一种沙土层开孔装置的制作方法

本实用新型涉及一种隧道施工的装置，更具体的说，它涉及一种沙土层开孔装置。

背景技术：

火车和地铁是人们生活中不可或缺的交通工具，而在一些大的城市地铁线路更是不断在扩建。在修建地铁时我们需要挖通隧道，现今大多会采用台阶法，即将掌子面慢慢推进的方法，而推进掌子面的时候我们现在普遍采取超前小导管的工艺，先将掌子面打设孔洞，然后插入超前小导管，将超前小导管固定在掌子面拱端后再注浆，然后经过一些工序后爆破掌子面。但是在超前支护，打设孔洞的时，现有技术是利用钻头打设，这样会对地质属含沙量比较大、土体没有粘结性的地层造成较大的搅动，从而容易发生坍塌现象。另一方面，沙土层中自稳能力差的砂层和砂砾会在超前小导管插入后出现稳定性降低，所以需将沙子处理干净，否则会出现拱端断裂情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种沙土层开孔装置，其能够对孔洞内的沙子进行吹散和搅动，减小钻洞时对地层的扰动，不易发生局部塌方现象和拱端断裂情况。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种沙土层开孔装置，包括空压机、操作手柄、连通空压机和操作手柄的风管以安装在操作手柄上的出气钢管，所述出气钢管的出气端包括内管和长度大于内管的外管，所述外管的管口内套设有锥形桩，所述锥形桩的圆锥端探出所述外管的管口，所述锥形桩沿其长度方向开设若干有与所述外管轴向方向平行的通风孔，所述通风孔与所述内管的管口交错设置，所述锥形桩通过弹性件与所述内管连接。

通过采用上述技术方案，当出气钢管内没有风压的时候，弹性件连接着锥形桩与内管管口紧贴且通风孔被内管的管口壁堵住；风管将空压机产生的风流通过操作手柄通入出气钢管内，出气钢管内产生风压，风压会对锥形桩施加压力，从而推动圆锥端伸出外管管口，锥形桩远离内管管口，之后风流会穿过通风孔从而流出出气钢管；当锥形桩被风压推动到一定程度时，由于风流从通风孔中流出，使得作用在锥形桩上的风压减小，弹性件对锥形桩的拉力大于风压对锥形桩的推力，从而拉回锥形桩，然后锥形桩再受风压推动完成一次次的伸缩运动，从而完成打孔工作，同时对孔洞内的沙子进行了吹散和搅动，减小钻洞时对地层的扰动，不易发生局部塌方现象和拱端断裂情况。

本实用新型进一步设置为：所述内管的管口处周向设置有若干用于安装所述弹性件的安装孔。

通过采用上述技术方案，弹性件安装在安装孔内，安装孔在弹性件伸缩过程中起到导向作用，使弹性件在伸缩过程中不易夹设在内管和锥形桩之间产生缝隙而影响在内管和锥形桩之间的密封。

本实用新型进一步设置为：所述锥形桩与内管之间设有密封圈，所述密封圈上设有用于贯穿所述弹性件的通孔以及与所述通风孔连通的透风孔。

通过采用上述技术方案，能够使锥形桩和内管能够紧密贴合，避免风流从内管和锥形桩之间的缝隙通过。

本实用新型进一步设置为：所述透风孔对称设置在所述通孔的两侧。

通过采用上述技术方案，透风孔与通风孔连通并对称设置在弹性件两侧，使风流能够均匀的从弹性件两侧通过而使弹性件周围的受力更加均匀，从而使锥形桩更加平稳顺畅的外管管口处伸缩。

本实用新型进一步设置为：所述锥形桩包括设置在所述锥形端面向所述内管一侧的圆柱端，所述圆柱端的外壁紧贴所述外管内壁滑动。

通过采用上述技术方案，圆柱端的外壁紧贴外管内壁滑动，避免沙子等异物进入到圆柱端与外管之间而增加摩擦力进而影响锥形桩的伸缩活动。

本实用新型进一步设置为：所述圆柱端的长度小于所述外管与所述内管的长度差。

通过采用上述技术方案，当出气钢管内没有风压的时候，全部圆柱端均位于外管内，当出气钢管内有风压的时候，锥形端向外移动可以将外管管口内的沙子推出，同时通风孔出风也能够将外管管口内的沙子吹出，避免沙子等异物堆积在外管管口处而影响锥形桩的滑动。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：锥形桩前后伸缩打孔，减小钻洞时对地层的扰动，不易发生局部塌方现象；在打孔的同时能够对孔洞内的沙子进行了吹散和搅动，可以将孔洞内的沙子处理干净，从而不易发生拱端断裂情况。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为实施例一中出气端纵截面的剖视图；

