CN114352205A - 一种扩孔钻头设备及其扩孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种扩孔钻头设备及其扩孔方法，使用旋挖机在孔位打圆孔；主机提起冲击钻筒到圆孔孔位上，提到一定高度后突然放落，冲击钻筒因自重原因向下冲击切割圆孔外围，使周边部分向孔内掉落；进行抓渣作业，起动主推动件向下运动到一定位置，使两个抱合斗插入渣土内，然后起动两个副推动件，使两个抱合斗同时对向运行，进行工作抱渣作业，抱渣到两个抱合斗闭合，提起本设备到孔外放开抱合斗渣土掉落，完成一次排渣作业；然后进行下一次冲击进尺，并且抓渣和排渣作业。本发明在扩孔时无需外部动力利用冲击钻筒在自由落体运动后的自身重力完成扩孔，扩孔后可直接利用抓渣器抓取孔内的渣块，提高了工作效。

Description

一种扩孔钻头设备及其扩孔方法

技术领域

本发明属于钻探技术的旋挖钻机领域技术领域，特别是涉及一种扩孔钻头设备及其扩孔方法。

背景技术

传统方孔或异形孔基本都是人工挖掘成孔，也有用两轮铣四轮铣或多轮铣。人工挖孔为了保证施工人员的安全，在挖掘过程中是需要超出孔径超挖，四个边线超挖出25厘米的空间做支护用，比如施工 2米乘3米的长方孔，是需要人工挖到2.5米乘3.5米，一边挖掘一边用混凝土加钢筋在向外超挖部分做孔壁支护，挖到一定深度需给孔下施工人员送空气保证不缺氧，下放电线送照明，如遇孔内有地下水，还需人工降水。传统人工挖孔：需做支护，需超挖造成极大浪费，效率低下，安全性差，就算做了孔壁支护，也有垮孔造成的人员伤亡，施工复杂繁琐，降水，送气，送电。

目前在施工过程中也有采用多轮铣来挖掘方孔。多轮铣有机械传动，有液压马达传动，需要外部动力驱动。多轮铣是在已经钻好的圆孔内做旋转切割圆钻没有钻到的位置，使渣土掉落于孔内，渣土掉落填满圆孔还需换圆钻头捞取渣土，因为多轮铣没有捞取渣土的功能，捞取完成又换多轮铣，一直反反复复，施工十分麻烦，施工过程中有效施工时间少，辅助时间长，在入岩过程中进尺速度十分缓慢，施工过程中消耗材料也十分多，多轮铣主机也十分昂贵，使用的铣头也十分贵。并且，多轮铣也只能施工相对规则的形状：例如长方形，正方形。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种扩孔钻头设备及其扩孔方法，在扩孔时无需外部动力利用冲击钻筒在自由落体运动后的自身重力完成扩孔，扩孔后可直接利用抓渣器抓取孔内的渣块，提高了工作效。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种扩孔钻头设备，包括：

扩孔钻头，所述扩孔钻头包括冲击钻筒和抓渣器，冲击钻筒为下方开口的罩体结构；抓渣器，所述抓渣器的抓取端置于冲击钻头体内并对向罩体结构的下方开口；

和主机，所述主机提升扩孔钻头并将其提升后放落，冲击钻筒利用自重向下冲击切割扩孔位置；切割后利用抓渣器抓取土渣后，在利用主机提升扩孔钻头到孔外放开抓渣器使渣土掉落。

进一步的是，所述抓渣器包括主推动件、安装板、导向框、连接架、第一副推动件、第二副推动件，第一抓斗和第二抓斗；

所述导向框置于冲击钻筒顶部，导向框上设置有安装板，在安装板上安装主推动件；所述主推动件的推动端连接连接架；所述连接架的两端与导向框滑动连接，在所述连接架的两端分别铰接有第一副推动件和第二副推动件的一端；所述第一副推动件的另一端与第一抓斗连接，所述第二副推动件的另一端与第二抓斗连接；第一抓斗与连接架底端铰接，第二抓斗与连接架底端铰接；所述第一抓斗和第二抓斗相对抱合或交错设置，且置于冲击钻筒内。

