一种锚杆多截面扩孔机具及其应用_2

文档序号:8525021阅读:来源:国知局
、活塞412和活塞杆413。其中,活塞412设置在缸体411内部,并可相对缸体411轴向运动,从而将缸体411分隔成容积可变的液压缸上腔室4111和液压缸下腔室4112。液压缸上腔室4111通过第一管道2与液压站I连接,液压缸下腔室4112通过第二管道3与液压站I连接,活塞杆413的上端固定在活塞412的下部,活塞杆413的下端固定在弓压器固定盘42的上部。
[0060]进一步地,弓压器43包括一对上弓压臂431以及与该一对上弓压臂431沿径向对称设置的一对下弓压臂432。一对上弓压臂431的上端与弓压器固定盘42的下部中心位置可转动连接;一对上弓压臂431的下端与一对下弓压臂432的上端可转动连接;一对下弓压臂432的下端与底盘44的上部中心位置可转动连接。
[0061]支撑结构45固定在液压缸41的缸体411下部与底盘44之间。
[0062]本发明实施例提供的锚杆多截面扩孔机具的工作原理如下:
[0063]首先,将本发明实施例提供的锚杆多截面扩孔机具中的液压缸41固定在锚杆钻机M的钻杆Ml下端,来与锚杆钻机M配合使用。利用锚杆钻机M对地层进行钻孔直至形成一定深度的粧孔,将本发明锚杆扩孔机具中的扩孔机头4置于该粧孔内部的某一位置处,同时将液压站I设置在粧孔外部(例如地面上)。
[0064]由于液压缸41被活塞412分隔成容积可变的液压缸上腔室4111和液压缸下腔室4112,且液压缸上腔室4111通过第一管道2与液压站I连接,液压缸下腔室4112通过第二管道3与液压站I连接。如此设置,能够通过液压站I控制第一管道2和第二管道3中液体的流向,进而控制液压缸上腔室4111和液压缸下腔室4112内的压力差,并使活塞412在该压力差作用下在缸体411内沿轴向进行上下运动。由于活塞杆413的上端固定在活塞412的下部,活塞杆413的下端固定在弓压器固定盘42的上部,则可由活塞412沿轴向的上下运动带动活塞杆413进行同步地上下运动,而活塞杆413则随之带动与之固定连接的弓压器固定盘42作同步地沿轴向进行的上下运动。具体地,当液压缸上腔室4111进液,而液压缸下腔室4112回液时,活塞412沿轴向向下运动,进而使活塞杆413推动弓压器固定盘42沿轴向向下运动,而弓压器固定盘42则对设置在其下部的弓压器43进行向下的施力作用。
[0065]由于弓压器43包括一对上弓压臂431以及与该一对上弓压臂431沿径向对称设置的一对下弓压臂432。一对上弓压臂431的上端与弓压器固定盘42的下部中心位置可转动连接;一对上弓压臂431的下端与一对下弓压臂432的上端可转动连接;一对下弓压臂432的下端与底盘44的上部中心位置可转动连接。在弓压器固定盘42向下施力的过程中,上弓压臂431绕其与弓压器固定盘42的连接点转动(上弓压臂431的右臂沿其与弓压器固定盘42的连接点逆时针方向转动,而左臂则沿该连接点顺时针方向转动),与此不同,上弓压臂431带动下弓压臂432沿其与底盘44的连接点转动(下弓压臂432的右臂沿其与底盘44的连接点顺时针方向转动,而左臂则沿该连接点逆时针方向转动)。可以理解的是,在上弓压臂431和下弓压臂432进行上述转动的过程中,上弓压臂431和下弓压臂432两者之间也是保持相对转动的,如此以来保证了弓压器43的中心沿轴向向下运动,整体沿径向呈扩张状态,进而挤压孔壁达到扩孔的效果。当活塞412在缸体411内运动到最下端时,弓压器43扩张到最大,即弓压器43的挤扩距离达到最大。
[0066]而相应地,当液压缸上腔室4111回液,而液压缸下腔室4112进液时,活塞412则沿轴向向上运动,进而使活塞杆413拉动弓压器固定盘42也沿轴向向上运动,而弓压器43则受到弓压器固定盘42拉力,从而使其中的上弓压臂431和下弓压臂432作与前述推力过程中相反的运动,即弓压器43的中心沿轴向向上运动,整体沿径向呈收缩状态,完成一个完整的扩孔过程。
[0067]在完成一个完整的扩孔过程后,则转动锚杆钻机M的钻杆M1,使本发明锚杆扩孔机具中的扩孔机头4置于该粧孔内部的其他某一位置处,并重复上述扩孔过程,直至在同一水平面内形成一个完整的盘状空腔,进而完成一个腔体的扩孔。随后,将本发明的扩孔机头4从粧孔内提出,在其他粧孔内进行上述扩孔过程。