图3为图2中的A部放大图；

图4为实施例一中出气端横截面的剖视图；

图5为实施例一中出气钢管内有风压时出气端纵截面的剖视图；

图6为图5中的B部放大图。

附图标记：1、空压机；2、风管；3、操作手柄；31、控制开关；4、出气钢管；5、出气端；51、内管；511、安装孔；52、外管；6、弹簧；7、锥形桩；71、圆柱端；72、圆锥端；73、通风孔；8、密封圈；81、通孔；82、透风孔；9、掌子面；10、台阶。

具体实施方式

参照附图对本实用新型做进一步说明。

实施例：一种沙土层开孔装置，如图1所示，包括空压机1、风管2、操作手柄3以及以螺纹连接的方式安装在操作手柄3上的出气钢管4，本实施例中空压机1为LGCY-18/17型开山空压机1，操作手柄3为WB-102型吹尘枪，操作手柄3上设置有控制开关31，风管2的两端分别与空压机1和操作手柄3连通，出气钢管4的长度与通用的超前小导管的长度相同，且为了方便超前小导管的插入，一般施工时打出的孔洞直径会略大于超前小导管的直径，所以出气钢管4的直径比通用的超前小导管的直径大5毫米左右。

参照图2和图4，出气钢管4的出气端5包括内管51和外管52，内管51长度小于外管52，在内管51的管口处沿着周向设有三个安装孔511，三个安装孔511内分别焊接一根弹簧6，这里的弹簧6还可以用弹力绳等其他弹性件代替，弹簧6的另一端焊接有锥形桩7；锥形桩7贴近内管51管口处呈圆柱状的为圆柱端71，圆柱端71的外壁紧贴外管52内壁滑动，并且其长度小于外管52与内管51的长度差，钻洞处呈圆锥状的为圆锥端72，锥形桩7圆锥端72探出外管52管口，锥形桩7沿其长度方向设有与外管52轴向方向平行的通风孔73，且通风孔73与内管51管口交错设置。为了锥形桩7和内管51能够紧密贴合，不留缝隙让风流通过，在锥形桩7与内管51之间设有密封圈8，密封圈8粘贴在圆柱端71面对内管51一侧的表面上。参照图3，密封圈8上设有用于贯穿弹簧6的通孔81以及与通风孔73连通的透风孔82，并且透风孔82对称设置在通孔81的两侧。当出气钢管4内没有风压的时候，弹簧6处于平衡状态，连接着锥形桩7紧贴在内管51管口处。

参照图5和图6，当出气钢管4内有风压的时候，风压会对锥形桩7施加压力，从而推动锥形桩7圆锥端72伸出外管52管口，圆柱端71远离内管51管口并与外管52发生相对滑动，之后风流会穿过圆柱端71的通风孔73从而流出出气钢管4。当锥形桩7被风压推动到一定程度时，由于风流从通风孔73中流出，使得作用在锥形桩7上的风压减小，弹簧6对锥形桩7的拉力大于风压对锥形桩7的推力，从而弹簧6会拉回锥形桩7，然后锥形桩7再受风压推动完成一次次的伸缩运动。通过锥形桩7对孔洞内存在干湿程度不同、颗粒大小不同、粘结情况不同的沙子进行了吹散和搅动，减小钻洞时对地层的扰动，不易发生局部塌方现象。

在地铁隧道的掌子面9上施工时，该装置的使用方法如下；把空压机1放置在台阶10下方，抬起风管2，手握操作手柄3，将出气钢管4对准需要打孔的位置，启动空压机1，然后开启控制开关31，使空压机1产生的气流通过风管2进入到出气钢管4中，气流推动锥形桩7配合从通风孔73流出的气流一边吹散掌子面9上的沙子，一边不停做伸缩运动打造孔洞。当孔洞打好时，先关上控制开关31，再关闭空压机1，继续实施超前小导管的工艺。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。