螺旋锚旋拧装置及其所用的旋转差速冲击传导装置的制作方法

1.本发明属于岩土工程技术，具体涉及一种螺旋锚旋拧装置及其所用的旋转差速冲击传导装置。


背景技术：

2.螺旋锚基础作为一种原状土(岩)基础，充分利用原状岩土层，具有重量轻、刚性好、运输施工方便、承载性能高等优点。由于其具有良好的受力特性，而且施工过程简便，广泛被应用于岩土工程领域。
3.由于螺旋锚基础通常采用不开挖的方式进行施工，施工过程主要是依靠机械慢速旋进，把螺旋锚像螺丝钉一样钻入深部土层，在复杂地质例如碎石土等条件下旋拧施工容易受到地下石子等不明物体的阻碍，从而影响螺旋锚施工旋拧，可能会导致螺旋锚无法下行，甚至产生空转，此时螺旋状的锚盘与土体不停的产生挤压，轻则破坏原状土的强度，重则会使螺旋锚锚盘产生变形，影响基础承载力。
4.现阶段实际工程中常用的螺旋锚结构为无缝钢管焊接锚盘组成。在螺旋锚施工中主要是利用一种慢速旋进动力头提供扭矩，将螺旋锚慢速旋入土中，由于螺旋锚本身具有螺旋状的锚盘，且旋进机械可提供一定的向下压力，使得螺旋锚可以像螺丝钉一样被打入大地。现有方案的旋进结构通常是动力头与螺旋锚通过法兰盘或套筒螺杆相连接以便传递扭矩，动力头动力由施工机械(通常是由挖掘机改装而成，少数情况也可利用小型旋挖钻机进行改装)提供油压，动力头内部齿轮组将油压转换为扭矩并输出到动力头底端与螺旋锚的连接处。现有旋进技术结构较为简单，旋进过程中地下土壤抗力单纯由螺旋锚进行抵抗，在复杂地质条件下遇到砂石等阻碍时有可能损坏锚杆的端部和锚盘，且导致无法旋进，影响施工和项目进度。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种螺旋锚旋拧装置，包括一个螺旋锚、一个内部旋挖钻和一个旋转差速冲击传导装置，所述螺旋锚包括一根竖直钢管和一个紧固在竖直钢管下端的锚盘，所述内部旋挖钻包括一根钻杆11和一条环绕所述钻杆紧固的螺旋带，所述内部旋挖钻穿插在竖直钢管中且内部旋挖钻的螺旋带的径向外缘贴近竖直钢管的内壁；
6.旋转差速冲击传导装置包括一根具有一竖直中心轴线的传动內轴、一根与所述中心轴线相平行的动力轴、固定在动力轴上的一个第一小齿轮和一个第一大齿轮、一个固定到传动內轴上的第二小齿轮和一个在传动內轴上支撑成相对于第二小齿轮可绕中心轴线转动的第二大齿轮；
7.其中，第一小齿轮在第一大齿轮的下方，第一小齿轮、第一大齿轮、第二小齿轮和第二大齿轮沿竖直方向的相对位置安排成：当第一大齿轮与第二小齿轮相互啮合传动时，第一小齿轮与第二大齿轮同时相互啮合传动；
8.并且，传动內轴与所述内部旋挖钻的钻杆沿竖直方向是可开合式的机械连接，而第二大齿轮与所述螺旋锚的竖直钢管是可开合式的机械连接。
9.还可以再设一对齿轮副和，来改变传动內轴和传动外轴套之间的差速。
10.更好，第二大齿轮固定有一个向下竖直延伸的传动外轴套，第二大齿轮通过传动外轴套与所述螺旋锚的竖直钢管形成可开合式的机械连接。
11.最好，内部旋挖钻带有金刚石钻头。
12.本发明还提出一种用于旋拧螺旋锚的旋转差速冲击传导装置，包括一根具有一竖直中心轴线的传动內轴、一根与所述中心轴线相平行的动力轴、固定在动力轴上的一个第一小齿轮和一个第一大齿轮、一个固定到传动內轴上的第二小齿轮和一个在传动內轴上支撑成相对于第二小齿轮可绕中心轴线转动的第二大齿轮；其中，第一小齿轮在第一大齿轮的下方，第一小齿轮、第一大齿轮、第二小齿轮和第二大齿轮沿竖直方向的相对位置安排成：当第一大齿轮与第二小齿轮相互啮合传动时，第一小齿轮与第二大齿轮同时相互啮合传动。
13.更好，第二大齿轮25固定有一个向下竖直延伸的传动外轴套。
14.上述两种基本技术方案的工作原理和技术效果是：当螺旋锚及其旋拧钢管和锚盘旋拧施工遇到阻碍时，将旋挖钻头伸入螺旋锚钢管内部，旋挖钻头旋转动力和冲击动力由传动内轴提供，而螺旋锚的旋转动力由传动外轴套提供，由于差速冲击传导装置的作用，内部旋挖钻头的转速要高于外部螺旋锚的转速。且在冲击作用下，使得螺旋锚内部钻头具有更高效的钻探作用并可以粉碎砂石，利用内部钻头将螺旋锚钢管底部的障碍物进行清除的同时，也不影响外部螺旋锚的旋拧施工。由于内部钻头的尺寸略小于螺旋锚钢管尺寸，因此钻头的旋进不会对螺旋锚周边原状土产生破坏。
附图说明
15.图1为本发明所用的钻杆的主视图；