进一步的是，在所述第一抓斗和第二抓斗的抓合端设置有抓齿；

进一步的是，所述第一抓斗和第二抓斗的外边缘与冲击钻筒内壁结构形状相同。

进一步的是，所述主推动件和副推动件均采用液压油缸。

进一步的是，所述冲击钻筒采用长方体结构，所述立方体结构包括顶板和周壁构成。

进一步的是，在所述冲击钻筒上设置有吊耳。

进一步的是，在所述冲击钻筒底部设有均匀布置的钻齿。

进一步的是，还包括导向装置，所述导向装置设置在冲击钻筒顶部边缘处；所述导向装置采用导向轮或者导向板。

另一方面，本发明还提供了一种扩孔钻头设备的扩孔方法，包括步骤：

使用旋挖机在孔位打圆孔；

主机提起冲击钻筒到圆孔孔位上，提到一定高度后突然放落，冲击钻筒因自重原因向下冲击切割圆孔外围，使周边部分向孔内掉落；

进行抓渣作业，起动主推动件向下运动到一定位置，使两个抱合斗插入渣土内，然后起动两个副推动件，使两个抱合斗同时对向运行，进行工作抱渣作业，抱渣到两个抱合斗闭合，提起本设备到孔外放开抱合斗渣土掉落，完成一次排渣作业；

然后进行下一次冲击进尺，并且抓渣和排渣作业。

采用本技术方案的有益效果：

本发明利用外部机械设备将本钻头提高后，利用其自身重力在自由落体运动后完成扩孔，在扩孔时无需外部动力即可完成，且可根据扩孔形状需求自由制作冲击钻筒形状。

本发明在扩孔后，无需将钻头提取再使用其他机器进行抓渣，可直接利用抓渣器抓取孔内的渣块，提高了工作效率。

本发明制造成本低，使用成本低，无线人工进入孔内，且成孔效率高，安全，高效且节能。

本发明施工时无需做孔壁支护。

传统人工施工孔内有水是需要降水才能够作业的，但本装置可以满足水下工作。

附图说明

图1为本发明的一种扩孔钻头设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中主推动件向下推动的状态示意图；

图3为本发明实施例中副推动件向下推动的抓取状态示意图；

图4为本发明实施例中副推动件向下推动的另一种抓取状态示意图；

图5为本发明实施例中第一抓斗和第二抓斗的抱合状态示意图；

图6为本发明实施例中一种扩孔钻头结构的第一种导向装置示意图；

图7为本发明实施例中一种扩孔钻头结构的第二种导向装置示意图；

图8为本发明实施例中一种扩孔钻头设备的扩孔方法的流程示意图；

其中，1是冲击钻筒，2是抓渣器，3是吊耳，4是钻齿，5是导向装置；21是主推动件，22是安装板，23是导向框，24是连接架，25 是第一副推动件，26是第二副推动件，27是第一抓斗，28是第二抓斗， 29是抓齿。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

在本实施例中，参见图1-6所示，本发明提出了一种扩孔钻头设备，包括：

扩孔钻头，所述扩孔钻头包括冲击钻筒1和抓渣器2，冲击钻筒 1为下方开口的罩体结构；抓渣器2，所述抓渣器2的抓取端置于冲击钻头体内并对向罩体结构的下方开口；

和主机，所述主机提升扩孔钻头并将其提升后放落，冲击钻筒1 利用自重向下冲击切割扩孔位置；切割后利用抓渣器2抓取土渣后，在利用主机提升扩孔钻头到孔外放开抓渣器2使渣土掉落。

作为上述实施例的优化方案1，如图1所示，所述抓渣器2包括主推动件21、安装板22、导向框23、连接架24、第一副推动件25、第二副推动件26，第一抓斗27和第二抓斗28；

所述导向框23置于冲击钻筒1顶部，导向框23上设置有安装板 22，在安装板22上安装主推动件21；所述主推动件21的推动端连接连接架24；所述连接架24的两端与导向框23滑动连接，在所述连接架24的两端分别铰接有第一副推动件25和第二副推动件26的一端；所述第一副推动件25的另一端与第一抓斗27连接，所述第二副推动件26的另一端与第二抓斗28连接；第一抓斗27与连接架24 底端铰接，第二抓斗28与连接架24底端铰接；所述第一抓斗27和第二抓斗28相对抱合或交错设置，且置于冲击钻筒1内。

