无钻杆接力地下岩土造孔机 本发明涉及一种地下岩土造孔机械制造。
地下岩土造孔机械，广泛应用于非挤土桩基础、地下连续墙、地下防渗墙、地质勘探、石油钻井等地下造孔工程，目前常规的造孔机械设备，其特征主要靠钻杆传动带动钻头旋转，其缺点是动能损耗大、更换钻头麻烦，特别是石油钻井一次需拆除、组装数百吨的钻杆，且需带动钻杆转动，需加大机械功率，增加工程成本。粘土地质桩成孔，目前常规为正反循环施工，进度慢且泥浆处理费用较高。
本发明目的是将钻机的传动钻杆用接力机构代替，用液压油缸(或电动螺杆)作为动力，将叶瓣紧压在孔壁上产生摩擦力，利用摩擦力对旋转钻头起底座固定和增加压力作用，使旋转钻机无需钻杆旋转。利用叶瓣紧压在孔壁上的摩擦力，对挖掘钻头施加一定的压力，使挖掘钻头挖掘时有足够的重力，并能使挖掘机反复多次挖掘后一次提升，增加每次提升的装土量，减少提升次数，提高机械工效，粘土地质桩成孔采用挖掘方法施工，加快了施工进度，减少泥浆处理费用。
本发明针对各类地质条件和不同工程用途，发明了用于非挤土桩工程造孔机械的A-1至A-7，用于地下连续墙、地下防渗墙工程造孔机械的B-1、B-2；用于石油钻井、地质勘探和小孔径非挤土桩工程造孔机械的C-1至C-3。
A-1是适用于非挤土桩工程造孔的挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机，由起重设备、液压系统、接力机构和钻头组成，起重设备可用常规起重机械代替(如吊车、吊机、扒杆、机架等)。液压系统由液压泵、电机、油管、操作阀、调压阀等组成，接力机构由液压油缸(8)连接液压油缸(9)用若干个连杆(10)分二道或三道与若干个叶瓣(11)铰接，钻头由钻头骨架(14)与若干个钻头叶瓣(16)铰接，钻头叶瓣(16)用若干个连杆(15)与接力机构的液压油缸(9)的活塞铰接，活动储土筒(13)用若干个连杆(12)与液压油缸(9)连接。本机械适用于非挤土桩工程粘土地质、孔径大于700mm的桩基工程造孔。
基本操作方法为：埋设大于孔径300-500mm的钢护筒，护筒内设导向护筒与起重设备的底座连接，开始挖掘时：(一)、将液压油缸(9)的活塞伸出，钻头叶瓣(16)打开。(二)、将钻头放入孔底并放松钢丝绳(2)，液压油缸(9)的活塞自动收缩。(三)、将液压油缸(8)的活塞收缩，叶瓣(11)自动支撑在孔壁上。(四)、液压油缸(9)的活塞伸出，钻头叶瓣(16)压入土中。(五)、液压油缸(8)的活塞伸出，叶瓣(11)闭合自动离开孔壁，放松钢丝绳(2)。(六)、液压油缸(9)的活塞收缩，钻头叶瓣(16)自动闭合，少量提升钢丝绳(2)。(七)、重复(一)至(六)数次。(八)、卷扬机提升钻头。(九)、液压油缸(9)的活塞伸出，土便自动卸出。
在液压油缸(9)的侧面设置活塞水泵(31)，利用液压油缸(9)的活塞伸缩为动力，进水口(35)放在水泵上部，用硬管(32)和软管(33)将水管接到钻头叶瓣(16)中部，由喷水口(34)喷出。
A-2是如A-1所述的适用于非挤土桩工程造孔的挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机。在钻头骨架(14)内增设液压油缸(17)，一端与钻头骨架(14)连接，另一端与钻头叶瓣(16)用若干个连杆(15)铰接。本机适用于非挤土桩粘土、砂砾石地质，孔径大于700mm的桩基工程造孔机械。
A-3是如A-1所述的适用于非挤土桩工程造孔的挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机。在钻头骨架(14)内增设若干个液压油缸(18)，一端与钻头骨架(14)铰接，另一端与钻头叶瓣(16)铰接，储土筒(19)与钻头骨架(14)连接。本机适用于非挤土桩工程粘土、砂砾石、软石地质，孔径大于700mm地桩基工程造孔机械。
A-4是如A-1所述的适用于非挤土桩工程造孔的挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机。在钻头骨架(14)外增设若干个液压油缸(18)，一端与钻头骨架(14)铰接，另一端与钻头叶瓣(16)铰接，钻头叶瓣(16)用连杆(20)与钻头骨架(14)铰接，储土筒(19)与钻头骨架(14)连接。本机适用于非挤土桩粘土、砂砾石、软石地质，孔径大于700mm的桩基工程造孔机械。
A-5是如A-1所述的适用于非挤土桩工程造孔的旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机。钻头用液压马达(或带减速箱潜水电机)(23)为动力，上端连接钻头骨架(21)，下端连接钻头(25)(可配置其他类型的钻头，如牙轮钻头等)钻杆连接进水管(24)，钻头骨架(14)连接若干个止转杆(22)。
基本操作方法为：(一)、将钻头放入孔底。(二)、液压油缸(8)的活塞收缩，叶瓣(11)紧压在孔壁上。(三)、液压油缸(9)的活塞伸出，同时开动液压马达(23)旋转，进水管进泥浆循环。本机适用于非挤土桩工程各类地质、孔径大于700mm的桩基工程造孔机械。
A-6是如A-1所述的适用于非挤土桩工程造孔的旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机。钻头用液压马达(或带减速箱潜水电机)(23)为动力，上端连接钻头骨架(21)下端连接螺旋钻头(26)，钻杆中心连接进水管(24)，钻头骨架(21)连接储土筒(27)和若干个止转杆(22)。
