[發明專利]一種用于嵌巖樁軟硬不均地層的氣壓控制式切巖裝置

有效

• 申請號: 201610808051.6
• 申請日: 2016-09-06
• 公開（公告）號: CN106223855B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 潘曉;林大干;李曦宇;方兆寅;王國鋒
• 申請（專利權）人: 浙江省交通工程建設集團有限公司
• 主分類號: E21B7/10
• 分類號: E21B7/10;E21B7/18;E21B10/43;E21B44/00
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙)31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種用于嵌巖樁軟硬不均地層的氣壓控制式切巖裝置，其特征在于，包括切巖護筒(1)、錐形切削刀具系統(2)、齒形切削刀具系統(3)、振動傳感系統(4)、氣壓傳感系統(5)、氣壓囊系統(6)、高壓水管(7)、多徑接駁器(8)、隔振彈簧(9)、鉆桿(10)、氣壓控制器(11)、振動控制器(12)、高壓水泵(13)、電纜線(14)、強力膠粘劑(15)、氣壓流量控制器(17)、氣壓穩固螺栓(18)、橡膠減震墊(19)、隔振緊固螺栓(20)、固位銷釘(21)；

所述的切巖護筒(1)內置錐形切削刀具系統(2)、齒形切削刀具系統(3)、振動傳感系統(4)、氣壓傳感系統(5)、氣壓囊系統(6)，錐形切削刀具系統(2)、齒形切削刀具系統(3)均與振動傳感系統(4)連接，氣壓囊系統(6)與氣壓傳感系統(5)連接，振動傳感系統(4)、氣壓傳感系統(5)通過電纜線(14)分別與振動控制器(12)、氣壓控制器(11)連接，高壓水管(7)貫穿整個切巖護筒(1)并與多徑接駁器(8)、鉆桿(10)依次連接；

所述的切巖護筒(1)包括第一水平固力板(101)、第二水平固力板(102)、第三水平固力板(103)、底部高壓噴嘴(104)、水平高壓噴嘴系統(105)、中空區(106)、實體區(107)、預留洞口(108)、雙層過濾網(109)，其作用主要是保證嵌巖樁鉆孔的直徑符合設計要求，同時保護內置的敏感元件在入巖鉆進過程中的破壞；

所述的第一水平固力板(101)限位在刀具系統中各刀具的中部，主要用于刀具中部的受力穩定，確保錐形切削刀具系統(2)、齒形切削刀具系統(3)中錐形切削刀具、齒形切削刀具切巖時刀具中部的受力穩定；

所述的第二水平固力板(102)限位在刀具系統中各刀具的尾部，主要用于刀具尾部的受力穩定，確保錐形切削刀具系統(2)、齒形切削刀具系統(3)中錐形切削刀具、齒形切削刀具切巖時刀具尾部的受力穩定；

所述的第三水平固力板(103)固定和承載穩氣壓傳感系統(5)、固氣壓囊系統(6)，主要用于穩固氣壓囊系統(6)，確保氣壓囊加壓、恒壓時的受力均衡；

所述的底部高壓噴嘴(104)通過高壓水管(7)與高壓水泵(13)連接，主要用于嵌巖樁切巖時底部高壓水流的射出口；

所述的水平高壓噴嘴系統(105)包括兩層，每一層均勻分布有噴嘴，通過高壓水管(7)與高壓水泵(13)連接，主要用于嵌巖樁切巖時由鉆進中心向鉆孔壁方向射出高壓水流的射水口；

