專利名稱：一種硬巖取芯機構(gòu)及樁工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樁工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉆進效率較高的硬巖取芯機構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種具有上述硬巖取芯機構(gòu)的樁工設(shè)備。
背景技術(shù)：
樁工通常采用旋挖鉆機、循環(huán)鉆機、沖擊鉆等樁工設(shè)備進行施工。在樁工作業(yè)過程中，很多情況下會遇到硬巖地層，對硬巖地層的鉆進，通常采用上述樁工設(shè)備先對巖石進行破碎，再循環(huán)清渣或者撈取鉆渣，從而使得鉆進效率較低。現(xiàn)有技術(shù)中，旋挖鉆機施工還可采用一些特殊工藝或者選擇合適鉆頭進行巖石取芯，但是取芯效率較低，巖石強度較高時，還需采用特殊鉆齒鉆進，鉆齒消耗大，施工成本較
尚ο因此，如何研發(fā)出一種鉆進效率較高且施工成本較低的硬巖取芯機構(gòu)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供一種硬巖取芯機構(gòu)，該硬巖取芯機構(gòu)鉆進效率較高且施工成本較低。本發(fā)明的第二個目的是提供一種具有上述硬巖取芯機構(gòu)的樁工設(shè)備。為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供了一種硬巖取芯機構(gòu)，包括加壓裝置、回轉(zhuǎn)裝置、筒鉆及沿水平方向進行伸縮的支撐裝置，所述加壓裝置的上端與所述支撐裝置的下端連接，所述加壓裝置的下端與所述回轉(zhuǎn)裝置的上端連接，所述筒鉆與所述回轉(zhuǎn)裝置的動力輸出端連接，所述筒鉆的底部設(shè)有不少于一個的鉆齒，所述筒鉆的內(nèi)側(cè)設(shè)有卡芯結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述支撐裝置包括不少一個的沿水平方向延伸的支撐油缸。優(yōu)選的，所述加壓裝置包括不少于一個的沿豎直方向延伸的加壓油缸。優(yōu)選的，多個加壓油缸沿圓周方向均勻分布。優(yōu)選的，所述支撐裝置的上端固定有用于連接鉆桿的轉(zhuǎn)接器。優(yōu)選的，卡芯結(jié)構(gòu)為不少于一個的楔形塊，所述楔形塊的沿筒鉆內(nèi)側(cè)軸向設(shè)置，且所述楔形塊的上端厚度大于下端厚度。優(yōu)選的，所述回轉(zhuǎn)裝置包括由液壓油驅(qū)動的回轉(zhuǎn)馬達，回轉(zhuǎn)馬達的動力輸出端與所述筒鉆的上端連接。本發(fā)明提供的硬巖取芯機構(gòu)包括加壓裝置、回轉(zhuǎn)裝置、筒鉆及沿水平方向進行伸縮的支撐裝置，所述加壓裝置的上端與所述支撐裝置的下端連接，所述加壓裝置的下端與所述回轉(zhuǎn)裝置的上端連接，所述筒鉆與所述回轉(zhuǎn)裝置的動力輸出端連接，所述筒鉆的底部設(shè)有不少于一個的鉆齒，所述筒鉆的內(nèi)側(cè)設(shè)有卡芯結(jié)構(gòu)。在樁工作業(yè)工程中，樁孔鉆進遇到硬巖等難于鉆進穩(wěn)定地層時，可通過裝有鋼絲繩或其他柔性部件的上提裝置將支撐裝置的上端與旋挖鉆機或其他主機連接，將本發(fā)明的硬巖取芯機構(gòu)下放至孔底，將支撐裝置伸出至孔壁巖層內(nèi)，在水平方向固定支撐在孔內(nèi)；回轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動，加壓裝置施加豎直方向的壓力，此時，在強大的扭矩、加壓力及孔側(cè)壁對支撐裝置的摩擦力的作用下，筒鉆上裝配的鉆齒進入巖層內(nèi)，對巖層進行環(huán)切；持續(xù)鉆進至一定深度，直至環(huán)切巖芯與筒鉆內(nèi)側(cè)的卡芯結(jié)構(gòu)接觸，卡芯結(jié)構(gòu)對巖芯施加一定彎矩作用，該彎矩作用與回轉(zhuǎn)裝置施加的扭矩作用形成耦合，巖芯在此耦合力作用下較容易地被剪切斷； 