CN113882804A - 钻孔设备及钻孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种钻孔设备，包括设备主机、主桅杆、钻机主机和钻杆组件，主桅杆的下端固定在设备主机上，钻机主机可竖向滑动地连接在主桅杆上，钻机主机与设置在主桅杆中的拉索的一端固定，拉索的另一端与设备主机中的钢索收放机构连接，钻杆组件的上端与钻机主机的驱动端可拆式连接，钻孔设备还包括沿竖向方向设置的待拼接钻杆和用于夹持待拼接钻杆的夹持机构，夹持机构安装在主桅杆的一侧，当钻杆组件的上端脱离钻机主机的驱动端时，夹持机构用于将待拼接钻杆移动到钻机主机的驱动端与钻杆组件的上端之间；本发明能够通过机械化的方式实现对钻杆的移动和辅助钻杆的拼接，从而能够降低工作人员的劳动强度、提高待拼接钻杆的拼接效率。

Description

钻孔设备及钻孔方法

技术领域

本发明涉及桩基施工技术领域，具体涉及一种钻孔设备及钻孔方法。

背景技术

目前，混凝土预制桩主要采用锤击法、静压法施工，而混凝土预制桩在采用锤击法、静压法施工时，会使得混凝土预制桩存在一定的挤土效应，且对周边环境的影响较大，同时，会对混凝土预制桩的桩身造成一定的损伤。近些年有一些非挤土的先钻孔后植入混凝土预制桩的施工方法，即这些施工方法为采用钻机先钻孔，然后在钻孔中植入混凝土预制桩的施工方法，然而目前的钻机在钻孔过程中，当钻孔深度较深时，需要依靠人工将待拼接钻杆移动到钻孔所在位置处并实现对待拼接钻杆的拼接，从而存在施工人员劳动强度大、待拼接钻杆拼接效率低的缺点，且在移动待拼接钻杆的过程中，由于待拼接钻杆的重量较大，从而存在较大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种钻孔设备及钻孔方法，其能够通过机械化的方式实现对钻杆的移动和辅助钻杆的拼接。

本发明的钻孔设备，包括设备主机、主桅杆、钻机主机和钻杆组件，主桅杆的下端固定在设备主机上，钻机主机可竖向滑动地连接在主桅杆上，钻机主机与设置在主桅杆中的拉索的一端固定，拉索的另一端与设备主机中的钢索收放机构连接，钻杆组件的上端与钻机主机的驱动端可拆式连接，钻孔设备还包括沿竖向方向设置的待拼接钻杆和用于夹持待拼接钻杆的夹持机构，夹持机构安装在主桅杆的一侧，当钻杆组件的上端脱离钻机主机的驱动端时，夹持机构用于将待拼接钻杆移动到钻机主机的驱动端与钻杆组件的上端之间。

本发明的钻孔设备，其中，夹持机构包括转动臂、第一驱动机构、第二驱动机构和用于夹持待拼接钻杆的夹爪单元；转动臂的一端与主桅杆转动连接，夹爪单元与转动臂的另一端连接，第一驱动机构安装在主桅杆上，第一驱动机构的驱动端与转动臂转动连接，第一驱动机构用于驱动转动臂相对主桅杆转动，第二驱动机构安装在转动臂上，第二驱动机构的驱动端与夹爪单元转动连接，第二驱动机构用于驱动夹爪单元夹持或释放待拼接钻杆；通过采用这种夹持机构后，当第一驱动机构驱动转动臂转动时，能够将由夹爪单元夹持的待拼接钻杆移动到钻机主机与钻杆组件之间；当第二驱动机构驱动夹爪单元时，夹爪单元能够夹持待拼接钻杆。

