CN116136151B - 一种地下水人工观测通道钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下水人工观测通道钻孔设备，涉及地下水观测技术领域，包括通口基座，所述通口基座的底端四个拐角处均固定安装有带轮支腿，所述通口基座上固定安装有顶架，还包括扩孔钻孔组件、防护筒以及承托组件，所述扩孔钻孔组件包括设置于顶架上方的多级液压杆，且多级液压杆的端部连接有抵压单元，所述扩孔钻孔组件还包括设置于抵压单元下方的扩张筒，所述扩张筒的底端固定安装有同轴设置的钻杆，所述防护筒用于对钻孔开口处进行防护处理；本发明在进行人工观测通道的钻孔时，能够同步进行防护筒的安装，利用防护筒对通口起到良好的支撑、防护作用，避免后续施工时洞口出现坍塌、变形，并提高了后续加固施工作业的便利性。

Description

一种地下水人工观测通道钻孔设备

技术领域

本发明涉及地下水观测技术领域，尤其是涉及一种地下水人工观测通道钻孔设备。

背景技术

目前，全国地下水类型划分为平原/盆地地下水、黄土地区地下水、岩溶地区地下水和基岩山区地下水四种。在对地下水进行观测时，需要在观测点进行钻孔处理，利用钻孔形成人工观察通道，从而辅助地下水勘测作业的进行，人工观测通道初步开设后，还需要对洞口进行二次施工加固，以保证该人工通道能够长期使用。

经检索，公告号为CN214741128U的中国专利，公开了一种地下水资源观测用的钻孔装置，包括支撑座、支撑架和气缸，所述支撑座的顶端设置有支撑架，所述支撑架内部的顶端设置有气缸，所述气缸的底端设置有伺服电机，所述伺服电机的底端设置有拆装结构，所述拆装结构包括固定销、挡板、支撑块、固定块、卡槽、固定孔和钻头，所述支撑块固定于伺服电机的底端，所述支撑块的底端开设有卡槽，所述支撑块的外侧壁上活动连接有固定块，所述固定块的内部插设有钻头。

该专利通过在伺服电机的底端设置有拆装结构，当需要更换钻头时，只需要先将固定销从固定孔的内部抽出，然后再握住固定块进行转动，从而就可以钻头取下。

但是上述发明存在以下不足之处：上述专利实际进行作业仅仅能够进行单一的钻孔作业，无法在进行钻孔的同时，对洞口位置进行加固处理，而在钻孔施工中，经常需要对钻头进行维护、更换，从而导致钻孔部件需要经常出入洞口，同时，后续的加固施工作业，即在洞口周边进行混凝土加固时，需要洞口附近额外设置模板，上述两种过程均容易对洞口造成一定的破坏，从而增加了后续修补的工作量，影响施工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水人工观测通道钻孔设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种地下水人工观测通道钻孔设备，包括通口基座，所述通口基座的底端四个拐角处均固定安装有带轮支腿，所述通口基座上固定安装有顶架，还包括；

扩孔钻孔组件，所述扩孔钻孔组件包括设置于顶架上方的多级液压杆，且多级液压杆的端部连接有抵压单元，所述扩孔钻孔组件还包括设置于抵压单元下方的扩张筒，所述扩张筒的底端固定安装有同轴设置的钻杆；

防护筒，所述防护筒用于对钻孔开口处进行防护处理，所述防护筒包括第一半筒和第二半筒，所述第一半筒和第二半筒之间设置有连接机构，所述第一半筒和第二半筒顶端均固定连接有多个拦杆，且拦杆采用韧性好的金属材质；

承托组件，所述承托组件包括两个固定连接于顶架两侧的延伸侧板，且两个延伸侧板上均滑动连接有滑框，所述滑框的底端均固定连接有托勾侧板，两个托勾侧板相互靠近的一端均固定连接有坡面框，且两个延伸侧板与托勾侧板之间均固定连接有复位弹簧一；