巖芯被剪斷后，卡芯結(jié)構(gòu)卡緊被剪斷的巖芯，支撐裝置在水平方向縮回復(fù)位，加壓裝置在豎直方向縮回復(fù)位；旋挖鉆機或其他主機通過上提裝置將該硬巖取芯機構(gòu)上提至孔外，回轉(zhuǎn)裝置正反轉(zhuǎn)操作，將巖芯震落，完成一回次操作，可以不斷重復(fù)進行上述操作，直至鉆透硬巖等難于鉆進穩(wěn)定地層。這種結(jié)構(gòu)的硬巖取芯機構(gòu)一回次操作可實現(xiàn)硬巖巖芯的切割、剪斷及取芯，鉆進效率較高；該硬巖取芯機構(gòu)還具有孔底動力大、加壓力大及入巖能力強等特點，動力傳遞鏈短，節(jié)省能耗，能夠輸出較大的扭矩；采用筒鉆環(huán)切的形成對硬巖進行切割，鉆齒消耗較小， 施工成本較低。為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明還提供了一種樁工設(shè)備，包括鉆桿、硬巖取芯機構(gòu)，所述硬巖取芯機構(gòu)為上述的硬巖取芯機構(gòu)，所述鉆桿的下端與所述支撐裝置的上端連接。由于上述的硬巖取芯機構(gòu)具有上述技術(shù)效果，具有該硬巖取芯機構(gòu)的樁工設(shè)備，也應(yīng)具備相應(yīng)的技術(shù)效果。優(yōu)選的，所述支撐裝置的上端固定有用于連接鉆桿的轉(zhuǎn)接器，所述鉆桿與所述轉(zhuǎn)接器連接。優(yōu)選的，所述鉆桿為多層摩阻鉆桿或多層機鎖鉆桿。


圖1為本發(fā)明所提供的硬巖取芯機構(gòu)的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖1中筒鉆1、回轉(zhuǎn)裝置2、加壓裝置3、支撐裝置4、轉(zhuǎn)接器5、鉆桿6、鉆齒7、楔形塊8、加壓油缸9、支撐油缸10。
具體實施例方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參看圖1，圖1為本發(fā)明所提供的硬巖取芯機構(gòu)的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的硬巖取芯機構(gòu)包括加壓裝置3、回轉(zhuǎn)裝置2、筒鉆1及沿水平方向進行伸縮的支撐裝置4，所述加壓裝置3的上端與所述支撐裝置4的下端連接，所述加壓裝置3的下端與所述回轉(zhuǎn)裝置2的上端連接，所述筒鉆1與所述回轉(zhuǎn)裝置2的動力輸出端連接，所述筒鉆1的底部設(shè)有不少于一個的鉆齒7，所述筒鉆1的內(nèi)側(cè)設(shè)有卡芯結(jié)構(gòu)。在樁工作業(yè)工程中，樁孔鉆進遇到硬巖等難于鉆進穩(wěn)定地層時，可通過裝有鋼絲繩或其他柔性部件的上提裝置將支撐裝置4的上端與旋挖鉆機或其他主機連接，將本發(fā)明的硬巖取芯機構(gòu)下放至孔底，將支撐裝置4伸出至孔壁巖層內(nèi)，在水平方向固定支撐在孔內(nèi)；回轉(zhuǎn)裝置2轉(zhuǎn)動，加壓裝置3施加豎直方向的壓力，此時，在強大的扭矩、加壓力及孔側(cè)壁對支撐裝置4的摩擦力的作用下，筒鉆1上裝配的鉆齒7進入巖層內(nèi)，對巖層進行環(huán)切； 持續(xù)鉆進至一定深度，直至環(huán)切巖芯與筒鉆1內(nèi)側(cè)的卡芯結(jié)構(gòu)接觸，卡芯結(jié)構(gòu)對巖芯施加一定彎矩作用，該彎矩作用與回轉(zhuǎn)裝置2施加的扭矩作用形成耦合，巖芯在此耦合力作用下較容易地被剪切斷；巖芯被剪斷后，卡芯結(jié)構(gòu)卡緊被剪斷的巖芯，支撐裝置4在水平方向縮回復(fù)位，加壓裝置3在豎直方向縮回復(fù)位；旋挖鉆機或其他主機通過上提裝置將該硬巖取芯機構(gòu)上提至孔外，回轉(zhuǎn)裝置2正反轉(zhuǎn)操作，將巖芯震落，完成一回次操作，可以不斷重復(fù)進行上述操作，直至鉆透硬巖等難于鉆進穩(wěn)定地層。