CN220580962U - 一种岩土体内可旋切成孔钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩土体内可旋切成孔钻头，所述旋切成孔钻头安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件上，所述旋切成孔钻头包括U形叉板以及安装于所述U形叉板上的若干圆柱钻组件，所述旋切成孔钻头上的各所述圆柱钻组件沿竖直面和顶面间隔布设，所述U形叉板由腹板、设置于所述腹板两侧的翼板以及垂直焊接于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻组件包括两圆柱、固定于所述钢支撑上并驱动所述圆柱旋转的电机、间隔布置于所述圆柱表面的若干滚刀组件以及布置于相邻所述滚刀组件之间的若干绞刀组件。本实用新型的优点是：通过带间隔布设绞刀和滚刀的可伸缩水平圆柱钻和可旋转加腋圆柱钻，实现岩体内钻挖水平悬臂和加腋结构的矩形桩孔。

Description

一种岩土体内可旋切成孔钻头

技术领域

本实用新型涉及抗滑桩钻机的技术领域，尤其是一种岩土体内可旋切成孔钻头。

背景技术

在边坡支护、路基构筑、基坑开挖和隧道进出口建设等工程中，抗滑桩是一种能够将岩土体侧向推力传递到滑动面以下稳固地层中，抵抗侧向推力，治理工程和地质灾害的最有效措施。抗滑桩分为矩形截面抗滑桩和圆形截面抗滑桩。矩形抗滑桩拥有侧向刚度大、单桩承载力高等优势，能有效增强抗滑力，提升抗滑系数等优点。因此，矩形截面抗滑桩被广泛地应用于各个工程领域。

传统的矩形截面抗滑桩截面较大，并且不能充分利用桩前岩土体强度。对于带水平悬臂结构的抗滑桩，水平悬臂可以充分地利用桩前岩土体的强度，提高抗滑桩的抗滑能力，但带水平悬臂矩形抗滑桩的水平悬臂桩孔成孔难度极大。传统的矩形截面抗滑桩通常采用人工开挖和机械开挖方式，人工挖孔桩施工造成的坍塌占坍塌事故总数的65％，并且效率低、成本高，机械开挖更加安全高效。因此，在岩土层内采用机械钻挖带水平悬臂矩形抗滑桩的桩孔对于保证施工人员安全、提高效率具有重要的意义。

目前矩形钻孔机设备和开挖方式多样，例如：

专利号CN 106836354 A《矩形抗滑桩机械成孔装置》通过多个切削片构成矩形铲头，铲头的后端设有配重或液压推进装置实现矩形桩孔的钻挖。

专利号 CN 103244053 A《矩形钻孔机》主要是通过两个凸轮体驱动两个钢框下部均布的T型刀头相向、往复运动，切削土体成矩形孔。

专利号CN 104533300 A《矩形钻孔机》在矩形传动箱底部设置锥形钻头和在四个侧面设置十字形长刀，锥形钻头钻进形成圆形桩孔，然后通过十字长刀旋转切削修整为矩形桩孔。

专利号 CN 207715083 U《一种矩形抗滑桩成孔钻机》主要是在钻杆底部设置圆形钻筒和矩形钻筒，圆形钻筒旋进成圆形桩孔，然后通过矩形钻筒切削圆形桩孔周围土体形成矩形桩孔。