本发明的钻孔设备，其中，主桅杆的外壁上固定有铰接座，转动臂的一端与铰接座转动连接；通过采用这种结构后，转动臂能够可靠地与主桅杆转动连接在一起。

本发明的钻孔设备，其中，第一驱动机构包括第一油缸，第一油缸转动连接在主桅杆上，第一油缸的活塞杆与转动臂转动连接；通过采用第一油缸作为第一驱动机构后，当第一油缸的活塞杆伸展时，第一油缸能够驱动转动臂转动以将待拼接钻杆移动到钻机主机与钻杆组件之间，当第一油缸的活塞杆收缩时，第一油缸能够驱动转动臂转动以将待拼接钻杆移动到主桅杆的一侧。

本发明的钻孔设备，其中，夹爪单元包括两个夹臂，两个夹臂的一端均设置有齿轮部，两个夹臂上的齿轮部相互啮合，两个夹臂的一端与转动臂的另一端均转动连接，其中一个夹臂与第二驱动机构的驱动端转动连接；通过采用这种夹爪单元后，当两个夹臂的自由端向外转动时，两个夹臂能够释放待拼接钻杆，当两个夹臂的自由端向内靠拢时，两个夹臂能够实现对待拼接钻杆的夹持；此外，由于两个夹臂的一端均设置有齿轮部，两个夹臂上的齿轮部相互啮合，这样一来，当一个夹臂转动时，另一个夹臂也能够进行转动，且两个夹臂的转动方向相反。

本发明的钻孔设备，其中，第二驱动机构包括第二油缸，第二油缸转动连接在转动臂上，第二油缸的活塞杆与其中一个夹臂转动连接；通过采用第二油缸作为第二驱动机构后，当第二油缸的活塞杆伸展时，第二油缸能够驱动两个夹臂的自由端向内靠拢以实现对待拼接钻杆的夹持，当第二油缸的活塞杆收缩时，第二油缸能够驱动两个夹臂的自由端向外张开以释放待拼接钻杆。

本发明的钻孔设备，其中，两个夹臂均为用于与待拼接钻杆的外壁相适配的弧形状结构；通过采用这种结构后，两个夹臂在夹持待拼接钻杆时，能够使得每个夹臂更贴合待拼接钻杆，从而能够实现对待拼接钻杆的可靠夹持。

一种钻孔设备的钻孔方法，包括以下步骤：

步骤a、通过吊车将待拼接钻杆吊装到夹持机构所在位置处并控制夹持机构夹持待拼接钻杆；

步骤b、钻机主机启动并带动钻杆组件转动，同时，设备主机中的钢索收放机构放送拉索以使钻机主机沿主桅杆向下滑动，钻机主机向下滑动时，钻杆组件逐渐钻入到土层内；

步骤c、钻杆组件钻入到土层中后，关闭钻机主机，设备主机中的钢索收放机构收卷拉索以使钻机主机沿主桅杆向上滑动，直至钻机主机的驱动端高于待拼接钻杆的上端后关闭设备主机中的钢索收放机构；

步骤d、控制夹持机构以使夹持机构将待拼接钻杆移动到钻机主机与钻杆组件之间；

步骤e、通过一个接头组件将待拼接钻杆的上端与钻机主机的驱动端连接，随后，控制夹持机构以使夹持机构重新转动到主桅杆的一侧，接着通过另一个接头组件将待拼接钻杆的下端与钻杆组件的上端连接；

步骤f、钻机主机重新启动并带动待拼接钻杆和钻杆组件转动，同时，设备主机中的钢索收放机构放送拉索以使钻机主机沿主桅杆向下滑动，钻机主机向下滑动时，钻杆组件和待拼接钻杆逐渐钻入到土层内；

步骤g、钻孔完成后，钻机主机停止带动待拼接钻杆和钻杆组件转动，随后，设备主机中的钢索收放机构收卷拉索以使钻机主机带动待拼接钻杆和钻杆组件沿主桅杆向上滑动，同时，通过待拼接钻杆和钻杆组件中的空腔往钻孔中注入水泥浆；

