CN113323577A - 一种旋挖方桩钻具 - Google Patents

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Abstract

一种旋挖方桩钻具，涉及基建工程中的成孔装置。包括中轴总成、配重装置、桶身和齿板总成，配重装置和桶身套装于中轴总成上，齿板总成安装于桶身四周。其关键技术是在中心管上方头与配重装置之间套装总压板，在总压板与配重块之间安装弹簧，在总压板下端面及配重块上端面分布限位板，在限位板之间安装连杆，侧板和立板下端设置套管；齿板总成包括齿板轴、齿板和钻进齿，齿板轴位于开口套管内。本发明具有的有益效果是：中心管下端安装凸圆摩擦块，安装斗的底部设置凹圆槽，中心管在桶身中转动时，由中心管下端的凸圆摩擦块在凹圆槽内转动，承担主要加压力的转动摩擦。

Description

一种旋挖方桩钻具
技术领域：
一种旋挖方桩钻具，涉及基建工程中的成孔装置。
背景技术：
对于道路高危陡峭边坡、覆盖层较厚、滑坡推力较大、边坡稳定性较差的地段，需设置方形锚索桩或抗滑桩，或者建筑结构采用方桩基础形式的施工现场，也时常会面临方桩施工需求。因为上述工况都属于风险较大的施工环境，而相较于常规圆柱桩基而言，方桩明显具有更好的受力性能。但是，由于现有的旋挖钻无法实现方桩的旋挖成型，因此现有的方桩施工主要采取以下两种方法：对于截面较小的预制方桩而言，采用打桩机将预制方桩打入、压入或振入土中；对于截面较大的现浇方桩而言，则采用人工挖孔的施工形式，这样会导致施工效率低、成本高，施工风险高的后果。
市场上现有的方桩钻具，也是在桩位打好引孔后，采用旋转铣削的方式钻进，钻进速度慢，铣削力矩受传动机构限制，仅限于硬度在10MPa以下的地层使用，钻具结构复杂，不便于维护保养，且不适用于含水方桩孔，在遇到硬度较高的地层仍需采取人工开挖的方式施工，施工风险大大增加。
发明内容：
本发明要解决的问题就是针对以上不足而提供一种适用地层广，能实现旋挖钻机引孔后一次性高效成孔的方桩钻具。其技术方案如下：
一种旋挖方桩钻具，包括中轴总成、配重装置、桶身和齿板总成，配重装置和桶身套装于中轴总成上，齿板总成安装于桶身四周；中轴总成包括方头和中心管，方头位于中心管上端，配重装置包括配重块和上滑块安装板，桶身包括面板、侧板和立板。其关键技术是在中心管上方头与配重装置之间套装总压板，在总压板与配重块之间安装弹簧，在总压板下端面及配重块上端面分布限位板，在限位板之间安装连杆，配重块下端面设置上支撑板，上支撑板下端面设置上滑块组，桶身的面板下方安装侧板和立板形成一个箱体，面板上端面分布有下支撑板，下支撑板上端面设置下滑块组，面板中部设置导向筒和安装斗，侧板和立板下端设置套管；齿板总成包括齿板轴、齿板和钻进齿，齿板轴位于开口套管内，齿板轴上安装齿板，齿板上均布有钻进齿。
所述方头通过方头连接板加强，方头对角方向上设置有方头筋板。
所述中心管下端插接在桶身的导向筒中，在中心管外壁位于导向筒下端套装限位环，限位环与中心管下端配合固定。
所述中心管下端安装凸圆摩擦块，安装斗的底部设置凹圆槽。
所述安装斗的底部设有油槽。
在弹簧上端安装弹簧压板，总压板上安装加压螺杆。
在中心管中部套装耐磨板安装盘，耐磨板安装盘下方安装耐磨板。
所述齿板表面设置限位条。
所述侧板与立板下端对角方向上设置角齿板。
所述桶身内分布有纵筋板与横筋板。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、桶身的面板下方安装侧板和立板形成一个敞口方形箱体，构成的旋挖方桩钻具适用地层广，能实现旋挖钻机引孔后一次性高效方孔成形的目的。
2、连杆和限位板的设置，使配重装置通过连杆和限位板来传递扭矩。
3、上滑块组与下滑块组的配合，把旋转运动转换为配重块行程的连续上下运动，实现器具的锤击冲击。
4、中心管下端安装凸圆摩擦块，安装斗的底部设置凹圆槽，中心管在桶身中转动时，由中心管下端的凸圆摩擦块在凹圆槽内转动，承担主要加压力的转动摩擦。
