CN204627406U - 一种液压扩孔循环钻机 - Google Patents

Abstract

一种液压扩孔循环钻机，包括桩机主体和安装在桩机主体上的桅杆及桅杆支撑机构，其特征在于：在桅杆的上端部安装有水龙头，在水龙头底部固定连接有能与水龙头进行液压力传递的液压装置，在液压装置的底部固定连接有能与液压装置进行液压力传递的钻杆，在桅杆的下端部安装有驱动钻杆转动的动力头，在钻杆的底端安装有在液压装置作用下进行液压扩孔的扩孔钻头。本实用新型的优点在于：1、实现钻孔、扩孔、清孔一体，施工效率高；2、通过采用液压驱动的扩孔钻头，扩孔作用稳定、可靠，效率高；3、扩孔时可以进行泥浆循环清孔，扩孔质量好；4、扩孔能力强，最大扩孔直径可达2m以上。

Description

一种液压扩孔循环钻机

技术领域

本实用新型涉及一种打桩机，尤其是涉及一种液压扩孔循环钻机。

背景技术

在高层和超高层建筑建设过程中，都需要进行打桩，现有技术中有各种不同结构的打桩机，如专利号为ZL 99237847.8(授权公告号为CN 2375670 Y)的中国实用新型专利所公开的《多功能打桩机》，该多功能打桩机由上、下底盘、塔架、撑杆、钻杆、钻具、起降装置及支撑架构成，该多功能打桩机使用方便且成本较低。又如专利号为ZL201120217172.6(授权公告号为CN 202131986 U)的中国实用新型专利所公开的《打桩机》，该打桩机包括桩机主体，主体上设有桅杆和桅杆支撑机构，在桅杆的侧部设有磨盘水龙头，磨盘水龙头下方与钻杆相连接，该打桩机工作时，钻杆旋转并开始打桩，启动泥浆泵，利用反循环***将泥浆和小石头通过磨盘水龙头上面的水龙头排放到外面。又如专利号为ZL 201120319000.X(授权公告号为CN 202214727 U)的中国实用新型专利所公开的《打桩机》，该打桩机包括底盘、上车车体设置在底盘的上方，上车车体上设置有转台，臂架的下端铰接在转台上，桩架竖直设置，桩架上部与臂架上端连接，桩架包括导轨，导轨沿桩架的延伸方向设置在桩架的架体上，打桩锤沿导轨可上下移动。上述公开的几种打桩机都不带有扩孔功能，对桩基进行扩孔时，还需要另外采用扩孔钻机进行扩孔，操作较为麻烦。

另外，随着我国现代化建设的发展，工程建设中的高层与超高层建筑越来越多，对桩基的承载力及施工技术的要求也越来越高。对桩基实施扩孔施工可以大幅度提高单桩承载力，节省工程造价，因此桩基施工领域出现了各种各样的桩基扩孔技术及相应的设备。现有的桩基扩孔技术按照扩孔原理可以分为夯扩、爆扩、人工挖孔扩底和扩孔钻头扩底等。这些扩底方法中扩孔钻头扩孔方式较其他扩孔方式应用范围广，扩孔质量更好，更先进，相应地，扩孔钻头扩孔目前主要有如下三种方式：挤扩，钻扩，旋挖扩孔(液压)。

挤扩技术在常规钻孔完成后，放入挤扩设备，利用液压缸将挤扩臂打开，在孔中形成扩大分支，若要形成盘状，则须在一次挤扩后收回挤扩臂，旋转一定角度又再挤扩，如此多次之后形成盘状扩大腔。挤扩方式从一开始的双臂单向挤扩到最近几年的三岔双向挤扩灌注桩。钻扩技术采用在常规正反循环回转钻机的钻头上进行改进，使其具有扩孔功能。现有的钻扩技术扩孔钻头都为机械式打开方式，常见的打开方式有孔底压开与反转打开两种方式。孔底压开方式是扩孔钻头在下方到孔底后，利用钻具自身重量及上部施压，将扩孔钻头压开，在孔底进行扩孔。反转打开方式是扩孔钻头在正转时叶片收拢，反转时通过机械方式叶片打开，可以在指定孔深进行扩孔。旋挖扩孔技术的代表为AM工法(旋挖扩底灌注桩)，该技术产生于日本，在常规直孔成孔完成后，采用装有扩孔钻头的AM工法旋挖机，用液压控制方式在指定孔深边旋转边打开扩孔钻头实现旋挖扩孔。上述各种扩孔技术在扩孔能力、扩孔的稳定性和可靠性以及施工效率上各自存在一定的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种扩孔作业稳定、可靠，施工效率高且扩孔质量好的液压扩孔循环钻机。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该液压扩孔循环钻机，包括桩机主体和安装在桩机主体上的桅杆及桅杆支撑机构，其特征在于：在所述桅杆的上端部安装有能相对桅杆上下移动的水龙头，在所述水龙头底部固定连接有能与水龙头进行液压力传递的液压装置，在液压装置的底部固定连接有能与液压装置进行液压力传递的钻杆，在所述桅杆的下端部安装有能相对桅杆上下移动并用于驱动钻杆转动的动力头，在所述钻杆的底端安装有能在液压装置作用下进行液压扩孔的扩孔钻头。

