CN115596360A - 一种桥梁水下桩基钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻孔装置技术领域，具体涉及一种桥梁水下桩基钻孔装置。一种桥梁水下桩基钻孔装置，包括转动轴、钻头、第二钻刀组和环状钻刀机构。转动轴沿竖直方向可转动地设置，钻头固定安装于转动轴下端，钻头下端设置有多个第一钻刀；第二钻刀组包括限位块、连接环、液压机构和多个第二钻刀。本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置通过设置钻头、第二钻刀组和环状钻刀机构相配合，在正常状态岩石硬度小，对钢护筒内岩石的钻取分为两个部分；在岩石的硬度增加时，利用第二钻刀组和环状钻刀机构配合对岩石进行分层钻取，降低了钻取的难度，同时避免了在岩石硬度变大时，进而对钢护筒的作用力增加，造成钢护筒的损坏。

Description

一种桥梁水下桩基钻孔装置

技术领域

本发明涉及钻孔装置技术领域，具体涉及一种桥梁水下桩基钻孔装置。

背景技术

随着我国经济快速发展以及桥梁建造技术的提高，目前，在基础施工中非常频繁的使用钻孔灌注桩技术，钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。

在修建跨河跨海大桥工程的施工中，需要在水下进行灌装打孔，由于水中环境复杂，因此在钻孔前需要提前在水中立下钢护筒，然后使用钻头在钢护筒中打孔，现有的施工方法中，为了更方便钢护筒的拆装，所使用的钢护筒的壁厚较薄，一般在10mm左右。但是当岩石硬度变大时，钻头对岩石作用力的增加，进而导致岩石对钢护筒内壁的作用力增加，若采用常规的钻头继续钻取，很容易造成钢护筒损坏。

发明内容

本发明提供一种桥梁水下桩基钻孔装置，以解决现有的钻孔装置当岩石硬度变大时，钻头对岩石作用力的增加，进而导致岩石对钢护筒内壁的作用力增加，容易造成钢护筒损坏的问题。

本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置采用如下技术方案：一种桥梁水下桩基钻孔装置，用于在钢护筒内部对岩石进行钻孔，包括转动轴、钻头、第二钻刀组和环状钻刀机构；转动轴沿竖直方向可转动地设置，钻头固定安装于转动轴下端，钻头下端设置有多个第一钻刀；第二钻刀组包括限位块、连接环、液压机构和多个第二钻刀；连接环随转动轴同步转动且能够相对于转动轴移动，限位块固定设置于连接环上端，连接环与钻头之间通过第一弹簧相连；每个第二钻刀的一端可转动地安装于连接环，每个第二钻刀的另一端可转动地安装于一个液压机构，第二钻刀在竖直方向上由外到内倾斜设置；环状钻刀机构包括多个第一转动盘和多个第二转动盘；多个第一转动盘随转动轴同步转动且能够相对于转动轴移动，多个第一转动盘内端均通过第一转动块安装于转动轴上，每个第一转动盘下端固定设置有一个由外向内倾斜设置的第三钻刀；多个第二转动盘随转动轴同步转动且能够相对于转动轴移动，多个第二转动盘内端均通过第二转动块安装于转动轴上，第二转动块能够插装于第一转动块内，第二转动盘设置于第一转动盘上侧，每个第二转动盘与一个第一转动盘在转动轴的周向方向上相邻设置，每个第二转动盘下端固定设置有一个由外向内倾斜设置的第四钻刀；第二钻刀组配置成能够在岩石硬度变大时向内收缩，第二钻刀组向内收缩以驱动液压机构，液压机构配重成能够促使多个第一转动盘向上移动，进而使第一转动盘与第二转动盘在转动轴径向方向重合。

进一步地，液压机构包括液压箱和多个液压组件，每个液压组件与一个第二钻刀对应设置，液压组件包括第一液压杆、第二液压杆、第三液压杆和第四液压杆；第一液压杆沿转动轴径向方向设置，每个第二钻刀的另一端可转动地安装于一个第一液压杆；第二液压杆沿转动轴径向方向设置，每个第二液压杆外端套装于一个第一液压杆内端，且第二液压杆与第一液压杆连通；液压箱固定安装于转动轴，每个第二液压杆内端均安装于液压箱，且与液压箱连通；第三液压杆沿竖直方向设置，每个第三液压杆下端安装于液压箱，且与液压箱连通；第四液压杆沿竖直方向设置，每个第四液压杆下端套装于一个第三液压杆上端，且第四液压杆与第三液压杆连通；第一转动块与第四液压杆固定连接，以在第四液压杆向上移动时推动第一转动盘向上。

进一步地，还包括排渣机构，排渣机构包括调节腔和调节盘；调节腔与第二转动盘固接，调节盘上开设有多个第一外出渣口，多个第一外出渣口沿转动轴周向方向均布，调节腔上开设有与多个第一外出渣口对应设置的第二外出渣口，初始状态第一外出渣口与第二外出渣口重合，以将钻取后的泥沙从第一外出渣口与第二外出渣口排出。

