一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置及钻孔施工方法与流程

1.本发明涉及钻孔技术领域，具体涉及一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置及钻孔施工方法。


背景技术：

2.钢结构桥梁已经广泛应用铁路、公路等，大型钢结构桥梁一般是在车间内进行拼接后再进行出厂运输，桥梁钢板梁和箱形钢梁同混凝土相结合的桥型，以及把正交异性板桥面同箱形钢梁相结合的桥型，在大、中跨径的桥梁上广泛运用，而钢结构桥梁在拼接过程中需在吊顶、侧壁、地面等部位进行钻孔作业，钻孔工具一般采用电锤、电钻、水钻进行打孔作业。当下钻面倾斜但需要竖直钻孔时，需要使用到辅助架对电钻进行辅助，防止钻孔的位置发生倾斜。常规的辅助架采用利用摆动件的重力对寻找钻孔的方向，当停止摆动后根据摆动件的引导的方向下钻，但由于摆动件与支架之间具有摩擦力，会出现摆动件还未完全到达竖直位置时便停止摆动，使得引导钻孔的方向不准确。


技术实现要素：

3.本发明提供一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置及钻孔施工方法，以解决现有的钻孔装置引导方向不准确的问题。
4.本发明的一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置采用如下技术方案：
5.一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置包括电钻和钻孔辅助装置，钻孔辅助装置包括支架、摆动件和传动装置。摆动件包括摆杆、导向管、安装壳、固定缸、活塞板、活动缸、第一限位件、振动件、第二限位件和蓄能弹簧；摆杆竖直设置，其上端绕沿前后方向延伸的水平轴线转可转动地安装于支架；导向管安装于摆杆，其轴线沿竖直方向延伸；安装壳安装于摆杆，其内具有开口向上的容纳腔；固定缸固定安装于安装壳内，内部具有开口朝上的第一储液腔，第一储液腔的下部与所述容纳腔的下部连通；活塞板与容纳腔的周壁滑动密封配合，其上设置有贯穿于活塞板上下两端的通孔；活动缸可上下滑动地安装于安装壳，且下端插入第一储液腔，活动缸的内部设置有开口朝下的第二储液槽，第二储液槽的槽顶部设置有溢流孔；第一限位件配置成初始状态下限制活动缸的上下移动，且在外力的作用下取出后与活动缸脱离；振动件设置于活动缸的上方，且可上下滑动地安装于安装壳；第二限位件配置成初始状态下限制振动件的上下移动，且在活动缸下移到第一预设位置时解除对振动件的限制，当活动缸下移到第二预设位置后限制活动缸的上下移动；蓄能弹簧的上端与振动件相抵，下端与活动缸相抵，且初始状态下为压缩状态；初始状态下，容纳腔的下部填充有液体，且第一储液腔和第二储液腔内均充满液体，处于活塞板的下方的第一储液腔和所述通孔内均设置有仅允许液体从下往上流动的单向阀；传动机构配置成将摆动件绕水平轴线的转动转化为活塞板的上下移动。
6.进一步地，所述振动件内设置有开口朝下的安装槽，所述蓄能弹簧设置于安装槽内；所述活动缸的上端设置有挡板和支撑杆，所述挡板处于安装槽的下方且与蓄能弹簧接
触，支撑杆的上端连接挡板，下端连接活动缸；振动件的下端连接有套筒，套筒的下端延伸至与活动缸的上表面接触，且内周壁上固接有环形挡台；摆动件还包括振动弹簧，振动弹簧套装于所述支撑杆，并处于环形挡台的上方。
