一种新型地下水平快速注浆钻机的制作方法

本发明属于工程机械技术领域，具体为一种新型地下水平快速注浆钻机。

背景技术：

我国南方洪水发生较频繁，当房屋被洪水浸泡后，地基松软，会导致部分房屋地基不牢，容易倒塌，同时，地震后的山体或者公路地基内会发生裂缝，空洞，导致地基或山体不稳，容易坍塌发生山体滑坡等自然灾害，为了防止以上情况的发生，现有技术中存在旋喷钻机，旋喷钻机可以垂直钻孔至地下，然后喷出泥浆、混凝土等，对地下空洞裂缝等进行填充，改善土质，提高地下牢固度，但是由于旋喷钻机仅能对车体下端垂直钻孔喷浆填充，其应用领域较窄，特别是对于山体，已建房屋下方的地基，已建公路下方的地基无法实现无破坏性的填充改造，同时其喷浆填充范围较窄，填充效果不理想。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上问题，提供一种新型地下水平快速注浆钻机，它通过水平钻孔，回拖喷浆的技术，可以在不破坏表面建筑和土壤的情况下改善地下土质结构，其喷浆效率高，土质改善牢固度好。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种新型地下水平快速注浆钻机，它包括带有履带底盘22的车体，所述车体上设置有齿条架27；所述齿条架27底部下端铰接在车体上，底部上端通过角度调节油缸26与车体连接；所述车体尾端设置有配重块23；所述齿条架27上设置有可沿齿条架27直线移动的带有齿轮的滑座；所述齿条架27下端设置有夹持翻转器35和夹持导向器36；所述滑座上设置有推拉马达28和旋转动力头29；所述旋转动力头29连接液压马达30；所述齿条架27倾斜于水平面设置；所述齿条架27上平行设置有三重旋喷管34；所述三重旋喷管34上端连接推拉马达28和旋转动力头29，下端设置在夹持翻转器35和夹持导向器36上；所述三重旋喷管34前端设置有导向喷浆钻头37，尾端连接旋转接头31；所述旋转接头31通过管道连接有空气压缩机、高压泥浆泵25、高压水泵24；所述导向喷浆钻头37包括空心钻轴5，所述空心钻轴5前端设置有倾斜的导向板1，尾端设置有分料套轴7；所述导向板1中心设置有掌盖2盖住喷浆孔12；所述喷浆孔12内壁均匀呈环形设置有倾斜的导料叶121；所述掌盖2与导向板1铰接相连并设置有扭簧；所述掌盖2中心设置有导向叶3；所述分料套轴7侧壁沿轴向从下到上依次设置有喷出高压泥浆、高压水流、高压空气的喷料孔8连通三重旋喷管34；所述齿条架27侧边设置有自动换杆装置14；所述自动换杆装置14包括旋喷管存储架16及其底部的换杆移动夹具15。

进一步的，喷出高压泥浆、高压水流、高压空气的喷料孔8分别沿分料套轴7径向呈环形各设置有三个。

进一步的，所述分料套轴7侧壁上铰接有用于盖住喷料孔8的侧刮盖9；所述侧刮盖9开口均朝下；所述侧刮盖9端头设置有与其配合的限位弧条11；所述侧刮盖9与分料套轴7的铰接处设置有扭簧。

进一步的，所述侧刮盖9端头为锯齿圆弧形；所述限位弧条11内侧面为锯齿形；所述侧刮盖9外壁端头设置有朝外凸起的刮泥齿10。

进一步的，所述齿条架27上端设置有卷扬机32，下端设置有滑轮33；所述卷扬机32的钢丝绳与滑座连接；所述卷扬机32挂载在滑轮33上绷紧。

进一步的，所述旋喷管存储架16内两端内侧纵向设置有支撑板161；所述支撑板161上纵向设置有固定架板162；所述固定架板162上端面均匀设置有用于放置三重旋喷管34的圆弧凹槽。

进一步的，所述换杆移动夹具15包括纵向设置在旋喷管存储架16底部两侧的滑轨151；所述滑轨151上均设置有横移滑座17；所述横移滑座17上设置有升降油缸18；所述升降油缸18上设置有平移油缸19；所述平移油缸19上设置有夹具板20；所述夹具板20上端面两端均设置有夹爪21；所述夹爪21连接夹紧油缸211。

进一步的，所述空心钻轴5内设置有安装槽6，其内设置有导向仪。

进一步的，所述喷浆孔12上方设置有沉槽122；所述掌盖2设置在沉槽122内。

进一步的，所述导向板1两侧设置有挖泥齿4。

本发明的有益效果：本设备可以安装单重，双重，三重旋喷管，通过水平钻孔，回拖喷浆的技术，可以在不破坏表面建筑贺土壤的情况下改善地下土质结构。可以应用于多个领域，功能较多：

