一种液压潜孔锤咬合桩组合钻头的制作方法

1.本实用新型属于岩土领域中基坑支护工程中的咬合桩施工的一种机械设备，是可以快速、高效的破碎岩溶洞地层、岩石地层等硬质岩层的掘进机械。


背景技术：

2.随着我国城市建设的脚步加快，城市地下空间的有序规划利用越来越走向成熟，而地下空间的开发就离不开岩土工程中的基坑支护，以此来为地下空间施工保驾护航。随着城市发展的需要，地下的空间的深度从过去的几米到现在20～30多米，未来可能达到100多米深，这就导致过去很多止水护壁的简单的施工方法与施工设备不能跟上时代的脚步，满足时代的发展要求。例如：过去用于止水护壁的咬合桩施工方法和施工设备就难于满足即时的施工要求。过去施工咬合桩由于设备自身的限制，其过程是先间隔打好两根不放入钢筋笼的独立素混凝土桩，然后在两根素混凝土桩中间打入一根放入钢筋笼的混凝土桩。在打入中间这根桩的时候，切入两边没有钢筋笼的混凝土桩身一定深度。这种施工过程会出现以下的问题:1.在施工过程中，由于地质条件的变化，两根先打入的素混凝土桩很难保证与中间那根钢筋笼混凝土桩施工成同一垂直面，因此无法保证中间桩与两边桩咬合。2.由于先打入的素混凝土桩没有安放钢筋笼以增加桩身的韧性，在打入中间钢筋笼的混凝土桩时，很容易将两边的素混凝土桩在咬合时挤断，而断桩后形成的连续咬合桩墙的围护能力与封水效果就将严重降低。3.对于硬岩石地层钻进时，由于施工效率极低，单个成桩时间无法保证，从而无法控制混凝土的硬化时间，最终会导致咬合桩面失败。
3.另一种能达到止水护壁的效果的施工工艺叫连续墙施工工法。这种工法遇到硬岩石地层，溶洞地层时一般采用国外引进的液压双轮铣设备进行施工。这种设备首先价格特别昂贵，其次针对硬岩石地层、溶洞地层等难以施工的地层，施工效率极低，施工成本非常高，再就是这种设备故障率很高，维修成本高。
4.本实用新型采用几个独立的旋转冲击钻头，由于这种施工工艺是高频率冲击加回转，所以掘进效率极高。通过钻头几组直线排列，单次施工的截面积大大增加，施工效率大大提高，降低施工成本，同时施工质量能够更好的保障。