专利号CN 105951798 A《一种矩形钻孔机》主要是通过电机驱动四个带绞刀的凹腰圆柱切削土体，钻挖成矩形桩孔。

现有的钻孔机主要在岩土体内形成竖向矩形桩孔，但存在以下问题：

(1)既无法实现土体内钻挖带加腋水平悬臂结构的矩形抗滑桩桩孔，更无法实现岩体（碎石、卵石、软岩、硬岩等地层）内的钻挖；

(2)采用其他机械（抓斗）或辅助措施（泥浆正循环排渣法）清理桩孔内渣土，钻挖和排渣设备集成度低，钻孔施工效率低和成本高。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种岩土体内可旋切成孔钻头，该旋切成孔钻头安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件上，该旋切成孔钻组件上方设置有岩渣处理机构，该旋切成孔钻组件下方依次设置有水平钻组件和竖向钻装置，通过旋切成孔钻组件、水平钻组件以及竖向钻装置施工带加腋水平悬臂的抗滑桩矩形桩孔，即，竖向钻装置通过采用呈矩阵形式布设的圆柱钻组件来开挖竖向矩形桩孔，之后竖向矩形桩孔开挖至带加腋水平悬臂的设计深度后停止竖向钻装置的工作，通过旋切成孔钻组件向外旋挖以形成加腋部分，之后再通过水平钻组件中水平液压缸驱动水平钻装置侧向水平伸长来实现在岩层内钻挖水平悬臂结构，从而形成带加腋的水平悬臂矩形桩孔；之后旋转复位旋切成孔钻组件并回缩水平钻组件，最后再通过竖向钻装置继续下挖矩形桩孔至设计深度。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述旋切成孔钻头安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件上，所述旋切成孔钻头包括U形叉板以及安装于所述U形叉板上的若干圆柱钻组件，所述旋切成孔钻头上的各所述圆柱钻组件沿竖直面和顶面间隔布设，所述U形叉板由腹板、设置于所述腹板两侧的翼板以及垂直焊接于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻组件包括两圆柱、固定于所述钢支撑上并驱动所述圆柱旋转的电机、间隔布置于所述圆柱表面的若干滚刀组件以及布置于相邻所述滚刀组件之间的若干绞刀组件。

所述滚刀组件在所述圆柱上凸出的高度高于所述绞刀组件。

所述滚刀组件包括滚刀基座以及固定于所述滚刀基座上的一圈滚刀，所述绞刀组件包括绞刀基座以及倾斜固定于所述绞刀基座上的绞刀。

所述旋切成孔钻组件还包括转动液压缸、曲柄液压缸以及反力架，所述反力架呈侧向开口的箱型构造，所述旋切成孔钻头下端的上摆板与所述反力架底面上的下摆板经一连轴形成转动连接，所述转动液压缸与所述旋切成孔钻头的中部或上部相铰接，所述曲柄液压缸与所述上摆板经一曲柄轴形成铰接，且所述曲柄轴位于所述连轴正下方。

所述反力架包括反力板、设置于所述反力板上端的上侧板、设置于所述加反力板下端的下侧板以及设置于所述加反力板两侧的侧护板；所述转动液压缸的缸筒后端与所述反力板之间经铰座铰接；所述曲柄液压缸的缸筒后端与所述反力板之间经铰座铰接；所述上摆板呈半圆型。

所述旋切成孔钻组件上方设置有岩渣处理机构，所述旋切成孔钻组件下方依次设置有水平钻组件和竖向钻装置。

所述水平钻组件包括水平钻装置以及驱动所述水平钻装置作侧向移动的水平液压缸，所述水平钻装置上设置有若干所述圆柱钻组件，所述水平钻装置上的若干所述圆柱钻组件在竖向面上呈矩阵布置。

所述竖向钻装置上设置有若干所述圆柱钻组件，所述竖向钻装置上的若干所述圆柱钻组件在水平面上呈矩阵布置。

所述岩渣处理机构包括搅拌装置、吸渣系统、破碎装置、注浆系统以及排渣系统，所述搅拌装置的搅拌箱上所设置的吸渣口经所述破碎装置连接所述吸渣系统，所述搅拌箱上所设置的排渣口连接所述排渣系统，所述注浆系统和所述吸渣系统均接通至所述旋切成孔钻组件内、所述水平钻组件内以及所述竖向钻装置内。

