引孔设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及土建的【技术领域】，公开了引孔设备，包括机架、用于击碎硬岩并引孔的潜孔锤和用于为潜孔锤提供动力的动力结构，所述动力结构包括气缸和可输出高压空气驱动所述气缸的空压机，所述气缸包括缸体和活塞杆，所述活塞杆输出端连接至所述潜孔锤，所述空压机设有连通至所述气缸内腔的第一输出端和连通至所述潜孔锤下端面的第二输出端。本实用新型中的引孔设备，其潜孔锤通过活塞动力结构提供下潜力，可以通过活塞的振动击碎硬岩，下沉引孔。在引孔的同时，空压机向孔底输出高压空气，空气将孔底的钻屑带出，清洗了孔和潜孔锤，代替了泥浆。施工过程快，对钻具损耗小，而且场地较为整洁。
【专利说明】引孔设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土建的【技术领域】，尤其涉及一种引孔设备。
【背景技术】
[0002]预应力混凝土管桩因桩体强度高、施工速度快、现场管理简单、便于现场文明施工等优点，广泛应用于桩基础工程中。在预应力管桩施工过程中，经常会遇到难以硬质夹层、孤石等，此时需要进行引孔施工。目前，预应力管桩引孔主要通过回转钻进引孔法、冲孔引孔法等工艺穿过硬层，以达到顺利沉桩的目的。
[0003]其中，回转钻进引孔法采用钻孔桩机，回转钻进工艺进行打孔，钻穿硬岩后，回填孔段，再进行预应力管桩施工。回转钻进引孔直径Φ450?600mm;引孔完成后，采用砂回填，再进行预应力管桩施工。
[0004]这种采用钻孔回转钻进引孔方式，由于硬岩或硬质夹层硬度大，回转钻进困难，其成孔施工速度慢，钻具磨损严重，耗费钻具、材料多；同时，成孔时孔内采用泥浆护壁，大量泥浆循环对现场文明施工管理带来较大困难，且泥浆外运费用较大。
[0005]冲击成孔引孔法凭借十字重锤冲击破碎硬岩，具有良好的破碎效果。冲击成孔引孔，冲击破碎硬岩后，回填孔段，再进行预应力管桩施工。
[0006]但是这种成孔法，成孔时还须考虑到硬岩面的倾斜，采用纠偏措施，加之成孔时孔内采用泥浆护壁，大量的泥浆循环对现场文明施工管理不利，泥浆外运费用增加。另外，冲击成孔直径一般Φ 600、800mm，较预应力管桩直径偏大，造成回填量加大。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于提供，旨在解决现有技术中的对于硬质地层引孔过程中施工速度慢，现场不够整洁的问题。
[0008]本实用新型是这样实现的，引孔设备，包括机架、用于击碎硬岩并引孔的潜孔锤和用于为潜孔锤提供动力的动力结构，所述动力结构包括气缸和可输出高压空气驱动所述气缸的空压机，所述气缸包括缸体和活塞杆，所述活塞杆输出端连接至所述潜孔锤，所述空压机设有连通至所述气缸内腔的第一输出端和连通至所述潜孔锤下端面的第二输出端。
[0009]进一步地,所述动力结构还包括能使所述潜孔锤旋转的转动驱动结构。
[0010]进一步地，所述机架上设有用于调节所述气缸沿所述机架位置的升降结构，所述升降结构包括收卷电机和钢丝绳，所述钢丝绳一端固定在所述收卷电机的输出端上，另一端绕过所述机架上端，连接至所述气缸上端。
[0011]进一步地，所述潜孔锤内部设有连通至其下端面的通道，所述第二输出端连通至所述通道。
[0012]进一步地，于所述潜孔锤下端面开设有多个用于导风的水平凹槽，所述水平凹槽一端与所述通道开口处连通，另一端延伸至所述潜孔锤外侧面。
[0013]进一步地，于所述潜孔锤外侧面且于所述水平凹槽开口处，分别对应设有多个用于导风的竖直凹槽。
[0014]进一步地，所述通道开口处位于所述潜孔锤下端面中心，所述水平凹槽数量为四个，在所述潜孔锤下端面以所述通道开口处为中心，呈放射形均匀排布，所述竖直凹槽对应设置为四个。