1、用于房屋地基下的土质改善，防止房屋倾斜，增强房屋的抗震能力，尤其用于房屋被洪水浸泡后，灾后重建过程中的地基加固。

2、通过对山体内部各个方向进行远距离注浆，可以有效防止山体滑坡等自然灾害。

3、公路经常开裂，主要问题在于公路底下地质太软，通过高压注浆，可以在不损坏公路的情况下进行地表抗浮施工，减少公路维护次数。

4、可以用于隧道、河堤，防空洞等土质进行改善，应用非常广泛。

本发明中导向板上设置有喷料孔，分料套轴上设置有喷浆孔，通过在钻头前端和两侧实现同时喷浆，大大提高了喷浆效率和土质改善的效果，保证了钻孔内和钻孔外围土壤能实现较广的喷浆填充，大大提高了土质改善效率和效果。

本发明中的喷浆孔采用沿轴向分布设置，使得在钻杆后退时，土质可以先被高压空气冲破，然后利用高压水流进一步破坏，最后冲入泥浆，泥浆与水混合对土质进行填充改造，能大大提高土质改善效率和效果。

本发明中的掌盖能保证在导向板前进时不会被外界物体堵住，同时又能使得在导向板后退时能顺畅的喷浆，导向板上的导向叶能提高导向稳定性，并同时促进掌盖盖住的密封性。

本发明中的侧刮盖能保证在旋喷管前进时，喷浆孔不会被外物堵塞，同时在旋喷管后退时，侧刮盖的端头的锯齿结构及其外壁上的刮泥齿能对钻孔内壁的土质进行刮擦破坏形成松散结构，提高浆料冲破孔壁效果，保证浆料能顺利注射进入到孔壁外围土质中，大大提高了土质改善效果。

本发明中采用自动换杆装置，可以实现自动装杆和卸杆，利用换杆移动夹具可以自动将旋喷管存储架上的旋喷管搬运到齿条架上去，或者将齿条架上的旋喷管卸载到旋喷管存储架上去，免去了人工搬运的劳苦，大大提高了换杆效率；旋喷管存储架上可以一次放置大量旋喷管，大大提高了设备的使用方便性。

本发明中采用了卷扬机和齿轮齿条机构同时实现钻孔推动，相对于传统的钻机，其钻孔更深更远，使用更加稳定。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明中车体放大结构示意图。

图3为图2左视图。

图4为自动换杆装置放大结构示意图。

图5为图4左视图。

图6为换杆移动夹具结构示意图。

图7为导向喷浆钻头外部结构示意图。

图8为侧刮盖结构示意图。

图9为图7左视图。

图10为分料套轴上的侧刮盖打开后的端面俯视结构图。

图11为导向板中打开掌盖后的结构示意图。

图12为导向板剖视结构示意图。

图中：1、导向板；2、掌盖；3、导向叶；4、挖泥齿；5、空心钻轴；6、安装槽；7、分料套轴；8、喷料孔；9、侧刮盖；10、刮泥齿；11、限位弧条；12、喷浆孔；13、安装板；14、自动换杆装置；15、换杆移动夹具；16、旋喷管存储架；17、横移滑座；18、升降油缸；19、平移油缸；20、夹具板；21、夹爪；22、履带底盘；23、配重块；24、高压水泵；25、高压泥浆泵；26、角度调节油缸；27、齿条架；28、推拉马达；29、旋转动力头；30、液压马达；31、旋转接头；32、卷扬机；33、滑轮；34、三重旋喷管；35、夹持翻转器；36、夹持导向器；37、导向喷浆钻头；121、导料叶；122、沉槽；151、滑轨；152、连接杆；153、丝杠机构；154、旋转马达；161、支撑板；162、固定架板；163、防护板；211、夹紧油缸。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图12所示，本发明的具体结构为：为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种新型地下水平快速注浆钻机，它包括带有履带底盘22的车体，所述车体上设置有齿条架27；所述齿条架27底部下端铰接在车体上，底部上端通过角度调节油缸26与车体连接；所述车体尾端设置有配重块23；所述齿条架27上设置有可沿齿条架27直线移动的带有齿轮的滑座；所述齿条架27下端设置有夹持翻转器35和夹持导向器36；所述滑座上设置有推拉马达28和旋转动力头29；所述旋转动力头29连接液压马达30；所述齿条架27倾斜于水平面设置；所述齿条架27上平行设置有三重旋喷管34；所述三重旋喷管34上端连接推拉马达28和旋转动力头29，下端设置在夹持翻转器35和夹持导向器36上；所述三重旋喷管34前端设置有导向喷浆钻头37，尾端连接旋转接头31；所述旋转接头31通过管道连接有空气压缩机、高压泥浆泵25、高压水泵24；所述导向喷浆钻头37包括空心钻轴5，所述空心钻轴5前端设置有倾斜的导向板1，尾端设置有分料套轴7；所述导向板1中心设置有掌盖2盖住喷浆孔12；所述喷浆孔12内壁均匀呈环形设置有倾斜的导料叶121；所述掌盖2与导向板1铰接相连并设置有扭簧；所述掌盖2中心设置有导向叶3；所述分料套轴7侧壁沿轴向从下到上依次设置有喷出高压泥浆、高压水流、高压空气的喷料孔8连通三重旋喷管34；所述齿条架27侧边设置有自动换杆装置14；所述自动换杆装置14包括旋喷管存储架16及其底部的换杆移动夹具15。

