[發明專利]一種適用于巖與土的螺旋沖擊鉆機及施工方法

在審

• 申請號: 202011300309.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112502611A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 賈金青;高幸;陳湘生;張麗華;周同和;廖小平;王旭春;朱彥鵬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E21B6/04
• 分類號: E21B6/04;E21B19/18;E21B10/00;E21B17/042
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司 21238
• 代理人: 劉琦

本發明提供一種適用于巖與土的螺旋沖擊鉆機及施工方法，鉆機包括鑿巖部件、鉆土部件、齒輪、鉆桿和鉆頭；鑿巖部件包括氣缸，氣缸頂部設有氣管，氣缸底部開孔，氣缸內設有活塞，活塞頂部與渦輪扇葉固定連接，活塞底部與傳力構件固定連接；鉆土部件包括電機，電機設于傳力構件內；齒輪內部與鉆桿嵌套連接，齒輪外部分別與傳力構件的底面和電機嚙合連接，齒輪底部通過受力構件與鉆桿固定連接；鉆頭包括螺旋鉆頭和高強鑿巖鉆頭。本發明解決了鉆孔設備無法適用于不同土層的難題，可適應不同的地層條件，可精準控制鉆孔角度，機動性強，綠色環保、節能降噪，鉆頭堅固牢靠，適用于邊坡、基坑支護工程。

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，具體涉及一種適用于巖與土的螺旋沖擊鉆機及施工方法。

背景技術

錨桿支護是巖土工程領域中常見的支護形式，通常，土層鉆孔采用螺旋鉆機，巖石層采用沖擊潛孔鉆成孔。實際工程中，常常會遇到既有土層又有巖層的復雜地層，此類問題的常規解決方法是更換鉆孔設備。但是，此類解決方法存在下列問題：(1)機具設備的更換、運輸、組裝、校核花費大量時間，增加施工工期。(2)根據不同地層情況更換不同鉆孔設備，無形之中增加了工程費用。(3)機具更換移位容易造成孔位偏差及鉆孔傾斜。

發明內容

針對上述技術問題，本發明旨在提供一種適用于土層與巖層交替的地層情況、鉆孔效率高、適應范圍廣、方便快捷并易于操作的的螺旋沖擊鉆機及施工方法。

本發明采用的技術方案是：

一種用于巖與土的螺旋沖擊鉆機，包括配電系統、空壓系統、鑿巖部件、鉆土部件、齒輪、鉆桿和鉆桿底部的鉆頭；所述鑿巖部件包括氣缸，氣缸頂部設有氣管，氣缸底部開孔，氣缸內設有活塞，活塞頂部與渦輪扇葉固定連接，活塞底部與傳力構件固定連接；所述鉆土部件包括鉆土殼體和電機，傳力構件設于鉆土殼體內，電機設于傳力構件內；齒輪內部與鉆桿嵌套連接，齒輪外部分別與傳力構件的底部和電機嚙合連接，齒輪底部通過受力構件與鉆桿固定連接；所述鉆頭包括螺旋鉆頭，螺旋鉆頭底部連接有高強鑿巖鉆頭，其既滿足土層鉆孔的旋挖功能又滿足巖層鉆孔的沖擊鑿巖功能。

所述鉆桿采用拼接式連接組裝加長，例如螺紋連接組裝加長，根據鉆孔深度對鉆桿組合拼裝，使其滿足孔深要求。

活塞頂部與渦輪扇葉的軸或扇葉固定連接。

所述鉆桿底部和鉆頭通過螺紋連接，更進一步的，鉆機還包括與鉆頭配套的拆卸裝置，例如扳手，將鉆頭與拆卸裝置相互咬合，通過控制鉆桿反方向轉動，實現鉆桿及鉆頭的自行拆卸。

所述氣缸外還設有鑿巖殼體，鑿巖殼體與鉆土殼體螺栓相連。

齒輪為一個，還可以是上、下兩個，上邊的齒輪外部與電機嚙合，下邊的齒輪外部與傳力構件的底部嚙合，下邊齒輪的底部通過受力構件與鉆桿固定連接。優選齒輪為一個。

本發明還提供一種用于巖與土的螺旋沖擊鉆機的施工方法：當高強鑿巖鉆頭接觸土層時，開啟電機，電機通過鉆桿轉動帶動螺旋鉆頭和高強鑿巖鉆頭轉動，進行鉆孔；當高強鑿巖鉆頭接觸巖層時，空壓系統(泵入或抽出氣體)通過氣管控制渦輪扇葉帶動活塞轉動，同時控制活塞上、下運動，使得傳力構件帶動鉆桿轉動，并帶動螺旋鉆頭和高強鑿巖鉆頭轉動，同時將沖擊荷載傳遞至受力構件，通過鉆桿帶動高強鑿巖鉆頭邊轉動邊鑿碎巖石。

優選空壓系統通過氣管控制渦輪扇葉帶動活塞低頻轉動。

本發明的有益效果：

(1)可適應不同的地層條件，特別適合于土層與巖層交替的地層。本鉆機可根據不同的地層情況采取不同的鉆孔方式，當遇到土體地層時，可采用旋挖的方式鉆孔；當遇到堅硬的巖體地層時，可采用沖擊鑿巖的方式鉆孔。

(2)綠色環保、節能降噪。鑿巖部件以壓縮空氣為動力源，無有害產物，節能環保；同時鑿巖部件工作效率高。