步骤h、待用于连接待拼接钻杆和钻杆组件的接头组件露出地面后，设备主机中的钢索收放机构停止收卷拉索，随后，将用于连接待拼接钻杆和钻机主机的接头组件以及用于连接待拼接钻杆和钻杆组件的接头组件拆除，接着，控制夹持机构以使夹持机构转动到待拼接钻杆所在位置处后夹持待拼接钻杆，然后，控制夹持机构并使得夹持机构将待拼接钻杆转动到主桅杆的一侧；

步骤i、设备主机中的钢索收放机构再次放送拉索以使钻机主机沿主桅杆向下滑动，当钻机主机的驱动端与钻杆组件的上端抵靠后，设备主机中的钢索收放机构停止收卷拉索，随后，通过接头组件将钻机主机的驱动端与钻杆组件的上端连接；

步骤j、最后，设备主机中的钢索收放机构再次收卷拉索以使钻机主机沿主桅杆向上滑动，当钻机主机向上滑动到位后，设备主机中的钢索收放机构停止收卷拉索，此时，钻杆组件被提升到初始位置。

本发明能够通过机械化的方式实现对钻杆的移动和辅助钻杆的拼接，从而能够降低工作人员的劳动强度、提高待拼接钻杆的拼接效率，且能够有效消除移动待拼接钻杆时所存在的安全隐患。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，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不当限定。在附图中：

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为夹持机构与主桅杆连接后的俯视结构示意图；

图3为钻杆组件与钻机主机连接后且在钻杆组件处于初始位置时的结构示意图；

图4为图3中的钻杆组件钻入到土层中后的结构示意图；

图5为图4中的钻机主机脱离钻杆组件后且在钻机主机向上滑动复位后的结构示意图；

图6为图5中的待拼接钻杆移动到钻机主机与钻杆组件之间后的结构示意图；

图7为图6中的待拼接钻杆通过接头组件与钻杆组件和钻机主机连接后的结构示意图；

图8为图7中的钻杆组件和待拼接钻杆钻入到土层中后的结构示意图；

图9为图8中的钻杆组件和待拼接钻杆随钻机主机向上滑动时的结构示意图；

图10为图9中的夹持机构再次夹紧待拼接钻杆且在待拼接钻杆脱离钻杆组件和钻机主机后的结构示意图；

图11为图10中的夹持机构将待拼接钻杆移动到主桅杆的一侧后的结构示意图；

图12为图11中的钻机主机向下滑动且与钻杆组件连接后的结构示意图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-2所示，本发明的钻孔设备，包括设备主机1、主桅杆2、钻机主机3和钻杆组件4，主桅杆2的下端固定在设备主机1上，钻机主机3可竖向滑动地连接在主桅杆2上，钻机主机3与设置在主桅杆2中的拉索5的一端固定，拉索5的另一端与设备主机1中的钢索收放机构连接，钻杆组件4的上端与钻机主机3的驱动端可拆式连接，钻孔设备还包括沿竖向方向设置的待拼接钻杆6和用于夹持待拼接钻杆6的夹持机构7，夹持机构7安装在主桅杆2的一侧，当钻杆组件4的上端脱离钻机主机3的驱动端时，夹持机构7用于将待拼接钻杆6移动到钻机主机3的驱动端与钻杆组件4的上端之间。

夹持机构7包括转动臂71、第一驱动机构、第二驱动机构和用于夹持待拼接钻杆6的夹爪单元72；转动臂71的一端与主桅杆2转动连接，夹爪单元72与转动臂71的另一端连接，第一驱动机构安装在主桅杆2上，第一驱动机构的驱动端与转动臂71转动连接，第一驱动机构用于驱动转动臂71相对主桅杆2转动，第二驱动机构安装在转动臂71上，第二驱动机构的驱动端与夹爪单元72转动连接，第二驱动机构用于驱动夹爪单元72夹持或释放待拼接钻杆6；通过采用这种夹持机构后，当第一驱动机构驱动转动臂转动时，能够将由夹爪单元夹持的待拼接钻杆移动到钻机主机与钻杆组件之间；当第二驱动机构驱动夹爪单元时，夹爪单元能够夹持待拼接钻杆。

