一种附着式钻探设备的制作方法

1.本发明涉及钻探设备，具体涉及一种附着式钻探设备。


背景技术：

2.现有钻探设备种类繁多，如手动钻探设备、气动钻探设备、液压钻探设备（如scz型液压钻机）。手动钻探设备便于携带和搬运，但其钻探深度大都小于1米；气动钻探设备和液压钻探设备钻探深度较大，地质勘探过程中大都采用这类设备，但其结构复杂，体积庞大，大都重达1吨及以。另外，在房屋、桥梁等建筑领域，桩基检测也常用到液压钻探设备。根据《建筑桩基检测技术规范》(jgj106-2014)，桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法。其中，钻芯法具有科学、直观、实用等特点，在检测混凝土灌注桩方面应用较广。目前，采用钻芯法进行桩基检测取样用的设备主要有scz型液压钻机、xy-1a型高速钻机。受限于桩基和柱桩的空间限制，无论是采用scz型液压钻机或xy-1a型高速钻机，还是采用现有其它型号的钻机，都会受到柱桩、支护措施等物体的影响，只能在浇筑柱桩前进行钻芯取样。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种附着式钻探设备，采用该设备能够在柱桩养护完成后的任何时段进行钻芯取样。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
5.一种附着式钻探设备，包括贴桩架，在贴桩架上设置有钻芯机构，将钻探设备贴桩固定后进行钻芯取样。
6.本发明所述贴桩是指贴靠柱桩壁，所述贴桩固定是指钻探设备贴靠柱桩壁并固定在柱桩壁上。本领域技术人员知晓：桩基在下方，柱桩坐落在桩基上。因此，除特殊说明外，对于本发明所述贴桩固定的方式，是指将钻探设备的钻头和钻杆竖直向下朝向桩基，这样才能竖直向下钻芯取样。
7.进一步地，所述钻芯机构可沿着贴桩架上下滑移，并可按照要求被限位在相应高度位置。
8.进一步地，所述钻芯机构的钻头外壁可贴靠柱桩壁。
9.进一步地，所述贴桩架包括贴桩梁，在贴桩梁上设置有位移机构，所述钻芯机构通过位移机构实现上下滑移和限位。
10.为提高钻探设备的稳定性，所述位移机构采用齿轮齿条传动机构或链条传动机构。
11.为进一步提高钻探设备的稳定性，所述位移机构为齿轮齿条传动机构，包括平行设置的两排齿条，分别与两排齿条相啮合的两个齿轮一；两排齿条分别固定在两根立柱上，两根立柱连接贴桩梁；两个齿轮一设置在转轴一上，转轴一两端分别通过轴承连接在两个滑座上，两个滑座分别设置在两根立柱上并可沿着立柱上下滑移；所述钻芯机构设置在滑
座上，转轴一转动时，转轴一带动齿轮一转动使齿轮一相对于齿条发生位移，同时带动滑座沿着立柱滑移，滑座滑移带动所述钻芯机构同步移动。
12.为更进一步提高钻探设备的稳定性，转轴一两端分别设置有两个轴承，转轴一上的齿轮一分别位于两个轴承之间。
13.为更进一步提高钻探设备的稳定性，两根立柱通过连接梁连接成一整体。
14.为方便加长、取卸钻杆和取卸样芯，立柱和所述钻芯机构可同步翻转。
15.作为优选，两根立柱两端部、连接梁两端部分别套设于两根转轴三上，转轴三两端分别通过锁定结构连接在贴桩梁上，且当所有锁定结构处于锁紧状态时，转轴三固定连接贴桩梁，当其中一根立柱两端部的锁定结构处于非锁紧状态、另一根立柱两端部的锁定结构处于锁紧状态时，非锁紧状态侧的转轴三、立柱和所述钻芯机构可绕着处于锁紧状态侧的转轴三翻转。
16.进一步地，所述位移机构还包括用于将滑座固定在立柱上的限位结构。
17.作为优选，限位结构包括设置在滑座上的容纳槽，在容纳槽内、并位于齿条上方设置有齿块和卡块，齿块通过转轴二连接滑座，齿块在外力作用下可绕着转轴二翻转，卡块一端设置有弹簧柱、另一端为斜面，弹簧柱活动穿过滑座上的孔后连接拉环，在弹簧柱上套设有弹簧，弹簧一端抵靠卡块、另一端抵靠容纳槽侧壁；通过拉动拉环使卡块沿着容纳槽滑动，同时弹簧处于压缩状态；松开拉环后，弹簧复位并推动卡块沿着容纳槽滑动。