[0068]此外,本领域技术人员可以理解的是,通过将支撑结构45固定在液压缸41的缸体411下部与底盘44之间,用来固定底盘44,保证底盘44不会随着下弓压臂432的运动而运动。
[0069]由上述可知,利用本发明实施例提供的扩孔机具进行上述方式的扩孔,第一方面,可以在粧孔内的不同位置处进行多部位变截面,即多截面扩孔,形成一个完整的盘状空腔,显著提高锚杆的抗拔能力,进而有效缩减锚杆的钻孔深度,节省施工成本。第二方面,不仅避免了对土层造成扰动,还能对扩孔处的土层进行压实加固,且减少了沉渣的产生,更利于提高后续混凝土的灌注质量。第三方面,通过采用液压站I控制液压缸41内上下腔室之间的压力差,压力更加可控,有效避免了弓压器43无法正常扩张或者收缩的问题。第四方面,混凝土和钢筋属于一次性材料,利用本发明实施例提供的扩孔机具能够使更少量的混凝土和钢筋埋于地下,更加绿色环保。
[0070]作为优选,该支撑结构45为套筒,套筒的两端分别套装并固定在液压缸41的缸体411的下端和底盘44上,弓压器固定盘42与套筒的内壁相接触,并可沿套筒内壁轴向运动,套筒相对的侧部设置有用于容纳弓压器43的缝隙,使弓压器43沿径向扩张或者收缩。通过将支撑结构45设置成圆筒结构的套筒,不仅能有效固定底盘44使其不会发生移动,而且能保护液压缸41不受损坏。这是因为,在扩孔过程中,弓压器43在受到的土层的反力经底盘44和弓压器固定盘42传递到套筒上,使套筒承担弓压器43所受到的土层的反力,避免了液压杆承担该反力,进而避免了因土层不均匀引起弓压器43各个方向受力不均匀而产生的力矩作用在活塞杆413上,导致活塞杆413发生弯曲和折断。可以理解的是,弓压器固定盘42的外径与套筒的内径相匹配,使弓压器固定盘42的环形侧部均与套筒的内壁接触,以实现将上述的反力转移至套筒上。进一步地,为了减小套筒与弓压器固定盘42之间的摩擦力,可以在套筒的内壁上涂敷一层耐磨的光滑涂层,例如陶瓷涂层、合金涂层等。
[0071]此外,本发明实施例还在套筒相对的侧部设置有用于容纳弓压器43的缝隙,使弓压器43沿径向扩张或者收缩。该缝隙的大小与结构以使上弓压臂431和下弓压臂432能够穿过并进行转动为宜。可见,套筒结构的支撑结构45相对于杆状的支撑结构45具有更大的受力面积,使用寿命更长。
[0072]进一步地,本发明实施例提供了一种具有更优选结构的机具,该机具还包括监控设备5,监控设备5分别与第一管道2和所述第二管道3连接,用来监控并显示机具的扩孔状态。
[0073]目前扩孔设备在施工过程中常位于深深的地下,且大部分时候浸泡在泥浆里,设备扩孔的状态在地面上无法监控,造成施工质量完全由操作工人根据个人经验决定,且施工数据采用人工记录,因此扩孔的质量得不到保证,甚至造成扩孔直径不达标,从而影响工程质量。本发明实施例中,液压缸41的进液量和回液量可通过采集第一管道2和第二管道3内的液体流动信息得以确定,因为进液过程和回液过程相互分离,故第一管道2和第二管道3内的每一时刻液体的信息均能对应确定的扩孔状态,将监控设备5设置在地面上,监控设备5通过检测第一管道2和第二管道3内的进液量和回液量来监控井下扩孔的状态,保证扩孔质量稳定,扩孔直径达到标准,确保工程质量。
[0074]具体地,该监控设备5包括数据采集器51、单片机52和显示器53,数据采集器51与第一管道2和第二管道3连接,通过数据采集器51采集第一管道2和第二管道3内的液体信息,单片机52与数据采集器51连接,通过单片机52处理数据采集器51采集到的液体信息,显示器53与单片机52连接,通过显示器53显示机具的扩孔状态。
[0075]在本实施例中,通过数据采集器51采集第一管道2和第二管道3内的流量信息,并将采集到的液体信息传递到单片机52,通过单片机52处理相应的液体信息并生成本发明扩孔状态的数据,通过单片机52将孔的状态数据传递到显示器53上
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