优选的，喷出高压泥浆、高压水流、高压空气的喷料孔8分别沿分料套轴7径向呈环形各设置有三个。

优选的，所述分料套轴7侧壁上铰接有用于盖住喷料孔8的侧刮盖9；所述侧刮盖9开口均朝下；所述侧刮盖9端头设置有与其配合的限位弧条11；所述侧刮盖9与分料套轴7的铰接处设置有扭簧。

优选的，所述侧刮盖9端头为锯齿圆弧形；所述限位弧条11内侧面为锯齿形；所述侧刮盖9外壁端头设置有朝外凸起的刮泥齿10。

优选的，所述齿条架27上端设置有卷扬机32，下端设置有滑轮33；所述卷扬机32的钢丝绳与滑座连接；所述卷扬机32挂载在滑轮33上绷紧。

优选的，所述旋喷管存储架16内两端内侧纵向设置有支撑板161；所述支撑板161上纵向设置有固定架板162；所述固定架板162上端面均匀设置有用于放置三重旋喷管34的圆弧凹槽。

优选的，所述换杆移动夹具15包括纵向设置在旋喷管存储架16底部两侧的滑轨151；所述滑轨151上均设置有横移滑座17；所述横移滑座17上设置有升降油缸18；所述升降油缸18上设置有平移油缸19；所述平移油缸19上设置有夹具板20；所述夹具板20上端面两端均设置有夹爪21；所述夹爪21连接夹紧油缸211。

优选的，所述空心钻轴5内设置有安装槽6，其内设置有导向仪。

优选的，所述喷浆孔12上方设置有沉槽122；所述掌盖2设置在沉槽122内。

优选的，所述导向板1两侧设置有挖泥齿4。

优选的，旋喷管存储架16外侧设置有防护板163。

本发明施工流程：

第一步：准备好水，水泥浆，空压机。

第二步：利用角度调节油缸26调整齿条架倾斜角度后进行钻孔，钻孔过程中，推拉马达28推动带齿轮滑座在齿条架27上滑动，推动三重旋喷管34向前移动，同时卷扬机32拉紧钢丝绳，拖动带齿轮滑座向下移动，进一步推动三重旋喷管34向前移动，同时液压马达30带动三重旋喷管34旋转，实现导向板的旋转，来改变钻孔方向，期间有空心钻轴5内的安装槽6内的导向仪可以检测到钻头在地下的位置，通过底面的遥控装置实现定位控制，利用自动换杆装置14结合夹持翻转器35和夹持导向器36实现自动装杆。

第三步：当导向喷浆钻头钻到预定位置后，推拉马达28控制钻杆往回拖，卷扬机失效，这时候，同时启动高压水泵，高压泥浆泵，空压机，先通过高压空气把土吹松，同时水进一步给土软化，最后水泥浆经过后，会形成一个很大的水泥水和土壤混合的水泥柱，硬化后，改变地质。

第四步：利用自动换杆装置14结合夹持翻转器35和夹持导向器36实现自动回收钻杆。

由于考虑到施工的安全性，利用导向仪采用无线控制，同时带有严密的逻辑互锁和故障诊断功能，带有监控系统，由于该控制系统在现有的旋喷钻机上存在，因此不在这里赘述。

本设备上的夹持翻转器35和夹持导向器36属于旋喷钻机上的现有技术，因此不在这里赘述。

旋转接头31可以将旋转的三重旋喷管与管道连接起来，旋转接头31属于现有技术。

本发明中自动换杆装置14运行原理：旋转马达154通过丝杠机构153控制换杆移动夹具横移，至夹爪21对准上端的旋喷管，升降油缸18上升，夹紧油缸211控制夹爪夹紧旋喷管后，升降油缸18下降，然后旋转马达154通过丝杠机构153控制换杆移动夹具靠近齿条架27，平移油缸19控制夹爪21继续横移靠近齿条架27，一侧升降油缸18下降，另一侧升降油缸18上升，使得旋喷管与齿条架27保持平行，当旋喷管到达预定位置后，夹持翻转器35和夹持导向器36自动将旋喷管连接起来。

换杆移动夹具15优先从旋喷管存储架16底部的旋喷管进行取杆，并优先从靠近齿条架27的旋喷管进行取杆，相对的，卸杆顺序相反。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。