18.使用时，如果需要将滑座限位（固定）在立柱上，可以先拉动拉环使卡块沿着容纳槽滑动，然后拨动齿块使齿块与齿条啮合，再松开拉环，卡块在弹簧的弹力下复位并卡紧齿块；也可以直接下压齿块，使齿块端面沿着卡块斜面下滑至合适位置后将齿块卡紧。如果需要解开限位，只需要先拉动拉环使卡块沿着容纳槽滑动，然后拨动齿块使齿块与齿条分离，再松开拉环即可。
19.进一步地，所述钻芯机构包括：动力系统，在动力系统输出轴上设置有主齿轮，主齿轮啮合从动齿轮，从动齿轮套设于转轴四上，转轴四上设置有钻杆安装件，钻杆安装件连接钻杆；动力系统驱动主齿轮转动，进而带动从动齿轮和转轴四转动，转轴四转动带动钻杆安装件和钻杆同步转动。作为优选，动力系统采用电机，电机通过安装座固定在滑座上。
20.为方便调节钻探设备的位置，在转轴一上设置有可驱动转轴一转动的手柄。
21.根据本发明的优选方案，可以在转轴一上套设操作杆和外棘轮，外棘轮位于操作杆前端的卡口内，在靠近外棘轮的部位活动设置有与外棘轮相配合的棘爪，通过拉索控制棘爪与外棘轮的啮合、分离。
22.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果。
23.本发明设备不仅能够在柱桩养护完成后的任何时段进行钻芯取样，开创了在柱桩养护完成后或结构主体修建完成后再进行钻芯取样的先河，尤其适用于在结构主体完善后进行钻芯取样，完全不会在施工过程中受到柱桩、支护措施等物体的影响（目前没有任何现有钻探设备能够结构主体修建完成后进行钻芯取样），而且能够对任何柱桩进行钻芯取样，不受限于任何标准楼层空间/空高。
24.本发明设备采用了以面为导向的调节方式，使得钻孔精度高，钻孔行程长。本发明设备钻探性能优异，还能够用于地质勘探、石油钻井等领域，采用本发明设备钻口径为100mm的孔，钻探深度可达75米；采用本发明设备钻口径为75mm的孔，钻探深度可达100米。
25.采用本发明设备，能够在钻头外壁贴靠柱桩壁的情况下进行钻孔，而现有任何钻探设备均无法实现这一操作。
26.本发明设备稳定性好，重量轻，其总重约100kg（不含动力系统时只有约30kg），重量约为现有scz型液压钻机/xy-1a型高速钻机重量的1/10（1/30），同一现场采用小推车即可搬移、转运，非常方便，而现有scz型液压钻机/xy-1a型高速钻机必须采用吊车才能搬移、转运。
27.本发明设备操作简单，1-2个操作人员即可完成钻芯取样，安装时只需要先在柱桩上打几个螺栓孔，然后采用膨胀螺栓将设备固定，拆卸时不需要机械设备辅助。
28.本发明设备的钻芯机构可翻转，不仅方便加长钻杆、取卸钻杆和取卸样芯，而且能节省钻芯取样时间。
附图说明
29.图1是实施例中附着式钻探设备示意图；图2是图1中a部位放大图；图3是图1中设备的钻芯机构局部示意图；图4是图1中设备的转轴一与齿轮一、轴承，齿轮一与齿条相配合时的示意图；图5是图1中设备的卡块示意图；图6是实施例中附着式钻探设备的使用状态图（贴靠柱桩壁并固定在柱桩壁上）。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想，并非对本发明保护范围的限定。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例
31.一种附着式钻探设备，包括贴桩架，在贴桩架上设置有钻芯机构，将钻探设备贴桩固定后进行钻芯取样。
32.所述钻芯机构可沿着贴桩架上下滑移，并可按照要求被限位在相应高度位置。
33.如图1所示，所述贴桩架包括贴桩梁7，在贴桩梁7上设置有位移机构，所述钻芯机构通过位移机构实现上下滑移和限位。
34.作为优选，所述位移机构采用齿轮齿条传动机构或链条传动机构。