优选地，所述的水龙头包括设于桅杆上的安装支架和固定在安装支架上的外壳，在所述外壳的内部设有能相对外壳旋转的旋转体，在外壳的侧壁上开有进油孔、出油孔和泥浆注入孔，在所述旋转体的内部设有进油通道、出油通道和泥浆通道，所述的进油通道与所述的进油孔相连通，所述的出油通道与所述的出油孔相连通，所述的泥浆通道与所述的泥浆注入孔相连通，所述液压装置具有伸入所述旋转体的内部并与所述进油通道、出油通道相连通的液压管，所述泥浆通道通过液压装置内部的通道与所述钻杆内腔相连通。采用上述连接结构后，水龙头的旋转体能相对外壳旋转，且在旋转体旋转过程中，水龙头除了能实现将泥浆输入钻杆的功能外，还能将液压力的传递到水龙头下方的液压装置内并进而传递到钻杆。

所述的扩孔钻头可以有多种结构，优选地，所述的扩孔钻头包括有上导向筒、伸缩缸、上连接座、下连接座、扩孔臂和钻尖，所述上连接座固定在所述伸缩缸的顶端并同时与上导向筒相固定，所述伸缩缸的伸缩杆下端与所述的下连接座固定连接，所述的扩孔臂至少有两条，每条扩孔臂包括相互铰接上扩孔臂和下扩孔臂，所述上扩孔臂的上端与所述的上连接座相铰接，所述下扩孔臂的下端与所述的下连接座相铰接，所述的钻尖安装在下连接座的下方，所述钻杆与上导向筒相固定，且所述钻杆具有与下连接座固定连接并在所述液压装置作用下能上下移动的拉杆。这样，液压装置通过驱动拉杆上下移动就可以带动扩孔臂张开或收拢。

优选地，所述的钻杆包括一根由所述动力头驱动的主动钻杆和连接在主动钻杆下方的至少一根从动钻杆。

钻杆可以有多种不同的连接结构，所述的从动钻杆至少包括有第一从动钻杆和第二从动钻杆，在第一从动钻杆内同轴设置有与第一从动钻杆齐长的第一拉杆，在第二从动钻杆内同轴设置有与第二从动钻杆齐长的第二拉杆，在第一拉杆连接端的外周壁上开有第一环形凹槽，在第二拉杆连接端的外周壁上开有第二环形凹槽，在所述第一环形凹槽和第二环形凹槽内分别嵌设有内嵌套，且内嵌套的内周壁与第一拉杆及第二拉杆对应位置的外周壁相接触，在所述内嵌套的外周壁上紧裹有外紧固套，所述外紧固套的外周壁与第一从动钻杆和第二从动钻杆的内周壁之间留有活动间隙。此外，主动钻杆与从动钻杆之间的连接结构与上述从动钻杆之间的连接结构相同。

为了使水龙头和动力头能顺利上下移动，在所述桅杆的顶端安装有第一滑轮组和第二滑轮组，在所述的第一滑轮组上绕设有用于起吊所述水龙头的第一起降吊绳，在所述的第二滑轮组上绕设有第二起降吊绳，在所述的桅杆上设有供所述水龙头和动力头上下滑行的导向滑杆。第二起降吊绳在接钻杆时用来吊钻杆，下钢筋笼时吊钢筋笼，还用来吊导管等等。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1、实现钻孔、扩孔、清孔一体，施工效率高；2、通过采用液压驱动的扩孔钻头，扩孔作用稳定、可靠，效率高；3、扩孔时可以进行泥浆循环清孔，扩大腔内无沉渣，扩孔质量好；4、扩孔能力强，最大扩孔直径可达2m以上，可以在老粘土、密实砂卵石层、强风化岩等地层进行扩孔。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例水龙头的结构示意图；