5、安装斗的底部设有油槽，凸圆摩擦块与凹圆槽被油槽内的润滑油浸没，起到为凸圆摩擦块和凹圆槽降温的作用。
6、本发明通过限位环和固定销连接，桶身与中轴总成可轻松拆卸分离，便于维护保养。
7、开口套管的采用，使齿板总成可在套管中偏转一定角度，实现钻进扩张，提钻回收，避免钻具提钻时发生卡滞，并且桶身四角设置有角齿板，能引导钻具钻进，提高钻具整体施工效率且成孔孔壁质量较高。
8、本发明传动部件少，对旋挖钻机动力损耗低，使用成本低廉，纯机械式结构，可适应恶劣条件下作业，并可根据现场不同地质条件灵活调整弹簧压力来匹配各种地层适用的冲击力，提高施工效率。
附图说明：
图1，是本发明结构示意图；
图2，是本发明中轴总成和配重装置装配立体结构示意图；
图3，是本发明配重装置结构示意图；
图4，是本发明下滑块组结构示意图；
图5，是本发明中轴总成和桶身局部连接结构示意图；
图6，是本发明齿板总成结构示意图；
图7，是本发明桶身和齿板总成装配结构示意图。
具体实施方式：
参见图1～图7，一种旋挖方桩钻具，包括中轴总成1、配重装置2、桶身3和齿板总成4，配重装置2和桶身3套装于中轴总成1上，齿板总成4安装于桶身3四周；中轴总成1包括方头11和中心管14，方头11位于中心管14上端，配重装置2包括配重块21和上滑块安装板25，桶身3包括面板31、侧板32和立板33。其关键技术是在中心管14上方头11与配重装置2之间套装焊接总压板16，在总压板16与配重块21之间通过弹簧安装孔安装弹簧24，在总压板16下端面及配重块21上端面分别均匀分布若干限位板27，在总压板16下端面与配重块21上端面的限位板27之间安装连杆271，配重装置2通过连杆271和限位板27来传递扭矩，配重块21下端面均匀设置上支撑板22，上支撑板22下端面通过上滑块安装板25设置上三角滑块组26，桶身3的面板31下方安装侧板32和立板33形成一个敞口方形箱体，面板31上端面均匀分布有下支撑板311，下支撑板311上端面通过下滑块安装板312设置下三角滑块组313，上三角滑块组26配合下三角滑块组313把旋转运动转换为配重块21行程为30mm的连续上下运动，实现器具的锤击冲击，面板31中部设置导向筒36和安装斗314，导向筒36位于安装斗314内，侧板32和立板33下端分别设置开口套管37；齿板总成4包括齿板轴41、齿板42和钻进齿43，齿板轴41位于开口套管37内，齿板轴41上安装齿板42，齿板42上均布有钻进齿43。
所述方头11通过方头连接板13加强，方头11对角方向上设置有方头筋板12，总压板16上部与方头筋板12通过焊接连接。
所述中心管14下端插接在桶身3的导向筒36中，在中心管14外壁位于导向筒36下端套装限位环19，限位环19通过固定销18与中心管14下端的销孔配合固定，进而对中轴总成1进行限位，把中轴总成和桶身组合连接。
所述中心管14下端安装凸圆摩擦块315，安装斗314的底部设置凹圆槽316，中心管14在桶身3中转动时，由中心管下端的凸圆摩擦块315在凹圆槽316内转动，承担主要加压力的转动摩擦。
所述安装斗314的底部设有油槽317，凸圆摩擦块315与凹圆槽316被油槽317内的润滑油浸没，起到为凸圆摩擦块315和凹圆槽316降温的作用。
在弹簧24上端安装弹簧压板23，总压板16上均匀安装加压螺杆15，可通过加压螺杆15拧紧增加弹簧24压缩量。
在中心管14中部位于配重装置2和桶身3之间套装焊接耐磨板安装盘17，耐磨板安装盘17下方安装耐磨板38，耐磨板38接触桶身起辅助分担转动摩擦力的作用。
所述齿板42表面设置限位条44，用于承受齿板42在钻进过程中的偏转力矩，保证成孔质量。
所述侧板32与立板33下端对角方向上设置角齿板39，角齿板39高于钻进齿43，可实现引导钻进，降低方桩四角钻进的阻力。
所述桶身3内分布有纵筋板34与横筋板35用于加强桶身整体强度。
