CN220599728U - 一种岩土体内可正交成孔多功能钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩土体内可正交成孔多功能钻头，包括若干水平设置的圆柱钻、U形叉板、滑动反力架以及水平液压缸，圆柱钻安装在U形叉板上并在竖向面和水平面上均呈矩阵布置，水平液压缸固定在滑动反力架上并驱动U形叉板作侧向移动，U形叉板由腹板、设置于腹板两侧的翼板以及设置于腹板上的钢支撑组成，圆柱钻包括两圆柱、固定于钢支撑上并驱动圆柱旋转的电机、间隔布置于圆柱表面的若干滚刀组件以及布置于相邻滚刀组件之间的若干绞刀组件。本实用新型的优点是：通过滑动反力架和水平液压缸驱动带间隔布设绞刀和滚刀且在竖向面和水平面上均呈矩阵布置的圆柱钻，可实现在岩土体内钻挖矩形水平悬臂或带加腋水平悬臂和竖向桩身桩孔。

Description

一种岩土体内可正交成孔多功能钻头

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正交成孔多功能钻头。

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。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事故总数的65％，并且效率低、成本高，机械开挖更加安全高效。对于软土、碎石、卵石、堆积体等破碎岩土体，桩孔开挖时需要采用泥浆护壁等措施，防止塌孔。因此，在软土、破碎性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。

目前矩形钻孔机钻挖设备多样，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搅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水平悬臂或带加腋水平悬臂结构的矩形抗滑桩桩孔，更无法实现在软土、碎石、卵石、堆积体等地层内的钻挖；(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正交成孔多功能钻头，其上设置有在竖向面和水平面上均呈矩阵布置的圆柱钻，用于施工带水平悬臂或带加腋水平悬臂矩形抗滑桩的桩孔，即，通过正交成孔多功能钻头的竖向钻头钻挖竖向矩形桩孔至水平悬臂设计深度，然后通过背部布设水平多级液压装置的正交成孔多功能钻头钻挖水平悬臂的矩形桩孔，或通过正交成孔多功能钻头沿竖向和水平方向同时钻挖加腋和水平悬臂矩形桩孔，钻挖完成后收回正交成孔多功能钻头，最后正交成孔多功能钻头沿竖向继续钻挖至设计深度，可实现在岩土体中采用钻机钻挖带水平悬臂或带加腋水平悬臂矩形抗滑桩的桩孔，节省工期和施工成本，提高工作效率，保证工程质量和施工人员的安全。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种岩土体内可正交成孔多功能钻头，其特征在于所述正交成孔多功能钻头安装在矩形抗滑桩钻机上，所述正交成孔多功能钻头包括若干水平设置的圆柱钻、U形叉板、滑动反力架以及水平液压缸，所述圆柱钻安装在所述U形叉板上并在竖向面和水平面上均呈矩阵布置，所述水平液压缸固定在所述滑动反力架上并驱动所述U形叉板作侧向移动，所述U形叉板由腹板、设置于所述腹板两侧的翼板以及设置于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻包括两圆柱、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。

所述腹板由水平腹板以及垂直连接于所述水平腹板的竖向腹板组成。

所述滑动反力架包括反力板、轨板以及连接板，所述轨板安装在所述反力板的顶部，所述轨板底部的两侧均固定有T形滑轨，所述连接板分别固定于所述U形叉板的所述腹板的两侧，所述连接板的顶部固定有滑块且所述滑块内开设有同所述T形滑轨相配合的T形滑槽，所述水平液压缸的缸筒端面固定在所述滑动反力架的所述反力板上，所述水平液压缸的活塞杆同所述U形叉板的所述竖向腹板连接。

所述正交成孔多功能钻头上方设置有岩渣处理机构。

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，所述吸渣系统和所述注浆系统均分别接通至所述正交成孔多功能钻头内。