基本操作方法为：(一)、将钻头放入孔底。(二)、液压油缸(8)的活塞收缩，叶瓣(11)紧压在孔壁上。(三)、液压油缸(9)的活塞伸出，同时开动液压马达(23)旋转，加入少量高压水润滑钻头。(四)、储土筒(27)装满土后，停止马达转动，液压油缸(8)的活塞伸出，叶瓣(11)自动离开孔壁。(五)、提升钻头。(六)、固定钻头，液压马达(23)反转，土自动卸出。本机适用于非挤土桩工程粘土地质、孔径700mm以上的桩基工程造孔机械。
A-7是如A-1所述的适用于非挤土桩工程造孔的旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机。钻头用液压马达(或带减速箱潜水电机)(23)为动力，配置储土筒(28)在储土筒底设置活动叶瓣(30)，用连杆(29)控制叶瓣(30)开闭，钻头骨架(21)连接若干个止转杆(22)。本机适用于非挤土桩工程粘土地质、孔径700mm以上的桩基工程造孔机械。
B-1是适用于地下连续墙、地下防渗墙工程的挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机。上部接力机构控制叶瓣(40)开闭，由若干个液压油缸(37)横向布置，液压油缸(39)用若干个连杆(38)与叶瓣(40)铰接，液压油缸(39)的活塞用若干个连杆(45)与钻头叶瓣(44)铰接，钻头叶瓣(44)与钻头骨架(43)铰接，活动储土筒(42)用若干个连杆(41)与接力机构叶瓣(40)铰接，钢丝绳(2)连接提升架(36)。
基本操作方法为：(一)、伸出液压油缸(39)的活塞，将钻头叶瓣(44)打开。(二)、将整个钻头放入孔底，液压油缸(39)的活塞自动收缩。(三)、伸出液压油缸(37)的活塞，将叶瓣(40)紧压在孔壁上。(四)、伸出液压油缸(39)的活塞，将整个钻头压入土中。(五)、液压油缸(37)的活塞收缩，叶瓣(40)自动脱离孔壁，放松钢丝绳(2)。(六)、液压油缸(39)的活塞缩进，钻头叶瓣(44)闭合，少量提升钢丝绳(2)。(七)、重复(二)至(六)数次后提升整个钻头。(八)、液压油缸(39)的活塞伸出，土自动卸出。
B-2是如B-1所述的适用于地下连续墙、地下防渗墙工程的挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机。上部接力机构由液压油缸(48)与液压油缸(47)连接(可上下连接也可并排连接)，液压油缸连接若干个楔形滑铁(49)与若干个带楔形滑铁的叶瓣(46)活动连接，钢丝绳(2)连接提升架(50)，液压油缸(48)活塞缩进，叶瓣(46)紧压在孔壁上。
C-1、C-2是适用于石油钻井、地质勘探及小孔径非挤土桩造孔的无钻杆接力地下岩土造孔机。接力机构由液压油缸(48)和液压油缸(47)连接，并连接若干个楔形滑铁(49)与若干个带楔形滑铁的叶瓣(46)活动连接，液压油缸(47)的活塞与带减速箱潜水电机(或液压马达)(51)连接，再连接钻头(52)(可连接其他各种钻头)，带减速箱潜水电机(51)上部连接若干个止转杆(68)，钢丝绳(2)连接提升架(50)。为增加叶瓣(46)与孔壁的摩擦力，将叶瓣(46)与孔壁的接触面增贴一层摩擦材料。
C3是如C1、C2所述的适用于石油钻井、地质勘探造孔的无钻杆接力地下岩土造孔机。将液压系统(54)设置在接力机构上部，增设加水泵(67)和储渣筒(66)。适用于深井造孔工程。
机架是适用于各类型号钻机的起重设备。在机架底座前中部铰接二根扒杆(55)，上部连接二根后拉杆(56)。后拉杆(56)与二个液压油缸(58)和二根连杆(57)铰接，液压油缸(58)另一端与底座铰接。底座配一台(或2台)卷扬机(59)和液压系统。机架前后行走用2个液压油缸(60)，用2根钢丝绳(64)绕到前行走钢管(62)后，再绕到后行走钢管(62)，利用液压油缸(60)的活塞伸缩为动力，拉动钢丝绳(64)带动前后行走钢管转动。横移动力用前双向液压油缸(65)和后双向液压油缸(61)控制。地面上铺设枕木(63)作为机架轨道。图1是A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机开挖状态示意图。图2是A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机掘进状态示意图。图3是A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机提升状态示意图。图4是A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机卸土状态示意图。图5是A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机总体全图。[(1)是机架(2)是起重钢丝绳(3)是接力机构(4)是钻头]图6是A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头闭合阶段剖面图。图7是A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头打开阶段剖面图。图8是A-2挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头闭合阶段剖面图。