进一步地，还包括调节开口机构，调节开口机构包括支撑壳、第三弹簧套、套轴和多个调节组件；调节腔通过支撑壳固定安装于第二转动盘，支撑壳上端设置有滑动套筒，第三弹簧套与转动轴固定连接，第三弹簧套与滑动套筒之间设置有第二弹簧，套轴沿竖直方向套装于转动轴外，套轴固定安装于第一转动盘；

多个调节组件在转动轴周向方向均布，调节组件包括第一固定柱、第二固定柱、转动杆、第一伸缩杆、第二伸缩杆、弧形板和扇形栅格；第一固定柱沿竖直方向固定安装于第二转动盘；第二固定柱沿竖直方向固定安装于第二转动盘；转动杆为V形结构，转动杆可转动地安装于第二固定柱，初始状态转动杆一端与转动轴接触，套轴设置于转动杆下侧，套轴上端设置有凸块，转动杆另一端与第一伸缩杆可转动地连接，第一伸缩杆与第二伸缩杆之间通过第三弹簧连接，第二伸缩杆可转动地安装于第一固定柱，初始状态转动杆与第一伸缩杆之间呈凸形设置；

调节盘上开设有多个第一内出渣口，每个第一外出渣口与一个第一内出渣口在转动轴同一径向方向；调节腔上开设有多个第二内出渣口，初始状态每个第二内出渣口与一个第一内出渣口在转动轴周向方向依次设置；调节盘下端设置有多个弧形板，每个弧形板上端均开设有轨道，轨道倾斜设置，初始状态每个第二伸缩杆的另一端设置于轨道中，且位于轨道下端；调节盘能够关于转动轴周向方向转动地安装于调节腔，第二伸缩杆能够向上转动，第二伸缩杆向上转动将在轨道内推动调节盘转动,使转动盘转动至其第二内出渣口与第一内出渣口重合的位置；

第二转动块与多个第二转动盘之间设置有圆形栅格，扇形栅格滑动安装于第二转动盘上端，扇形栅格与支撑壳内壁之间设置有第四弹簧，初始状态每个扇形栅格均设置于圆形栅格的栅格口上端，以将圆形栅格的栅格口挡住；扇形栅格能够在转动轴径向方向移动，以使扇形栅格与圆形栅格的栅格口重合。

进一步地，转动杆下端设置有推块，扇形栅格上端设置有顶块，以在转动杆转动时能够促使转动杆与第一伸缩杆相连的一端向下转动，进而带动第二伸缩杆与第一伸缩杆相连的一端向下，进而促使第二伸缩杆的另一端向上转动过程中，转动杆下端的推块将与扇形栅格上端的顶块配合，能够推动扇形栅格向内滑动，使扇形栅格与圆形栅格的栅格口重合。

进一步地，每个液压组件还包括固定杆，固定杆为L形结构，固定杆包括环形杆和第一支杆，环形杆沿竖直方向设置，第一支杆沿转动轴径向方向设置，环形杆上端固定安装于第一支杆，环形杆与第一支杆为一体成型结构，环形杆下端固定安装于限位块，第二液压杆滑动安装于环形杆，第一支杆另一端固定安装于转动轴。

进一步地，每个第一液压杆外端可转动地连接有一个滚珠，滚珠能够与钢护筒的内壁接触。

进一步地，钻头上端固定设置有第一弹簧套，连接环下端固定设置有第二弹簧套，第一弹簧固定安装于第二弹簧套，第二弹簧套滑动安装于第一弹簧套，以在连接环向下移动时能够促使第二弹簧套在第一弹簧套内滑动，进而压缩第一弹簧。

本发明的有益效果是：本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置通过设置钻头、第二钻刀组和环状钻刀机构相配合，在正常状态，岩石硬度小，对钢护筒内岩石的钻取分为两个部分在岩石的硬度增加时，第二钻刀组的受力增加，岩石在第二钻刀上径向方向的分力也将同步变大，使第二钻刀组向靠近转动轴的方向收缩，进而使第二钻刀组钻取的岩石面积减小，之后液压机构驱动第一转动盘向上与第二转动盘组成环状钻刀，利用环状钻刀对第二钻刀组未钻取的岩石环进行进一步切割。在岩石的硬度增加时，利用第二钻刀组和环状钻刀机构配合对岩石进行分层钻取，降低了钻取的难度，同时避免了在岩石硬度变大时，第二钻刀组单独工作对岩石的作用力增加，进而对钢护筒的作用力增加，造成钢护筒的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例的整体结构示意图（第一视角）；