35.本实施例中，如图1和图4所示，所述位移机构为齿轮齿条传动机构，包括平行设置的两排齿条1，分别与两排齿条1相啮合的两个齿轮一28；两排齿条1分别固定在两根立柱2上，两根立柱2连接贴桩梁7；两个齿轮一28设置在转轴一13上，转轴一13两端分别通过轴承27连接在两个滑座12上，两个滑座12分别设置在两根立柱2上并可沿着立柱2上下滑移；所述钻芯机构设置在滑座12上，转轴一13转动时，转轴一13带动齿轮一28转动使齿轮一28相对于齿条1发生位移，同时带动滑座12沿着立柱2滑移，滑座12滑移带动所述钻芯机构同步移动。
36.本实施例中，转轴一13两端分别设置有两个轴承27，转轴一13上的齿轮一28分别位于两个轴承27之间。
37.本实施例中，两根立柱2通过连接梁3连接成一整体，立柱2和所述钻芯机构可同步翻转。两根立柱2两端部、连接梁3两端部分别套设于转轴三5上，转轴三5两端分别通过锁定结构4连接在贴桩梁7上，且当所有锁定结构4处于锁紧状态时，转轴三5固定连接贴桩梁7，当其中一根立柱2两端部的锁定结构4处于非锁紧状态、另一根立柱2两端部的锁定结构4处于锁紧状态时，非锁紧状态侧的转轴三5、立柱2和所述钻芯机构可绕着处于锁紧状态侧的转轴三5翻转。
38.本实施例中，所述位移机构还包括用于将滑座12固定在立柱2上的限位结构20。如图2所示，限位结构20包括设置在滑座12上的容纳槽207，在容纳槽207内、并位于齿条1上方设置有齿块201和卡块202，齿块201通过转轴二203连接滑座12，齿块201在外力作用下可绕着转轴二203翻转，卡块202一端设置有弹簧柱208、另一端为斜面，弹簧柱208活动穿过滑座12上的孔后连接拉环205，在弹簧柱208上套设有弹簧204，弹簧204一端抵靠卡块202、另一端抵靠容纳槽207侧壁；通过拉动拉环205使卡块202沿着容纳槽207滑动，同时弹簧204处于压缩状态；松开拉环205后，弹簧204复位并推动卡块202沿着容纳槽207滑动。
39.使用时，如果需要将滑座12限位（固定）在立柱2上，可以先拉动拉环205使卡块202沿着容纳槽207滑动，然后拨动齿块201（拨动拨杆206即可拨动齿块201）使齿块201与齿条1啮合，再松开拉环205，卡块202在弹簧204的弹力下复位并卡紧齿块201；也可以直接下压齿块201，使齿块201端面沿着卡块202斜面下滑至合适位置后将齿块201卡紧。如果需要解开限位，只需要先拉动拉环205使卡块202沿着容纳槽207滑动，然后拨动齿块201使齿块201与齿条1分离，再松开拉环205即可。
40.本实施例中，如图3所示，所述钻芯机构包括：动力系统19，动力系统19采用符合功率、转速要求的电机，电机通过安装座21固定在滑座12上。在动力系统19输出轴22上设置有主齿轮23，主齿轮23啮合从动齿轮24，从动齿轮24套设于转轴四25上，转轴四25上设置有钻杆安装件18，钻杆安装件18用于连接钻杆9，钻杆安装件18上还设置有冷却水接口17，钻芯过程中，需要经冷却水接口17接入冷却水以便于冷却钻杆9和钻头；动力系统19驱动主齿轮23转动，进而带动从动齿轮24和转轴四25转动，转轴四25转动带动钻杆安装件18和钻杆9同步转动。
41.本实施例中，在转轴一13上设置有可驱动转轴一13转动的手柄。如图1所示，在转轴一13上套设操作杆15（操作杆15端部活动套设在转轴一13上）和外棘轮14（外棘轮14通过键槽29和配合在键槽29内的键连接转轴一13），外棘轮14位于操作杆15前端的卡口内，在靠近外棘轮14的部位活动设置有与外棘轮14相配合的棘爪30，通过拉索16控制棘爪30与外棘轮14的啮合、分离，拉索16一端连接棘爪30、另一端连接刹车把31（类似于自行车刹车把）。当操作人员捏下刹车把31时，拉索16带动棘爪30与外棘轮14分离，当操作人员松开刹车把31时，棘爪30复位并与外棘轮14啮合。