所述中空區(106)位于切巖護筒(1)的最中心，中空區(106)內置高壓水管(7)，其外圍是實體區(107)；

所述實體區(107)主要承擔切巖護筒(1)旋轉時所需的軸力、扭力以及材料強度；所述實體區(107)外圍設有預留洞口(108)；

所述預留洞口(108)主要用于振動傳感系統(4)、氣壓傳感系統(5)與外部控制系統的連接；

所述雙層過濾網(109)設于噴嘴外，主要作用是避免巖石碎渣隨水流流入內置的高壓水管(7)內，保持內置高壓水管(7)的暢通；

所述的錐形切削刀具系統(2)與齒形切削刀具系統(3)互為45°設置；

所述的錐形切削刀具系統(2)共設20把錐形切削刀具，包括第一錐形切削刀(201)、第二錐形切削刀(202)、第三錐形切削刀(203)、第四錐形切削刀(204)、第五錐形切削刀(205)、第六錐形切削刀(206)、第七錐形切削刀(207)、第八錐形切削刀(208)、第九錐形切削刀(209)、第十錐形切削刀(210)、第十一錐形切削刀(211)、第十二錐形切削刀(212)、第十三錐形切削刀(213)、第十四錐形切削刀(214)、第十五錐形切削刀(215)、第十六錐形切削刀(216)、第十七錐形切削刀(217)、第十八錐形切削刀(218)、第十九錐形切削刀(219)、第二十錐形切削刀(220)，各錐形刀具的刀刃均為硬質合金材料，且尾部內設安置振動型傳感器的預留洞口，并通過隔振緊固螺栓(20)進行穩固；

所述的齒形切削刀具系統(3)共設16把齒形切削刀具，包括第一齒形切削刀具(301)、第二齒形切削刀具(302)、第三齒形切削刀具(303)、第四齒形切削刀具(304)、第五齒形切削刀具(305)、第六齒形切削刀具(306)、第七齒形切削刀具(307)、第八齒形切削刀具(308)、第九齒形切削刀具(309)、第十齒形切削刀具(310)、第十一齒形切削刀具(311)、第十二齒形切削刀具(312)、第十三齒形切削刀具(313)、第十四齒形切削刀具(314)、第十五齒形切削刀具(315)、第十六齒形切削刀具(316)，各齒形刀具的刀刃均為硬質合金材料，且尾部內設安置振動型傳感器的預留洞口，并通過隔振緊固螺栓(20)進行穩固；

所述的振動傳感系統(4)共設36個振動傳感器，包括第一振動傳感器(401)、第二振動傳感器(402)、第三振動傳感器(403)、第四振動傳感器(404)、第五振動傳感器(405)、第六振動傳感器(406)、第七振動傳感器(407)、第八振動傳感器(408)、第九振動傳感器(409)、第十振動傳感器(410)、第十一振動傳感器(411)、第十二振動傳感器(412)、第十三振動傳感器(413)、第十四振動傳感器(414)、第十五振動傳感器(415)、第十六振動傳感器(416)、第十七振動傳感器(417)、第十八振動傳感器(418)、第十九振動傳感器(419)、第二十振動傳感器(420)、第二十一振動傳感器(421)、第二十二振動傳感器(422)、第二十三振動傳感器(423)、第二十四振動傳感器(424)、第二十五振動傳感器(425)、第二十六振動傳感器(426)、第二十七振動傳感器(427)、第二十八振動傳感器(428)、第二十九振動傳感器(429)、第三十振動傳感器(430)、第三十一振動傳感器(431)、第三十二振動傳感器(432)、第三十三振動傳感器(433)、第三十四振動傳感器(434)、第三十五振動傳感器(435)、第三十六振動傳感器(436)；

第一錐形切削刀(201)與第一振動傳感器(401)連接，第二錐形切削刀(202)與第二振動傳感器(402)連接，第三錐形切削刀(203)與第三振動傳感器(403)連接，第四錐形切削刀(204)與第四振動傳感器(404)連接，第五錐形切削刀(205)與第五振動傳感器(405)連接，第六錐形切削刀(206)與第六振動傳感器(406)連接，第七錐形切削刀(207)與第七振動傳感器(407)連接，第八錐形切削刀(208)與第八振動傳感器(408)連接，第九錐形切削刀(209)與第九振動傳感器(409)連接，第十錐形切削刀(210)與第十振動傳感器(410)連接，第十一錐形切削刀(211)與第十九振動傳感器(419)連接，第十二錐形切削刀(212)與第二十振動傳感器(420)連接，第十三錐形切削刀(213)與第二十一振動傳感器(421)連接，第十四錐形切削刀(214)與第二十二振動傳感器(422)連接，第十五錐形切削刀(215)與第二十三振動傳感器(423)連接，第十六錐形切削刀(216)與第二十四振動傳感器(424)連接，第十七錐形切削刀(217)與第二十五振動傳感器(425)連接，第十八錐形切削刀(218)與第二十六振動傳感器(426)連接，第十九錐形切削刀(219)與第二十七振動傳感器(427)連接，第二十錐形切削刀(220)與第二十八振動傳感器(428)連接；