如图3所示，所述第一抓斗27和第二抓斗28相对设置中，第一抓斗27和第二抓斗28相互抱紧抓合取渣。

如图4所示，所述第一抓斗27和第二抓斗28交错设置中，第一抓斗27和第二抓斗28相互独立，各自取渣。

优选的，如图5所示，在所述第一抓斗27和第二抓斗28的抓合端设置有抓齿29。

优选的，所述第一抓斗27和第二抓斗28的外边缘与冲击钻筒1 内壁结构形状相同。例如当冲击钻筒1采用长方体结构时，第一抓斗 27和第二抓斗28可采用三角形结构，当第一抓斗27和第二抓斗28 收缩使可贴合在冲击钻筒1内壁上。这样使抓取器在冲击钻筒1冲击过程中能够贴合在冲击钻筒1内壁中，得到有效保护，避免扩孔对抱合斗的影响；同时，还能够使抱合斗的初始状态处于最大扩展状态，提高取渣量。

优选的，所述主推动件21和副推动件均采用液压油缸，主液压油缸和副液压油缸利用连接的液压油管和液压机操控主液压油缸和副液压油缸的推进与回收。

作为上述实施例的优化方案2，所述冲击钻筒1采用长方体结构，所述立方体结构包括顶板和周壁构成。冲击钻筒1不仅限于长方形，当需要将孔扩为其他形状也可将冲击钻筒1设置成三角型，虫卵型，梯型，T形，五角型，梅花型等异型桩。

作为上述实施例的优化方案3，在所述冲击钻筒1上设置有吊耳 3。便于外部主机，例如卷扬机能自由落绳的设备如：吊车，洗槽机，焊接机架等，将冲击钻筒1提起。

作为上述实施例的优化方案4，在所述冲击钻筒1底部设有均匀布置的钻齿4，提高扩孔效果。

作为上述实施例的优化方案5，一种扩孔钻头设备，包括：

冲击钻筒1，冲击钻筒1为下方开口的罩体结构；和抓渣器2，所述抓渣器2的抓取端置于冲击钻头体内并对向罩体结构的下方开口；

还包括导向装置5，所述导向装置5设置在冲击钻筒1顶部边缘处；所述导向装置5采用导向轮(如图6所示)，或者导向板(如图 7所示)。

利用导向轮使冲击钻头在高速下落时进行导向，防止下落过程中触碰障碍物后发生倾斜，使其正向下落。

为配合本发明方法的实现，基于相同的发明构思，如图8所示，本发明还提供了一种扩孔钻头设备及其扩孔方法，包括步骤：

使用旋挖机在孔位打圆孔；

主机提起冲击钻筒1到圆孔孔位上，提到一定高度后突然放落，冲击钻筒1因自重原因向下冲击切割圆孔外围，使周边部分向孔内掉落；

进行抓渣作业，如图2所示，起动主推动件21向下运动到一定位置，使两个抱合斗插入渣土内；如图3所示，然后起动两个副推动件，使两个抱合斗同时对向运行，进行工作抱渣作业，抱渣到两个抱合斗闭合；提起本设备到孔外放开抱合斗渣土掉落，完成一次排渣作业。

具体实施例：

1使用旋挖机在孔位打圆孔：

举例方孔为2米乘3米的孔径，先使用旋挖钻机或者其他设备在方孔位的锁口圈内钻圆孔，锁口圈是提前在方孔位置做好的混凝土方框，高度约1.5米，厚度约0.5米，主要是为定位方孔位置，防止孔口渣土掉落孔中，后期方便浇注混凝土而制作。先用旋挖钻机或其他设备用圆钻头钻圆孔，圆孔孔径可以是1.8米左右各钻一个，也可以是1.5米左右各钻一个，也可以是其他配合。圆孔左右各钻进深度 40米，达到设计深度。钻圆孔设备移开去另外孔位施工。

2冲击钻施工作业

使用主机，例如卷扬机能自由落绳的设备如：吊车，洗槽机，焊接机架等。工作时主机提起冲击钻筒1到圆孔孔位上，提到一定高度，突然放落，冲击钻筒1因自重原因向下冲击切割圆孔外围，使周边部分向孔内掉落。或者在需成方孔的上方设置有锁口圈，主机提起冲击钻筒1到锁口圈顶部入口内，锁口圈高出自然地面约1.5米；突然放落，冲击钻筒1因自重原因向下冲击切割圆孔外围，使周边部分向孔内掉落；此时可利用导向装置5使冲击钻筒1不会偏离路线。

当冲击切割到一定深度时，中间圆孔被填满，这时再进行抓渣作业，起动主推动件21向下运动到一定位置，使两个抱合斗插入渣土内，然后起动两个副推动件，使两个抱合斗同时对向运行，进行工作抱渣作业，抱渣到两个抱合斗闭合，提起本设备到孔外放开抱合斗渣土掉落，完成一次排渣作业。然后进行下一次冲击进尺，并且抓渣作业。

