一种具备取芯功能的环切锤及其钻进方法与流程

本发明涉及打孔装置，具体为一种具备取芯功能的环切锤及其钻进方法。

背景技术：

1、潜孔锤是桩孔钻进施工的常用设备，适用于坚硬岩层的钻进工作，常规的潜孔锤在进行钻进工作时，压缩空气能够通过钻杆进入潜孔锤产生一定频率的冲击力，对岩石进行破碎，同时利用排出的废气对锤头进行冷却，并将凿下的岩屑排出孔外。

2、但是当钻孔直径较大时，通常会采用一根钢筒，将潜孔锤绕钢筒周向设置，也就是环切锤，来完成较大直径桩孔的钻孔施工工作，这种的钻进方式，只能依据桩孔切出一个环槽，在桩孔内会形成一个竖直柱状的岩心，传统的岩心取出方式，一般是借助其他装置或工具将岩心折断，并另设取芯装置来完成取芯作业，导致在钻进施工时需要大量的钻头更换作业，延长了桩孔的施工进程，影响钻进工作的进行。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种具备取芯功能的环切锤及其钻进方法。

2、本发明技术方案如下：

3、一种具备取芯功能的环切锤，包括钻进装置和取芯装置，通过所述钻进装置能够完成桩孔施工过程中的钻进工作，通过所述取芯装置能够将钻进工作完成后形成的岩心取出，最终完成桩孔的钻孔施工工工作。

4、具体地说，所述钻进装置包括竖直设置的钻进筒，其上端中部设有连接机构，外圈设有若干潜孔锤，所述钻进筒能够通过连接机构与钻进驱动机械连接，且能够在潜孔锤以及自身的转动作用下完成钻进工作，并在桩孔施工位置切出一个环形槽。

5、作为本发明的核心技术构思，所述钻进装置还包括设于钻进筒上的顶断机构，所述顶断机构包括设于钻进筒中部筒壁上的第一液压顶断缸，其能够抵紧钻进工作完成后钻进筒内部的岩心顶部，使岩心能够在第一液压顶断缸的作用下折断，所述取芯装置包括竖直设于钻进筒内部，且位于第一液压顶断缸上方的取芯筒，其可竖直升降设置，且外筒壁上设有取芯机构，所述取芯筒的筒壁上开设有夹口，所述取芯机构包括夹口内转动设置的夹紧件，且所述夹紧件内端能够转至取芯筒内，并以此来夹紧岩心，所述取芯机构还包括拉杆，以及设置在所述取芯筒外筒壁上的液压取芯缸，所述拉杆两端分别与液压取芯缸的伸缩端，以及夹紧件的外端连接，且能够通过液压取芯缸控制夹紧件的转动，来夹紧岩心，在桩孔施工钻进工作完成后，无需借助其他工具或另设其他设备既能够完成岩心的折断工作，并借助取芯装置完成折断后岩心的夹紧取出工作，使得桩孔的施工过程更加简单，显著提高了桩孔的钻进速度。

6、如上所述的一种具备取芯功能的环切锤，作为一种优选的实施方式，所述顶断机构还包括设于钻进筒下部筒壁上的第二液压顶断缸，所述第二液压顶断缸设于第一液压顶断缸的相对侧，当所述第一液压顶断缸工作时，第二液压顶断缸能够抵住岩心根部，使岩心的顶断工作能够更加顺利。

7、作为进一步优选的，所述第一液压顶断缸为双向伸缩液压缸，且伸缩端分别指向钻进筒的轴线和钻进筒外侧的岩壁，通过指向钻进筒轴线的伸缩端能够抵紧并折断岩心，通过指向钻进筒外侧岩壁的伸缩端能够抵消岩心折断时产生的反作用力，防止进行岩心顶断工作时钻进筒相对产生移动，进一步保证了岩心的顶断工作能够顺利进行。

8、如上所述的一种具备取芯功能的环切锤，所述夹紧件为夹板，其转动轴线与取芯筒轴线垂直，且所在平面始终与取芯筒轴线重合，以此来保证夹板自身具有较好的结构强度，进而保证其对岩心能够具有更好的夹紧作用。