图3为图2所示水龙头的结构剖视图；

图4为本实用新型实施例扩孔钻头的结构示意图；

图5为本实用新型实施例钻杆连接结构示意图；

图6为图5的立体分解示意图；

图7为图5所示钻杆连接结构的剖视图；

图8为图7中A部分的放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的液压扩孔循环钻机(HRCR钻机)包括桩机主体1、桅杆2、桅杆支撑机构3、水龙头4、液压装置5、钻杆、动力头7、扩孔钻头8、滑轮组、起降吊绳、履带底盘10等主要组件。该HRCR钻机配置有可视化控制***，可以显示实时扩孔深度，扩孔直径，扩孔油缸行程，动力头旋转速度；动态显示扩孔过程；监测钻机各电机电流等，机械自动化高，减少劳动力需求并有效降低安全事故发生概率。

其中，履带底盘10安装在桩机主体1底部，桅杆2和桅杆支撑机构3安装在桩机主体1上，水龙头4安装在桅杆2的上端部并能相对桅杆作上下移动，液压装置5为固定连接在水龙头4底部的液压缸即为上述的扩孔油缸，水龙头4与液压装置5之间实现液压力传递。钻杆固定连接在液压装置5的底部，液压装置5与钻杆之间实现液压力传递，动力头7安装在桅杆2的下端部并能相对桅杆2作上下移动，在桅杆2上安装有油缸21，油缸21可带动动力头7上下移动。图1所示的钻杆为主动钻杆6，主动钻杆6穿过动力头7上，通过动力头7驱动主动钻杆6转动，扩孔钻头8固定连接在主动钻杆6的底端。当然，具体施工过程中，一般会有多根从动钻杆连接在主动钻杆的下方，此时，扩孔钻头8安装在最下方从动钻杆的底端，并同样在液压装置5的作用下实现液压扩孔。

滑轮组包括安装在桅杆2顶端第一滑轮组91和第二滑轮组92，对应地，起降吊绳包括绕设在第一滑轮组91上的第一起降吊绳93和绕设在第二滑轮组92上的第二起降吊绳94，本实施例中，起降吊绳均采用钢丝绳并由卷扬机控制。第一起降吊绳93用来起吊水龙头4向上移动，由于水龙头4、液压装置5以及钻杆都连接在一起，因而第一起降吊绳93能带动钻杆向上移动，第二起降吊绳94在接钻杆时用来吊钻杆，下钢筋笼时吊钢筋笼，还用来吊导管等等。水龙头4和动力头7均依靠自身重力向下移动。此外，为了使水龙头4和动力头7上下移动更为顺滑，在桅杆2上设有供水龙头4和动力头7上下滑行的导向滑杆21。

如图2和图3所示，本实施例中的水龙头4包括设于桅杆2上的安装支架41和固定在安装支架上的外壳42，在外壳42的内部设有能相对外壳旋转的旋转体43，在外壳42的侧壁上开有进油孔44、出油孔45和泥浆注入孔46，在旋转体43的内部设有进油通道47、出油通道48和泥浆通道49，进油通道47与进油孔44相连通，出油通道48与出油孔45相连通，泥浆通道49与泥浆注入孔46相连通，液压装置5具有伸入旋转体43的内部并与进油通道47、出油通道48相连通的液压管，泥浆通道49通过液压装置5内部的通道与钻杆内腔相连通。此外，为了使旋转体43顺利转动，在旋转体43与外壳42之间安装轴承40。

本实施例中，油路通道与泥浆通道的具体连通结构如下：在旋转体43的外周壁上开有第一环形槽、第二环形槽和第三环形槽，在外壳42内周壁的对应位置上开有环形分布的第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，第一凹槽与第一环形槽拼合构成截面为圆形的第一环形通道401，第二凹槽与第二环形槽拼合构成截面为圆形的第二环形通道402，第三凹槽与第三环形槽拼合构成截面为圆形的第三环形通道403。进油孔44通过第一环形通道401与进油通47相连通，出油孔45通过第二环形通道402与出油通道48相连通，泥浆注入孔46通过第三环形通道403与泥浆通道49相连通。

钻机工作时，动力头7驱动钻杆转动、液压装置5和水龙头4的旋转体43同步转动，水龙头4的外壳42固定不动，在钻杆、液压装置5和旋转体43转动过程中，泥浆从泥浆注入孔46注入水龙头4内，并依次流经泥浆通道49和液压装置5内部的通道后流入钻杆内，并且水龙头4通过进油通道47和出油通道48与液压装置5进行液压力传递，液压力最终传递到扩孔钻头8，由扩孔钻头8实现液压扩孔。

