CN216142702U - 在软质地层中施工方形孔的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种在软质地层中施工方形孔的设备，它包括与动力头连接的钻杆；钻杆下端设有万向节接头，万向节接头下端设有莱诺三角形导向块，莱诺三角形导向块下端固定有莱诺三角形刀头；该设备还包括用于约束住旋转的莱诺三角形导向块从而使莱诺三角形刀头在地层中切削出矩形引孔的矩形导向套，矩形导向套的下半段在初始状态下位于地层中；矩形导向套下口设有一圈内收的刃口，该刃口在矩形导向套自重下挤入矩形引孔形成矩形扩孔；矩形扩孔的孔口处设有牵引装置，矩形导向套的上口设有吊环，吊环与牵引装置的牵引绳连接。该设备操作方便，效果可靠。

Description

在软质地层中施工方形孔的设备

技术领域

本实用新型涉及土木工程中的地基施工或地基处理技术领域，具体的说，是在软质地层中施工方形孔的设备。

背景技术

土木工程行业内的技术人员在进行地基施工或地基处理时发现，某些场合若能在地层中施工出横截面为方形的孔，就能比圆孔获得更好的技术效果。如施工咬合桩作为基坑支护体系的止水帷幕时，圆形的咬合桩咬合重叠部位路径短，漏水概率大，基坑安全性不足；若是间隔施工出方形的素混凝土桩，再在每两个相邻的方形桩之间施工一根圆形的钢筋混凝土桩进行咬合连接，则方桩与圆桩的咬合重叠部位的路径明显增长，漏水隐患低，基坑安全性好。又比如跃幅施工地连墙时，在进行各个先行槽段也就是奇数段的一三五七……单元槽段的开挖工序时，需要在各个先行槽段的首尾两端分别钻取两个边孔，再由挖槽机的液压抓斗将两个边孔之间的土体挖掉以形成该单元槽段；现有技术中的两个边孔均为圆形边孔，这样，后续施工需要搭配插入两根圆形接头管，且浇注混凝土并拔出圆形接头管后，在后继槽段也就是偶数段的二四六八……单元槽段施工时，又需要将接头管拔出后形成的弧形槽壁刮干净，将其铲平成直槽壁，这样，刮擦清理的过程繁琐费力，清理效果也不好，降低了地连墙的防渗功能，还不如一开始就在上述先行槽段的首尾两端施工出方形边孔，则后续的开挖、浇捣、清理、与后继槽段对接等一系列过程，操作均会更便捷，且施工质量也更高。

但据申请人了解，目前行业内仍存在技术空白，现有技术的成孔设备尚无法在软质土层中施工出横截面为方形的孔，这就极大制约了止水帷幕、地连墙等地基施工或地基处理技术的发展。

在论述本申请的技术方案之前，还需要先厘清一个概念，在土木工程领域中，行业内技术人员习惯将强度小于5MPa的地层如松软土层、普通土层和坚土层等定义为软质地层；常见的淤泥、回填土及固结土都属于软质地层。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种操作方便，效果可靠的在软质地层中施工方形孔的设备。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种在软质地层中施工方形孔的设备，它包括与动力头连接的钻杆；钻杆下端设有万向节接头，万向节接头下端设有莱诺三角形导向块，莱诺三角形导向块下端固定有莱诺三角形刀头；该设备还包括用于约束住旋转的莱诺三角形导向块从而使莱诺三角形刀头在地层中切削出矩形引孔的矩形导向套，矩形导向套的下半段在初始状态下位于地层中；矩形导向套下口设有一圈内收的刃口，该刃口在矩形导向套自重下挤入矩形引孔形成矩形扩孔；矩形扩孔的孔口处设有牵引装置，矩形导向套的上口设有吊环，吊环与牵引装置的牵引绳连接。

采用以上结构的在软质地层中施工方形孔的设备与现有技术相比，具有以下优点。

先分析该设备的成孔过程。

初始状态下，将矩形导向套对准桩位，利用振动锤等击打设备将矩形导向套的下半段插打入地层；然后下降动力头及钻杆，使得钻杆下端的莱诺三角形导向块和莱诺三角形刀头均套合入矩形导向套内且使得莱诺三角形刀头与地层抵靠；启动动力头，经钻杆、万向节带动莱诺三角形导向块旋转，由于此刻矩形导向套被地层沿周向限位，故使得莱诺三角形刀头向下钻进在地层中切削出矩形引孔，该矩形引孔的横截面与矩形导向套的矩形导向孔形状完全相同；而且，随着莱诺三角形刀头下钻，莱诺三角形导向块会下降至矩形导向套下口附近，此时，驱动牵引装置，下放牵引绳，由于地层较软且矩形导向套下端已经事先钻出了矩形引孔，这样，在矩形导向套自重的作用下矩形导向套下边缘的一圈刃口能挤入矩形引孔，从而形成矩形扩孔，即刃口在自重作用下对已经存在的矩形引孔实现扩孔，这就解决了矩形导向套在土体内跟随莱诺三角形刀头跟进下沉的问题；这样，一边继续驱动莱诺三角形刀头下钻，一边下放牵引绳利用自重下沉矩形导向套，确保矩形导向套自动跟进下钻的莱诺三角形刀头，对其提供稳定持续的约束；直至矩形导向套也就是矩形扩孔到达孔底的设定标高。

由以上分析可知，该设备操作过程方便，只需要驱动动力头，并适时下放矩形导向套即可；且施工效果稳定可靠，施工出的矩形扩孔形状规则，垂直度有保障；该设备实现了在软质地层中施工出方形孔的技术效果，这样，可以方便的间隔施工出一排方孔作为止水帷幕的素混凝土方桩的桩孔，以获得更长的咬合重叠路径，增强防水性能；又能够便捷的施工出地连墙先行槽段的两个矩形边孔，从而便捷地连墙的施工工序，提高其施工质量。