所述抵压单元包括与多级液压杆同轴设置的端筒，且端筒的底端和外周壁顶端位置分别固定安装有坡面端一和坡面端二，所述端筒的顶端两侧均固定连接有梯形块。

优选的，所述顶架的顶端固定安装有箍架，且箍架与多级液压杆固定连接，所述多级液压杆的延伸端固定连接有环槽托板，且环槽托板与端筒固定连接。

优选的，所述环槽托板内转动安装有从动端环，所述从动端环的圆周内壁固定安装有内齿环，所述环槽托板的底侧壁上固定有延伸安装板，且延伸安装板的上表面一侧固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定安装有与内齿环相啮合的驱动齿轮。

优选的，所述延伸安装板的下表面一侧固定安装有充气泵，且充气泵的出气端固定连接有转接套管，所述转接套管的一端固定安装有电控气阀，所述转接套管与扩张筒转动连接。

优选的，所述扩张筒的内部开设有充气腔，所述转接套管与充气腔相连通，且转接套管与扩张筒转接处安装有动态密封圈，所述扩张筒与从动端环之间固定连接有多个钢制连杆。

优选的，所述扩张筒的外周壁上开设有多个与充气腔相连通的连通腔，且连通腔的另一端与外界相连通。

优选的，每个所述连通腔内均设置有扩孔刮板，且扩孔刮板与连通腔密封滑动连接，所述扩孔刮板两端与连通腔两端之间均固定连接有复位弹簧二。

优选的，所述连接机构包括两个侧端块一和侧端块二，且两个侧端块一与第一半筒固定连接，两个侧端块二与第二半筒固定连接，所述侧端块一的一侧均开设有沉槽，且侧端块二的一侧均固定有延伸插块，且延伸插块与沉槽相匹配，所述侧端块二和侧端块一通过螺纹连接有螺栓杆，所述螺栓杆的轴心与沉槽的对角线中心位于同一直线上。

优选的，多个所述拦杆的外侧壁一端均固定连接有垫块，多个所述拦杆的内侧壁一端均固定连接有三角块。

优选的，相邻的两个所述带轮支腿之间共同固定连接有角状杆，且角状杆的中端活动插接有锁紧插杆。

本发明通过改进在此提供地下水人工观测通道钻孔设备，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

其一：本发明在进行人工观测通道的钻孔时，能够同步进行防护筒的安装，利用防护筒对通口起到良好的支撑、防护作用，避免后续施工时洞口出现坍塌、变形，并提高了后续加固施工作业的便利性；

其二：本发明利用设置的抵压单元，在防护筒安装后，可以对多个拦杆进行挤压，并使得多个拦杆张开并趋于水平状态，此时，拦杆上的垫块与地面相接触，使得防护筒能够稳固的安装于洞口，并通过防护筒对通口进行良好的防护处理，后续在对洞口周边进行混凝土浇筑加固时，多个拦杆也能够提高与混凝土之间的裹挟程度；

其三：本发明利用设置的扩张筒，能够在钻孔的同时，对洞口位置进行扩孔处理，小幅度增加孔洞的直径，使得防护筒能够自动落入通口中，并利用侧端块一和侧端块二搭接在洞口上，从而自动完成防护筒的安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的整体立体结构示意图；