主桅杆2的外壁上固定有铰接座73，转动臂71的一端与铰接座73转动连接；通过采用这种结构后，转动臂能够可靠地与主桅杆转动连接在一起。

第一驱动机构包括第一油缸74，第一油缸74转动连接在主桅杆2上，第一油缸74的活塞杆与转动臂71转动连接；通过采用第一油缸作为第一驱动机构后，当第一油缸的活塞杆伸展时，第一油缸能够驱动转动臂转动以将待拼接钻杆移动到钻机主机与钻杆组件之间，当第一油缸的活塞杆收缩时，第一油缸能够驱动转动臂转动以将待拼接钻杆移动到主桅杆的一侧。

夹爪单元72包括两个夹臂721，两个夹臂721的一端均设置有齿轮部，两个夹臂721上的齿轮部相互啮合，两个夹臂721的一端与转动臂71的另一端均转动连接，其中一个夹臂721与第二驱动机构的驱动端转动连接；通过采用这种夹爪单元后，当两个夹臂的自由端向外转动时，两个夹臂能够释放待拼接钻杆，当两个夹臂的自由端向内靠拢时，两个夹臂能够实现对待拼接钻杆的夹持；此外，由于两个夹臂的一端均设置有齿轮部，两个夹臂上的齿轮部相互啮合，这样一来，当一个夹臂转动时，另一个夹臂也能够进行转动，且两个夹臂的转动方向相反。

第二驱动机构包括第二油缸75，第二油缸75转动连接在转动臂71上，第二油缸75的活塞杆与其中一个夹臂721转动连接；通过采用第二油缸作为第二驱动机构后，当第二油缸的活塞杆伸展时，第二油缸能够驱动两个夹臂的自由端向内靠拢以实现对待拼接钻杆的夹持，当第二油缸的活塞杆收缩时，第二油缸能够驱动两个夹臂的自由端向外张开以释放待拼接钻杆。

两个夹臂721均为用于与待拼接钻杆6的外壁相适配的弧形状结构；通过采用这种结构后，两个夹臂在夹持待拼接钻杆时，能够使得每个夹臂更贴合待拼接钻杆，从而能够实现对待拼接钻杆的可靠夹持。

如图3-12所示，一种钻孔设备的钻孔方法，包括以下步骤：

步骤a、通过吊车将待拼接钻杆6吊装到夹持机构7所在位置处并控制夹持机构7夹持待拼接钻杆6；

步骤b、钻机主机3启动并带动钻杆组件4转动，同时，设备主机1中的钢索收放机构放送拉索5以使钻机主机3沿主桅杆2向下滑动，钻机主机3向下滑动时，钻杆组件4逐渐钻入到土层内；

步骤c、钻杆组件4钻入到土层中后，关闭钻机主机3，设备主机1中的钢索收放机构收卷拉索5以使钻机主机3沿主桅杆2向上滑动，直至钻机主机3的驱动端高于待拼接钻杆6的上端后关闭设备主机1中的钢索收放机构；

步骤d、控制夹持机构7以使夹持机构7将待拼接钻杆6移动到钻机主机3与钻杆组件4之间；

步骤e、通过一个接头组件将待拼接钻杆6的上端与钻机主机3的驱动端连接，随后，控制夹持机构7以使夹持机构7重新转动到主桅杆2的一侧，接着通过另一个接头组件将待拼接钻杆6的下端与钻杆组件4的上端连接；

步骤f、钻机主机3重新启动并带动待拼接钻杆6和钻杆组件4转动，同时，设备主机1中的钢索收放机构放送拉索5以使钻机主机3沿主桅杆2向下滑动，钻机主机3向下滑动时，钻杆组件4和待拼接钻杆6逐渐钻入到土层内；