42.使用方法如图6所示，具体包括：（1）将附着式钻探设备贴壁、立式安装在待取样桩基11上方的柱桩10璧上，具体可以先在柱桩10上开设螺孔，然后采用膨胀螺栓、并通过立柱2上的螺孔6将贴桩架固定安装在柱桩10璧上；
（2）打开限位结构20，通过手柄将钻芯机构调至合适高度位置后锁紧限位结构20，将首节钻杆9和钻头安装在钻杆安装件18上；（3）再次打开限位结构20，通过手柄将钻芯机构调至合适高度位置，使钻头接触待取样点表面，打开冷却水开关、开起钻芯机构进行钻芯取样/钻孔；（4）当首段钻芯取样/钻孔完成后，卸掉首节钻杆和钻头，解开锁定结构4，将钻芯机构翻转至侧方，采用卷扬机或其它提升机将卸掉的首节钻杆、钻头及其内部的样芯提至地面，取出样芯后将首节钻杆和钻头放入孔内；将钻芯机构复位并锁好锁定结构4，打开限位结构20，通过手柄将钻芯机构调至合适高度位置，并在首节钻杆上加次节钻杆，继续进行钻芯取样/钻孔，每一段钻芯取样/钻孔完成后，就执行“卸钻杆-翻转钻芯机构-取芯-加钻杆”，直到钻探到合适深度为止；（5）卸下附着式钻探设备，转移至下一取样点取样。
43.对于“通过手柄将钻芯机构调至合适高度位置”，具体操作为：先拉动拉环205使卡块202沿着容纳槽207滑动，然后拨动齿块201使齿块201与齿条1分离，再松开拉环205，用于解开齿块201对滑座12的限位；手握操作杆15连续做“下压-上提”的操作，将钻芯机构移动至合适高度位置；此过程中，操作杆15与外棘轮14同步转动，进而带动转轴一13转动，转轴一13则带动齿轮一28转动使齿轮一28相对于齿条1发生位移，同时带动滑座12沿着立柱2滑移，滑座12滑移带动所述钻芯机构同步移动（此阶段刹车把31处于松开状态时，棘爪30与外棘轮14啮合）；再拉动拉环205使卡块202沿着容纳槽207滑动，然后拨动齿块201（拨动拨杆206即可拨动齿块201）使齿块201与齿条1啮合，再松开拉环205，卡块202在弹簧204的弹力下复位并卡紧齿块201；也可以直接下压齿块201，使齿块201端面沿着卡块202斜面下滑至合适位置后将齿块201卡紧，从而将滑座12限位（固定）在立柱2上的合适高度位置。
44.由于该设备主体部分为钻芯机构（主要包括电机、安装座、传动轴、齿轮）和贴桩架（立柱长度不大于2.5米，宽度不大于柱桩宽度），使得其总重仅约100kg，重量约为现有scz型液压钻机/xy-1a型高速钻机重量的1/10，同一现场采用小推车即可搬移、转运，非常方便。两个操作人员即可完成钻芯取样，安装时只需要先在柱桩上打几个螺栓孔，然后采用膨胀螺栓将设备固定，拆卸时不需要机械设备辅助。
45.需要特别说明的是，采用该附着式钻探设备，不仅能够在柱桩养护完成后的任何时段进行钻芯取样，而且能够对任何柱桩进行钻芯取样，不受限于任何标准楼层空间/空高，这开创了在柱桩养护完成后或结构主体修建完成后进行钻芯取样的先河，尤其适用于在结构主体完善后进行钻芯取样，完全不会在施工过程中受到柱桩、支护措施等物体的影响（目前还没有任何现有钻探设备能够结构主体修建完成后进行钻芯取样）。
46.该设备钻芯机构可翻转，不仅方便加长钻杆、取卸钻杆和取卸样芯，而且能节省钻芯取样时间。桩基取样完成后，将钻芯机构翻开，从钻芯机构上松脱钻杆，再借助于卷扬机或倒链将钻杆和桩基样芯快速取出，这样就无需缓慢、费劲地将钻杆退回，从而大幅节约时间。
47.该设备采用了以面为导向的调节方式，使得钻孔精度高，钻孔行程长。该设备钻探性能优异，还能够用于地质勘探、石油钻井等领域，将其用于钻口径为100mm的孔，钻探深度可达75米；将其钻口径为75mm的孔，钻探深度可达100米。
48.本发明中，可合理设计钻杆轴线与墙壁之间的距离，合理设计贴桩梁7的厚度，使钻杆外壁在贴靠或靠近柱桩壁的情况下进行钻孔，而现有任何钻探设备均无法实现这一操作。