图2为本发明的防护筒投放后立体结构示意图；

图3为本发明的通口基座和顶架立体结构示意图；

图4为本发明的托勾则板和防护筒立体结构示意图；

图5为本发明的端筒和托勾侧板主视结构示意图；

图6为本发明的防护筒爆炸结构示意图；

图7为本发明的钻杆和扩张筒立体结构示意图；

图8为本发明的端筒立体结构示意图；

图9为本发明的从动端环和延伸安装板立体结构示意图；

图10为本发明的扩张筒半剖结构示意图；

图11为本发明的防护筒安装后的状态结构示意图。

附图标记：

1、通口基座；11、带轮支腿；12、角状杆；13、锁紧插杆；14、顶架；2、钻杆；3、防护筒；31、第一半筒；311、第二半筒；32、侧端块一；33、沉槽；34、延伸插块；35、侧端块二；36、螺栓杆；37、拦杆；38、垫块；39、三角块；4、延伸侧板；41、托勾侧板；42、滑框；43、坡面框；44、复位弹簧一；5、扩张筒；51、钢制连杆；52、从动端环；521、内齿环；53、充气腔；54、连通腔；55、扩孔刮板；56、复位弹簧二；6、多级液压杆；61、箍架；62、环槽托板；621、延伸安装板；622、驱动电机；623、驱动齿轮；624、充气泵；625、电控气阀；626、转接套管；7、端筒；71、坡面端一；72、坡面端二；73、梯形块。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明，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。

本发明通过改进在此提供一种地下水人工观测通道钻孔设备，本发明的技术方案是：

如图1至图11所示，本发明实施例提供了一种地下水人工观测通道钻孔设备，包括通口基座1，通口基座1的底端四个拐角处均固定安装有带轮支腿11，通口基座1上固定安装有顶架14，还包括；

扩孔钻孔组件，扩孔钻孔组件包括设置于顶架14上方的多级液压杆6，且多级液压杆6的端部连接有抵压单元，扩孔钻孔组件还包括设置于抵压单元下方的扩张筒5，扩张筒5的底端固定安装有同轴设置的钻杆2，钻杆2连同钻叶的直径大于扩张筒5的直径；

通过上述结构，钻杆2用于进行初步的钻孔处理，该孔用于人工观测通道；利用设置的扩张筒5，对钻得的孔洞进行扩孔处理，从而小幅度增加孔洞的直径，扩孔作业以便于后续防护筒3的安装。

防护筒3，防护筒3用于对钻孔开口处进行防护处理，防护筒3包括第一半筒31和第二半筒311，第一半筒31和第二半筒311之间设置有连接机构，第一半筒31和第二半筒311顶端均固定连接有多个拦杆37。

拦杆37采用韧性好的金属材质，同时，多个拦杆37的底端位置处均进行预先做薄处理，以便于后续在受到挤压后，能够在做薄位置处进行弯曲。

通过上述结构，利用设置的连接机构，可使第一半筒31和第二半筒311进行拼接，并组成防护筒3，从而便于防护筒3的实现准备安装；利用设置的抵压单元，在防护筒3安装后，可以对多个拦杆37进行挤压，并使得多个拦杆37张开并趋于水平状态，从而配合地面对防护筒3起到托撑的作用。

承托组件，承托组件包括两个固定连接于顶架14两侧的延伸侧板4，且两个延伸侧板4上均滑动连接有滑框42，滑框42的底端均固定连接有托勾侧板41，两个托勾侧板41相互靠近的一端均固定连接有坡面框43，且两个延伸侧板4与托勾侧板41之间均固定连接有复位弹簧一44；

抵压单元包括与多级液压杆6同轴设置的端筒7，且端筒7的底端和外周壁顶端位置分别固定安装有坡面端一71和坡面端二72，端筒7的顶端两侧均固定连接有梯形块73。

通过上述结构，承托组件使用时，两个托勾侧板41配合后续的侧端块一32和侧端块二35，对防护筒3进行承托固定；在进行钻孔作业前，可先控制多级液压杆6完全收缩，并带动端筒7和两个梯形块73向上进行移动，两个梯形块73的斜面端挤压托勾侧板41上的坡面框43，并使得两个托勾侧板41相互远离，当托勾侧板41底端与侧端块一32和侧端块二35相分离时，防护筒3在重力作用下，沿着钻杆2落至地面，从而完成对防护筒3的下放。

作为本发明的进一步方案，顶架14的顶端固定安装有箍架61，且箍架61与多级液压杆6固定连接，多级液压杆6的延伸端固定连接有环槽托板62，且环槽托板62与端筒7固定连接。

进一步的，环槽托板62内转动安装有从动端环52，从动端环52的圆周内壁固定安装有内齿环521，环槽托板62的底侧壁上固定有延伸安装板621，且延伸安装板621的上表面一侧固定安装有驱动电机622，驱动电机622的输出轴固定安装有与内齿环521相啮合的驱动齿轮623。