图2为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例的整体结构示意图（第二视角）；

图3为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例的整体结构主视图；

图4为图3中沿A-A处的剖视图；

图5为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例的整体结构俯视图；

图6为图5中沿B-B处的剖视图（第一状态）；

图7为图6中沿C处的放大图；

图8为图5中沿B-B处的剖视图（第二状态）；

图9为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例的扇形栅格的安装图；

图10为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例的第二转动盘的结构示意图；

图11为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例的调节盘的结构示意图；

图12为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例的调节腔的结构示意图；

图13为本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例对岩石的钻取分布示意图。

图中：101、钻头；102、第一钻刀；103、转动轴；104、第一弹簧套；105、第一弹簧；106、第二弹簧套；107、连接环；108、限位块；110、第二钻刀；111、第一液压杆；112、滚珠；113、固定杆；114、第二液压杆；115、液压箱；116、第三液压杆；200、环状钻刀机构；201、第三钻刀；202、第一转动盘；203、套轴；204、扇形栅格；205、第一固定柱；206、第一伸缩杆；207、转动杆；208、第二转动盘；209、支撑壳；210、圆形栅格；211、第二伸缩杆；212、第四液压杆；213、第二固定柱；214、第三弹簧套；215、滑动套筒；216、第二弹簧；217、第三弹簧；218、第四钻刀；219、推块；220、顶块；301、调节腔；302、调节盘；303、弧形板；304、轨道；305、第一外出渣口；306、第一内出渣口；307、第二内出渣口；308、第二外出渣口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种桥梁水下桩基钻孔装置的实施例，如图1至图13所示。

一种桥梁水下桩基钻孔装置，用于在钢护筒内部对岩石进行钻孔，包括转动轴103、钻头101、第二钻刀组和环状钻刀机构200。转动轴103沿竖直方向可转动地设置，具体可将转动轴103安装于驱动电机，使转动轴103驱动电机同步转动。驱动电机图中未表示。

钻头101固定安装于转动轴103下端，随转动轴103同步转动，钻头101下端设置有多个第一钻刀102，多个第一钻刀102在钻头101的周向方向均布，在本发明中，第一钻刀102设置为四个。多个第一钻刀102能够对岩石的中心部分进行钻取，即图13中的a部分进行钻取。

第二钻刀组包括限位块108、连接环107、液压机构和多个第二钻刀110；连接环107随转动轴103同步转动且能够相对于转动轴103移动，具体地，连接环107上设置有第一滑动键，转动轴103上开设有用于与第一滑动键配合的第一滑动槽，以使连接环107能够随转动轴103同步转动且能够相对转动轴103移动。限位块108固定安装于转动轴103，限位块108随转动轴103同步转动。限位块108固定设置于连接环107上端，限制连接环107在初始位置继续向上。连接环107与钻头101之间通过第一弹簧105相连，以在连接环107向下移动时能够压缩第一弹簧105。具体地，钻头101上端固定设置有第一弹簧套104，连接环107下端固定设置有第二弹簧套106，第一弹簧105固定安装于第二弹簧套106，第二弹簧套106滑动安装于第一弹簧套104，以在连接环107向下移动时能够促使第二弹簧套106在第一弹簧套104内滑动，进而压缩第一弹簧105。

每个第二钻刀110的一端可转动地安装于连接环107，每个第二钻刀110的另一端可转动地安装于一个液压机构，第二钻刀110在竖直方向上由外到内倾斜设置。即初始状态第二钻刀组能对除了岩石中心部分之外的其他部分进行钻取，即图13中的b部分与c部分的同时钻取。

环状钻刀机构200包括多个第一转动盘202和多个第二转动盘208。多个第一转动盘202随转动轴103同步转动且能够相对于转动轴103移动，多个第一转动盘202内端均通过第一转动块安装于转动轴103上，每个第一转动盘202下端固定设置有一个第三钻刀201，第三钻刀201随第一转动盘202同步移动。第三钻刀201由外向内倾斜设置。

多个第二转动盘208随转动轴103同步转动且能够相对于转动轴103移动，多个第二转动盘208内端均通过第二转动块安装于转动轴103上，第二转动块能够插装于第一转动块内，第二转动盘208设置于第一转动盘202上侧，每个第二转动盘208与一个第一转动盘202在转动轴103的周向方向上相邻设置，使多个第二转动盘208与多个第一转动盘202在竖直方向的投影为圆形；每个第二转动盘208下端固定设置有一个第四钻刀218，第四钻刀218随第二转动盘208同步移动。第四钻刀218由外向内倾斜设置。

第二钻刀组配置成能够在岩石硬度变大时向内收缩，即收缩后第二钻刀组仅钻取图13中的b部分。进一步地，限位块108为上端大于下端的锥形块，限位块108的径向方向开设有容纳槽，每个第二钻刀110能够向容纳槽的方向移动。第二钻刀组向内收缩以驱动液压机构，液压机构配重成能够促使多个第一转动盘202向上移动，进而使第一转动盘202与第二转动盘208在转动轴103径向方向重合，（由于多个第二钻刀110向内收缩，所以第二钻刀110切割岩石的面积将变小，因此在转动轴103转动切割的过程中，将在钢护筒与第二钻刀110之间限定出未被切割的环状岩石），此时第一转动盘202在转动轴103周向方向上位于两个第二转动盘208之间，组成一个完整的环状钻刀，因此环状钻刀将在转动轴103的带动下对环状岩石进行进一步地切割，即利用环状钻刀钻取图13中的c部分。