3冲击钻与主机配合施工作业

主机上配有液压油管卷管器，卷管器能使液压油管与主机钢丝绳同步起落，卷管器的一头连接主机供油阀，一头连接油管，油管另一头连接冲击钻的主液压油缸和副液压油缸。油管缠绕在卷管器上一定圈数，工作时主机提起冲击钻到孔位上，提到一定高度，突然放落，冲击钻因自重原因向下运动，这时主机钢丝绳向下运行，两根液压油管通过卷管器同步向下运行，冲击钻冲击到孔内停止后，主卷扬与卷管器同步停止，主机向上提主卷扬，这时卷管器同步转动，向上提两根液压油管，提到一定高度然后做下一个冲击作业。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种扩孔钻头设备，其特征在于，包括：

扩孔钻头，所述扩孔钻头包括冲击钻筒(1)和抓渣器(2)，冲击钻筒(1)为下方开口的罩体结构；抓渣器(2)，所述抓渣器(2)的抓取端置于冲击钻头体内并对向罩体结构的下方开口；

和主机，所述主机提升扩孔钻头并将其提升后放落，冲击钻筒(1)利用自重向下冲击切割扩孔位置；切割后利用抓渣器(2)抓取土渣后，在利用主机提升扩孔钻头到孔外放开抓渣器(2)使渣土掉落。

2.根据权利要求1所述的一种扩孔钻头设备，其特征在于，所述抓渣器(2)包括主推动件(21)、安装板(22)、导向框(23)、连接架(24)、第一副推动件(25)、第二副推动件(26)，第一抓斗(27)和第二抓斗(28)；

所述导向框(23)置于冲击钻筒(1)顶部，导向框(23)上设置有安装板(22)，在安装板(22)上安装主推动件(21)；所述主推动件(21)的推动端连接连接架(24)；所述连接架(24)的两端与导向框(23)滑动连接，在所述连接架(24)的两端分别铰接有第一副推动件(25)和第二副推动件(26)的一端；所述第一副推动件(25)的另一端与第一抓斗(27)连接，所述第二副推动件(26)的另一端与第二抓斗(28)连接；第一抓斗(27)与连接架(24)底端铰接，第二抓斗(28)与连接架(24)底端铰接；所述第一抓斗(27)和第二抓斗(28)相对抱合或交错设置，且置于冲击钻筒(1)内。

3.根据权利要求2所述的一种扩孔钻头设备，其特征在于，在所述第一抓斗(27)和第二抓斗(28)的抓合端设置有抓齿(29)。

4.根据权利要求2所述的一种扩孔钻头设备，其特征在于，所述第一抓斗(27)和第二抓斗(28)的外边缘与冲击钻筒(1)内壁结构形状相同。

5.根据权利要求2所述的一种扩孔钻头设备，其特征在于，所述主推动件(21)和副推动件均采用液压油缸。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种扩孔钻头设备，其特征在于，所述冲击钻筒(1)采用长方体结构，所述立方体结构包括顶板和周壁构成。

7.根据权利要求1-5任一所述的一种扩孔钻头设备，其特征在于，在所述冲击钻筒(1)上设置有吊耳(3)。

8.根据权利要求1-5任一所述的一种扩孔钻头设备，其特征在于，在所述冲击钻筒(1)底部设有均匀布置的钻齿(4)。

9.根据权利要求1-5任一所述的一种扩孔钻头设备，其特征在于，还包括导向装置(5)，所述导向装置(5)设置在冲击钻筒(1)顶部边缘处；所述导向装置(5)采用导向轮或者导向板。

10.一种扩孔钻头设备的扩孔方法，其特征在于，包括步骤：

使用旋挖机在孔位打圆孔；

主机提起冲击钻筒(1)到圆孔孔位上，提到一定高度后突然放落，冲击钻筒(1)因自重原因向下冲击切割圆孔外围，使周边部分向孔内掉落；

进行抓渣作业，起动主推动件(21)向下运动到一定位置，使两个抱合斗插入渣土内；然后起动两个副推动件，使两个抱合斗同时对向运行，进行工作抱渣作业，抱渣到两个抱合斗闭合；提起本设备到孔外放开抱合斗渣土掉落，完成一次排渣作业；

然后进行下一次冲击进尺，并且抓渣和排渣作业。

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