通过上述结构，多级液压杆6运行时，能够借由环槽托板62推动从动端环52进行移动，并通过后续的多个钢制连杆51，推动扩张筒5和钻杆2向下进行运动；另一方面，驱动电机622启动时，能够经过驱动齿轮623和内齿环521的传动作用，带动从动端环52进行转动，并利用多个钢制连杆51带动扩张筒5和钻杆2进行转动，从而实现对地质进行钻孔处理。

作为本发明的进一步方案，延伸安装板621的下表面一侧固定安装有充气泵624，且充气泵624的出气端固定连接有转接套管626，转接套管626的一端固定安装有电控气阀625，转接套管626与扩张筒5转动连接；设置的电控气阀625用于对转接套管626的启闭进行控制。

作为本发明的进一步方案，扩张筒5的内部开设有充气腔53，转接套管626与充气腔53相连通，且转接套管626与扩张筒5转接处安装有动态密封圈，动态密封圈保证了转接套管626与扩张筒5之间的密封性，扩张筒5与从动端环52之间固定连接有多个钢制连杆51。

通过上述结构，当扩张筒5即将完全没入钻杆2钻得的孔洞内时，可控制启动充气泵624，利用充气泵624配合转接套管626向充气腔53内持续充入空气，并使得扩张筒5的内部压力逐渐增加。

进一步的，扩张筒5的外周壁上开设有多个与充气腔53相连通的连通腔54，且连通腔54的另一端与外界相连通。

进一步的，每个连通腔54内均设置有扩孔刮板55，且扩孔刮板55与连通腔54密封滑动连接，扩孔刮板55两端与连通腔54两端之间均固定连接有复位弹簧二56。

通过上述结构，当充气腔53内部的空气压力增加时，能够使得扩孔刮板55沿着连通腔54逐渐向扩张筒5外侧延伸，当扩张筒5转动时，能够利用扩孔刮板55对孔洞进行扩张，使得孔洞的直径能够增加至大于防护筒3的外径，此时，地面上的防护筒3能够自动落入已经扩张的孔洞上；

充气完成后，关闭充气泵624和电控气阀625，能够保持充气腔53内部的压力；在完成扩孔作业后，可开通电控气阀625，从而完成泄气作业，在复位弹簧二56的作用下，能够使得扩孔刮板55回收至扩张筒5内。

作为本发明的进一步方案，连接机构包括两个侧端块一32和侧端块二35，且两个侧端块一32与第一半筒31固定连接，两个侧端块二35与第二半筒311固定连接，侧端块一32的一侧均开设有沉槽33，且侧端块二35的一侧均固定有延伸插块34，且延伸插块34与沉槽33相匹配，侧端块二35和侧端块一32通过螺纹连接有螺栓杆36，螺栓杆36的轴心与沉槽33的对角线中心位于同一直线上。

通过上述结构，第一半筒31与第二半筒311相拼接时，可使得侧端块二35上的延伸插块34插入侧端块一32上的沉槽33中，实现第一半筒31与第二半筒311的初步固定，完成后，再安装螺栓杆36，以实现对第一半筒31与第二半筒311的最终固定。

进一步的，多个拦杆37的外侧壁一端均固定连接有垫块38，多个拦杆37的内侧壁一端均固定连接有三角块39。

通过上述结构，在扩孔完成后，防护筒3落入孔洞内时，防护筒3利用侧端块一32和侧端块二35搭接在洞口上，此时，可控制开通电控气阀625，完成泄气作业，同时，多级液压杆6和驱动电机622继续运行进行钻孔作业，当端筒7底端的坡面端一71与拦杆37相接触时，坡面端一71挤压三角块39，使得多个拦杆37进行初步倾斜，端筒7持续下降，利用坡面端二72继续配合三角块39，使得拦杆37再次倾斜，最后，利用端筒7的顶端面将多个拦杆37压至水平，此时，垫块38与地面相接触，使得防护筒3能够稳固的安装于洞口，并通过防护筒3对通口进行良好的防护处理，后续在对洞口周边进行混凝土浇筑加固时，多个拦杆37也能够提高与混凝土之间的裹挟程度，同时，可避免后续施工时洞口出现坍塌、变形，并提高了后续加固施工作业的便利性。