本实施例通过设置钻头101、第二钻刀组和环状钻刀机构200相配合，在正常状态，岩石硬度小，对钢护筒内岩石的钻取分为两个部分，即利用钻头101钻取图13中的a部分，利用第二钻刀组钻取图13中的b部分和c部分，在岩石的硬度增加时，第二钻刀组的受力增加，岩石在第二钻刀110上径向方向的分力也将同步变大（在第二钻刀110遇到坚硬的石头所受阻力变大时，此时由于岩石阻力是沿垂直于第二钻刀110的方向作用在第二钻刀110上，因此将产生一个在径向方向向内的分力和在竖直方向向上的分力），使第二钻刀组向靠近转动轴103的方向收缩，进而使第二钻刀组钻取的岩石面积减小，即第二钻刀组仅钻取图13中的b部分，之后液压机构驱动第一转动盘202向上与第二转动盘208组成环状钻刀，利用环状钻刀对第二钻刀组未钻取的岩石环进行进一步切割，即利用环状钻刀机构200钻取图13中的c部分。在岩石的硬度增加时，利用第二钻刀组和环状钻刀机构200配合对岩石进行分层钻取，降低了钻取的难度，同时避免了在岩石硬度变大时，第二钻刀组单独工作对岩石的作用力增加，进而对钢护筒的作用力增加，造成钢护筒的损坏。

在本实施例中，液压机构包括液压箱115和多个液压组件，每个液压组件与一个第二钻刀110对应设置，即液压组件为四个。液压组件包括第一液压杆111、第二液压杆114、第三液压杆116和第四液压杆212；第一液压杆111沿转动轴103径向方向设置，每个第二钻刀110的另一端可转动地安装于一个第一液压杆111，每个第一液压杆111外端可转动地连接有一个滚珠112，滚珠112能够与钢护筒的内壁接触。第二液压杆114沿转动轴103径向方向设置，每个第二液压杆114外端套装于一个第一液压杆111内端，且第二液压杆114与第一液压杆111连通。液压箱115固定安装于转动轴103，每个第二液压杆114内端安装于液压箱115，且与液压箱115连通。第三液压杆116沿竖直方向设置，每个第三液压杆116下端安装于液压箱115，且与液压箱115连通。第四液压杆212沿竖直方向设置，每个第四液压杆212下端套装于一个第三液压杆116上端，且第四液压杆212与第三液压杆116连通。第一转动块与第四液压杆212固定连接。以在第四液压杆212向上移动时推动第一转动盘202向上。

进一步地，每个液压组件还包括固定杆113，固定杆113为L形结构，固定杆113包括环形杆和第一支杆，环形杆沿竖直方向设置，第一支杆沿转动轴103径向方向设置，环形杆上端固定安装于第一支杆，即环形杆与第一支杆为一体成型结构，环形杆下端固定安装于限位块108，第二液压杆114滑动安装于环形杆，第一支杆另一端固定安装于转动轴103。通过设置固定杆113为第一液压杆111与第二液压杆114提供进一步支撑。

本实施例通过设置液压组件与钢护筒内壁接触，在第二钻刀110遇到坚硬的石头所受阻力变大时，此时由于岩石阻力是沿垂直于第二钻刀110的方向作用在第二钻刀110上，因此将产生一个在径向方向向内的分力和在竖直方向向上的分力，由于限位块108限制连接环107不能向上移动，因此岩石在第二钻刀110上径向方向的分力，将促使第一液压杆111向内移动，（在岩石硬度小时，不会促使第一液压杆111向内移动）。第一液压杆111向内移动能够带动转动安装于第一液压杆111的第二钻刀110向内收缩，第二钻刀110向内收缩将促使连接环107向下，连接环107向下移动时能够促使第二弹簧套106在第一弹簧套104内滑动，进而压缩第一弹簧105。使第二钻刀110整体向内移动，减小工作面积。第一液压杆111向内移动将挤压第二液压杆114进而通过第三液压杆116促使第四液压杆212向上。

在另一实施例中，一种桥梁水下桩基钻孔装置还包括排渣机构，排渣机构用于排出钻取后的泥沙；排渣机构包括调节腔301和调节盘302；调节腔301与第二转动盘208固接，调节盘302上开设有多个第一外出渣口305，多个第一外出渣口305沿转动轴103周向方向均布，调节腔301上开设有与多个第一外出渣口305对应设置的第二外出渣口308，初始状态第一外出渣口305与第二外出渣口308重合，以将钻取后的泥沙从第一外出渣口305与第二外出渣口308排出。

