一种自护壁式岩溶区桩基成孔设备的制作方法

本实用新型涉及岩土成孔设备技术领域，尤其是一种自护壁式岩溶区桩基成孔设备。

背景技术：

新时期国家高速铁路建设速度逐年增长，从快铁到客专、从国铁到城际，南北通道日益完善、东西干道亦步伐紧随。铁路技术标准的提升，趋使其基础结构布设逐渐脱离传统的形式理念。为了充分发挥高速铁路建设初衷，方便国民出行及沿途居民生活，“高桥路比”成为近年来新建高铁线的主要设计理念。线位的建址选择可以说是夹缝中求生存，需充分考虑城市功能定位、土地规划、生态保护红线等的影响，加上先进技术的广泛应用，一定程度上淡化了工程地质条件对建址选择的影响力度。地基处理、基础设计环节的高技术要求对地质、桥梁等站前专业提出了严峻考验。

我国岩溶分布广、面积大，岩溶区地质以水对可溶性岩石进行化学溶蚀作用为主要特点。结合华东、华中、华南及部分华北地区的工程地质勘察现状，岩溶区溶洞的发育特性与深度无特定关系。地下水流速、流向的离散性及侵蚀能力的不确定性，造成了岩溶区溶洞发育的随意性及偶然性。既有高速铁路选线限制，造成桥梁基础布设需要与地下溶洞产生关联。

现有工作模式，多根据地质钻探成果，进行桩基设计。施工期间，结合既有工程经验，岩溶区的现行成孔方法共有两种，旋挖钻和冲击钻。二者实施过程前，均需对工程场地的溶洞发育情况及充填情况进行预判，为了防止成孔过程中泥浆流失，往往需要对施工场地的溶洞进行预注浆处理，将现有溶洞进行封堵，随后实施成孔工作。因溶洞及洞间裂隙发育极其不稳定性，造成注浆工作较为被动，现行工作模式，在不利经济成本于控制的同时，亦不利于施工组织的合理安排、不易于工期的保证。因此，可不考虑岩溶区溶洞的发育情况、联通情况、充填情况，便于各工程技术人员使用的自护壁式岩溶区桩基成孔设备显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种自护壁式岩溶区桩基成孔设备，在钻盘的上方设置泥浆循环管路以及设置起到护壁作用的护筒，实现岩溶区桩基的安全快速成孔。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种自护壁式岩溶区桩基成孔设备，其特征在于：所述设备至少包括驱动装置、传动管、工作腔、钻盘、泥浆泵以及护筒，其中所述传动管的顶端与所述驱动装置传动连接，所述传动管的底端与所述工作腔连接，所述钻盘连接在所述工作腔的底部，所述驱动装置通过所述传动管驱动所述工作腔和所述钻盘转动，所述钻盘上具有钻头；所述护筒套装在传动管的外围且两者之间设置为进浆腔，所述进浆腔和所述工作腔相连通，在所述工作腔的侧壁开设有进浆孔，所述钻盘上开设有排浆口，所述排浆口与所述传动管相连通，所述泥浆泵设置在所述传动管内。

在所述传动管的底部设置有滚动盒，所述工作腔的腔体表面设置有滑轨，所述工作腔通过所述滑轨卡入所述滚动盒之中与所述传动管相连接。

所述滚动盒内设置有滚球，所述滚球布置在所述滑轨的周围。

在所述滚动盒上开设有进水口。

所述护筒的顶部开设有注水孔。

所述泥浆泵连接有一导浆管，所述导浆管的另一端管口为出浆口。

在所述护筒的顶部端头位置设置有螺纹。

所述传动管的顶部端头位置设置有施力环，两者之间通过螺纹构成可拆卸式的连接固定。

在所述驱动装置的内部设置有固定支架，所述固定支架用于悬拉所述泥浆泵。

本实用新型的优点是：可自如应对岩溶区的桩基成孔工作，不需提前对溶洞进行填充处理，解决了溶洞区桩基成孔过程中，泥浆易沿溶洞流失的工程问题；具有结构合理、整体性强，各装置功能明确、联接紧密，可操作性强、实用性强、设计新颖等优点。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中钻盘的结构示意图；

图3为本实用新型中滚动盒和工作腔的连接结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，图中标号1-22分别表示为：驱动装置1、钻进装置2、传动管3、工作腔4、护筒5、钻盘6、进浆孔7、钻头8、排浆孔9、滑轨10、滚动盒11、滚球12、进水口13、注水孔14、进浆腔15、泥浆泵16、导浆管17、出浆口18、螺纹19、螺纹20、施力环21、固定支架22。

实施例：如图1所示，本实施例中的自护壁式岩溶区桩基成孔设备主要包括驱动装置1和钻进装置2两部分，二者通过传动管3连接，其中钻进装置2用于桩基成孔时的岩体钻进，驱动装置1用于驱动钻进装置2。

