专利名称：水泥土挤密桩成孔钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于既有铁路路基加固的施工机构，涉及一种水泥土挤密桩路基加固的成孔钻机。
背景技术：
水泥土桩起原于美国。这种方法是从不断回转的中空轴端向四周已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片搅拌而成桩。日本于1953年由美国引入该项技术，于1967年研制出石灰土搅拌施工机构。1974年大型施工企业接连开发出施工效率各异的深层搅拌机械。国内1977年由冶金部和交通部引进技术设计了水泥土搅拌机械设备，并于1980年用于上海宝钢地基工程，铁道部第四设计院于1984年进行粉体喷射搅拌法加固软土，于1985年用于广东云浮硫铁矿铁路专用线。以上两种水泥土桩均为水泥土搅拌法。1994年铁四院在广深准高速铁路设计中，对既有行车线路基床不能满足准高速的技术要求部分，进行补强加固，首次采用水泥土搅拌法和建筑地基的挤密桩两种方法演变而来的水泥土挤密桩技术，成功地加固了路基。
水泥土挤密桩路基加固，主要是在两轨枕间钻6个直径为240mm的孔，经填料夯击后使桩径扩为300mm，桩深1m，利用水泥土的高强度和成桩过程中的挤密作用达到提高路基基床承载力的目的。广深线在水泥土挤密桩加固路基的施工中采用了人工操作的方法，不但劳动强度大，工作效率低，而且人工成孔的质量受人为因素影响较大，成桩质量与挤密效果不易控制。
据有关资料查证，国外水泥土成桩方法均为搅拌法，无挤密效果，且机具庞大，设备笨重。未见水泥土挤密桩相关工程介绍。国内的水泥土挤密桩路基加固尚无成套施工机械。国内外的各种工程钻机，体积庞大笨重，都不能满足既有行车线上进行成孔作业的效率和安全方面的要求，一般钻机的钻头无法在铁路路基上取石渣，更不能使护筒随钻头一起钻进。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术的状况，提供一种能满足在既有铁路线上施工条件的水泥土挤密桩成孔钻机，它能与上下道装置配套使用，方便灵活快速地上道作业，下道避车；能对石碴层和路基土层高效钻进，在一个行车间隔内完成上道、钻成一个φ240×1000-2500mm的桩孔并安全下道的作业过程；钻具能将钻出的石碴和土直接运出道床，不使道床受到土的污染；钻机结构可靠性要高，确保铁路的行车安全。
本实用新型实现上述目的的技术方案如下一种水泥土挤密桩成孔钻机，由走行台车架、柴油机、液压传动系统、以及钻具组成。柴油机、液压传动系统安装在走行台车架的上面，走行台车架的下面安装有8个可以在上下道装置的走行架上行走的横移车轮，分布在车架的两边各安装4个。在走行台车架长度方向的4个角上分别焊有4个支架，支架上面分别安装4套夹紧装置和4个可以在铁路钢轨上行走的纵移车轮装置。车轮内部锒有绝缘套和绝缘垫，使行车轮和钢轨绝缘。夹紧装置由4个液压油缸和4个卡爪组成，卡爪由液压油缸驱动作往复运动，可将卡爪卡在上下道装置的走行架上。纵移车轮装置由液压油缸的活塞杆推动纵移车轮，使它落在钢轨上，并使钻机的8个横移车轮离开上下道装置的走行架。钻具包括取碴钻具和取土钻具两种。取碴钻具由钻头体、护筒、联接盘、六方钻杆组成。六方钻杆装入主传动系统的主轴孔内，由主轴带动钻杆旋转。钻头体为钢制圆柱筒体，头部设6个梯形豁口，并焊有合金刀头，钻头体的上顶部有4个螺旋开口，与联接盘的4个联接爪相联，联接盘与六方钻杆固接，护筒可套装在钻头体的外边，钻进时钻头体上部的顶块压住护筒，使护筒随钻头一起进钻，当提起钻头时，护筒被留在石碴层中，挡住石碴，保护钻孔。护筒上端焊有2个吊耳，供起吊用。取土钻具由钻头体、联接盘、钻杆组成，钻头体是一种倒置的圆锥台筒体，钻头体的下端装有螺旋形横刃，钻刃部分锒有合金刀头。其他构造同取碴钻具。柴油机和液压传动系统均为现有技术，为了防止柴油机发生故障，确保铁路行车安全，在液压系统内装有手动油泵，供应急使用。