本实用新型的优点是：

通过带间隔布设绞刀和滚刀的可伸缩水平圆柱钻和可旋转加腋圆柱钻，实现岩体内钻挖水平悬臂和加腋结构的矩形桩孔；

加腋、水平悬臂和竖向桩身均可一次成孔，无需其他机械辅助，达到提高施工效率、节省施工和设备成本目的。

附图说明

图1为本实用新型矩形抗滑桩钻机示意图；

图2为本实用新型旋切成孔钻组件示意图；

图3为本实用新型旋切成孔钻头示意图；

图4为本实用新型圆柱钻组件示意图；

图5为图2中A-A剖面图；

图6为图3中B-B剖面图；

如图1-6所示，图中标记分别表示为：

1.竖向钻装置，2.水平钻组件，3.旋切成孔钻组件，4.搅拌装置，5.破碎装置，6.吸渣系统，7.管道固定架，8.排渣系统，9.注浆系统；

31.旋切成孔钻头，32.反力架，33.转动液压缸，34.曲柄液压缸；

311.圆柱钻组件，312.U形叉板，3111.圆柱，3112.绞刀组件，3113.滚刀组件，3114.电机，3115.电机转轴，3121.翼板，3122.腹板，3123.钢支撑，3124.转轴孔，31121.绞刀基座，31122.绞刀，31131.滚刀基座，31132.滚刀；

321.U形连接器，3211.底板，3212.上摆板，3213.连轴孔，3214.连轴，3215.曲柄轴，322.侧护板，323.上侧板，324.下侧板，325.反力板，326.下摆板，327.铰座。

实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：如图1-6所示，本实施例涉及一种岩土体内可旋切成孔钻头，该旋切成孔钻头31安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件3上，旋切成孔钻组件3用于钻挖矩形抗滑桩孔的加腋孔。旋切成孔钻头31还包括转动液压缸33、曲柄液压缸34以及反力架32；其中，反力架32包括反力板325、布置于反力板325两侧的侧护板322、布置于反力板325顶部的上侧板323以及布置于反力板325底部的下侧板324，以使反力架32构成呈侧向敞口的箱型构造。旋切成孔钻头31布置于反力架32的箱型内并位于其敞口部位，包括U形叉板312以及若干安装在U形叉板312上的若干圆柱钻组件311，U形叉板312主要包括腹板3122以及位于腹板3122两侧的翼板3121，基于圆柱钻组件311的设置数量，在腹板3122的中间位置垂直焊接有钢支撑3123。圆柱钻组件311由两个圆柱3111、一个电机3114和一个电机转轴3115组成，本实施例中圆柱3111的数量为10个。圆柱3111上设置有滚刀组件3113和绞刀组件3112，具体地，在圆柱3111表面间隔分布有若干道滚刀组件3113以及在圆柱3111表面相邻滚刀组件3113之间间隔分布有若干绞刀组件3112，在居中设置的钢支撑3123与电机3114外壳焊接或螺栓连接，电机3114的电机转轴3115驱动两侧的圆柱3111旋转，电机转轴3115的端部支撑于两侧翼板3121的转轴孔3124内。如图1和图6所示，滚刀组件3113在圆柱3111上凸出的高度高于绞刀组件3112，因此在切削岩体时，滚刀组件3113上滚刀31132首先接触岩体，即滚刀组件3113将呈整体的岩面首先压裂为若干大块岩石，之后再通过绞刀组件3112将开挖面上的大块岩石进一步绞切为小直径岩块（或岩渣）；滚刀组件3113包括滚刀基座31131以及固定于滚刀基座31131上的一圈滚刀31132；绞刀组件3112包括绞刀基座31121和绞刀31122，绞刀31122在绞刀基座31121的固定下实现倾斜安装姿态，以利于对岩质地层的绞挖。对于岩体，如果采用滚刀31132直接将开挖面岩体压碎或绞刀31122直接绞挖，则滚刀和绞刀材料的强度、硬度和耐磨性需要达到较高要求，进而不仅增加滚刀和绞刀材料研发难度，还将增加施工成本。采用滚刀31132和绞刀31122结合，滚刀31132只压裂开挖面岩体，使岩体强度降低，以利于绞刀31122更容易切削岩体，进而不仅可以相应降低对滚刀和绞刀材料强度、硬度和耐磨性的要求，还能减少绞刀和滚刀的磨损。因此，采用滚刀31132先压裂开挖面岩体，后绞刀31122切削压裂后低强度岩体相结合的方法，不仅可以提高工作效率，还能较少刀具磨损，降低施工成本。