作为优选，吊环为左右对称的两个，牵引装置为左右对称的两组；每组牵引装置包括底座，底座内端设有定滑轮，底座外端设有卷扬机，牵引绳从卷扬机引出并绕过定滑轮后与同一侧的吊环绑扎；这样，能从左右两侧同步对矩形导向套提供牵引，确保该矩形导向套在软质地层中下降平顺，受力均匀，确保其导向稳定。

作为又一种优选，该设备还包括至少一个配重环，每个配重环下缘设有上法兰盘，矩形导向套上缘设有下法兰盘，两个法兰盘相互螺接；这样，能根据地层的阻力，灵活增减矩形导向套的自重，进一步确保该矩形导向套在地层中下降平顺稳定。

附图说明

图1是本实用新型在软质地层中施工方形孔的设备的结构示意图。

图2是图1偏转一定角度后的结构示意图。

图3是本实用新型在软质地层中施工方形孔的设备的矩形导向套半剖后的结构示意图。

图4是本实用新型在软质地层中施工方形孔的设备的半剖视结构示意图。

图中所示1、钻杆，2、万向节接头，3、莱诺三角形导向块，4、莱诺三角形刀头，5、矩形引孔，6、矩形导向套，7、矩形导向孔，8、出土通道，9、下法兰盘，10、地层，11、刃口，12、矩形扩孔，13、吊环，14、牵引绳，15、底座，16、定滑轮，17、卷扬机，18、配重环，19、上法兰盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1～图4所示，本实用新型在软质地层中施工方形孔的设备，它包括与动力头连接的钻杆1；该钻杆1可以安装在桩架桅杆的动力头上，也可以安装在旋挖钻机的动力头上。

钻杆1下端设有万向节接头2，万向节接头2下端设有莱诺三角形导向块3，钻杆1扭矩经万向节接头2传递给莱诺三角形导向块3。本实施例的万向节接头2是三段式接头，即它包括与钻杆1固定的上杆、与莱诺三角形导向块3固定的下杆和中间杆，上杆与中杆之间、中杆与下杆之间均由万向节连接。

莱诺三角形导向块3下端固定有莱诺三角形刀头4；本申请的莱诺三角形刀头可以理解为是类似莱诺三角形的刀头，该刀头的外轮廓本来是莱诺三角形的，只不过该刀头侧面设置了三个出土通道8，但刃口仍然位于莱诺三角形的外轮廓上，故切削效果与真正的莱诺三角形是完全相同的。

该设备还包括用于约束住旋转的莱诺三角形导向块3从而使莱诺三角形刀头4在地层10中切削出矩形引孔5的矩形导向套6，矩形引孔5的横截面与矩形导向套6的矩形导向孔7形状相同。矩形导向套6的下半段在初始状态下被振动锤插打入地层10中；矩形导向套6下口设有一圈内收的刃口11，该刃口11在矩形导向套6自重下挤入矩形引孔5以形成矩形扩孔12。矩形扩孔12孔口附近的地面上设有左右对称的两组牵引装置，矩形导向套6的上口设有左右对称的两个吊环13，每个吊环13与同侧牵引装置的牵引绳14连接。具体的说，每组牵引装置包括底座15，底座15内端设有定滑轮16，底座15外端设有卷扬机17，牵引绳14从卷扬机17引出并绕过定滑轮16后与同一侧的吊环13绑扎。

本实施例中，该设备还包括至少一个配重环18，每个配重环18下缘设有上法兰盘19，矩形导向套6上缘设有下法兰盘9，两个法兰盘相互螺接；而吊环13固定在配重环18的上缘。当然，若自重足够，那矩形导向套6顶部不设置配重环18也是可以的，这样就将吊环13直接设在矩形导向套6的上缘。

Claims (3)

1.一种在软质地层中施工方形孔的设备，它包括与动力头连接的钻杆(1)；其特征在于：钻杆(1)下端设有万向节接头(2)，万向节接头(2)下端设有莱诺三角形导向块(3)，莱诺三角形导向块(3)下端固定有莱诺三角形刀头(4)；该设备还包括用于约束住旋转的莱诺三角形导向块(3)从而使莱诺三角形刀头(4)在地层(10)中切削出矩形引孔(5)的矩形导向套(6)；矩形导向套(6)的下半段在初始状态下位于地层(10)中；矩形导向套(6)下口设有一圈内收的刃口(11)，该刃口(11)在矩形导向套(6)自重下挤入矩形引孔(5)形成矩形扩孔(12)；矩形扩孔(12)的孔口处设有牵引装置，矩形导向套(6)的上口设有吊环(13)，吊环(13)与牵引装置的牵引绳(14)连接。

2.根据权利要求1所述的在软质地层中施工方形孔的设备，其特征在于：吊环(13)为左右对称的两个，牵引装置为左右对称的两组；每组牵引装置包括底座(15)，底座(15)内端设有定滑轮(16)，底座(15)外端设有卷扬机(17)，牵引绳(14)从卷扬机(17)引出并绕过定滑轮(16)后与同一侧的吊环(13)绑扎。

3.根据权利要求1所述的在软质地层中施工方形孔的设备，其特征在于：它还包括至少一个配重环(18)，每个配重环(18)下缘设有上法兰盘(19)，矩形导向套(6)上缘设有下法兰盘(9)，两个法兰盘相互螺接。

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