本实用新型的有益效果由于钻机总体布局合理，结构紧凑，特别是走行台车架的下面安装了8个行走轮，保证了钻机在走过上下道装置的钢轨豁口时有4个轮起作用，从而使钻机行走平稳。台车架上合理设置的夹紧装置，保证了钻机在钻孔时产生巨大扭矩的情况下的稳定性，和快速夹紧、快速松开的要求。台车架上设置的纵移装置，保证了钻机转移位置的灵活性。所有行走轮内部锒有绝缘套和绝缘垫，使行走轮和钢轨绝缘，当钻机在钢轨上行走或工作时，不会出现红光带影响列车信号。由于取碴钻头的合理结构，当钻头旋转进钻时，钻至板结层或土层时，土屑在钻头尖部挤实，使钻头盛满石碴，土屑，拔钻时随钻头带上地面，运出道床。同时护筒套在钻头外面随钻头下降，挡住石碴向钻孔内塌陷，当拔钻时，护筒留在孔内，取土钻头顶部焊有一横切削刃，拨动土锒，使钻头尖部土锒板结挤实，使钻头内盛满土屑，拔钻时随钻头带上地面。因此，本实用新型结构合理，能方便灵活地上道作业，下道避车；系统可靠性高，可以满足既有铁路路基加固钻孔作业的安全要求；钻机能对石碴层和路基土层高效率进，且成孔质量高、挤密效果好；钻具将钻出的石碴和土直接运出道床，不使道床受到土的污染。
图1是一种水泥土挤密桩成孔钻机结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图2的A-A剖面示意图；图4是取碴钻具的结构示意图；图5是取土钻具的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种水泥土挤密桩成孔钻机，由走行台车架3、柴油机4、液压泵站2、包含传动机构的机头1，以及由传动主轴带动的钻具组成。柴油机4是钻机的动力源，可选用国产机型，液压泵站2由两台齿轮泵、两组多路换向阀、油箱及附件组成。柴油机带动齿轮泵，经多路换向阀分别向液压马达、液压卡盘以及夹紧装置、纵移装置的油缸供油。机头1含有主传动机构和进给传动机构，主传动系统由液压马达带动回转器里的传动轴，经一对锥齿轮带动主轴旋转，主轴的六方孔带动六方钻杆11旋转，钻杆上安装有钻具实现主传动。进给传动系统由双作用油缸、手动卡盘、液压卡盘以及上下横梁组成。上述柴油机4、液压泵站2、包括传动系统的机头1均安装固定在用8号槽钢焊接成的走行台车架3的上面，台车架3的下面安装有8个可以在上下道装置的走行架12上行走的横移车轮5(参看图3)，在台车架的两边各安装4个。在走行台车架3的长度方向的4个角上，分别焊有4个支架6、上面分别安装有4套夹紧装置和4个可以在铁路钢轨上行走的纵移车轮装置。夹紧装置由液压油缸10和卡爪7组成，卡爪由油缸驱动作往复运动，可将卡爪卡在上下道装置的走行架12上，将钻机夹紧在上下道装置上。纵移车轮装置由液压油缸9的活塞杆推动纵移车轮8，使它落在钢轨上，并使钻机的8个横移车轮5离开上下道装置的走行架12，实现钻机的转移。当钻机在一个砼枕槽内钻完6个桩孔后，要转移到另一个砼枕槽内钻孔时，将钻机推至两钢轨间，操纵4个液压油缸9，按上述方法使钻机的横移车轮高出走行架，将钻机推到已安装好的另一套上下道装置的走行架上，此时油缸活塞杆缩进，4个纵移车轮收回，钻机落到走行架上。上述车轮内部锒有绝缘套和绝缘垫，使车轮与钢轨绝缘。