如图2-6所示，反力架32包括U形连接器321、侧护板322、上侧板323、下侧板324、反力板325、下摆板326以及铰座327。U形连接器321设置于腹板3122的底部，用于同下侧板324上的下摆板326相铰接。U形连接器321包括底板3211和焊接于底板3211两侧面的上摆板3212，底板3211同腹板3122的底部以及翼板3121的底部固定连接，上摆板3212呈半圆弧形并经连轴3214同下摆板326相铰接，连轴3214贯穿下摆板326以及上摆板3212上的连轴孔3213。转动液压缸33的一端铰接于反力板325上、另一端铰接于腹板3122背面上的铰座31121，且铰座327位于腹板3122的中部或上部位置；此外，曲柄液压缸34的一端铰接于反力板325上、另一端经曲柄轴3215与上摆板3212相铰接，需要说明的是，在反力板325上与曲柄液压缸34铰接的铰座和连轴3214处于同一水平位置，且曲柄轴3215位于连轴3214的正下方；以连轴3214为旋转中心，转动液压缸33向外顶推旋切成孔钻头31绕连轴3214旋转，同时曲柄液压缸34辅助旋切成孔钻头31绕着连轴3214旋转，达到转动液压缸33与曲柄液压缸34联合驱动旋切成孔钻头31向外旋转切削岩质地层形成加腋桩孔的目的。此方法的有益之处是：第一在旋转切削岩质地层过程中增加旋切成孔钻头31的切削力；第二在旋转切削岩质地层过程中增加旋切成孔钻头31的稳定性。

如图1所示，旋切成孔钻组件3上方设置有岩渣处理机构，旋切成孔钻组件3下方依次设置有水平钻组件2和竖向钻装置1。其中，水平钻组件2包括水平钻装置以及驱动水平钻装置作侧向移动的水平液压缸，水平钻装置上设置有若干圆柱钻组件311，水平钻装置上的若干圆柱钻组件311在竖向面上呈矩阵布置，在竖向面上形成有矩形开挖面，用于开挖水平悬臂孔。竖向钻装置1上设置有若干圆柱钻组件311，竖向钻装置1上的若干圆柱钻组件311在水平面上呈矩阵布置，在水平面上形成有矩形开挖面，用于开挖竖向矩形孔。岩渣处理机构包括搅拌装置4、吸渣系统6、破碎装置5、注浆系统9以及排渣系统8，搅拌装置4的搅拌箱上所设置的吸渣口经破碎装置5连接吸渣系统6，搅拌箱上所设置的排渣口连接排渣系统8，注浆系统9和吸渣系统6均接通至旋切成孔钻组件3内、水平钻组件2内以及竖向钻装置1内。竖向钻装置1、水平钻组件2以及旋切成孔钻组件3在钻挖时产生岩渣，通过注浆系统9进行注浆，使得浆液与岩渣混合，便于吸渣系统6的抽吸，接着岩渣与浆液在被破碎装置5粉碎后进入搅拌装置4内进行搅拌混合，最后通过排渣系统8排出。此外，搅拌装置4的上方还设置有管道固定架7，用于固定吸渣系统6、注浆系统9以及排渣系统8上的管道。

