一种旋挖钻孔取芯装置及应用该装置的钻孔方法与流程

本发明涉及建筑工程桩基础施工的技术领域，尤其是涉及一种旋挖钻孔取芯装置及应用该装置的钻孔方法。

背景技术：

目前旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的筒式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。

现有的筒钻在钻进达到规定的要求的时候，需要将岩石进行切断并取出，一般在筒钻进行切削过程中，岩柱内部裂隙会不断扩大，最终导致岩柱的断裂，此时可将岩柱整体取出。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：当使用小型钻机进行旋挖钻孔时，小型钻机的自身重量较轻且扭矩较小，往往不能够使岩柱断裂，从而导致工人需要对岩柱破碎成小块再进行取出，从而大大降低钻进效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种旋挖钻孔取芯装置及应用该装置的钻孔方法，具有提升钻进效率的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种旋挖钻孔取芯装置，包括取芯壳体，所述取芯壳体上设置有供所述取芯壳体安装在钻机上的安装接头，还包括芯体离断定位装置，所述芯体离断定位装置包括设置在所述取芯壳体上的顶断高压气囊、设置在取芯壳体上的推动高压气囊、控制所述顶断高压气囊和推动高压气囊状态的气压控制组件。

通过采用上述技术方案，当钻孔结束后，工人将取芯壳体安装在钻机上，并通过钻机将取芯壳体套设在岩芯上，接着工人通过气压控制组件对顶断高压气囊进行控制，使得顶断高压气囊对岩芯施加力的作用，从而使岩芯断裂，接着工人通过气压控制组件使顶断高压气囊回复，通过气压控制组件控制推动高压气囊对岩芯施加力的作用，推动岩芯抵紧在取芯壳体上，从而较为快速的将岩芯从孔中取出，提升了钻进的效率。

本发明进一步设置为：所述气压控制组件包括空气压缩机、两端分别与所述空气压缩机和顶断高压气囊连接的第一进气管道、两端分别与所述空气压缩机和推动高压气囊连接的第二进气管道、连接在所述顶断高压气囊上的第一出气管、连接在所述推动高压气囊上的第二出气管，所述第一出气管和所述第二出气管上均设置有用于控制通断的回路开关。

通过采用上述技术方案，当需要对使顶断高压气囊膨胀时，工人通过第一进气管道将空气传输至顶断高压气囊处；当需要对推动高压气囊进行膨胀时，工人通过第二进气管道将空气传输至推动高压气囊处；当需要使顶断高压气囊和推动高压气囊进行回复时，工人通过回路开关使第一出气管和第二出气管导通，从而将气体放出。

本发明进一步设置为：所述取芯壳体的内壁上开设有气囊安装窗，所述顶断高压气囊固定连接在所述气囊安装窗内，所述取芯壳体的内壁上开设有气囊安装槽，所述推动高压气囊固定连接在所述气囊安装槽内。

通过采用上述技术方案，气囊安装窗对顶断高压气囊的位置进行限定，当顶断高压气囊膨胀时，由于气囊安装窗的位置限定，顶断高压气囊不易发生移动；气囊安装槽对推动高压气囊的位置进行限定，当推动高压气囊膨胀时，由于气囊安装槽的位置限定，推动高压气囊不易发生移动，从而使得顶断高压气囊和推动高压气囊能够较好的实现顶断和推动效果。

本发明进一步设置为：所述取芯壳体远离所述推动高压气囊的一侧内壁上固定连接有岩柱卡座。

通过采用上述技术方案，推动高压气囊膨胀后带动岩柱朝岩柱卡座移动，在推动高压气囊和岩柱卡座的共同作用下，岩柱被较为稳定的固定在取芯壳体内。

本发明进一步设置为：所述第一进气管道上设置有气压监测装置。

通过采用上述技术方案，通过检测第一进气管道内的气压即可了解到顶断高压气囊内的压力变化，从而确定顶断高压气囊是否已经对岩柱实现顶断操作，方便了工人及时进行下一步操作，提升了钻进的效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种钻孔方法，包括，

s1：通过筒状钻头对岩层进行切割并到达预定深度；

s2：将顶断高压气囊和推动高压气囊与气压控制组件连接；

s3：将取芯壳体安装至钻机上；

s4：带动取芯壳体移动至岩柱处；

s5：通过顶断高压气囊对岩柱进行顶断操作；

s6：回复顶断高压气囊的状态；

s7：通过推动高压气囊带动岩柱与岩柱卡座接触；

s8：取出取芯壳体；

s9：回复推动高压气囊的状态。

通过采用上述技术方案，筒状钻头完成钻孔后，工人将顶断高压气囊和推动高压气囊与气压控制组件连接，然后将取芯壳体安装在钻机上，钻机带动取芯壳体移动至岩柱处，先通过顶断高压气囊对岩柱进行顶断操作，接着使顶断高压气囊回复至原状，再通过推动高压气囊带动岩柱与岩柱卡座接触，从而使岩柱的位置固定在取芯壳体内，最后工人将取芯壳体取出，回复推动高压气囊的状态，使岩柱离开取芯壳体。

本发明进一步设置为：所述s2包括

将第一进气管道和第一出气管与顶断高压气囊连接；

将第二进气管道和第二出气管与推动高压气囊连接。

通过采用上述技术方案，第一进气管道和第一出气管与顶断高压气囊连接，使顶断高压气囊可以实现膨胀与回复，第二进气管和第二出气管与推动高压气囊连接，使推动高压气囊可以实现膨胀与回复。