一种旋挖方桩钻具，成孔时，先在设计位置使用常规钻具引孔，用于容渣，然后更换旋挖方桩钻具；将旋挖方桩钻具调整对中后，缓慢下钻使角齿板39优先嵌入土体中，继续加压使钻具钻进齿43接触土体，然后顺时针旋转钻具方头11，方头11带动焊接在总压板16下方的限位板27旋转，在连杆271作用下，带动配重装置2旋转，安装在配重装置2下端的上三角滑块组26与安装在桶身3上端的下三角滑块组313发生相对滑移，把旋转运动转换为配重块21行程为30mm的连续上下运动，配重块21上行过程中对弹簧24进行压缩蓄能，然后滑动至上三角滑块组末端，配重块21瞬间加速掉落，使配重装置2砸击在桶身3上，产生向下的冲击力，钻具连续旋转产生源源不断的冲击力；在冲击作用下，桶身3带动齿板总成4强制向下钻进，并配合设置在桶身3四角的角齿板39，引导钻具钻进，实现快速成孔。在钻进过程时，观察钻具进尺速度，通过进尺速度的快慢，现场调整加压螺杆15来调节弹簧24的加压力大小。钻进一定深度后需提出旋挖方桩钻具，更换清底钻具清理孔内容渣，提钻时，由于齿板轴41可在开口套管37中偏转一定角度，实现向内偏转，避免钻具提钻时发生齿板总成4刮擦孔壁造成卡滞，提高施工效率且对成孔孔壁质量影响较小。清孔完毕后继续更换回旋挖方桩钻具作业，直至终孔。
以上所述实施例是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋挖方桩钻具，包括中轴总成(1)、配重装置(2)、桶身(3)和齿板总成(4)，配重装置(2)和桶身(3)套装于中轴总成(1)上，齿板总成(4)安装于桶身(3)四周；中轴总成(1)包括方头(11)和中心管(14)，方头(11)位于中心管(14)上端，配重装置(2)包括配重块(21)和上滑块安装板(25)，桶身(3)包括面板(31)、侧板(32)和立板(33)，其特征是在中心管(14)上方头(11)与配重装置(2)之间套装总压板(16)，在总压板(16)与配重块(21)之间安装弹簧(24)，在总压板(16)下端面及配重块(21)上端面分布限位板(27)，在限位板(27)之间安装连杆(271)，配重块(21)下端面设置上支撑板(22)，上支撑板(22)下端面设置上滑块组(26)，桶身(3)的面板(31)下方安装侧板(32)和立板(33)形成一个箱体，面板(31)上端面分布有下支撑板(311)，下支撑板(311)上端面设置下滑块组(313)，面板(31)中部设置导向筒(36)和安装斗(314)，侧板(32)和立板(33)下端设置套管(37)；齿板总成(4)包括齿板轴(41)、齿板(42)和钻进齿(43)，齿板轴(41)位于套管(37)内，齿板轴(41)上安装齿板(42)，齿板(42)上均布有钻进齿(43)。
2.根据权利要求1所述的一种旋挖方桩钻具，其特征在于方头(11)通过方头连接板(13)加强，方头(11)对角方向上设置有方头筋板(12。
3.根据权利要求1所述的一种旋挖方桩钻具，其特征在于中心管(14)下端插接在桶身(3)的导向筒(36)中，在中心管(14)外壁位于导向筒(36)下端套装限位环(19)，限位环(19)与中心管(14)下端配合固定。
4.根据权利要求1所述的一种旋挖方桩钻具，其特征在于中心管(14)下端安装凸圆摩擦块(315)，安装斗(314)的底部设置凹圆槽(316)。
5.根据权利要求3所述的一种旋挖方桩钻具，其特征在于安装斗(314)的底部设有油槽(317)。
6.根据权利要求1所述的一种旋挖方桩钻具，其特征是在弹簧(24)上端安装弹簧压板(23)，总压板(16)上安装加压螺杆(15)。
7.根据权利要求1所述的一种旋挖方桩钻具，其特征是在中心管(14)中部套装耐磨板安装盘(17)，耐磨板安装盘(17)下方安装耐磨板(38)。
8.根据权利要求1所述的一种旋挖方桩钻具，其特征在于齿板(42)表面设置限位条(44)。
9.根据权利要求1所述的一种旋挖方桩钻具，其特征在于侧板(32)与立板(33)下端对角方向上设置角齿板(39)。
10.根据权利要求1所述的一种旋挖方桩钻具，其特征在于桶身(3)内分布有纵筋板(34)与横筋板(35)。
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