在另一实施例中，一种桥梁水下桩基钻孔装置还包括调节开口机构，调节开口机构包括支撑壳209、第三弹簧套214、套轴203和多个调节组件。

调节腔301通过支撑壳209固定安装于第二转动盘208，即支撑壳209固定安装于第二转动盘208，调节腔301固定安装于支撑壳209。支撑壳209上端设置有滑动套筒215，滑动套筒215与支撑壳209一体成型。第三弹簧套214与转动轴103固定连接，第三弹簧套214与滑动套筒215之间设置有第二弹簧216，以在第二转动盘208向上移动并带上支撑壳209向上移动时，挤压第二弹簧216。套轴203沿竖直方向设置，且套装于转动轴103外，套轴203固定安装于第一转动盘202，以随第一转动盘202同步运动。

多个调节组件在转动轴103周向方向均布，在本申请中设置有四个调节组件。调节组件包括第一固定柱205、第二固定柱213、转动杆207、第一伸缩杆206、第二伸缩杆211、弧形板303和扇形栅格204；第一固定柱205沿竖直方向固定安装于第二转动盘208；第二固定柱213沿竖直方向固定安装于第二转动盘208。转动杆207为V形结构，转动杆207可转动地安装于第二固定柱213，初始状态转动杆207一端与转动轴103接触，套轴203设置于转动杆207下侧，套轴203上端设置有凸块，以在套轴203向上移动时，能够促使转动杆207转动。在套轴203向下移动时，套轴203上的凸块能够与转动杆207一端的上侧接触，使转动杆207随着套轴203的转动向下。转动杆207另一端与第一伸缩杆206可转动地连接，第一伸缩杆206与第二伸缩杆211之间通过第三弹簧217连接，第二伸缩杆211可转动地安装于第一固定柱205，初始状态转动杆207与第一伸缩杆206之间呈凸形设置；以在转动杆207转动时能够促使转动杆207与第一伸缩杆206相连的一端向下转动，带动第二伸缩杆211与第一伸缩杆206相连的一端向下，进而促使第二伸缩杆211的另一端向上转动。

调节盘302上开设有多个第一内出渣口306，多个第一内出渣口306沿转动轴103周向方向均布，且每个第一外出渣口305与一个第一内出渣口306在转动轴103同一径向方向。调节腔301上开设有多个第二内出渣口307，初始状态每个第二内出渣口307与一个第一内出渣口306在转动轴103周向方向依次设置，以在初始状态泥沙仅能够从第一外出渣口305与第二外出渣口308排出。即初始状态第一内出渣口306被调节腔301挡住，泥沙无法通过，第二内出渣口307被调节盘302挡住，泥沙无法通过。

调节盘302下端设置有多个弧形板303，每个弧形板303上端均开设有轨道304，轨道304倾斜设置，初始状态每个第二伸缩杆211的另一端设置于轨道304中，且位于轨道304下端；调节盘302能够关于转动轴103周向方向转动地安装于调节腔301，以在转动杆207在套轴203的作用下转动的过程中，促使第二伸缩杆211向上转动，第二伸缩杆211向上转动将在轨道304内推动调节盘302转动，（第二伸缩杆211向上作用在轨道304的斜面上，将产生一个促使调节盘302转动的切向分力），使转动盘转动至其第二内出渣口307与调节腔301的第一内出渣口306重合的位置，使第一外出渣口305与第二外出渣口308被挡住，泥沙将从第二内出渣口307与调节腔301的第一内出渣口306重合的位置直接排出。

第二转动块与多个第二转动盘208之间设置有圆形栅格210，扇形栅格204滑动安装于第二转动盘208上端，扇形栅格204与支撑壳209内壁之间设置有第四弹簧，初始状态每个扇形栅格204均设置于圆形栅格210的栅格口上端，以将圆形栅格210的栅格口挡住。即初始状态，在栅格口打开之前，泥沙仅能够从圆形栅格210的外端，即第一转动盘202与第二转动盘208的间隔处向上至外出渣孔。

扇形栅格204设置为1/4圆形，扇形栅格204能够在转动轴103径向方向移动，以使扇形栅格204离开圆形栅格210的栅格口，将圆形栅格210打开。具体地，转动杆207下端设置有推块219，扇形栅格204上端设置有顶块220，在转动杆207向下转动的过程中，能够促使转动杆207与第一伸缩杆206相连的一端向下转动，进而带动第二伸缩杆211与第一伸缩杆206相连的一端向下，进而促使第二伸缩杆211的另一端向上转动过程中，转动杆207下端的推块219将与扇形栅格204上端的顶块220配合，将推动扇形栅格204向内滑动，使扇形栅格204与圆形栅格210的栅格口重合，使得泥沙能够从该缝隙通过；该设置是为了使第一转动盘202和第二转动盘208形成环状钻刀后，钻取后的泥沙无法继续从第一转动盘202和第二转动盘208之间的间隔通过，因此利用转动杆207在转动的过程中，将扇形栅格204与圆形栅格210的栅格口打开，使泥沙能够通过。