本发明进一步设置为：所述s5包括

关闭第一出气管上的回路开关；

通过空气压缩机对顶断高压气囊进行充气；

监测第一进气管道内的气压变化；

通过气压变化确定岩柱的顶断状态。

通过采用上述技术方案，关闭第一出气管上的回路开关，从而使得第一出气管无法进行空气的泄漏，然后通过空气压缩机对顶断高压气囊进行充气，使顶断高压气囊膨胀，对岩柱进行顶断操作；同时对第一进气管道内的气压变化进行监测，当气压突然减小，则表面顶断操作完成。

本发明进一步设置为：所述s7包括

关闭第二出气管上的回路开关；

通过空气压缩机对推动高压气囊进行充气；

等待推动高压气囊推动岩柱到达岩柱卡座。

通过采用上述技术方案，关闭第二出气管上的回路开关，从而使得第二出气管无法进行空气的泄漏，然后通过空气压缩机对推动高压气囊进行充气，使推动高压气囊膨胀，推动岩柱岩靠近岩柱卡座，在等待一段时间后，推动高压气囊即可将岩柱的位置进行固定。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过设置顶断高压气囊、推动高压气囊内和气压控制组件，通过气压控制组件对顶断高压气囊和推动高压气囊进行控制，从而实现对岩柱的顶断和固定，从而使工人能够较为方便的将岩柱从钻孔中取出，提升了钻进的效率。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明的步骤图；

图3为岩柱顶断示意图；

图4为岩柱定位示意图。

附图标记：1、取芯壳体；11、气囊安装窗；12、气囊安装槽；2、安装接头；3、芯体离断定位装置；31、顶断高压气囊；32、推动高压气囊；33、气压控制组件；331、空气压缩机；332、第一进气管道；333、第二进气管道；334、第一出气管；335、第二出气管；34、气压监测装置；35、回路开关；4、岩柱卡座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种旋挖钻孔取芯装置，包括取芯壳体1，取芯壳体1上固定连接有安装接头2。取芯壳体1的一侧上开设有方形的气囊安装窗11和气囊安装槽12，气囊安装槽12位于气囊安装窗11的下方。还包括芯体离断定位装置3，芯体离断定位装置3包括顶断高压气囊31、推动高压气囊32和气压控制组件33。顶断高压气囊31的四个角固定连接在气囊安装窗11的四个角上，推动高压气囊32固定连接在气囊安装槽12的四个角上。气压控制组件33包括空气压缩机331、第一进气管道332、第二进气管道333、第一出气管334和第二出气管335，第一进气管道332的两端分别与空气压缩机331和顶断高压气囊31连通，第一进气管道332上安装有气压监测装置34。第二进气管道333的两端分别与空气压缩机331和推动高压气囊32连通，第一出气管334与顶断高压气囊31连通，第一出气管334远离顶断高压气囊31的一端上安装有回路开关35，第二出气管335与推动高压气囊32连通，第二出气管335远离推动高压气囊32的一端上也安装有回路开关35。取芯壳体1远离推动高压气囊32一侧的内壁上固定连接有岩柱卡座4。

参照图2，为本发明公开的一种钻孔方法，包括

s1：通过筒状钻头对岩层进行切割并到达预定深度。

s2：将顶断高压气囊31和推动高压气囊32与气压控制组件33连接。将第一进气管道332和第一出气管334与顶断高压气囊31连接，将第二进气管和第二出气管335与推动高压气囊32连接。

s3：将取芯壳体1安装至钻机上。

s4：带动取芯壳体1移动至岩柱处。

s5：通过顶断高压气囊31对岩柱进行顶断操作。关闭第一出气管334上的回路开关35，通过空气压缩机331对顶断高压气囊31进行充气，监测第一进气管道332内的气压变化，通过气压变化确定岩柱的顶断状态。

s6：回复顶断高压气囊31的状态。

s7：通过推动高压气囊32带动岩柱与岩柱卡座4接触。关闭第二出气管335上的回路开关35，通过空气压缩机331对推动高压气囊32进行充气，等待推动高压气囊32推动岩柱到达岩柱卡座4。

s8：取出取芯壳体1。

s9：回复推动高压气囊32的状态。

本实施例的实施原理为：筒状钻头完成钻孔后，工人将顶断高压气囊31与第一进气管道332和第一出气管334固定连接，推动高压气囊32与第二进气管道333和第二出气管335固定连接，关闭回路开关35，然后将取芯壳体1安装在钻机上，钻机带动取芯壳体1移动至岩柱处，先通过顶断高压气囊31对岩柱进行顶断操作，顶断高压气囊31的两侧分别与钻孔内壁和岩柱抵触，将顶断高压气囊31的膨胀力作用于岩柱上，产生推力，从而顶断岩柱；在进行顶断操作时，通过气压监测装置34对第一进气管道332内的气压进行检测，当气压发生变化后，则表明顶断操作结束，接着使顶断高压气囊31回复至原状，再通过推动高压气囊32带动岩柱与岩柱卡座4接触，推动高压气囊32的两侧分别与气囊安装槽12和岩柱抵触，从而使岩柱的位置固定在取芯壳体1内，最后工人将取芯壳体1取出，回复推动高压气囊32的状态，使岩柱离开取芯壳体1。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。