4.1内，第二伸缩弹簧3.7一端与钻头1连接，第二伸缩弹簧3.7的另一端与击打头3.1连接。升降块3.3数量为多个，第一伸缩弹簧3.6数量为多个，升降块3.3与第一弹簧一一对应。

所述导向环槽3.4.1包括依次连接的第一导槽3.4.1.1、上横槽3.4.1.2、第二斜槽3.4.1.3和第三斜槽3.4.1.4，第一导槽3.4.1.1靠近钻轴2，第二斜槽3.4.1.3靠近打击头，第三斜槽3.4.1.4设置在第一导槽3.4.1.1下方，上横槽3.4.1.2设置在第一导槽3.4.1.1上方，第三斜槽3.4.1.4的上端与第一导槽3.4.1.1连通，第三斜槽3.4.1.4的下端与第二斜槽3.4.1.3连通。所述击打头3.1处于第一伸缩弹簧3.6处平衡状态时，接触块3.5设置在第三斜槽3.4.1.4或第二斜槽3.4.1.3内。所述第二斜槽3.4.1.3和第三斜槽3.4.1.4连接处的下方设有下容纳槽3.1.1.5，击打头3.1伸出钻头1时，接触块3.5处于下容纳槽3.1.1.5内。第二伸缩弹簧3.7处于平衡状态时，击打头3.1缩回到通过孔1.1内。接触块3.5处于下容纳槽3.1.1.5内时，第二伸缩弹簧3.7处于拉伸状态。第二伸缩弹簧3.7处于平衡状态，且接触块3.5处于第三斜槽3.4.1.4时，升降块3.3的一端伸入螺旋槽2.1。

上述技术方案中，所述第二伸缩弹簧3.7选用弹性系数较大的硬质弹簧，产生较大的反弹力。当钻头1与转轴发生相对转动时，说明钻头1遇到了硬质石块，此时转轴转动带动升降块3.3上升，升降块3.3带动击打头3.1和接触块3.5上升，第二伸缩弹簧3.7内压缩，接触块3.5的一端设置在导向块3.4内，导向块3.4相对不动，接触块3.5在导向环槽3.4.1的作用下横向移动，使升降块3.3的一端缓慢脱离螺旋槽2.1，当升降块3.3上升到一定高度后，升降块3.3的一端完全脱离螺旋槽2.1，此时在重力和第二伸缩弹簧3.7的弹力的双重作用下，击打头3.1迅速下降，敲击钻头1下方的石块，使石块破碎，石块破碎后，钻头1与转轴可以同时转动，继续进行钻孔。上述技术方案中，不需要通过外部电控系统控制击打头3.1，电控系统不需要设置长距离的线路伸入钻孔底部，结构更加紧凑，也不需要在钻轴2上方额外增加敲击设备，避免了长距离的敲击导致歪斜和敲击轴形变的问题。也不需要操作人员额外控制敲击系统。导向环槽3.4.1可以使接触块3.5根据设定的位置进行横移，当接触块3.5处于上横槽3.4.1.2时，当接触块3.5在第一伸缩弹簧3.6和升降块3.3的作用下，向击打头3.1一侧靠近，使升降块3.3的一端脱离螺旋槽2.1，升降块3.3和接触块3.5沿着第二斜槽3.4.1.3下降，当接触块3.5下降到第二斜槽3.4.1.3下端时，第一伸缩弹簧3.6的弹力又会使接触块3.5向第三斜槽3.4.1.4一侧移动，使升降块3.3靠近螺旋槽2.1，在下一个循环时，升降块3.3在螺旋槽2.1内，依次经过第三斜槽3.4.1.4、第一导槽3.4.1.1和上横槽3.4.1.2完成一个循环。

本发明的有益效果是：（1）当钻头1遇到较大的硬质石块时，通过击打装置3对钻头1下方的硬质石块进行敲击，使其碎裂，便于钻头1继续进行钻孔；（2）整个过程不需要将钻轴2和钻头1取出，提高了钻孔效率，同时可以避免钻头1损坏，增加钻头1寿命，保证桩孔的垂直度；（3）在钻头1遇到较大的硬质石块时，第一斜面2.2.1和第二斜面4.2会使锁紧块4.1缩回，钻头1不会转动，避免强行转动导致钻头1损坏，起到过载保护的作用；（4）击打装置3不需要通过外部电控系统控制击打头3.1，电控系统不需要设置长距离的线路伸入钻孔底部，结构更加紧凑，也不需要在钻轴2上方额外增加敲击设备，避免了长距离的敲击导致歪斜和敲击轴形变的问题。

Claims (10)

1.一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，包括：

钻头，其用于在地下进行钻孔，钻头上设有通过孔；

钻轴，其用于伸入地底，并传递动力带动钻头旋转，钻头设置在钻轴的下端，钻头和钻轴外侧壁上设有螺旋形的导向板；

击打装置，其用击打并敲碎地下的硬质石块，击打装置设置在钻轴中，击打装置包括击打驱动机构和击打头，击打头的一端穿过通过孔并伸出钻头。

2.根据权利要求1所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，还包括锁紧装置，钻头与钻轴转动连接，且钻头的转轴与钻轴的转轴重合；钻轴的侧壁上设有锁紧槽，锁紧槽的侧壁上设有第一斜面，锁紧装置包括锁紧块和锁紧弹簧，锁紧块与钻头滑动连接，锁紧弹簧一端与锁紧块连接，锁紧弹簧的另一端与钻头连接，钻头的一端伸入锁紧槽，且钻头伸入锁紧槽的一端设有与第一斜面适配且接触的第二斜面。

3.根据权利要求2所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，所述击打头与钻头沿竖直方向滑动连接，击打驱动机构包括升降块、导向块、接触块、第一伸缩弹簧和第二伸缩弹簧，钻轴的内侧壁上设有螺旋槽，升降块的一端与击打头沿横向滑动连接，升降块的另一端伸入螺旋槽，第一伸缩弹簧的一端与升降块连接，第一伸缩弹簧的另一端与击打头连接，导向块与钻头固定，导向块上设有导向环槽，导向环槽设置在竖向平面内，接触块的一端与升降块固定，接触块的另一端设置在导向环槽内，第二伸缩弹簧一端与钻头连接，第二伸缩弹簧的另一端与击打头连接。

4.根据权利要求3所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，所述导向环槽包括依次连接的第一导槽、上横槽、第二斜槽和第三斜槽，第一导槽靠近钻轴，第二斜槽靠近打击头，第三斜槽设置在第一导槽下方，上横槽设置在第一导槽上方，第三斜槽的上端与第一导槽连通，第三斜槽的下端与第二斜槽连通。

5.根据权利要求4所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，所述击打头处于第一伸缩弹簧处平衡状态时，接触块设置在第三斜槽或第二斜槽内。

6.根据权利要求4或5所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，所述第二斜槽和第三斜槽连接处的下方设有下容纳槽，击打头伸出钻头时，接触块处于下容纳槽内。

7.根据权利要求4或5所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，所述第二伸缩弹簧处于平衡状态时，击打头缩回到通过孔内。

8.根据权利要求4或5所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，所述接触块处于下容纳槽内时，第二伸缩弹簧处于拉伸状态。

9.根据权利要求4或5所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，所述第二伸缩弹簧处于平衡状态，且接触块处于第三斜槽时，升降块的一端伸入螺旋槽。

10.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种桩孔施工用的钻孔装置，其特征是，所述击打头上设有若干个用于敲击的尖头，尖头穿过对应的通过孔。

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