16.图2为本发明所用的传动机构的主视图；
17.图3为本发明组合的示意图。
具体实施方式
18.下面参照说明书附图描述如下：
19.本发明的螺旋锚旋拧装置包括一个螺旋锚30，一个内部旋挖钻10和一个旋转差速冲击传导装置20。
20.螺旋锚的内部旋挖钻如图1所示，由钢管内轴钻杆11和螺旋带12组成。为了抵抗地下砂石，采用金刚石钻头13。通过钻杆11的旋转和冲击，金刚石钻头13能将深部土层中的砂石甚至是大块岩石破碎，通过钻杆上的螺旋带12将破碎的砂石土带出。
21.传导装置如图2所示，动力系统提供旋转动力到动力轴26，动力轴上装有同轴固定的多个齿轮27、28和29，分别同时与传动内轴21和外轴22的齿轮23/24和25啮合，不同齿轮尺寸比使得传动内轴21和外轴22的旋转转速不一致，内轴21的旋转速度要明显高于外轴22的转速。通过多组齿轮组可以为内部旋挖钻杆10提供不同的速度，可以应对不同的地质条件，同时旋转内轴21的上端接有冲击系统，可以在破碎岩石的过程中提供冲击动力，以破碎
更大的岩石，应对更复杂的地质条件。
22.本发明结构整体组成如图3所示。当螺旋锚30及其旋拧钢管31和锚盘32旋拧施工遇到阻碍时，将旋挖钻头13伸入螺旋锚钢管31内部，旋挖钻头旋转动力和冲击动力由传动内轴21提供，而螺旋锚30的旋转动力由传动外轴套22提供，由于差速冲击传导装置的作用，内部旋挖钻头13的转速要高于外部螺旋锚30的转速。且在冲击作用下，使得螺旋锚内部金刚石钻头13具有更高效的钻探作用并可以粉碎砂石，利用内部钻头将螺旋锚钢管底部的障碍物进行清除的同时，也不影响外部螺旋锚的旋拧施工。由于内部钻头13的尺寸略小于螺旋锚钢管31尺寸，因此钻头13的旋进不会对螺旋锚30周边原状土产生破坏。本发明装置可以在碎石土等粒径较大，螺旋锚不易施工的土层中使用。
23.现对本发明的技术方案总结如下：
24.本发明涉及一种螺旋锚旋拧装置，包括一个螺旋锚30、一个内部旋挖钻10和一个旋转差速冲击传导装置20，所述螺旋锚30包括一根竖直钢管31和一个紧固在竖直钢管31下端的锚盘32，所述内部旋挖钻10包括一根钻杆11和一条环绕所述钻杆11紧固的螺旋带12，所述内部旋挖钻10穿插在竖直钢管31中且内部旋挖钻10的螺旋带12的径向外缘贴近竖直钢管31的内壁；
25.旋转差速冲击传导装置20包括一根具有一竖直中心轴线的传动內轴21、一根与所述中心轴线相平行的动力轴26、固定在动力轴上的一个第一小齿轮29和一个第一大齿轮27、一个固定到传动內轴上的第二小齿轮23和一个在传动內轴上支撑成相对于第二小齿轮可绕中心轴线转动的第二大齿轮25；
26.其中，第一小齿轮在第一大齿轮的下方，第一小齿轮、第一大齿轮、第二小齿轮和第二大齿轮沿竖直方向的相对位置安排成：当第一大齿轮与第二小齿轮相互啮合传动时，第一小齿轮与第二大齿轮同时相互啮合传动；
27.并且，传动內轴与所述内部旋挖钻10的钻杆11沿竖直方向是可开合式的机械连接，而第二大齿轮与所述螺旋锚30的竖直钢管31是可开合式的机械连接。
28.还可以再设一对齿轮副28和24，来改变传动內轴21和传动外轴套22之间的差速。
29.更好，第二大齿轮25固定有一个向下竖直延伸的传动外轴套22，第二大齿轮通过传动外轴套22与所述螺旋锚30的竖直钢管31形成可开合式的机械连接。
30.内部旋挖钻10带有金刚石钻头13。
31.本发明还涉及一种用于旋拧螺旋锚的旋转差速冲击传导装置20，包括一根具有一竖直中心轴线的传动內轴21、一根与所述中心轴线相平行的动力轴26、固定在动力轴上的一个第一小齿轮29和一个第一大齿轮27、一个固定到传动內轴上的第二小齿轮23和一个在传动內轴上支撑成相对于第二小齿轮可绕中心轴线转动的第二大齿轮25；其中，第一小齿轮在第一大齿轮的下方，第一小齿轮、第一大齿轮、第二小齿轮和第二大齿轮沿竖直方向的相对位置安排成：当第一大齿轮与第二小齿轮相互啮合传动时，第一小齿轮与第二大齿轮同时相互啮合传动。
32.更好，第二大齿轮25固定有一个向下竖直延伸的传动外轴套22。
33.以上结合附图对本发明的实施例进行了详细阐述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下还可以做出很多
变形，这些均属于本发明的保护。