7.进一步地，所述第二限位件包括引导台和第二限位杆；引导台设置于活动缸的外周壁，引导台的侧面由下至上逐渐向外延伸，且引导台的侧面的上部设置有开口朝外的限位槽；第二限位杆包括固定套、竖杆、第一挡杆和第二挡杆；固定套安装于安装壳，其轴线沿水平方向延伸；竖杆的上端延伸至振动件的上方，下端延伸至引导台的下方；第一挡杆安装于竖杆的下端且沿水平方向可滑动地安装于固定套，其内端与活动缸的外周壁接触；第二挡杆沿水平方向可滑动地安装于竖杆的上端，且与振动件的上表面相抵，所述第一挡杆与竖杆之间及竖杆与安装壳的内周壁之间均设置有复位弹簧，以在活动缸相对于固定缸向下移动到使得所述引导台的侧面与第一限位端的内端接触时向外推动第二限位件，使第二挡杆与振动件脱离，振动件在蓄能弹簧的作用下向上移动，当活动缸继续下移到使得限位槽与第一挡杆对应时促使第一挡杆插入限位槽。
8.进一步地，所述第一限位件包括连杆、插杆和限位杆；连杆竖直设置；插杆的外端连接于连杆的下端，内端插入限位槽内；限位杆的内端连接于连杆的上端且与安装壳的上端面相抵。
9.进一步地，传动机构包括固定轴、摆动轴、传动带、传动齿轮和齿条；固定轴沿前后方向延伸，其后端安装于支架，所述摆杆的上端绕固定轴可转动；摆动轴沿前后方向延伸且处于固定轴的正下方，摆动轴的一端安装于摆杆的下端；传动带套装于固定轴和摆动轴的外侧，以在摆杆绕固定轴转动时绕固定轴和摆动轴转动；传动齿轮绕自身轴线可转动地安装于摆杆，且处于固定轴和摆动轴之间，传动齿轮外侧与传动带的内周壁摩擦配合；齿条竖直安装于活塞板的下端，且与齿轮啮合。
10.进一步地，钻孔辅助装置还包括第一锁紧螺钉，第一锁紧螺钉插入摆杆且与固定轴的周壁相抵，用于使摆杆与支架固定。
11.进一步地，所述竖杆包括第一竖杆段、第二竖杆段和第二锁紧螺钉；第一竖杆段插入第二竖杆段；第二锁紧螺钉插入第一竖杆段和第二竖杆段重合部分且与第一竖杆段相抵；所述连杆包括第一连杆段、第二连杆段和第三锁紧螺钉，第一连杆段插入第二连杆段，第三锁紧螺钉插入第一连杆段和第二连杆段的重合部分且与第一连杆段相抵。
12.进一步地，固定缸的下部为两个吸水管，吸水管的管壁上设置有进水孔，吸水管的管道内安装有所述仅允许液体从下往上流动的单向阀。
13.一种钢结构桥梁地基施工钻孔施工方法包括：将支架固定在地面，之后，手动将传动带中部撑起，使得传动带与传动齿轮脱离接触；再拉动摆杆的下端至一定高度后松开传动带，使传动带和齿轮接触；接着将第一限位杆取下，使得活动缸可以上下活动，同时释放摆杆，使得摆动件绕固定轴往复摆动；当摆杆停止摆动后，拧紧第一锁紧螺钉，使摆杆与支架固定，之后将电钻的钻头穿过导向管钻孔。
14.当钻孔的位置相对于水平面倾斜角度较小时，松动第二锁紧螺钉，将第一竖杆段向靠近第二竖杆段的一侧移动，之后再次拧紧第二锁紧螺钉，使得振动件的高度降低；同样地，松动第三锁紧螺钉，将第一竖杆段从第二竖杆段拉出部分，之后再次拧紧第三锁紧螺钉，以适应活动缸的高度变化。
15.本发明的有益效果是：本发明的一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置通过设置钻孔辅助装置，使用户在利用摆动件绕固定轴转动后停留的位置确定竖直钻孔的方向，当摆动件即将停摆时振动件会上下振动，减小摆动件与支架的摩擦力，进而使摆动件更容易转动至竖直状态，避免用户在利用钻孔辅助装置寻找钻孔的方向时，因摆动件和支架的摩擦力而导致摆动件未移动至竖直位置便停止转动，从而出现引导钻孔的方向偏斜的问题。
16.当钻孔的位置相对于水平面倾斜角度较小时，由于拉动摆杆的幅度越低，摆动件稳定所需的时间越短，为了保证振动件被及时触发，可以通过调节竖杆和连杆的长度，使初始状态下振动件和活动缸的高度降低，使活动缸向固定缸的一侧靠近。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置的实施例的结构示意图；