技术实现要素：

5.本实用新型的技术目的在于提供了一种施工质量稳定，施工效率高的地下咬合围护桩的施工设备。
6.本实用新型采用的技术方案为通过齿轮箱驱动几组钻头独自转动或同时转动，通过单一钻头转动的同时打击岩石实现旋转冲击破碎，同时冲击破碎的岩屑、碎石等通过连接地面钻机的中空钻杆以反循环的方式排出孔底。这种高频率冲击的破碎形式的钻头几组直线排列，增加单次施工的截面积，以至于施工效率大大提高，降低施工成本，同时由于机械结构特点，施工质量能够得到更好的保障。
7.本实用新型所采用的技术方案如下：液压潜孔锤咬合桩组合钻头，齿轮箱4的输入
端与地面钻机上的钻杆1连接，齿轮箱4的输出端向下通过中间结构与组合液压冲击锤打桩钻头14连接；两组或两组以上的组合液压冲击锤打桩钻头14沿直线排列于齿轮箱4的下侧，齿轮箱4驱动组合液压冲击锤打桩钻头14旋转，同时组合液压冲击锤打桩钻头14内部自带冲击，组合液压冲击锤打桩钻头14采用旋转冲击的方式进行钻进工作。多组组合液压冲击锤打桩钻头14能够同时工作增加单次施工截面积，使成型的桩与桩之间咬合度更好。
8.所述中间结构中，齿轮箱4输出端的传动轴5输出扭矩，传动轴5与集油器11连接，集油器11固定在护筒12上；护筒12与组合液压冲击锤打桩钻头14连接，齿轮箱4的扭矩传递到组合液压冲击锤打桩钻头14。中央回转接头8的中央回转接头内圈82固定在传动轴5上，中央回转接头8的中央回转接头外圈81与制动管6连接，制动管6与齿轮箱4连接，当传动轴5转动时，中央回转接头内圈82由于固定在传动轴5上，所以随传动轴5一起转动；而齿轮箱4相对于传动轴5不动，从而下方连接的制动管6以及与制动管6连接的中央回转接头外圈81相对于传动轴5不转动，最终，组合液压冲击锤打桩钻头14转动时，其内部液压油管或气管管路能够连续旋转，而连接在中央回转接头外圈81上的液压油管或气管管路是不转动的。(如果中央回转接头外圈上的液压油管或气管管路转动，就会形成液压油管或气管管路缠绕钻杆，以至于液压油管或气管管路破损甚至扯断。)为了保护液压油管或气管管路，在护筒12与中央回转接头8之间增加护管筒9，护管筒9固定在护筒12上，随着护筒12一起转动。
9.进一步地，第一液压管路7向上连接于地面上的泵站，向下与中央回转接头外圈81连接；第二液压管路10向上连接于中央回转接头内圈82，向下与集油器11连接，同时集油器与组合液压冲击锤打桩钻头14中的液压冲击锤或气动潜孔锤连接，这样就把工作的液压油或空气传送到液压冲击锤或气动潜孔锤上，使其工作。
10.液压冲击锤或气动潜孔锤打碎岩石的碎屑，通过泵吸反循环方式排出孔底。即：下吸水管13安装在组合液压冲击锤打桩钻头14内，下吸水管13向下连接于孔底，向上连接于集油器11；所述的集油器11与传动轴5连接，传动轴5与上吸水管2连接，而上吸水管2与钻杆1连接，钻杆1与地面的泵吸反循环泵连接，进而把孔底的岩石碎屑从孔底排到地面上。
11.进一步地，所述的第一液压管路7和第二液压管路10能够为气压管路。
12.进一步地，两组或两组以上组合液压冲击锤打桩钻头14沿直线排列于齿轮箱4的下侧，齿轮箱4驱动组合液压冲击锤打桩钻头14旋转。
13.进一步地，各个组合液压冲击锤打桩钻头14为直线排列，或曲线排列。
14.进一步地，钻杆1连接齿轮箱4并带动齿轮箱4里的齿轮转动，同时齿轮箱4驱动多组组合液压冲击锤打桩钻头14同时转动。
15.进一步地，几组组合液压冲击锤打桩钻头14同时转动，其驱动方式是一个驱动装置3带动几个组合液压冲击锤打桩钻头；或者是一个驱动装置3带动一个组合液压冲击锤打桩钻头，几组驱动装置同步输出扭矩，达到组合液压冲击锤打桩钻头同时转动的目的。驱动装置3为回转驱动装置。
16.进一步地，两组或两组以上组合液压冲击锤打桩钻头14直线排列于齿轮箱4的下侧，为了保证两组组合液压冲击锤打桩钻头之间充分咬合，在两组组合液压冲击锤打桩钻头14中间圆弧角的位置安装一个液压冲击单元，把组合液压冲击锤打桩钻头14没有钻削的弧角位置处的岩石体进行打碎。
17.组合液压冲击锤打桩钻头14包括多组液压冲击锤单元。液压冲击锤单元包括液压
冲击锤、导向套、锤板和定位块等主要部件。液压冲击锤单元的作用就是把冲击能通过液压冲击锤作用到岩石上，达到冲击破碎岩石的目的。具体结构可参见中国专利201510070655.0。
18.进一步地，齿轮箱4驱动组合液压冲击锤打桩钻头14旋转，组合液压冲击锤打桩钻头14为单独旋转，或者几组组合液压冲击锤打桩钻头14同时旋转。
19.进一步地，组合液压冲击锤打桩钻头14是液动冲击锤，或者是气动冲击锤组合而成。