如图4所示，本实施例中的扩孔钻头8包括有上导向筒81、伸缩缸82、上连接座83、下连接座84、扩孔臂85和钻尖86，上连接座83固定在伸缩缸82的顶端并同时与上导向筒81相固定，伸缩缸82的伸缩杆821下端与下连接座84固定连接，且伸缩杆821内部与钻杆内部相连通。扩孔臂85包括相互铰接上扩孔臂851和下扩孔臂852，上扩孔臂851的上端与上连接座83相铰接，下扩孔臂852的下端与下连接座84相铰接，钻尖86安装在下连接座84的下方，钻杆底端与上导向筒81相固定，钻杆的拉杆与下连接座84固定连接，且拉杆在液压装置5作用下作上下移动。

为了使扩孔操作更为稳定、可靠，本实施例中的扩孔臂85采用四条并沿着上连接座83和下连接座84的四周间隔均匀分布，在扩孔臂的上扩孔臂851和下扩孔臂852上均安装有截齿853，且截齿853安装在上扩孔臂851和下扩孔臂852的外侧面并向外延伸，截齿853沿着上扩孔臂851和下扩孔臂852的长度方向间隔分布，在钻尖6上也安装有截齿。另外，本实施例中的扩孔装置还可以通过控制机构对上扩孔臂851和下扩孔臂852的扩张角度进行控制，从而可以根据扩孔作业的需要调节扩孔直径。

扩孔装置工作时，液压装置5驱动钻杆内的拉杆向上移动，拉杆带动下连接座84和伸缩杆821向上移动，进而使扩孔臂85扩张，同时扩孔钻头8旋转，扩孔钻头8进行扩孔操作，由于扩孔钻头8通过液压驱动进行扩孔，扩孔能力强。扩孔完毕后，液压装置5驱动拉杆向下移动，拉杆带动下连接座84和伸缩杆821向下移动，进而使扩孔臂85收拢。

如图5至图8所示，本实施例以从动钻杆之间的连接结构为例进行说明，第一从动钻杆61与第二从动钻杆62的连接端均带有连接法兰67，并通过螺栓68连接固定。在第一从动钻杆61内同轴设置有与第一从动钻杆齐长的第一拉杆63，在第二从动钻杆62内同轴设置有与第二从动钻杆62齐长的第二拉杆64，第一拉杆63连接端的端面与第二拉杆64连接端的端面采用凹凸面配合。在第一拉杆63连接端的外周壁上开有第一环形凹槽631，在第二拉杆64连接端的外周壁上开有第二环形凹槽641，在第一环形凹槽631和第二环形凹槽641内分别嵌设有内嵌套65，且内嵌套65的内周壁与第一拉杆63及第二拉杆64对应位置的外周壁相接触，在内嵌套65的外周壁上紧裹有外紧固套66，外紧固套66的外周壁与第一从动钻杆61和第二从动钻杆62的内周壁之间留有活动间隙。此外，在第一拉杆63的连接端固定有第一固定环632，第一固定环632并位于第一环形凹槽631的内侧，且第一固定环632与第一从动钻杆61的内周壁之间留有活动间隙。在第二拉杆64的连接端固定有第二固定环642，第二固定环642并位于第二环形凹槽641的内侧，且第二固定环642与第二从动钻杆62的内周壁之间留有活动间隙。采用第一固定环632和第二固定环642的目的是为了避免第一拉杆63和第二拉杆64在轴向移动的同时产生径向位移。

从动钻杆之间采用上述连接结构后，第一拉杆63连接端和第二拉杆64连接端通过内嵌套65连接固定，并在内嵌套65外通过紧配的外紧固套66以进一步加强第一拉杆63与第二拉杆64之间的连接，而连接后的第一拉杆63和第二拉杆64能在对应的钻杆内轴向自由移动，该连接结构不仅结构简单、而且连接牢固，提高了扩孔动力传递的可靠性与可控性，从而提高了扩孔钻头的扩孔质量。主动钻杆与从动钻杆之间的连接结构与上述连接结构相同，在此不展开描述

综上所述，本实施例中的HRCR钻机是全液压新型钻、扩、清一体成桩设备，该HRCR钻机可以广泛地应用于高层建筑、桥梁、港口等基础桩的成孔与扩孔施工。HRCR钻机扩孔简洁、可靠、高效，扩孔后单桩承载力可提高30～50％，大幅节省工程造价，经济效益明显，具有广泛的应用前景。