进一步的，相邻的两个带轮支腿11之间共同固定连接有角状杆12，且角状杆12的中端活动插接有锁紧插杆13；带轮支腿11的底端具体为带刹轮；通过上述结构，可通过将锁紧插杆13经过角状杆12中端，并插接至地面，从而能够完成对该装置的固定。

具体的工作方法是：使用时，将该装置移动至预先选定好的开孔点，通过将锁紧插杆13经过角状杆12中端，并插接至地面，配合带刹轮完成对该装置的固定；将第一半筒31与第二半筒311相拼接，并套设于钻杆2外侧位置，拼接时，将侧端块二35上的延伸插块34插入侧端块一32上的沉槽33中，实现第一半筒31与第二半筒311的初步固定，完成后，再安装螺栓杆36，以实现对第一半筒31与第二半筒311的最终固定，并利用两个托勾侧板41配合后续的侧端块一32和侧端块二35，对防护筒3进行承托固定；

在进行钻孔作业前，可先控制多级液压杆6完全收缩，并带动端筒7和两个梯形块73向上进行移动，两个梯形块73的斜面端挤压托勾侧板41上的坡面框43，并使得两个托勾侧板41相互远离，当托勾侧板41底端与侧端块一32和侧端块二35相分离时，防护筒3在重力作用下，沿着钻杆2落至地面，从而完成对防护筒3的下放；

多级液压杆6运行时，借由环槽托板62推动从动端环52进行移动，并通过后续的多个钢制连杆51，推动扩张筒5和钻杆2向下进行运动；另一方面，驱动电机622启动时，经过驱动齿轮623和内齿环521的传动作用，带动从动端环52进行转动，并利用多个钢制连杆51带动扩张筒5和钻杆2进行转动，从而实现对地质进行钻孔处理；

当扩张筒5即将完全没入钻杆2钻得的孔洞内时，可控制启动充气泵624，利用充气泵624配合转接套管626向充气腔53内持续充入空气，并使得扩张筒5的内部压力逐渐增加，当充气腔53内部的空气压力增加时，使得扩孔刮板55沿着连通腔54逐渐向扩张筒5外侧延伸，当扩张筒5转动时，利用扩孔刮板55对孔洞进行扩张，使得孔洞的直径增加至大于防护筒3的外径；

充气完成后，关闭充气泵624和电控气阀625，保持充气腔53内部的压力；在完成扩孔作业后，可开通电控气阀625，从而完成泄气作业，在复位弹簧二56的作用下，使得扩孔刮板55回收至扩张筒5内；在扩孔完成后，在重力作用下，防护筒3落入孔洞内时，防护筒3利用侧端块一32和侧端块二35搭接在洞口上，此时，可控制开通电控气阀625，完成泄气作业，同时，多级液压杆6和驱动电机622继续运行进行钻孔作业，当端筒7底端的坡面端一71与拦杆37相接触时，坡面端一71挤压三角块39，使得多个拦杆37进行初步倾斜，端筒7持续下降，利用坡面端二72继续配合三角块39，使得拦杆37再次倾斜，最后，利用端筒7的顶端面将多个拦杆37压至水平，此时，垫块38与地面相接触，使得防护筒3稳固的安装于洞口，并通过防护筒3对通口进行良好的防护处理，后续在对洞口周边进行混凝土浇筑加固时，多个拦杆37也提高与混凝土之间的裹挟程度。

上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种地下水人工观测通道钻孔设备，包括通口基座（1），所述通口基座（1）的底端四个拐角处均固定安装有带轮支腿（11），所述通口基座（1）上固定安装有顶架（14），其特征在于，还包括；