[0015]进一步地，所述机架设有下端设有可使所述机架行走、转运、支撑的液压底盘。
[0016]与现有技术相比，本实施例中的引孔设备，其引孔依靠气缸带潜孔锤进行碎岩沉孔。在施工中，不停震动的潜孔锤将硬质地层击碎，并且下沉实现引孔。在引孔的过程中，空压机源源不断的向孔底输入高压空气，高压空气将孔底的碎屑带出，代替了现有技术中的泥浆护壁。整个施工过程中引孔速度快，场地整洁，对钻具的消耗小。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例提供的引孔设备的结果示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例提供的引孔设备中潜孔锤的轴测示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]以下结合具体附图对本实施例的实现进行详细的描述。
[0021]如图1所示，引孔设备1，包括机架11、用于击碎硬岩并引孔的潜孔锤13和用于为潜孔锤13提供动力的动力结构，动力结构包括气缸12和可输出高压空气的空压机14，气缸12包括缸体和活塞杆，活塞杆连接至潜孔锤14，空压机14设有连通至气缸12的第一输出端和连通至潜孔锤13下端面的第二输出端。
[0022]空压机14是一种可以输出闻压空气的设备,在本实施例中，空压机14输出的闻压空气有两个流向，第一是输送至气缸12内，为气缸12提供动力，从而带动潜孔锤13震动，从而实现击碎硬质地层并引孔的作用；第二是输送至潜孔锤13的下端面，即孔底，高压空气输入后，会携带孔底的钻屑杂质冲出孔壁，达到清洗孔底的效果，代替了现有技术中的泥浆护壁。
[0023]在潜孔锤13钻进过程中，高压空气驱动气缸12内的活塞杆作高频往复运动，并将该运动所产生的动能源源不断的传递到潜孔锤13下端，使其获得一定的冲击功，在该冲击功的作用下，连续的、高频率对孔底硬岩施行冲击。硬岩在该冲击功的作用下，被击碎，形成破裂的钻屑。
[0024]同回转钻进相比，该工艺是以钻头冲击破碎岩石取代了切削岩石；以动载冲击代替了静载研磨，以硬岩的体积破碎代替了研磨剪切破碎。在潜孔锤13钻进的同时，空压机14产生的压缩空气也兼作洗井介质，一部分破碎下来的钻屑被具有一定压力及速度的高压空气吹离孔底，并排出孔口，减少了硬岩重复破碎的机会，获取极高钻进效率。
[0025]前述的动力结构还包括能使潜孔锤13旋转的转动驱动结构,设置转动驱动结构后，潜孔锤13可以轴向转动，满足特殊地质的击碎要求，同时还可以更换普通的钻头来适应非硬质地层的引孔需要。转动驱动结构为现有技术中常见结构，可以直接采用电机或者采用电机带动传动结构提供扭力，本实施例中与气缸12集成在一起，未单独标出。
[0026]如图1所示，机架11上设有用于调节气缸12沿机架11位置的升降结构，升降结构包括收卷电机15和钢丝绳151，钢丝绳151 —端固定在收卷电机15的输出端上，另一端绕过机架11上端，连接至气缸12上端。通过收卷电机15的做功，可以调节气缸12的高度，来适应不同孔深的施工作业需要。
[0027]如图1和图2所示，潜孔锤13内部设有连通至其下端面的通道131，前述的空压机14的第二输出端连通至通道131。本实施例中的潜孔锤13与气缸12集成程度较高，空压机14通过第一输出管141连通至气缸内部，通过第二输出管142连通至所述潜孔锤13内部的通道131，输送至潜孔锤13下端面。
[0028]于潜孔锤13下端面开设有多个用于导风的水平凹槽132，水平凹槽132 —端与通道131开口处连通，另一端延伸至潜孔锤13的外侧面。高压空气从通道131输出后，可以保证风力集中，形成固定的风道，便于高压空气携渣带出孔底。