步骤g、钻孔完成后，钻机主机3停止带动待拼接钻杆6和钻杆组件4转动，随后，设备主机1中的钢索收放机构收卷拉索5以使钻机主机3带动待拼接钻杆6和钻杆组件4沿主桅杆2向上滑动，同时，通过待拼接钻杆6和钻杆组件4中的空腔往钻孔中注入水泥浆；

步骤h、待用于连接待拼接钻杆6和钻杆组件4的接头组件露出地面后，设备主机1中的钢索收放机构停止收卷拉索5，随后，将用于连接待拼接钻杆6和钻机主机3的接头组件以及用于连接待拼接钻杆6和钻杆组件4的接头组件拆除，接着，控制夹持机构7以使夹持机构7转动到待拼接钻杆6所在位置处后夹持待拼接钻杆6，然后，控制夹持机构7并使得夹持机构7将待拼接钻杆6转动到主桅杆2的一侧；

步骤i、设备主机1中的钢索收放机构再次放送拉索5以使钻机主机3沿主桅杆2向下滑动，当钻机主机3的驱动端与钻杆组件4的上端抵靠后，设备主机1中的钢索收放机构停止收卷拉索5，随后，通过接头组件将钻机主机3的驱动端与钻杆组件4的上端连接；

步骤j、最后，设备主机1中的钢索收放机构再次收卷拉索5以使钻机主机3沿主桅杆2向上滑动，当钻机主机3向上滑动到位后，设备主机1中的钢索收放机构停止收卷拉索5，此时，钻杆组件4被提升到初始位置。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种钻孔设备，包括设备主机(1)、主桅杆(2)、钻机主机(3)和钻杆组件(4)，所述主桅杆(2)的下端固定在设备主机(1)上，所述钻机主机(3)可竖向滑动地连接在主桅杆(2)上，所述钻机主机(3)与设置在主桅杆(2)中的拉索(5)的一端固定，所述拉索(5)的另一端与设备主机(1)中的钢索收放机构连接，所述钻杆组件(4)的上端与钻机主机(3)的驱动端可拆式连接，其特征在于：所述钻孔设备还包括沿竖向方向设置的待拼接钻杆(6)和用于夹持待拼接钻杆(6)的夹持机构(7)，所述夹持机构(7)安装在主桅杆(2)的一侧，当钻杆组件(4)的上端脱离钻机主机(3)的驱动端时，所述夹持机构(7)用于将待拼接钻杆(6)移动到钻机主机(3)的驱动端与钻杆组件(4)的上端之间。

2.根据权利要求1所述的钻孔设备，其特征在于，所述夹持机构(7)包括转动臂(71)、第一驱动机构、第二驱动机构和用于夹持待拼接钻杆(6)的夹爪单元(72)；所述转动臂(71)的一端与主桅杆(2)转动连接，所述夹爪单元(72)与转动臂(71)的另一端连接，所述第一驱动机构安装在主桅杆(2)上，所述第一驱动机构的驱动端与转动臂(71)转动连接，所述第一驱动机构用于驱动转动臂(71)相对主桅杆(2)转动，所述第二驱动机构安装在转动臂(71)上，所述第二驱动机构的驱动端与夹爪单元(72)转动连接，所述第二驱动机构用于驱动夹爪单元(72)夹持或释放待拼接钻杆(6)。

3.根据权利要求2所述的钻孔设备，其特征在于，所述主桅杆(2)的外壁上固定有铰接座(73)，所述转动臂(71)的一端与铰接座(73)转动连接。

4.根据权利要求2所述的钻孔设备，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一油缸(74)，所述第一油缸(74)转动连接在主桅杆(2)上，所述第一油缸(74)的活塞杆与转动臂(71)转动连接。

5.根据权利要求2所述的钻孔设备，其特征在于，所述夹爪单元(72)包括两个夹臂(721)，两个所述夹臂(721)的一端均设置有齿轮部，两个所述夹臂(721)上的齿轮部相互啮合，两个所述夹臂(721)的一端与转动臂(71)的另一端均转动连接，其中一个所述夹臂(721)与第二驱动机构的驱动端转动连接。