Claims (6)

1.一种液压扩孔循环钻机，包括桩机主体(1)和安装在桩机主体上的桅杆(2)及桅杆支撑机构(3)，其特征在于：在所述桅杆(2)的上端部安装有能相对桅杆上下移动的水龙头(4)，在所述水龙头(4)底部固定连接有能与水龙头进行液压力传递的液压装置(5)，在液压装置(5)的底部固定连接有能与液压装置进行液压力传递的钻杆，在所述桅杆(2)的下端部安装有能相对桅杆上下移动并用于驱动钻杆转动的动力头(7)，在所述钻杆的底端安装有能在液压装置(5)作用下进行液压扩孔的扩孔钻头(8)。

2.根据权利要求1所述的液压扩孔循环钻机，其特征在于：所述的水龙头(4)包括设于桅杆(2)上的安装支架(41)和固定在安装支架上的外壳(42)，在所述外壳(42)的内部设有能相对外壳旋转的旋转体(43)，在外壳(42)的侧壁上开有进油孔(44)、出油孔(45)和泥浆注入孔(46)，在所述旋转体(43)的内部设有进油通道(47)、出油通道(48)和泥浆通道(49)，所述的进油通道(47)与所述的进油孔(44)相连通，所述的出油通道(48)与所述的出油孔(45)相连通，所述的泥浆通道(49)与所述的泥浆注入孔(46)相连通，所述液压装置(5)具有伸入所述旋转体(43)的内部并与所述进油通道(47)、出油通道(48)相连通的液压管，所述泥浆通道(49)通过液压装置(5)内部的通道与所述钻杆内腔相连通。

3.根据权利要求1所述的液压扩孔循环钻机，其特征在于：所述的扩孔钻头(8)包括有上导向筒(81)、伸缩缸(82)、上连接座(83)、下连接座(84)、扩孔臂(85)和钻尖(86)，所述上连接座(83)固定在所述伸缩缸(82)的顶端并同时与上导向筒(81)相固定，所述伸缩缸(82)的伸缩杆(821)下端与所述的下连接座(84)固定连接，所述的扩孔臂(85)至少有两条，每条扩孔臂(85)包括相互铰接上扩孔臂(851)和下扩孔臂(852)，所述上扩孔臂(851)的上端与所述的上连接座(83)相铰接，所述下扩孔臂(852)的下端与所述的下连接座(84)相铰接，所述的钻尖(86)安装在下连接座(84)的下方，所述钻杆与上导向筒(81)相固定，且所述钻杆具有与下连接座(84)固定连接并在所述液压装置(5)作用下能上下移动的拉杆。

4.根据权利要求1所述的液压扩孔循环钻机，其特征在于：所述的钻杆包括一根由所述动力头(7)驱动的主动钻杆(6)和连接在主动钻杆(6)下方的至少一根从动钻杆。

5.根据权利要求4所述的液压扩孔循环钻机，其特征在于：所述的从动钻杆至少包括有第一从动钻杆(61)和第二从动钻杆(62)，在第一从动钻杆(61)内同轴设置有与第一从动钻杆齐长的第一拉杆(63)，在第二从动钻杆(62)内同轴设置有与第二从动钻杆(62)齐长的第二拉杆(64)，在第一拉杆(63)连接端的外周壁上开有第一环形凹槽(631)，在第二拉杆(64)连接端的外周壁上开有第二环形凹槽(641)，在所述第一环形凹槽(631)和第二环形凹槽(641)内分别嵌设有内嵌套(65)，且内嵌套(65)的内周壁与第一拉杆(63)及第二拉杆(64)对应位置的外周壁相接触，在所述内嵌套(65)的外周壁上紧裹有外紧固套(66)，所述外紧固套(66)的外周壁与第一从动钻杆(61)和第二从动钻杆(62)的内周壁之间留有活动间隙。

6.根据权利要求1所述的液压扩孔循环钻机，其特征在于：在所述桅杆(2)的顶端安装有第一滑轮组(91)和第二滑轮组(92)，在所述的第一滑轮组(91)上绕设有用于起吊所述水龙头(4)的第一起降吊绳(93)，在所述的第二滑轮组(92)上绕设有第二起降吊绳(94)，在所述的桅杆(2)上设有供所述水龙头(4)和动力头(7)上下滑行的导向滑杆(21)。