[發(fā)明專利]一種自公轉(zhuǎn)組合式潛孔錘及其施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010298875.6
• 申請(qǐng)日: 2010-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN101967955A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何清華;錢奐云;朱建新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南山河智能機(jī)械股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B4/06
• 分類號(hào): E21B4/06;E21B1/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種樁基礎(chǔ)施工機(jī)械，具體說，涉及一種可在硬質(zhì)地層及巖層打孔、構(gòu)筑基礎(chǔ)樁的可自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的組合式潛孔錘及其施工方法。

背景技術(shù)

基礎(chǔ)樁施工通常使用鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆頭在地層鉆孔，然后在孔中放鋼筋籠、灌混凝土，混凝土凝固后成為基礎(chǔ)樁；但遇到硬質(zhì)地層特別是巖層時(shí)，用鉆頭鉆孔很困難，而要使用一種沖擊器(也稱潛孔錘)進(jìn)行沖擊打孔，由于沖擊器具有在硬質(zhì)巖層高效率打孔的功能，因而在礦山開采、建筑基礎(chǔ)施工中被廣泛地使用。

這種被公知的(如科學(xué)出版社出版的《中國采礦設(shè)備手冊(cè)-上冊(cè)》第1章第66頁～第68頁發(fā)表的)沖擊器，也被業(yè)內(nèi)通稱為整體式潛孔錘220，主要由錐螺紋接頭221、含有沖擊活塞223、花鍵套226和對(duì)開定位環(huán)224的沖擊器本體222、帶有硬質(zhì)合金頭228和導(dǎo)向花鍵軸225的沖擊鉆頭227組成，如圖13和圖14所示，其直徑一般≤φ300mm。施工時(shí)潛孔錘通過空心鉆桿與鉆機(jī)的動(dòng)力頭連接，動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)潛孔錘的沖擊器本體222旋轉(zhuǎn)，借助花鍵套226和導(dǎo)向花鍵軸225，沖擊鉆頭可軸向移動(dòng)地隨沖擊器本體同步旋轉(zhuǎn)，由空壓機(jī)提供的壓縮空氣通過鉆桿進(jìn)入沖擊器本體，驅(qū)動(dòng)活塞高頻率往復(fù)打擊鉆頭，沖擊能量轉(zhuǎn)遞給鉆頭硬質(zhì)合金頭往復(fù)沖擊巖石使之破碎，巖石的碎渣隨潛孔錘排出的氣體通過鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀間隙排出，最終形成樁孔。

其優(yōu)點(diǎn)是：在硬質(zhì)地層特別是巖層能高效率打孔，但隨著樁基礎(chǔ)施工行業(yè)的發(fā)展，對(duì)大直徑基礎(chǔ)樁(φ500～φ800mm以及＞φ1000mm)打孔有更多的需求時(shí)，這種整體式潛孔錘表現(xiàn)出以下不足：

1、大直徑整體式潛孔錘加工工藝要求高、制造難度大、易出質(zhì)量問題、制造成本較高；

2、由于體積大又重，維護(hù)修理不便，工作中一旦鉆頭上某個(gè)合金頭破損，就必須整體拆下返修，即耽誤工期，費(fèi)用也較高；

3、由于直徑大、質(zhì)量重，以錐螺紋接頭的方式連接需要整體旋轉(zhuǎn)，而且需要很大的扭矩才能擰緊使之達(dá)到所需密封性，在現(xiàn)場安裝拆卸不便。

為解決大直徑整體式潛孔錘的上述不足，美國專利：US?4429439公告了另一種集束式潛孔錘；如圖17和圖18所示，5個(gè)小直徑的沖擊器借助框架集束在一起構(gòu)成大直徑的潛孔錘，由錐螺紋接頭與鉆桿及進(jìn)氣路連接，并通過橫向氣路將壓縮空氣分配到各個(gè)小沖擊器，驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行沖擊打孔作業(yè)。

但這種集束潛孔錘的不足之處是：

1、由于集束潛孔錘直徑大、質(zhì)量重，同樣以錐螺紋接頭的方式連接需要整體旋轉(zhuǎn)，而且需要很大的扭矩才能擰緊使之達(dá)到所需密封性，在現(xiàn)場安裝拆卸不便；

2、壓縮空氣由橫向氣路進(jìn)入沖擊器時(shí)拐角近乎直角，壓力損失大，效率低；

3、按照小直徑?jīng)_擊器的布置，中心的沖擊器比周邊的沖擊器在同樣旋轉(zhuǎn)條件下，所覆蓋的打孔面積不同，沖擊頻率(做功)應(yīng)不同，但其氣路中氣壓相同、流量均分，不具有調(diào)節(jié)功能，不能有效利用能量，效率低。

4、當(dāng)集束潛孔錘旋轉(zhuǎn)打孔時(shí)，布置在外周的小直徑?jīng)_擊器上的沖擊鉆頭的外側(cè)部位與內(nèi)側(cè)部位的圓周線速度不同，做功不同，沖擊鉆頭上分布的硬質(zhì)合金頭的磨損也不同，外側(cè)的硬質(zhì)合金頭的磨損要比內(nèi)側(cè)快，工作不均衡、而且整體使用壽命低。

5、為了克服上述4的缺點(diǎn)，當(dāng)沖擊鉆頭外側(cè)磨損出現(xiàn)時(shí)，需要將布置在外周的小直徑?jīng)_擊器都拆卸下來，旋轉(zhuǎn)180度再安裝回去，這樣雖可以解決磨損不均衡的問題，但在現(xiàn)場安裝拆卸不便，而且也會(huì)影響施工進(jìn)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種使沖擊鉆頭上的硬質(zhì)合金頭磨損趨于均衡，可提高工作效率和使用壽命的自公轉(zhuǎn)組合式潛孔錘。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供該自公轉(zhuǎn)組合式潛孔錘的操作簡單快捷的施工方法。

為了解決本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明提供的自公轉(zhuǎn)組合式潛孔錘，包括聯(lián)結(jié)器、支架體、分氣裝置和安裝在支架體上的數(shù)個(gè)小直徑的沖擊器，所述沖擊器的沖擊器本體的前端設(shè)有圓柱形導(dǎo)向套，沖擊鉆頭的頸部為圓柱形導(dǎo)向軸，所述的沖擊鉆頭的圓柱形導(dǎo)向軸插入所述的沖擊器本體前端的圓柱形導(dǎo)向套內(nèi)并借助對(duì)開的限位環(huán)定位，使所述的沖擊鉆頭可軸向移動(dòng)和同軸旋轉(zhuǎn)地安裝在所述的沖擊器本體上。

所述的沖擊器的接頭是帶定位環(huán)槽和密封槽的圓柱體接頭，數(shù)個(gè)所述的沖擊器分別插入支架體的上板和底板的定位孔，借助對(duì)開的定位環(huán)、限位套、擋圈、卡簧與支架體連接定位；所述的圓柱體接頭的端部插入所述的分氣裝置的過渡氣孔中，所述的密封槽中裝入密封圈密封。