6.根据权利要求5所述的钻孔设备，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二油缸(75)，所述第二油缸(75)转动连接在转动臂(71)上，所述第二油缸(75)的活塞杆与其中一个所述夹臂(721)转动连接。

7.根据权利要求5所述的钻孔设备，其特征在于，两个所述夹臂(721)均为用于与待拼接钻杆(6)的外壁相适配的弧形状结构。

8.一种根据权利要求1所述的钻孔设备的钻孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、通过吊车将待拼接钻杆(6)吊装到夹持机构(7)所在位置处并控制夹持机构(7)夹持待拼接钻杆(6)；

步骤b、钻机主机(3)启动并带动钻杆组件(4)转动，同时，设备主机(1)中的钢索收放机构放送拉索(5)以使钻机主机(3)沿主桅杆(2)向下滑动，钻机主机(3)向下滑动时，钻杆组件(4)逐渐钻入到土层内；

步骤c、钻杆组件(4)钻入到土层中后，关闭钻机主机(3)，设备主机(1)中的钢索收放机构收卷拉索(5)以使钻机主机(3)沿主桅杆(2)向上滑动，直至钻机主机(3)的驱动端高于待拼接钻杆(6)的上端后关闭设备主机(1)中的钢索收放机构；

步骤d、控制夹持机构(7)以使夹持机构(7)将待拼接钻杆(6)移动到钻机主机(3)与钻杆组件(4)之间；

步骤e、通过一个接头组件将待拼接钻杆(6)的上端与钻机主机(3)的驱动端连接，随后，控制夹持机构(7)以使夹持机构(7)重新转动到主桅杆(2)的一侧，接着通过另一个接头组件将待拼接钻杆(6)的下端与钻杆组件(4)的上端连接；

步骤f、钻机主机(3)重新启动并带动待拼接钻杆(6)和钻杆组件(4)转动，同时，设备主机(1)中的钢索收放机构放送拉索(5)以使钻机主机(3)沿主桅杆(2)向下滑动，钻机主机(3)向下滑动时，钻杆组件(4)和待拼接钻杆(6)逐渐钻入到土层内；

步骤g、钻孔完成后，钻机主机(3)停止带动待拼接钻杆(6)和钻杆组件(4)转动，随后，设备主机(1)中的钢索收放机构收卷拉索(5)以使钻机主机(3)带动待拼接钻杆(6)和钻杆组件(4)沿主桅杆(2)向上滑动，同时，通过待拼接钻杆(6)和钻杆组件(4)中的空腔往钻孔中注入水泥浆；

步骤h、待用于连接待拼接钻杆(6)和钻杆组件(4)的接头组件露出地面后，设备主机(1)中的钢索收放机构停止收卷拉索(5)，随后，将用于连接待拼接钻杆(6)和钻机主机(3)的接头组件以及用于连接待拼接钻杆(6)和钻杆组件(4)的接头组件拆除，接着，控制夹持机构(7)以使夹持机构(7)转动到待拼接钻杆(6)所在位置处后夹持待拼接钻杆(6)，然后，控制夹持机构(7)并使得夹持机构(7)将待拼接钻杆(6)转动到主桅杆(2)的一侧；

步骤i、设备主机(1)中的钢索收放机构再次放送拉索(5)以使钻机主机(3)沿主桅杆(2)向下滑动，当钻机主机(3)的驱动端与钻杆组件(4)的上端抵靠后，设备主机(1)中的钢索收放机构停止收卷拉索(5)，随后，通过接头组件将钻机主机(3)的驱动端与钻杆组件(4)的上端连接；

步骤j、最后，设备主机(1)中的钢索收放机构再次收卷拉索(5)以使钻机主机(3)沿主桅杆(2)向上滑动，当钻机主机(3)向上滑动到位后，设备主机(1)中的钢索收放机构停止收卷拉索(5)，此时，钻杆组件(4)被提升到初始位置。

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