19.图2为本发明的一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置的实施例的安装壳被剖开的结构示意图；
20.图3为本发明的一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置的实施例的主视剖视图；
21.图4为图3中a的放大示意图；
22.图5为图3中b的放大示意图；
23.图6为本发明的一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置的实施例的第一限位件的结构示意图。
24.图中：1、支架；2、摆杆；3、振动件；4、引导管；5、传动带；6、固定轴；7、摆动轴；8、传动齿轮；9、第一限位杆；10、第一连杆段；101、第二连杆段；11、固定缸；12、活动缸；13、吸水管；14、第一锁紧螺钉；15、第二限位杆；16、齿条；17、溢流孔；18、进水孔；19、振动弹簧；20、蓄能弹簧；21、第二挡杆；22、第一复位弹簧；23、第一竖杆段；24、第二锁紧螺钉；25、第二竖杆段；26、限位槽；27、第二复位弹簧；28、固定套；29、活塞板；291、通孔；31、安装壳；32、引导台；33、第一挡杆；34、第三锁紧螺钉；35、插杆；36、挡板；37、支撑杆。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明的一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置的实施例，如图1至图6所示，一种钢结构桥梁地基施工钻孔装置包括电钻和钻孔辅助装置。钻孔辅助装置包括支架1、摆动件和传动装置。支架1包括互相垂直的横杆和支柱，横杆沿水平方向延伸。摆动件包括摆杆2、导向管、安装壳31、固定缸11、活塞板29、活动缸12、第一限位件、振动件3、第二限位件和蓄能弹簧20。摆杆竖直设置，其上端绕沿前后方向延伸的水平轴线可转动地安装于支柱的上端。
安装壳31安装于摆杆2，其内具有开口向上的容纳腔；导向管固定安装于安装壳31的外侧壁，其轴线沿竖直方向延伸；固定缸11固定安装于安装壳31内，内部具有开口朝上的第一储液腔，第一储液腔的下部与所述容纳腔的下部连通；活塞板29与容纳腔的周壁滑动密封配合，其上设置有贯穿于活塞板29上下两端的通孔291；活动缸12可上下滑动地安装于安装壳31，且下端插入第一储液腔，活动缸12的内部设置有开口朝下的第二储液槽，第二储液槽的槽顶部设置有溢流孔17；第一限位件配置成初始状态下限制活动缸12的上下移动，且在外力的作用下取出后与活动缸12脱离；振动件3设置于活动缸12的上方，且可上下滑动地安装于安装壳31；第二限位件配置成初始状态下限制振动件3的上下移动，且在活动缸12下移到第一预设位置时解除对振动件3的限制，当活动缸12下移到第二预设位置后限制活动缸12的上下移动；蓄能弹簧20的上端与振动件3相抵，下端与活动缸12相抵，且初始状态下为压缩状态，以在振动件3被解除限制后促使振动件3上下振动。初始状态下，容纳腔的下部填充有液体，且第一储液腔和第二储液腔内均充满液体，处于活塞板29的下方的第一储液腔和所述通孔291内均设置有仅允许液体从下往上流动的单向阀。传动机构配置成将摆动件绕水平轴线的转动转化为活塞板29的上下移动。