图9是A-2挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头打开阶段剖面图。图10是A-3挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头闭合阶段剖面图。图11是A-3挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头打开阶段剖面图。图12是A-4挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头闭合阶段剖面图。图13是A-4挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头打开阶段剖面图。图14是A-5旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头收缩阶段剖面图。图15是A-5旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头伸出阶段剖面图。图16是A-6旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头收缩阶段剖面图。图17是A-6旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头伸出阶段剖面图。图18是A-7旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头收缩阶段剖面图。图19是A-7旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头伸出阶段剖面图。图20是A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机加水系统剖面图。图21是B-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头打开阶段A-A剖面图。图22是B-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头闭合阶段B-B剖面图。图23是B-2挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头打开阶段A-A剖面图。图24是B-2挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机钻头闭合阶段B-B剖面图。图25是C-1旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机剖面图。图26是C-2旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机剖面图。图27是C-3旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机上半部剖面图。图28是C-3旋转式无钻杆接力地下岩土造孔机下半部剖面图。图29是无钻杆接力地下岩土造孔机机架剖面图。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、利用接力机构代替传动钻杆，简化了机械结构，减少动能损耗，提高机械效率。
2、粘土地质非挤土桩造孔采用接力挖掘方法施工，减少回旋钻机泥浆处理费用高、环境污染大的缺点。
3、与现有造价相等的设备比较，具有施工进度快，成本低，操作简单，设备造价低，维修方便，适用范围广。
实例1：A-1挖掘式无钻杆接力地下岩土造孔机。机架底座前中部铰接二根扒杆(55)，上部连接二根后拉杆(56)，后拉杆(56)与二个液压油缸(58)和二根连杆(57)铰接，液压油缸(58)另一端与底座铰接。底座配一台(或2台)卷扬机(59)和液压系统。机架前后行走设置2个液压油缸(60)，用2根钢丝绳(64)绕到前行走钢管(62)后，再绕到后行走钢管(62)，利用液压油缸(60)的活塞伸缩为动力，拉动钢丝绳(64)带动前后行走钢管转动。横移动力用前双向液压油缸(65)和后双向液压油缸(61)控制。地面上铺设枕木(63)作为机架轨道。卷扬机(59)的钢丝绳(2)连接导向圈(6)上的起吊滑轮(5)，导向圈(6)与液压油缸(8)和连杆(10)用若干个连杆(7)连接。接力机构由液压油缸(8)连接液压油缸(9)用若干个连杆(10)分三道与若干个叶瓣(11)铰接。钻头由钻头骨架(14)与若干个钻头叶瓣(16)铰接，钻头叶瓣(16)再用若干个连杆(15)与接力机构的液压油缸(9)的活塞铰接，活动储土筒(13)用若干个连杆(12)与液压油缸(9)的缸体连接。
基本操作方法为：埋设大于孔径300-500mm的钢护筒，护筒内设导向护筒与起重设备的底座连接。开始挖掘时：(一)、将液压油缸(9)的活塞伸出，钻头叶瓣(16)打开。(二)、将钻头放入孔底并放松钢丝绳(2)液压油缸(9)的活塞自动收缩。(三)、将液压油缸(8)的活塞收缩，叶瓣(11)自动支撑在孔壁上。(四)、液压油缸(9)的活塞伸出，钻头叶瓣(16)压入土中。(五)、液压油缸(8)的活塞伸出，叶瓣(11)闭合自动离开孔壁，放松钢丝绳(2)。(六)、液压油缸(9)的活塞收缩，钻头叶瓣(11)自动闭合，少量提升钢丝绳。(七)、重复(一)至(六)数次。(八)、卷扬机提升钻头。(九)、液压油缸(9)的活塞伸出，土便自动卸出。