本实施例中，通过旋切成孔钻组件3、水平钻组件2以及竖向钻装置1施工带加腋水平悬臂的抗滑桩矩形桩孔。具体地，竖向钻装置1通过采用呈矩阵形式布设的圆柱钻组件311来开挖竖向矩形桩孔，之后竖向矩形桩孔开挖至带加腋水平悬臂的设计深度后停止竖向钻装置1的工作，通过旋切成孔钻组件3向外旋挖以形成加腋部分，之后再通过水平钻组件2中水平液压缸驱动水平钻装置侧向水平伸长来实现在岩层内钻挖水平悬臂结构，从而形成带加腋的水平悬臂矩形桩孔；之后旋转复位旋切成孔钻组件3并回缩水平钻组件2，最后再通过竖向钻装置1继续下挖矩形桩孔至设计深度。

本实施例的有益技术效果为：

通过带间隔布设绞刀和滚刀的可伸缩水平圆柱钻和可旋转加腋圆柱钻，实现岩体内钻挖水平悬臂和加腋结构的矩形桩孔；

加腋、水平悬臂和竖向桩身均可一次成孔，无需其他机械辅助，达到提高施工效率、节省施工和设备成本目的。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (9)

1.一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述旋切成孔钻头安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件上，所述旋切成孔钻头包括U形叉板以及安装于所述U形叉板上的若干圆柱钻组件，所述旋切成孔钻头上的各所述圆柱钻组件沿竖直面和顶面间隔布设，所述U形叉板由腹板、设置于所述腹板两侧的翼板以及垂直焊接于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻组件包括两圆柱、固定于所述钢支撑上并驱动所述圆柱旋转的电机、间隔布置于所述圆柱表面的若干滚刀组件以及布置于相邻所述滚刀组件之间的若干绞刀组件。

2.如权利要求1所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述滚刀组件在所述圆柱上凸出的高度高于所述绞刀组件。

3.如权利要求1所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述滚刀组件包括滚刀基座以及固定于所述滚刀基座上的一圈滚刀，所述绞刀组件包括绞刀基座以及倾斜固定于所述绞刀基座上的绞刀。

4.如权利要求1所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述旋切成孔钻组件还包括转动液压缸、曲柄液压缸以及反力架，所述反力架呈侧向开口的箱型构造，所述旋切成孔钻头下端的上摆板与所述反力架底面上的下摆板经一连轴形成转动连接，所述转动液压缸与所述旋切成孔钻头的中部或上部相铰接，所述曲柄液压缸与所述上摆板经一曲柄轴形成铰接，且所述曲柄轴位于所述连轴正下方。

5.如权利要求4所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述反力架包括反力板、设置于所述反力板上端的上侧板、设置于所述反力板下端的下侧板以及设置于所述反力板两侧的侧护板；所述转动液压缸的缸筒后端与所述反力板之间经铰座铰接；所述曲柄液压缸的缸筒后端与所述反力板之间经铰座铰接；所述上摆板呈半圆型。

6.如权利要求1所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述旋切成孔钻组件上方设置有岩渣处理机构，所述旋切成孔钻组件下方依次设置有水平钻组件和竖向钻装置。

7.如权利要求6所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述水平钻组件包括水平钻装置以及驱动所述水平钻装置作侧向移动的水平液压缸，所述水平钻装置上设置有若干所述圆柱钻组件，所述水平钻装置上的若干所述圆柱钻组件在竖向面上呈矩阵布置。

8.如权利要求6所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述竖向钻装置上设置有若干所述圆柱钻组件，所述竖向钻装置上的若干所述圆柱钻组件在水平面上呈矩阵布置。

9.如权利要求6所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述岩渣处理机构包括搅拌装置、吸渣系统、破碎装置、注浆系统以及排渣系统，所述搅拌装置的搅拌箱上所设置的吸渣口经所述破碎装置连接所述吸渣系统，所述搅拌箱上所设置的排渣口连接所述排渣系统，所述注浆系统和所述吸渣系统均接通至所述旋切成孔钻组件内、所述水平钻组件内以及所述竖向钻装置内。