[0029]为了配合水平凹槽132，于潜孔锤13外侧面且于水平凹槽132开口处,还分别对应设有多个用于导风的竖直凹槽1321。高压空气冲刷孔底后，沿水平凹槽132流至潜孔锤13的外侧面，然后沿着竖直凹槽1321流出孔底。水平凹槽132和竖直凹槽1321配合形成一个空间垂直的风道，风力集中，冲刷效果好。
[0030]水平凹槽132的设置方式可以有多种，本实施例中的设置方式如图2所示，通道131开口处位于潜孔锤13下端面中心，水平凹槽132数量为四个，在潜孔锤13下端面以通道131开口处为中心，呈放射形均匀排布，竖直凹槽1321对应设置为四个。实际应用中也可以根据实际设置为其他数量或者分布方式。
[0031]如图1所示，机架11设有下端设有可使机架11行走、转运、支撑的液压底盘111。地盘111可以设置履带、车轮等结构实现自行走；与机架之间设置转动轴，实现机架11的转运；延伸支撑臂使机架支撑更加稳固，这些结构均为现有技术中常见的结构，具体实现方式不在赘述，本实施例中的液压底盘111选择全液压行走、齿轮转运；桩机移动时，前后四个支撑支架顶起，以方便底座调整方向。
[0032]本实施例中的引孔设备1，其机架11上设置有气缸12，可以通过收卷电机15实现升降调节，气缸12下端设有潜孔锤13，利用空压机14提供的高压空气作动力，潜孔锤13震动下潜，钻岩破石效果好，速度快，对钻具磨损小，同时高压空气通入潜孔锤13的通道131内，从潜孔锤13的下端输入孔底，冲刷带走钻屑，然后沿着水平凹槽132和竖直凹槽1321形成的四个风道将钻屑带出孔底，钻孔效率高，施工场地整洁。机架11本身设有液压底盘111，可以实现自行走、转运、支撑等作用，可以适应不同的施工环境。
[0033]引孔设备I在实际施工中包括以下工艺特点:
[0034](I)施工速度快
[0035]风动潜孔锤13破岩效率高,引孔速度快，一根15?20m的桩,一般成桩时间40?60分钟，一天可完成12?15根左右。
[0036](2)引孔工艺简单
[0037]潜孔锤13钻具在空压机14和气缸12带动下，在钻具旋转过程中，同时潜孔锤13钻头振动下沉破岩，钻进时对桩周地层产生一定的挤密效应，同时岩渣被高风压携至孔口，工艺简单，钻进操作方便。[0038](3)引孔效果好
[0039]采用风动潜孔锤13钻进，可控制钻入速度，挤密作用使得引孔孔型较规整；同时，根据预应力管桩设计桩么，选择相应的潜孔锤13钻具，引孔直径满足管桩施工，为预应力管桩施工创造条件。
[0040](4)引孔设备简单
[0041]引孔机械设备主要为引孔机、空压机14和大直径潜孔锤13，引孔机采用液压自行系统，不需要另配吊车移位。
[0042](5)造价低
[0043]潜孔锤13引孔工艺简单、引孔速度快，其造价较低，是钻孔或冲击桩机引孔的40%左右。
[0044]引孔设备I的操作要点如下
[0045]1、场地平整
[0046](I)施工前，对施工场地进行平整，以方便引孔设备I顺利行走；
[0047](2)对局部软弱部位换填，保证场地密实、稳固，确保引孔设备I施工时不发生偏斜。
[0048]2、引孔设备I测量定位
[0049](I)接收测量控制点、基准线和水准点及其书面资料，并与监理工程师共同校测其测量精度。
[0050](2)测点放样前，认真作好内业准备工作，校正仪器设备，拟定施测方案。
[0051](3)桩位测量完成后，提交监理工程师复核，无误后交现场使用。桩位测量误差严格控制在规范要求和设计要求范围内。
[0052]3、桩机安装、就位、调试
[0053]( I)设备吊装由专人指挥，做到平稳，轻起轻落，非作业人员撤离作业范围。
[0054](2)引孔设备I就位后，采用液压系统调平，用水平尺校正水平度，确保始终保持引孔设备I水平。
[0055](3引孔设备I安装就位后，将潜孔锤13钻头对准桩位，保持桩尖与桩位中心重合，再将引孔设备I调平，确保施工中不发生偏斜和移位。