本实用新型的优点是：

通过滑动反力架和水平液压缸驱动带间隔布设绞刀和滚刀且在竖向面和水平面上均呈矩阵布置的圆柱钻，可实现在岩土体内钻挖矩形水平悬臂或带加腋水平悬臂和竖向桩身结构桩孔；

在岩土体内正交成孔多功能钻头可实现变向，达到钻挖互相垂直矩形桩孔的目的；

水平悬臂结构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的目的；

绞刀和滚刀联合，不仅可以提高硬岩破岩效率，同时还可适应多种地层的钻孔。

附图说明

图1为本实用新型矩形抗滑桩钻机示意图；

图2为本实用新型正交成孔多功能钻头示意图；

图3为本实用新型圆柱钻示意图；

图4为图2中A-A剖面图；

图5为图2中B-B剖面图；

图6为图2中C-C剖面图；

图7为图2中D-D剖面图；

图8为图2中E-E剖面图；

如图1-8所示，图中标记分别表示为：

1.正交成孔多功能钻头，2.搅拌装置，3.破碎装置，4.吸渣系统，5.管道固定架，6.排渣系统，7.注浆系统；

11.圆柱钻，12.U形叉板，13.滑动反力架，14.水平液压缸，111.圆柱，112.绞刀组件，113.滚刀组件，114.电机，115.电机转轴，1121.绞刀基座，1122.绞刀，1131.滚刀基座，1132.滚刀，121.翼板，122.竖向腹板，123.水平腹板，124.钢支撑，125.转轴孔，131.反力板，132.轨板，133.T形滑轨，134.滑块，135.T形滑槽，136.连接板。

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1-3所示，本实施例涉及一种岩土体内可正交成孔多功能钻头，该正交成孔多功能钻头1安装在矩形抗滑桩钻机上，用于钻挖带水平悬臂或带加腋水平悬臂矩形抗滑桩的桩孔。该正交成孔多功能钻头1包括若干水平设置的圆柱钻11、U形叉板12、滑动反力架13以及水平液压缸14，圆柱钻11安装在U形叉板12上并在竖向面和水平面上均呈矩阵布置，即在U形叉板12的侧部和底部均设置有若干间隔布置的圆柱钻11，水平液压缸14固定在滑动反力架13上并驱动U形叉板13作侧向移动。

如图1-8所示，U形叉板12主要包括腹板以及位于腹板两侧的翼板121，腹板由水平腹板123以及垂直连接于水平腹板123的竖向腹板122组成，基于圆柱钻11的设置数量，在腹板的中间位置垂直焊接有钢支撑124。圆柱钻11由两个圆柱111、一个电机114和一个电机转轴115组成，本实施例中圆柱111的数量为10个，并在竖向面和水平面上均分别呈矩阵分布以形成矩形切削面，此处的矩阵分布是指在钢支撑124的两侧分别布置有圆柱111。圆柱111上设置有滚刀组件113和绞刀组件112，具体地，在圆柱111表面间隔分布有若干道滚刀组件113以及在圆柱111表面相邻滚刀组件113之间间隔分布有若干绞刀组件112，在居中设置的钢支撑124与电机114外壳焊接或螺栓连接，电机114的电机转轴115驱动两侧的圆柱111旋转，电机转轴115的端部支撑于两侧翼板121的转轴孔125内。如图4-8所示，滚刀组件113在圆柱111上凸出的高度高于绞刀组件112，因此在切削岩体时，滚刀组件113上滚刀1132首先接触岩体，即滚刀组件113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112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113包括滚刀基座1131以及固定于滚刀基座1131上的一圈滚刀1132；绞刀组件112包括绞刀基座1121和绞刀1122，绞刀1122在绞刀基座1121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1132直接将开挖面岩体压碎或绞刀1122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1132和绞刀1122结合，滚刀1132只压裂开挖面岩体，使岩体强度降低，以利于绞刀1122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1132先压裂开挖面岩体，后绞刀1122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4-8所示，滑动反力架13包括反力板131、轨板132以及连接板136，轨板132安装在反力板131的顶部，轨板132底部的两侧均固定有T形滑轨133，连接板136分别固定于U形叉板12的腹板的两侧，连接板136的顶部固定有滑块134且滑块134内开设有同T形滑轨133相配合的T形滑槽135，水平液压缸14的缸筒端面固定在滑动反力架13的反力板131上，水平液压缸14的活塞杆同U形叉板12的竖向腹板122连接，水平液压缸14通过驱动U形叉板12的竖向腹板122来带动连接板136上的滑块134作侧向移动，并且由于滑块134内的T形滑槽135与轨板132上的T形滑轨133之间的配合，可以起到导向作用，保证正交成孔多功能钻头1侧向移动的稳定性与安全性。