本实施例通过设置液压机构驱动第一转动盘202，使套轴203随第一转动盘202同步运动，在套轴203向上移动时，能够推动转动杆207转动，在转动杆207与第一伸缩杆206之间的转动处从初始状态的向上凸形转变为向下凹形的过程中，第一转动盘202插接在两个第二转动盘208之间，组成一个完整的环状钻刀，对第二钻刀组未钻取的环状岩石进行进一步地切割；同时转动杆207下端的推块219将与扇形栅格204上端的顶块220配合，转动杆207上的凸块将推动扇形栅格204向内滑动，使扇形栅格204与圆形栅格210的栅格口重合，使得泥沙能够从该缝隙通过；另外还能够在转动杆207与第一伸缩杆206铰接的一端向下转动，进而使第二伸缩杆211向上转动的过程中，第二伸缩杆211向上转动将在在轨道304内推动调节盘302转动，（第二伸缩杆211向上作用在轨道304的斜面上，将产生一个促使调节盘302转动的切向分力），使转动盘转动至其第二内出渣口307与调节腔301的第一内出渣口306重合的位置，此时第一外出渣口305与第二外出渣口308被挡住，泥沙将从第二内出渣口307与调节腔301的第一内出渣口306重合的位置直接排出。

结合上述实施例，本发明的具体工作原理和工作过程为：

在使用时，先在水下安装钢护筒，然后将本发明的钻孔装置在钢护筒内进行打孔，启动驱动电机，电机带动转动轴103转动，转动轴103转动将带动固定安装于转动轴103的钻头101转动，并同步带动第二钻刀组转动，对水下的泥浆、岩石钻孔，在正常状态，岩石硬度小，对钢护筒内岩石的钻取分为两个部分，即利用钻头101钻取图13中的a部分，利用第二钻刀组钻取图13中的b部分和c部分，接着将破碎的泥沙和岩石碎片和水搅拌后沿着限位块108从第一转动盘202和第二转动盘208之间的间隔向上，进而从第一外出渣口305与第二外出渣口308排出。

第二钻刀组包括多个第二钻刀110，每个第二钻刀110的一端可转动地安装于连接环107，每个第二钻刀110的另一端可转动地安装于一个第一液压杆111，当钻头101钻探的岩石硬度较大时，此时由于岩石阻力是沿垂直于第二钻刀110的方向作用在第二钻刀110上，因此将产生一个在径向方向向内的分力和在竖直方向向上的分力，由于限位块108限制连接环107不能向上移动，因此当钻头101钻探的岩石硬度较大，进而使所受岩石阻力增加时，岩石在第二钻刀110上径向方向的分力也将同步变大，将促使第一液压杆111向内移动，第一液压杆111将向内移动，第一液压杆111向内移动能够带动转动安装于第一液压杆111的第二钻刀110向内收缩，第二钻刀110向内收缩将促使连接环107向下，连接环107向下移动时能够促使第二弹簧套106在第一弹簧套104内滑动，进而压缩第一弹簧105。使第二钻刀110整体向内移动，减小工作面积。防止在岩石硬度增大时，若第二钻刀组继续工作将进一步增加对钢护筒内壁的压力。

第一液压杆111向内移动将挤压第二液压杆114进而通过第三液压杆116促使第四液压杆212向上。第四液压杆212向上将同步带动固定安装于第四液压杆212的多个第一转动盘202向上，第一转动盘202向上带动固定安装于第一转动盘202的套轴203向上，套轴203向上推动转动杆207转动，转动杆207转动促使与转动杆207另一端可转动连接的第一伸缩杆206转动，第一伸缩杆206转动将推动第一伸缩杆206与第二伸缩杆211之间的第三弹簧217压缩。

在这个过程中，由于第三弹簧217所需压缩力不断变大，因此在套轴203上升的过程中，在套轴203向上的力没有达到第三弹簧217继续压缩所需的力之前，套轴203作用在转动杆207上的力将促使转动杆207带动第一固定柱205、第二固定柱213以及第二转动盘208整体上升，第二转动盘208上升将带动与第二转动盘208固接的支撑壳209上升，进而带动与支撑壳209一体成型的滑动套筒215上升，并同步带动固定安装于支撑壳209的调节腔301上升，调节腔301上升将带动调节盘302上升。滑动套筒215上升将挤压第二弹簧216。第二弹簧216将给滑动套筒215一个反向作用力，阻止滑动套筒215上升，随着第一转动盘202的继续上升，当第一转动盘202带动套轴203继续上升至套轴203向上的力大于第一伸缩杆206与第二伸缩杆211之间第三弹簧217的弹力，即套轴203突破转动杆207向上，转动杆207不再能够阻挡套轴203上移，此时转动杆207与第一伸缩杆206之间的转动处从初始状态的向上凸形转变为向下凹形。之后第二弹簧216复位，使滑动套筒215向下，带动第二转动盘208向下，第一转动盘202向上第二转动盘208向上，直至第一转动盘202与第二转动盘208重合，第一转动盘202插接在两个第二转动盘208之间，组成一个完整的环状钻刀（即多个第三钻刀201和多个第四钻刀218）。