如图1所示，在传动管3底部设置有工作腔4，工作腔4四周连有护筒5，护筒5在成孔过程中起护壁作用。工作腔4的四壁设置有进浆孔7若干，护筒5与传动管3之间的泥浆，可通过进浆孔7流至工作腔4底部的钻盘6周围区域。钻盘6底分布有钻头8和排浆孔9若干，泥浆到达钻盘6区后，可携带经钻头磨碎的岩粉，由排浆孔9进入传动管3内。

工作腔4主要通过腔体表面的滑轨10，卡入护筒5底部的滚动盒11内。滑轨呈水平、竖直三向圆形凸起，分别与滚动盒11中的水平和竖向布置的滚球12接触。当传动管3带动工作腔4转动过程中，护筒5可因滚球12的存在而不做转动。同时，滚球12减少了工作腔4与护筒5之间的摩擦力，使二者达到即相互依存，又互不牵制的效果。

护筒5主要起阻隔泥浆的作用，呈双层中空状态，护筒5顶部设置有注水孔14，操作人员可通过注水孔14向护筒5内注入清水，滚动盒11顶部设置有进水口13，从而达到清洗滚动盒11中残留泥浆的目的。在工作过程中所用泥浆，主要通过设备端头处传动管3与护筒5之间的进浆腔15注入，泥浆依次通过进浆口7、排浆口9后，携带岩粉进入传动管3内，并被传动管3中的泥浆泵16吸入导浆管17，于出浆口18处完成一次工作。排出泥浆经过滤处理，可再次通过进浆腔15注入钻进装置2，循环工作。

护筒5端头设置有螺纹19，可配合钻进过程，接长护筒5。传动管3端头亦设置有螺纹20，与驱动装置1的施力环21连接，施力环21为成孔设备的主要动力源泉。驱动装置1内设置有固定支架22，起悬拉泥浆泵16的作用，泥浆泵16不与传动管3接触，传动管3在工作过程中的转动对泥浆泵无影响。设备通过将护筒5与钻进装置2有机的结合在一起，可自如应对岩溶区的桩基成孔工作，不需提前对溶洞进行填充处理，解决了溶洞区桩基成孔过程中，泥浆易沿溶洞流失的工程问题。

本实施例在具体使用时，具有如下步骤：

1）将设备安放至预设桩基位置，做好成孔定位。

2）清洗检查驱动装置1、钻进装置2、传动管3、工作腔4、护筒5等部件是否工作正常。

3）将施力环21与传动管3通过端头螺纹20连接。

4）调整固定支架22，使得泥浆泵16处于传动管3中心位置，即泥浆泵16悬空置于传动管3之中，且保证导浆管17畅通。

5）打开驱动装置1，开启施力环21，带动传动管3转动，工作腔4及钻盘6同步运转。

6）向进浆腔15内注入配定比例的泥浆，泥浆通过传动管3与护筒5之间进浆腔15到达传动管3端头的工作腔4、并通过工作腔4侧壁的进浆孔7，流至钻盘6的附近区域，随后通过排浆口9进入传动管3内。

7） 重复步骤6，直至泥浆充满传动管3并淹没泥浆泵16，并开启泥浆泵。

8）随着钻盘6的运转，基岩被钻头8磨碎，泥浆携带岩粉通过排浆口9进入传动管3中，并被泥浆泵16吸入导浆管17，排至出浆口18。

9）将通过出浆口18排放的泥浆进行过滤，重新注入进浆腔15内。

10）设备工程过程中，可定时通过注水孔14向护筒5内注水，水流经过滚动盒11顶部的进水口13流入滚动盒11内，对滚动盒11内的残留泥浆进行清理保证滚珠12的正常运转。

11）重复步骤9、10，随着桩基孔的加深，可通过螺纹19、20加长护管及传动管，直至达到设计桩长。

本实施例在具体实施时：护筒5因主要起阻隔泥浆作用，不需要承受钻进力，故可用质量较轻、易于成型、且具有一定刚度的不锈钢或其它轻型复合材料制作。

滚动盒11区域可进行材料加固处理，保证结构的稳定性。滚动盒11内的滚球12，因需要随时接受工作腔4凸起滑轨10的摩擦，故滚球12的数量需满足运动稳定性需求。

传动管3、钻盘6为主要的施力和施钻装置，故可采用强度高、刚性大、抗剪切能力强、抗扭转能力强的合金材料或其它新型复合材料制作。

工作腔4区域主要为泥浆交换通道，可选用质量较轻、易于成型、且具有一定刚度的不锈钢或其它轻型复合材料制作。

因基岩强度较高，故钻头8可采用金刚石等市场既有岩石钻进钻头材料镶嵌。泥浆泵，可采用市场既有技术成果替代，亦可根据需求进行研发定制，其尺寸应满足传动管尺寸需求。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。