9、再具体的，所述取芯机构还包括设置在取芯筒外壁上的限位座，其上沿取芯筒轴线方向滑动设有限位件，所述拉杆远离夹板一端，以及液压取芯缸的伸缩端均与限位件连接，使得液压取芯缸能够与取芯筒固定连接，使其连接更加方便，同时使得夹板夹紧岩心后，能够抵消部分拉杆对液压取芯缸提供的反作用力，以此来保证夹板的夹紧效果。

10、作为优选的，所述夹板夹紧岩心时，与岩心接触位置所在的水平面，位于其转动轴线所在水平面的上方，以此来使得夹板能够对岩心产生反锁效果，即夹板夹紧岩心后，由于岩心的自身重力，能够使夹板为岩心提供更好的夹紧力，进一步保证了其对岩心的夹紧效果。

11、如上所述的一种具备取芯功能的环切锤，所述潜孔锤包括位于其下端的锤头，所述锤头内侧所围成的圆的直径，小于取芯筒的内径，使得取芯筒能够顺利套入岩心上端，并完成岩心的夹紧工作。

12、就所述取芯筒的设置方式来说，所述连接机构包括竖直设于钻进筒内部上端的滑柱，所述取芯筒上端设有第二连接板，且通过第二连接板与滑柱竖直滑动连接，所述取芯机构还包括设于钻进筒上端的液压驱动缸，其与第二连接板连接且能够控制取芯筒的升降。

13、一种钻进方法，基于上述的一种具备取芯功能的环切锤，钻进方法具体包括如下步骤：

14、步骤s1、钻进

15、s1.1、将钻进筒通过连接装置与钻进驱动机械连接；

16、s1.2、启动钻进驱动机械，进行钻进工作，至钻进深度与第一液压顶端缸到钻进筒下端的距离配合，即岩心上端到达第一液压顶断缸位置时，停止钻进；

17、步骤s2、顶断

18、s2.1、将液压驱动机械的油路，与第一液压顶断缸和液压取芯缸连接；

19、s2.2、第一液压顶断缸动作，将岩心顶断，顶断后第一液压顶断缸的伸缩端恢复原位；

20、步骤s3、取芯

21、s3.1、钻进筒上移，且上移距离为钻进筒钻进深度的1/6-1/2；

22、s3.2、取芯筒下移，至其套设在岩心的上端；

23、s3.3、液压取芯缸动作，进而通过拉杆带动夹紧件动作，完成岩心的夹紧工作；

24、s3.4、钻进筒下移，同时取芯筒上移，且所述钻进筒的下移速度与所述取芯筒的上移速度相同，进而使得取芯筒与岩心之间保持相对静止状态，至钻进筒下端重新到达钻进深度位置；

25、s3.5、钻进筒上移，进而通过取芯装置完成岩心的取出工作。

26、上述的一种钻进方法，钻进筒的钻进工作完成后，仅需通过控制第一液压顶断缸、第二液压顶断缸、液压取芯缸、液压驱动缸的动作，以及钻进筒的上下移动动作，既能够完成桩孔的施工工作，无需另采取其他手段将岩心折断或破碎后取出，仅需一次钻进既能够完成桩孔的施工，显著缩短了施工时间，保证了桩孔的施工效率。

27、为进一步缩短取芯时间，同时保证取芯筒能够顺利套入岩心的上端，所述步骤s3中，s3.1与s3.2同时开始进行，且步骤s3.1运行完成时，取芯筒的下端恰好与岩心上端齐平，或，取芯筒的下端位于岩心上端的上方。

28、本发明的有益效果在于：本发明为一种具备取芯功能的环切锤及其钻进方法，在桩孔施工钻进工作完成后，通过所述钻进装置上的顶断机构完成岩心的顶断工作，同时配合取芯装置完成完成岩心的取出工作，无需借助其他工具或另设其他设备既能够完成岩心的折断工作，并借助取芯装置完成折断后岩心的夹紧取出工作，仅需一次钻进既能够完成桩孔整体的施工，使得桩孔的施工过程更加简单，显著缩短了施工时间，保证了桩孔的施工效率，提高了桩孔的施工速度。