由于多个第二钻刀110向内收缩，所以第二钻刀110切割岩石的面积将变小，因此在转动轴103转动切割的过程中，将在钢护筒与第二钻刀110之间限定出未被切割的环状岩石，因此环状钻刀将在转动轴103的带动下对环状岩石进行进一步地切割。即利用环状钻刀钻取图13中的c部分。

并且在套轴203推动转动杆207使转动杆207与第一伸缩杆206从初始状态的向上凸形转变为向下凹形的过程中，转动杆207下端的推块219将与扇形栅格204上端的顶块220配合，转动杆207上的推块219将推动扇形栅格204向内滑动，使扇形栅格204与圆形栅格210的栅格口重合，使得泥沙能够从该缝隙通过；该设置是为了使第一转动盘202和第二转动盘208形成环状钻刀后，钻取后的泥沙无法继续从第一转动盘202和第二转动盘208之间的间隔通过，因此利用转动杆207在转动的过程中，将扇形栅格204与圆形栅格210的栅格口打开，使泥沙能够通过。

在转动杆207与转动轴103接触的一端在套轴203的作用下向上转动，进而促使转动杆207与第一伸缩杆206铰接的一端向下转动，进而使第二伸缩杆211向上转动的过程中，第二伸缩杆211向上转动将在在轨道304内推动调节盘302转动，（第二伸缩杆211向上作用在轨道304的斜面上，将产生一个促使调节盘302转动的切向分力），使转动盘转动至其第二内出渣口307与调节腔301的第一内出渣口306重合的位置，此时第一外出渣口305与第二外出渣口308被挡住，即泥沙仅能够从第二内出渣口307与调节腔301的第一内出渣口306重合的位置排出。该设置是为了与扇形栅格204与圆形栅格210的栅格口相配合，泥沙能够在扇形栅格204与圆形栅格210的栅格口向上后，从第二内出渣口307和第一内出渣口306重合的位置直接排出。

在完成对硬度大的岩石的钻取后，第一液压杆111受力减小，第一弹簧105回位，推动连接环107上升，第一液压杆111向外移动，第四液压杆212下移，带动第一转动盘202下移，进而带动套轴203下移，套轴203上的凸块与转动杆207一端的上侧接触，使转动杆207随着套轴203的转动向下，转动杆207与第一伸缩杆206回到初始位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种桥梁水下桩基钻孔装置，用于在钢护筒内部对岩石进行钻孔，其特征在于：包括转动轴、钻头、第二钻刀组和环状钻刀机构；

转动轴沿竖直方向可转动地设置，钻头固定安装于转动轴下端，钻头下端设置有多个第一钻刀；第二钻刀组包括限位块、连接环、液压机构和多个第二钻刀；连接环随转动轴同步转动且能够相对于转动轴移动，限位块固定设置于连接环上端，连接环与钻头之间通过第一弹簧相连；每个第二钻刀的一端可转动地安装于连接环，每个第二钻刀的另一端可转动地安装于一个液压机构，第二钻刀在竖直方向上由外到内倾斜设置；环状钻刀机构包括多个第一转动盘和多个第二转动盘；多个第一转动盘随转动轴同步转动且能够相对于转动轴移动，多个第一转动盘内端均通过第一转动块安装于转动轴上，每个第一转动盘下端固定设置有一个由外向内倾斜设置的第三钻刀；多个第二转动盘随转动轴同步转动且能够相对于转动轴移动，多个第二转动盘内端均通过第二转动块安装于转动轴上，第二转动块能够插装于第一转动块内，第二转动盘设置于第一转动盘上侧，每个第二转动盘与一个第一转动盘在转动轴的周向方向上相邻设置，每个第二转动盘下端固定设置有一个由外向内倾斜设置的第四钻刀；