這種結(jié)構(gòu)的硬巖取芯機構(gòu)一回次操作可實現(xiàn)硬巖巖芯的切割、剪斷及取芯，鉆進效率較高；該硬巖取芯機構(gòu)還具有孔底動力大、加壓力大及入巖能力強等特點，動力傳遞鏈短，節(jié)省能耗，能夠輸出較大的扭矩；采用筒鉆1環(huán)切的形成對硬巖進行切割，鉆齒7消耗較小，施工成本較低。具體的實施方式中，支撐裝置4可以包括不少于一個的沿水平方向延伸的支撐油缸10，本發(fā)明提供的硬巖取芯機構(gòu)放入孔底時，支撐油缸10沿水平方向伸出，伸入孔壁巖層內(nèi)，在水平方向?qū)τ矌r取芯機構(gòu)進行固定；巖芯被剪斷后，支撐油缸10從孔壁巖層中縮回復(fù)位，以便將硬巖取芯機構(gòu)從孔內(nèi)取出。優(yōu)選的方案中，多個支撐油缸10可沿圓周方向均布分布，以更加牢固地固定硬巖取芯機構(gòu)，在切割硬巖時提供更大的摩擦力。具體的方案中，加壓裝置3可以包括不少于一個的沿豎直方向延伸的加壓油缸9， 回轉(zhuǎn)裝置2在帶動筒鉆1環(huán)切巖芯時，加壓油缸9伸出，加壓油缸9的上端抵靠已經(jīng)被固定的支撐裝置4，下端對回轉(zhuǎn)裝置2施加向下的壓力，在該壓力的作用下，筒鉆1可在豎直方向環(huán)切巖芯，增加筒鉆1的入巖能力；巖芯被剪斷后，加壓油缸9縮回復(fù)位。優(yōu)選方案中，多個加壓油缸9可沿圓周方向均勻分布，以使得筒鉆1圓周方向所受到的壓力大小均勻。具體的方案中，回轉(zhuǎn)裝置2包括由液壓油驅(qū)動的回轉(zhuǎn)馬達，回轉(zhuǎn)馬達的動力輸出端與筒鉆1的上端連接，由回轉(zhuǎn)馬達為筒鉆1提供回轉(zhuǎn)扭矩。優(yōu)選方案中，卡芯結(jié)構(gòu)可以為不少于一個的楔形塊8，楔形塊8沿筒鉆1內(nèi)側(cè)軸向設(shè)置，楔形塊8的上端厚度大于下端厚度，即楔形塊8的小端靠近鉆齒7，楔形塊8的大端遠離鉆齒7。筒鉆1向下環(huán)切巖芯時，楔形塊8的小端逐漸進入巖芯內(nèi)，楔形塊8對巖芯施加一定的彎矩作用，該彎矩作用與回轉(zhuǎn)裝置2施加的扭矩作用形成耦合，在耦合力的作用下可將巖芯剪斷。優(yōu)選方案，為了便于上提裝置對硬巖取芯機構(gòu)進行下放或上提操作，可在支撐裝置4的上端固定有用于連接鉆桿6的轉(zhuǎn)接器5，進一步的方案中，轉(zhuǎn)接器5上設(shè)有連接孔，轉(zhuǎn)接器5可通過該連接孔與鉆桿6裝配，可通過下放或提升鉆桿6實現(xiàn)硬巖取芯機構(gòu)的下放或上提。本發(fā)明還提供了一種樁工設(shè)備，包括鉆桿、硬巖取芯機構(gòu)，所述硬巖取芯機構(gòu)為上述的硬巖取芯機構(gòu)，所述鉆桿的下端與所述支撐裝置的上端連接。由于上述的硬巖取芯機構(gòu)具有上述技術(shù)效果，具有該硬巖取芯機構(gòu)的樁工設(shè)備，也應(yīng)具備相應(yīng)的技術(shù)效果，在此不再做詳細介紹。優(yōu)選方案中，所述支撐裝置的上端固定有用于連接鉆桿的轉(zhuǎn)接器，所述鉆桿與所述轉(zhuǎn)接器連接，可通過下放或提升鉆桿實現(xiàn)硬巖取芯機構(gòu)的下放或上提。具體的方案中，該樁工設(shè)備可以為旋挖鉆機、循環(huán)鉆機、沖擊鉆等設(shè)備。優(yōu)選方案中，所述鉆桿可采用多層摩阻鉆桿或多層機鎖鉆桿。