钻具的结构如图4、5所示，成孔钻机所用钻具包括取碴钻具和取土钻具两种，图4给出了一种取碴钻具，它由钻头体14、护筒15、联接盘13以及六方钻杆11组成。钻头体14用钢板卷制而成，呈圆柱筒体，端头设有六个梯形豁口，并焊有合金刀头，钻头体的上顶部有4个螺旋开口，与联接盘的4个联接爪相联，联接盘13与钻杆11固接，护筒15可套装在钻头体14的外面，钻进时，钻头体上部的顶块16压住护筒，使护筒随钻头一起进钻，护筒上端还焊有2个吊耳。图5给出了一种取土钻具，它由钻头体17、联接盘13，钻杆11组成，钻头体17是一种倒置的圆锥台筒体，钻头体的下端装有螺旋形横刃，钻刃部分锒有合金刀头，其他结构同取碴钻具。在液压系统内装有手动油泵，当柴油机发生故障，不能带动齿轮工作时，为将钻头拔出地面，松开夹紧装置，可利用手动油泵产生高压油操纵各控制阀，完成上述工作后，将钻机推到避车台上检修，这是确保铁路行车安全的重复措施。
权利要求1.一种水泥土挤密桩成孔钻机，其特征在于所述的钻机在走行台车架(3)的上面安装有柴油机(4)、液压泵站(2)、包含传动机构的机头(1)以及由传动主轴带动旋转的钻具，走行台车架(3)下面的两边分别各安装4个可以在上下道装置的走行架上行走的横移绝缘车轮(5)，在车架(3)长度方向的4个角上分别焊有4个支架(6)，上面分别安装4套夹紧装置和4个可以在钢轨上行走的纵移绝缘车轮装置。
2.按照权利要求1所述的成孔钻机，其特征在于所述的夹紧装置由4个液压油缸(10)和4个卡爪(7)组成，卡爪由液压油缸驱动作往复运动，可将爪卡卡在上下道装置的走行架(12)上。
3.按照权利要求1所述的成孔钻机，其特征在于所述的纵移车轮装置，由液压油缸(9)的活塞杆推动纵移轮(8)，使它落在钢轨上，并使8个横移车轮(5)离开上下道装置的走行架(12)。
4.按照权利要求1所述的成孔钻机，其特征在于所述的钻具包括取碴钻具和取土钻具两种，取碴钻具由钻头体(14)和可以套装在钻头体外边的护筒(15)组成，钻头体(14)为钢制圆柱筒体，头部设6个梯形豁口，并焊有合金刀头，钻头体的顶部有4个螺旋开口，与联接盘(13)的4个联接爪相联，联接盘与钻杆(11)固接，钻头体的上部设有护筒的顶块(16)；取土钻具的钻头体(17)是一个倒置的圆锥台筒体，钻头体的下端装有螺旋形横刃。
5.按照权利要求4所述的成孔钻机，其特征在于所述的护筒(15)上端焊有2个吊耳。
6.按照权利要求1所述的成孔钻机，其特征在于所述的液压系统内装有一个手动油泵。
专利摘要一种水泥土挤密桩成孔钻机,属于既有铁路路基加固的施工机械。它由走行台车架(3)、柴油机(4)、液压泵站(2)、包含传动机构的机头(1)以及由主轴带动的钻具组成。台车架(3)的下面装有可以在上下道装置上行走的8个横移绝缘车轮(5),在车架(3)的4个角上焊有支架(6),上面装有4套夹紧装置和4个纵移绝缘车轮装置。本实用新型结构合理、能方便灵活地上道作业、下道避车,系统可靠,能满足既有铁路路基加固钻孔作业的安全要求,钻孔能对石碴层、土层高效率钻进,且成孔质量高、挤密效果好。
文档编号E21B7/02GK2499562SQ0123327
公开日2002年7月10日 申请日期2001年8月16日 优先权日2001年8月16日
发明者肖于太, 陈洪庆, 曹守信, 陈小重, 罗丁 申请人:太原铁路工程总公司