20.本实用新型的有益效果在于，采用几个独立的组合液压冲击锤钻头直线排列，通过齿轮箱驱动组合液压冲击锤钻头独自转动或同时转动，在转动的同时组合液压冲击锤钻头内部的冲击单元打击岩石实现旋转、冲击破碎。这种高效的破碎形式的组合液压冲击锤钻头几组直线排列，单次施工的截面积大大增加，施工效率大大提高，降低施工成本，同时一次施工成型，保证垂直度和桩与桩之间的咬合度，施工质量能够显著提高。
附图说明
21.图1是咬合桩施工装置总图。
22.图2是咬合桩施工装置施工截面图。
23.图3是咬合桩施工装置中央回转接头连接图。
24.图4是整体旋转施工。
25.图5是液压冲击锤布置图。
26.图中：1、钻杆，2、上吸水管，3、驱动装置，4、齿轮箱，5、传动轴，6、制动管，7、第一液压管路，8、中央回转接头，9、护管筒，10、第二液压管路，11、集油器，12、护筒，13、下吸水管，14、组合液压冲击锤打桩钻头，81、中央回转接头外圈，82、中央回转接头内圈。
具体实施方式
27.以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
28.本实用新型采用的技术方案为新型咬合桩施工装置，齿轮箱固定与地面钻机上的钻杆，向下通过中间结构连接组合液压冲击锤打桩钻头；2组或2组以上组合液压冲击锤打桩钻头直线排列于齿轮箱的下侧，齿轮箱驱动组合液压冲击锤打桩钻头旋转，同时组合液压冲击锤打桩钻头本身内部自带冲击，这样形成旋转冲击的工作方式。而且几组组合液压冲击锤打桩钻头同时工作，增加单次施工截面积，使桩与桩之间的咬合度更好。
29.齿轮箱下端传动轴输出扭矩，传动轴下端连接集油器，而集油器固定在护筒上面；护筒与组合液压冲击锤打桩钻头连接，这样就把齿轮箱的扭矩传递到组合液压冲击锤打桩钻头上。其中，中央回转接头内圈固定在传动轴上，而中央回转接头外圈上面连接制动管，制动管与齿轮箱连接，当传动轴转动时，中央回转接头内圈由于固定在传动轴上，所以一起转动；而齿轮箱相对于传动轴是不动的，从而下方连接的制动管，与制动管连接的中央回转接头外圈相对于传动轴不转动，最终，组合液压冲击锤打桩钻头转动时，其内部液压油管或气管管路就可以连续旋转，而连接在中央回转接头外圈上的液压油管或气管管路是不转动的。(如果中央回转接头外圈上的液压油管或气管管路转动，就会形成液压油管或气管管路缠绕钻杆，以至于液压油管或气管管路破损甚至扯断。)为了保护液压油管或气管管路，在
护筒与中央回转接头直接增加护管筒，护管筒固定在护筒上，随着护筒一起转动。
30.2组或2组以上组合液压冲击锤打桩钻头直线排列于齿轮箱的下侧，齿轮箱驱动组合液压冲击锤打桩钻头旋转。
31.组合液压冲击锤打桩钻头可以直线排列，也可以曲线排列。
32.连接于地面钻机动力头的钻杆把扭矩传递到齿轮箱，钻杆带动齿轮箱里的齿轮转动，同时齿轮箱驱动多组组合液压冲击锤打桩钻头同时转动。
33.几组组合液压冲击锤打桩钻头同时转动，其驱动方式可以是一个驱动装置带动几个组合液压冲击锤打桩钻头；也可以一个驱动装置带动一个组合液压冲击锤打桩钻头；几组驱动装置同步输出扭矩，也可以达到组合液压冲击锤打桩钻头同时转动的目的。
34.2组或2组以上组合液压冲击锤打桩钻头直线排列于齿轮箱的下侧，为了保证2组组合液压冲击锤打桩钻头之间充分咬合，在2组组合液压冲击锤打桩钻头中间圆弧角的位置安装一个液压冲击单元，把组合液压冲击锤打桩钻头没有钻削掉的弧角位置的岩石体打碎。
35.齿轮箱驱动组合液压冲击锤打桩钻头旋转，组合液压冲击锤打桩钻头可以单独旋转，也可以几组组合液压冲击锤打桩钻头同时旋转。
36.组合液压冲击锤打桩钻头可以是液动冲击锤组合而成，也可以是气动冲击锤组合而成。
37.图1-4所示，工作时，钻杆带着齿轮箱缓慢向下，开动齿轮箱上的驱动装置，通过传动轴、集油器、护筒把齿轮箱输出的扭矩传递到组合液压冲击锤打桩钻头上，使组合液压冲击锤打桩钻头转动起来；同时地面动力站通过钻机上的液压管路，把工作液压油输送到孔底的组合液压冲击锤打桩钻头中多个液压冲击锤上，使液压冲击锤高频冲击。最终形成组合液压冲击锤打桩钻头旋转的同时冲击单元打击的效果，形成切削和打击并存的破碎岩石的方式。齿轮箱带动几组组合液压冲击锤打桩钻头同时工作，这样形成的桩横截面如图2。以上是本实用新型一种驱动方法，即：一个组合液压冲击锤打桩钻头对应一个驱动装置，组合液压冲击锤打桩钻头可以单独工作，也可以几组同时工作。
38.另一种驱动方法：驱动装置只有1个，通过齿轮箱以1个驱动装置同时驱动几组组合液压冲击锤打桩钻头，这个方法组合液压冲击锤打桩钻头同时工作。
39.另一种驱动方法：钻杆提供动力，通过齿轮箱把扭矩传递到组合液压冲击锤打桩钻头，也可以实现几组组合液压冲击锤打桩钻头同时转动。