如图1所示，正交成孔多功能钻头1上方设置有岩渣处理机构。岩渣处理机构包括搅拌装置2、吸渣系统4、破碎装置3、注浆系统7以及排渣系统6，搅拌装置2的搅拌箱上所设置的吸渣口经破碎装置3连接吸渣系统4，搅拌箱上所设置的排渣口连接排渣系统6，吸渣系统4和注浆系统7均分别接通至正交成孔多功能钻头1内。正交成孔多功能钻头1在钻挖时产生岩渣，通过注浆系统7进行注浆，使得浆液与岩渣混合，便于吸渣系统4的抽吸，接着岩渣与浆液在被破碎装置3粉碎后进入搅拌装置2内进行搅拌混合，最后通过排渣系统6排出。此外，搅拌装置2的上方还设置有管道固定架5，用于固定吸渣系统4、注浆系统7以及排渣系统6上的管道。

本实施例中，通过正交成孔多功能钻头1中在水平面上的圆柱钻11钻挖竖向矩形桩孔至水平悬臂设计深度，然后通过水平液压缸14驱动正交成孔多功能钻头1中在竖向面上的圆柱钻11钻挖水平悬臂的矩形桩孔，或通过正交成孔多功能钻头1沿竖向和水平方向同时钻挖加腋和水平悬臂矩形桩孔，钻挖完成后收回正交成孔多功能钻头1，最后正交成孔多功能钻头1沿竖向继续钻挖至设计深度，可实现在岩土体中采用钻机钻挖带水平悬臂或带加腋水平悬臂矩形抗滑桩的桩孔。

本实施例的有益技术效果为：

通过滑动反力架和水平液压缸驱动带间隔布设绞刀和滚刀且在竖向面和水平面上均呈矩阵布置的圆柱钻，可实现在岩土体内钻挖矩形水平悬臂或带加腋水平悬臂和竖向桩身结构桩孔的目的；

在岩土体内正交成孔多功能钻头可实现变向，达到钻挖互相垂直矩形桩孔的目的；

水平悬臂结构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的目的；

绞刀和滚刀联合，不仅可以提高硬岩破岩效率，同时还可适应多种地层的钻孔。

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 (7)

1.一种岩土体内可正交成孔多功能钻头，其特征在于所述正交成孔多功能钻头安装在矩形抗滑桩钻机上，所述正交成孔多功能钻头包括若干水平设置的圆柱钻、U形叉板、滑动反力架以及水平液压缸，所述圆柱钻安装在所述U形叉板上并在竖向面和水平面上均呈矩阵布置，所述水平液压缸固定在所述滑动反力架上并驱动所述U形叉板作侧向移动，所述U形叉板由腹板、设置于所述腹板两侧的翼板以及设置于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻包括两圆柱、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正交成孔多功能钻头，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正交成孔多功能钻头，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正交成孔多功能钻头，其特征在于所述腹板由水平腹板以及垂直连接于所述水平腹板的竖向腹板组成。

5.如权利要求4所述的一种岩土体内可正交成孔多功能钻头，其特征在于所述滑动反力架包括反力板、轨板以及连接板，所述轨板安装在所述反力板的顶部，所述轨板底部的两侧均固定有T形滑轨，所述连接板分别固定于所述U形叉板的所述腹板的两侧，所述连接板的顶部固定有滑块且所述滑块内开设有同所述T形滑轨相配合的T形滑槽，所述水平液压缸的缸筒端面固定在所述滑动反力架的所述反力板上，所述水平液压缸的活塞杆同所述U形叉板的所述竖向腹板连接。

6.如权利要求1所述的一种岩土体内可正交成孔多功能钻头，其特征在于所述正交成孔多功能钻头上方设置有岩渣处理机构。

7.如权利要求6所述的一种岩土体内可正交成孔多功能钻头，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，所述吸渣系统和所述注浆系统均分别接通至所述正交成孔多功能钻头内。