27.在本实施例中，如图3所示，振动件3内设置有开口朝下的安装槽，所述蓄能弹簧20设置于安装槽内；活动缸12的上端设置有挡板36和支撑杆37，所述挡板36处于安装槽的下方且与蓄能弹簧20接触，支撑杆34的上端连接挡板，下端连接活动缸12；振动件3的下端连接有套筒，套筒的下端延伸至与活动缸12的上表面接触，且内周壁上固接有环形挡台。摆动件还包括振动弹簧19，振动弹簧19套装于所述支撑杆37。当第二限位件解除对振动件3的限制后振动件3在蓄能弹簧20的弹力作用下向上弹起，带动振动弹簧19弹起，当振动弹簧19与挡板36接触后压缩，之后振动件3在振动弹簧19的弹力和重力的作用下下降，实现振动件3的上下振动。
28.在本实施例中，如图3至图5所示，所述第二限位件包括引导台32和第二限位杆15；引导台32设置于活动缸12的外周壁，引导台32的侧面由下至上逐渐向外延伸，且引导台32的侧面的上部设置有开口朝外的限位槽26。第二限位杆15包括固定套28、竖杆、第一挡杆33和第二挡杆21。固定套28安装于安装壳31，其轴线沿水平方向延伸。竖杆的上端延伸至振动件3的上方，下端延伸至引导台32的下方。第一挡杆33安装于竖杆的下端且沿水平方向可滑动地安装于固定套28，其内端与活动缸12的外周壁接触。第二挡杆21沿水平方向可滑动地安装于竖杆的上端，且与振动件3的上表面相抵，所述第一挡杆与竖杆之间及竖杆与安装壳31的内周壁之间均设置有复位弹簧，具体地，处于第一挡杆与竖杆之间的复位弹簧为第一复位弹簧22，第一复位弹簧22沿水平方向压缩和拉伸；处于竖杆与安装壳31的内周壁之间的复位弹簧为第二复位弹簧27，第二复位弹簧27沿水平方向压缩和拉伸，以在活动缸12相对于固定缸11向下移动到使得所述引导台32的侧面与第一限位端的内端接触时向外推动第二限位件，使得第二挡杆21与振动件3脱离，振动件3在蓄能弹簧20的作用下向上移动，此时第二挡杆21挤压第一复位弹簧22并向外移动,。当活动缸12继续下移到限位槽与第一挡杆对应时，第一挡杆33在第二复位弹簧27的作用下插入限位槽26中，限制活动缸12的上下移动。
29.在本实施例中，如图6所示，第一限位件包括连杆、插杆35和第一限位杆9。连杆竖直设置；插杆35的外端连接于连杆的下端，内端插入限位槽26内；第一限位杆9的内端连接
于连杆的上端且与安装壳31的上端面相抵，以在初始状态下限制活动缸12的移动。
30.在本实施例中，如图1所示，传动机构包括固定轴6、摆动轴7、传动带5、传动齿轮8和齿条16。固定轴6沿前后方向延伸，其后端固定安装于支架1的支柱，所述摆杆2的上端绕固定轴6可转动。摆动轴7沿前后方向延伸且处于固定轴6的正下方，摆动轴7的一端安装于摆杆2的下端；传动带5套装于固定轴6和摆动轴7的外侧，以在摆杆2绕固定轴6转动时绕固定轴6和摆动轴7转动。传动齿轮8绕自身轴线可转动地安装于摆杆2，且处于固定轴6和摆动轴7之间，传动齿轮8外侧与传动带5的内周壁摩擦配合，齿条16竖直安装于活塞板29的下端，且与齿轮啮合，以在传动带5绕固定轴6和摆动轴7转动时带动传动齿轮8转动，传动齿轮转动带动齿条16和活塞板29上下移动。
31.在本实施例中，如图1至3所示，钻孔辅助装置还包括第一锁紧螺钉14，第一锁紧螺钉14插入摆杆2且与固定轴6的周壁相抵，当摆杆2不再转动时，为了防止在进行钻孔操作时引导管4晃动，通过拧紧第一锁紧螺钉14，使用于使摆杆2与支架1固定。
32.在本实施例中，如图4至图6，竖杆包括第一竖杆段23、第二竖杆段25和第二锁紧螺钉24；第一竖杆段23插入第二竖杆段25；第二锁紧螺钉24插入第一竖杆段23和第二竖杆段25重合部分且与第一竖杆段23相抵。当钻孔的位置相对于水平面倾斜角度较小时，松动第二锁紧螺钉24，将第一竖杆段23向靠近第二竖杆段25的一侧移动，之后再次拧紧第二锁紧螺钉24，使得振动件3的高度降低，进而可以小幅度摆动摆杆2就能很快的触发振动件3的上下振动。连杆10包括第一连杆段10、第二连杆段101和第三锁紧螺钉34，第一连杆段101插入第二连杆段101，第三锁紧螺钉34插入第一连杆段10和第二连杆段101的重合部分且与第一连杆段10相抵。当完成竖杆的调节后，为适应活动缸12的高度变化，还需要调节连杆10，具体地，先松动第三锁紧螺钉34，将第一连杆段10从第二连杆段101中拉出部分，之后再次拧紧第三锁紧螺钉34。