扩孔钻孔组件，所述扩孔钻孔组件包括设置于顶架（14）上方的多级液压杆（6），且多级液压杆（6）的端部连接有抵压单元，所述扩孔钻孔组件还包括设置于抵压单元下方的扩张筒（5），所述扩张筒（5）的底端固定安装有同轴设置的钻杆（2）；

防护筒（3），所述防护筒（3）用于对钻孔开口处进行防护处理，所述防护筒（3）包括第一半筒（31）和第二半筒（311），所述第一半筒（31）和第二半筒（311）之间设置有连接机构，所述第一半筒（31）和第二半筒（311）顶端均固定连接有多个拦杆（37），且拦杆（37）采用韧性好的金属材质；

承托组件，所述承托组件包括两个固定连接于顶架（14）两侧的延伸侧板（4），且两个延伸侧板（4）上均滑动连接有滑框（42），所述滑框（42）的底端均固定连接有托勾侧板（41），两个托勾侧板（41）相互靠近的一端均固定连接有坡面框（43），且两个延伸侧板（4）与托勾侧板（41）之间均固定连接有复位弹簧一（44）；

所述抵压单元包括与多级液压杆（6）同轴设置的端筒（7），且端筒（7）的底端和外周壁顶端位置分别固定安装有坡面端一（71）和坡面端二（72），所述端筒（7）的顶端两侧均固定连接有梯形块（73），所述顶架（14）的顶端固定安装有箍架（61），且箍架（61）与多级液压杆（6）固定连接，所述多级液压杆（6）的延伸端固定连接有环槽托板（62），且环槽托板（62）与端筒（7）固定连接，所述环槽托板（62）内转动安装有从动端环（52），所述从动端环（52）的圆周内壁固定安装有内齿环（521），所述环槽托板（62）的底侧壁上固定有延伸安装板（621），且延伸安装板（621）的上表面一侧固定安装有驱动电机（622），所述驱动电机（622）的输出轴固定安装有与内齿环（521）相啮合的驱动齿轮（623），所述延伸安装板（621）的下表面一侧固定安装有充气泵（624），且充气泵（624）的出气端固定连接有转接套管（626），所述转接套管（626）的一端固定安装有电控气阀（625），所述转接套管（626）与扩张筒（5）转动连接，所述扩张筒（5）的内部开设有充气腔（53），所述转接套管（626）与充气腔（53）相连通，且转接套管（626）与扩张筒（5）转接处安装有动态密封圈，所述扩张筒（5）与从动端环（52）之间固定连接有多个钢制连杆（51），所述扩张筒（5）的外周壁上开设有多个与充气腔（53）相连通的连通腔（54），且连通腔（54）的另一端与外界相连通，每个所述连通腔（54）内均设置有扩孔刮板（55），且扩孔刮板（55）与连通腔（54）密封滑动连接，所述扩孔刮板（55）两端与连通腔（54）两端之间均固定连接有复位弹簧二（56）。

2.根据权利要求1所述的一种地下水人工观测通道钻孔设备，其特征在于：所述连接机构包括两个侧端块一（32）和侧端块二（35），且两个侧端块一（32）与第一半筒（31）固定连接，两个侧端块二（35）与第二半筒（311）固定连接，所述侧端块一（32）的一侧均开设有沉槽（33），且侧端块二（35）的一侧均固定有延伸插块（34），且延伸插块（34）与沉槽（33）相匹配，所述侧端块二（35）和侧端块一（32）通过螺纹连接有螺栓杆（36），所述螺栓杆（36）的轴心与沉槽（33）的对角线中心位于同一直线上。

3.根据权利要求1所述的一种地下水人工观测通道钻孔设备，其特征在于：多个所述拦杆（37）的外侧壁一端均固定连接有垫块（38），多个所述拦杆（37）的内侧壁一端均固定连接有三角块（39）。

4.根据权利要求1所述的一种地下水人工观测通道钻孔设备，其特征在于：相邻的两个所述带轮支腿（11）之间共同固定连接有角状杆（12），且角状杆（12）的中端活动插接有锁紧插杆（13）。

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