以上所述僅是發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述，應(yīng)當指出，由于文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種硬巖取芯機構(gòu)，其特征在于，包括加壓裝置、回轉(zhuǎn)裝置、筒鉆及沿水平方向進行伸縮的支撐裝置，所述加壓裝置的上端與所述支撐裝置的下端連接，所述加壓裝置的下端與所述回轉(zhuǎn)裝置的上端連接，所述筒鉆與所述回轉(zhuǎn)裝置的動力輸出端連接，所述筒鉆的底部設(shè)有不少于一個的鉆齒，所述筒鉆的內(nèi)側(cè)設(shè)有卡芯結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖取芯機構(gòu)，其特征在于，所述支撐裝置包括不少一個的沿水平方向延伸的支撐油缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖取芯機構(gòu)，其特征在于，所述加壓裝置包括不少于一個的沿豎直方向延伸的加壓油缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硬巖取芯機構(gòu)，其特征在于，多個加壓油缸沿圓周方向均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖取芯機構(gòu)，其特征在于，所述支撐裝置的上端固定有用于連接鉆桿的轉(zhuǎn)接器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的硬巖取芯機構(gòu)，其特征在于，卡芯結(jié)構(gòu)為不少于一個的楔形塊，所述楔形塊的沿筒鉆內(nèi)側(cè)軸向設(shè)置，且所述楔形塊的上端厚度大于下端厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖取芯機構(gòu)，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)裝置包括由液壓油驅(qū)動的回轉(zhuǎn)馬達，回轉(zhuǎn)馬達的動力輸出端與所述筒鉆的上端連接。
8.一種樁工設(shè)備，包括鉆桿、硬巖取芯機構(gòu)，其特征在于，所述硬巖取芯機構(gòu)為權(quán)利要求1-7任一項所述的硬巖取芯機構(gòu)，所述鉆桿的下端與所述支撐裝置的上端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樁工設(shè)備，其特征在于，所述支撐裝置的上端固定有用于連接鉆桿的轉(zhuǎn)接器，所述鉆桿與所述轉(zhuǎn)接器連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的樁工設(shè)備，其特征在于，所述鉆桿為多層摩阻鉆桿或多層機鎖鉆桿。
全文摘要
本發(fā)明涉及樁工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種硬巖取芯機構(gòu)，包括加壓裝置、回轉(zhuǎn)裝置、筒鉆及沿水平方向進行伸縮的支撐裝置，所述加壓裝置的上端與所述支撐裝置的下端連接，所述加壓裝置的下端與所述回轉(zhuǎn)裝置的上端連接，所述筒鉆與所述回轉(zhuǎn)裝置的動力輸出端連接，所述筒鉆的底部設(shè)有不少于一個的鉆齒，所述筒鉆的內(nèi)側(cè)設(shè)有卡芯結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的硬巖取芯機構(gòu)一回次操作可實現(xiàn)硬巖巖芯的切割、剪斷及取芯，鉆進效率較高；該硬巖取芯機構(gòu)還具有孔底動力大、加壓力大及入巖能力強等特點；采用筒鉆環(huán)切的形成對硬巖進行切割，鉆齒消耗較小，施工成本較低。本發(fā)明還公開了一種具有上述硬巖取芯機構(gòu)的樁工設(shè)備。
文檔編號E21B25/00GK102425387SQ20111027637
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者史文君, 相振松, 黃瑞環(huán) 申請人:北京市三一重機有限公司