[0056](4)引孔设备I安装完成后，进行现场验收。
[0057](5)引孔设备I使用前进行检修，并进行试运转。
[0058]4、引孔
[0059](I)引孔设备I就位后，首先将潜孔锤13钻头对准桩位并调好垂直度。
[0060](2)下放潜孔锤13，启动空压机14，进行潜孔锤13跟管钻进。在上部填土或粘性土层时，地下水混夹粘土被挤密或排出；当引孔至硬岩层面时，潜孔锤13发出锤击的脆响，并排出岩渣。当硬岩层埋深较浅且硬岩强度大时，孔口则冒出岩屑粉尘。
[0061](3)引孔过程中，控制潜13孔锤下沉速度；派专人观察钻具的下沉速度是否异常，钻具是否有挤偏的现象；若出现异常情况应分析原因，及时采取纠偏措施。
[0062](4)引孔过程中，派专人从相交垂直方向同时吊二根垂线，校核钻具垂直度。
[0063](5)沉管过程中，派专人做好现场施工记录，包括:引孔桩号、桩径、桩长、孔底地层情况、施工时间等。[0064]5、孔口清理岩屑
[0065](I)引孔过程中，空压机14产生的压缩空气兼作洗井介质，将潜孔锤13破碎的岩屑携出孔内并堆积在孔口。
[0066](2)现场派专人不间断进行孔口岩渣清理，清理出的岩屑呈颗粒状，按平面布置集中堆放或外运。
[0067]6、引孔穿透硬岩层
[0068](I)引孔过程中，注意观察钻进速度和孔口岩屑排出情况，按设计要求的引孔深度控制引孔标高位置。
[0069](2)引孔满足预应力管桩沉桩要求后，即停止引孔，拔出钻具。
[0070](3)拔出钻具时，空压机14正常工作，边锤击、边旋转、边上拔，使孔内岩屑顺利排出，同时防止钻具上拔时卡钻。
[0071]7、预应力管桩机就位与施工
[0072]引孔分片进行，当完成预定片区引孔施工后，即回填可进行预应力管桩施工。
[0073]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.引孔设备，其特征在于，包括机架、用于击碎硬岩并引孔的潜孔锤和用于为潜孔锤提供动力的动力结构，所述动力结构包括气缸和可输出高压空气驱动所述气缸的空压机，所述气缸包括缸体和活塞杆，所述活塞杆输出端连接至所述潜孔锤，所述空压机设有连通至所述气缸内腔的第一输出端和连通至所述潜孔锤下端面的第二输出端。
2.如权利要求1所述的引孔设备，其特征在于，所述动力结构还包括能使所述潜孔锤旋转的转动驱动结构。
3.如权利要求2所述的引孔设备，其特征在于，所述机架上设有用于调节所述气缸沿所述机架位置的升降结构，所述升降结构包括收卷电机和钢丝绳，所述钢丝绳一端固定在所述收卷电机的输出端上，另一端绕过所述机架上端，连接至所述气缸上端。
4.如权利要求3所述的引孔设备，其特征在于，所述潜孔锤内部设有连通至其下端面的通道，所述第二输出端连通至所述通道。
5.如权利要求4所述的引孔设备，其特征在于，于所述潜孔锤下端面开设有多个用于导风的水平凹槽，所述水平凹槽一端与所述通道开口处连通，另一端延伸至所述潜孔锤外侧面。
6.如权利要求5所述的引孔设备，其特征在于，于所述潜孔锤外侧面且于所述水平凹槽开口处，分别对应设有多个用于导风的竖直凹槽。
7.如权利要求6所述的引孔设备，其特征在于，所述通道开口处位于所述潜孔锤下端面中心，所述水平凹槽数量为四个，在所述潜孔锤下端面以所述通道开口处为中心，呈放射形均匀排布，所述竖直凹槽对应设置为四个。
8.如权利要求1至7任一项所述的引孔设备，其特征在于，所述机架设有下端设有可使所述机架行走、转运、支撑的液压底盘。
【文档编号】E21B7/02GK203584301SQ201320622206
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】尚增弟, 雷斌, 杨静, 李红波, 丁旭柳 申请人:深圳市晟辉机械有限公司, 深圳市工勘岩土工程有限公司