第二钻刀组配置成能够在岩石硬度变大时向内收缩，第二钻刀组向内收缩以驱动液压机构，液压机构配重成能够促使多个第一转动盘向上移动，进而使第一转动盘与第二转动盘在转动轴径向方向重合。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁水下桩基钻孔装置，其特征在于：液压机构包括液压箱和多个液压组件，每个液压组件与一个第二钻刀对应设置，液压组件包括第一液压杆、第二液压杆、第三液压杆和第四液压杆；第一液压杆沿转动轴径向方向设置，每个第二钻刀的另一端可转动地安装于一个第一液压杆；第二液压杆沿转动轴径向方向设置，每个第二液压杆外端套装于一个第一液压杆内端，且第二液压杆与第一液压杆连通；液压箱固定安装于转动轴，每个第二液压杆内端均安装于液压箱，且与液压箱连通；第三液压杆沿竖直方向设置，每个第三液压杆下端安装于液压箱，且与液压箱连通；第四液压杆沿竖直方向设置，每个第四液压杆下端套装于一个第三液压杆上端，且第四液压杆与第三液压杆连通；第一转动块与第四液压杆固定连接，以在第四液压杆向上移动时推动第一转动盘向上。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁水下桩基钻孔装置，其特征在于：还包括排渣机构，排渣机构包括调节腔和调节盘；调节腔与第二转动盘固接，调节盘上开设有多个第一外出渣口，多个第一外出渣口沿转动轴周向方向均布，调节腔上开设有与多个第一外出渣口对应设置的第二外出渣口，初始状态第一外出渣口与第二外出渣口重合，以将钻取后的泥沙从第一外出渣口与第二外出渣口排出。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁水下桩基钻孔装置，其特征在于：还包括调节开口机构，调节开口机构包括支撑壳、第三弹簧套、套轴和多个调节组件；调节腔通过支撑壳固定安装于第二转动盘，支撑壳上端设置有滑动套筒，第三弹簧套与转动轴固定连接，第三弹簧套与滑动套筒之间设置有第二弹簧，套轴沿竖直方向套装于转动轴外，套轴固定安装于第一转动盘；

多个调节组件在转动轴周向方向均布，调节组件包括第一固定柱、第二固定柱、转动杆、第一伸缩杆、第二伸缩杆、弧形板和扇形栅格；第一固定柱沿竖直方向固定安装于第二转动盘；第二固定柱沿竖直方向固定安装于第二转动盘；转动杆为V形结构，转动杆可转动地安装于第二固定柱，初始状态转动杆一端与转动轴接触，套轴设置于转动杆下侧，套轴上端设置有凸块，转动杆另一端与第一伸缩杆可转动地连接，第一伸缩杆与第二伸缩杆之间通过第三弹簧连接，第二伸缩杆可转动地安装于第一固定柱，初始状态转动杆与第一伸缩杆之间呈凸形设置；

调节盘上开设有多个第一内出渣口，每个第一外出渣口与一个第一内出渣口在转动轴同一径向方向；调节腔上开设有多个第二内出渣口，初始状态每个第二内出渣口与一个第一内出渣口在转动轴周向方向依次设置；调节盘下端设置有多个弧形板，每个弧形板上端均开设有轨道，轨道倾斜设置，初始状态每个第二伸缩杆的另一端设置于轨道中，且位于轨道下端；调节盘能够关于转动轴周向方向转动地安装于调节腔，第二伸缩杆能够向上转动，第二伸缩杆向上转动将在轨道内推动调节盘转动,使调节盘转动至其第二内出渣口与第一内出渣口重合的位置；

第二转动块与多个第二转动盘之间设置有圆形栅格，扇形栅格滑动安装于第二转动盘上端，扇形栅格与支撑壳内壁之间设置有第四弹簧，初始状态每个扇形栅格均设置于圆形栅格的栅格口上端，以将圆形栅格的栅格口挡住；扇形栅格能够在转动轴径向方向移动，以使扇形栅格与圆形栅格的栅格口重合。

5.根据权利要求4所述的一种桥梁水下桩基钻孔装置，其特征在于：转动杆下端设置有推块，扇形栅格上端设置有顶块，以在转动杆转动时能够促使转动杆与第一伸缩杆相连的一端向下转动，进而带动第二伸缩杆与第一伸缩杆相连的一端向下，进而促使第二伸缩杆的另一端向上转动过程中，转动杆下端的推块将与扇形栅格上端的顶块配合，能够推动扇形栅格向内滑动，使扇形栅格与圆形栅格的栅格口重合。

6.根据权利要求2所述的一种桥梁水下桩基钻孔装置，其特征在于：每个液压组件还包括固定杆，固定杆为L形结构，固定杆包括环形杆和第一支杆，环形杆沿竖直方向设置，第一支杆沿转动轴径向方向设置，环形杆上端固定安装于第一支杆，环形杆与第一支杆为一体成型结构，环形杆下端固定安装于限位块，第二液压杆滑动安装于环形杆，第一支杆另一端固定安装于转动轴。

7.根据权利要求6所述的一种桥梁水下桩基钻孔装置，其特征在于：每个第一液压杆外端可转动地连接有一个滚珠，滚珠能够与钢护筒的内壁接触。

8.根据权利要求1所述的一种桥梁水下桩基钻孔装置，其特征在于：钻头上端固定设置有第一弹簧套，连接环下端固定设置有第二弹簧套，第一弹簧固定安装于第二弹簧套，第二弹簧套滑动安装于第一弹簧套，以在连接环向下移动时能够促使第二弹簧套在第一弹簧套内滑动，进而压缩第一弹簧。

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