33.在本实施例中，如图2所示，固定缸11的下部为两个吸水管13，吸水管13的管壁上设置有进水孔18，第一储液腔和容纳腔通过进水孔18连通。吸水管13的管道内安装有仅允许液体从下往上流动的单向阀，当活动缸12向下移动时防止第一储液腔中的液体进入容纳腔中。
34.本发明的一种利用钢结构桥梁地基施工钻孔装置的钻孔施工方法包括：将支架1固定于检测面，手动将传动带5中部撑起使得传动齿轮8和传动带5脱离接触，再拉动摆杆2的下端至一定高度后松开传动带5，使传动带5和传动齿轮8接触，接着将第一限位杆9取下，使得活动缸12可以上下活动，活动缸12在蓄能弹簧20的作用下沿固定缸11向下滑动，进而使得处于活塞板29上方的液体从溢流孔17中溢出，进入容纳腔的底部，同时释放摆杆2，使得摆杆2绕固定轴6往复摆动，当摆杆2绕固定轴6顺时针摆动时，传动带5带动传动齿轮8绕自身轴线沿逆时针转动，传动齿轮8绕自身轴线逆时针转动时带动齿条16和活塞板29下移，由于吸水管13内设置有单向阀，因此处于活塞板29下侧的液体不会进入容纳腔，进而使活塞板29下侧的液体通过通孔291流至活塞板29上侧；当摆杆2绕固定轴6逆时针摆动，传动带5带动传动齿轮8绕自身轴线顺时针转动，传动齿轮8绕自身轴线顺时针转动时带动齿条16和活塞板29上移，由于通孔291内设置有单向阀，因此处于活塞板29上侧的液体不会通过通孔291流向活塞板的下方，故处于活塞板上方的液体29在活塞板的推动下从溢流孔17中流出，流至容纳腔的底部，且当活塞板29上移时，容纳腔的底部的液体通过进水孔18被抽进吸
水管13，进而将活塞板29下方的第一储液腔再次充满。
35.当第一限位杆9被取下时，活动缸12在蓄能弹簧20的作用下具有下移的趋势，当摆杆2绕固定轴6逆时针摆动时，活动缸12在液体的作用下具有上移的趋势，且由于开始时摆杆2摆动的幅度较大，因此活动缸12上移的趋势较大，使得活动缸12无法下移；随着摆杆2的摆动幅度越来越小，活动缸12上移的趋势逐渐变小，且小于蓄能弹簧20的预紧力，使得活动缸12开始间歇下移，当活动缸12下移到引导台32与第一挡杆33的侧面接触时开始向外挤推第一挡杆33，使得第一挡杆33通过第二竖杆段25推动第二挡杆21向外移动，当第二挡杆21与振动件3脱离后振动件3在蓄能弹簧20的作用下上弹，活动缸12在蓄能弹簧20的作用下继续下移，直至第一挡杆33卡进限位槽26时活动缸12不再移动，进而第二挡杆21顶推第一复位弹簧22向外移动，振动件3在重力和蓄能弹簧20和振动弹簧19的弹力的作用下上下振动，使得摆杆2与支架1的摩擦力减小，摆杆2相对于固定轴6之间更易转动，进而使摆杆2更容易靠近竖直位置。当摆杆2停止摆动后，拧紧第一锁紧螺钉14，使摆杆2不再转动，之后将电钻的钻头穿过引导管4钻孔。
36.当检测面相对于水平面倾斜角度较小时，松动第二锁紧螺钉24，将第一竖杆段23向靠近第二竖杆段25的一侧移动，之后再次拧紧第二锁紧螺钉24，使得振动件3的高度降低；同样地，松动第二锁紧螺钉24，将第一竖杆段23从第二竖杆段25拉出部分，之后再次拧紧第二锁紧螺钉24，以适应活动缸12的高度变化。
37.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。