第一齒形切削刀具(301)與第十一振動傳感器(411)連接，第二齒形切削刀具(302)與第十二振動傳感器(412)連接，第三齒形切削刀具(303)與第十三振動傳感器(413)連接，第四齒形切削刀具(304)與第十四振動傳感器(414)連接，第五齒形切削刀具(305)與第十五振動傳感器(415)連接，第六齒形切削刀具(306)與第十六振動傳感器(416)連接，第七齒形切削刀具(307)與第十七振動傳感器(417)連接，第八齒形切削刀具(308)與第十八振動傳感器(418)連接，第九齒形切削刀具(309)與第二十九振動傳感器(429)連接，第十齒形切削刀具(310)與第三十振動傳感器(430)連接，第十一齒形切削刀具(311)與第三十一振動傳，感器(431)連接，第十二齒形切削刀具(312)與第三十二振動傳感器(432)連接，第十三齒形切削刀具(313)與第三十三振動傳感器(433)連接，第十四齒形切削刀具(314)與第三十四振動傳感器(434)連接，第十五齒形切削刀具(315)與第三十五振動傳感器(435)連接，第十六齒形切削刀具(316)與第三十六振動傳感器(436)連接；

所述的振動傳感系統(4)通過電纜線(14)伸入預留洞口(108)內與振動控制器(12)連接；

所述的氣壓傳感系統(5)共設4個氣壓傳感器，包括第一氣壓傳感器(501)、第二氣壓傳感器(502)、第三氣壓傳感器(503)、第四氣壓傳感器(504)；

所述的氣壓囊系統(6)共設4個氣壓囊，包括第一氣壓囊(601)、第二氣壓囊(602)、第三氣壓囊(603)、第四氣壓囊(604)，4個氣壓囊互為90°分布，并通過強力膠粘劑(15)粘貼于切巖護筒(1)內壁；

所述的氣壓囊系統(6)中各氣壓囊的進氣口通過氣壓穩固螺栓(18)與第三水平固力板(103)固定，然后與氣壓流量控制器(17)、氣壓傳感系統(5)依次連接，其中，第一氣壓囊(601)對應連接的是第一氣壓傳感器(501)，第二氣壓囊(602)對應連接的是第二氣壓傳感器(502)，第三氣壓囊(603)對應連接的是第三氣壓傳感器(503)，第四氣壓囊(604)對應連接時第四氣壓傳感器(504)；

所述的氣壓傳感系統(5)通過電纜(14)伸入預留洞口(108)內與氣壓控制器(11)連接；

所述的高壓水管(7)通過中空區(106)貫穿整個切巖護筒(1)與高壓水泵(13)連接；

所述的多徑接駁器(8)為中空圓形結構，內設第一接駁槽(801)、第二接駁槽(802)、銷釘孔(803)；當多徑接駁器(8)與鉆桿(10)連接時，可根據鉆桿(10)的直徑大小選擇第一接駁槽(801)或第二接駁槽(802)進行接駁，然后利用固位銷釘(21)插入對應的銷釘孔(803)進行固定；

所述的隔振彈簧(9)設于切巖護筒(1)與多徑接駁器(8)之間，其上端、下端分別設橡膠減震墊(19)。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括清渣口(22)，所述的清渣口(22)設于切巖護筒(1)的底部，共設8個，互為45°設置，分別與高壓水管(7)連接。