一种岩土体内可旋切成孔钻头的制作方法

本技术涉及抗滑桩钻机的，尤其是一种岩土体内可旋切成孔钻头。

背景技术：

1、在边坡支护、路基构筑、基坑开挖和隧道进出口建设等工程中，抗滑桩是一种能够将岩土体侧向推力传递到滑动面以下稳固地层中，抵抗侧向推力，治理工程和地质灾害的最有效措施。抗滑桩分为矩形截面抗滑桩和圆形截面抗滑桩。矩形抗滑桩拥有侧向刚度大、单桩承载力高等优势，能有效增强抗滑力，提升抗滑系数等优点。因此，矩形截面抗滑桩被广泛地应用于各个工程领域。

2、传统的矩形截面抗滑桩截面较大，并且不能充分利用桩前岩土体强度。对于带水平悬臂结构的抗滑桩，水平悬臂可以充分地利用桩前岩土体的强度，提高抗滑桩的抗滑能力，但带水平悬臂矩形抗滑桩的水平悬臂桩孔成孔难度极大。传统的矩形截面抗滑桩通常采用人工开挖和机械开挖方式，人工挖孔桩施工造成的坍塌占坍塌事故总数的65％，并且效率低、成本高，机械开挖更加安全高效。因此，在岩土层内采用机械钻挖带水平悬臂矩形抗滑桩的桩孔对于保证施工人员安全、提高效率具有重要的意义。

3、目前矩形钻孔机设备和开挖方式多样，例如：

4、专利号cn 106836354 a《矩形抗滑桩机械成孔装置》通过多个切削片构成矩形铲头，铲头的后端设有配重或液压推进装置实现矩形桩孔的钻挖。

5、专利号 cn 103244053 a《矩形钻孔机》主要是通过两个凸轮体驱动两个钢框下部均布的t型刀头相向、往复运动，切削土体成矩形孔。

6、专利号cn 104533300 a《矩形钻孔机》在矩形传动箱底部设置锥形钻头和在四个侧面设置十字形长刀，锥形钻头钻进形成圆形桩孔，然后通过十字长刀旋转切削修整为矩形桩孔。

7、专利号 cn 207715083 u《一种矩形抗滑桩成孔钻机》主要是在钻杆底部设置圆形钻筒和矩形钻筒，圆形钻筒旋进成圆形桩孔，然后通过矩形钻筒切削圆形桩孔周围土体形成矩形桩孔。

8、专利号cn 105951798 a《一种矩形钻孔机》主要是通过电机驱动四个带绞刀的凹腰圆柱切削土体，钻挖成矩形桩孔。

9、现有的钻孔机主要在岩土体内形成竖向矩形桩孔，但存在以下问题：

10、(1)既无法实现土体内钻挖带加腋水平悬臂结构的矩形抗滑桩桩孔，更无法实现岩体（碎石、卵石、软岩、硬岩等地层）内的钻挖；

11、(2)采用其他机械（抓斗）或辅助措施（泥浆正循环排渣法）清理桩孔内渣土，钻挖和排渣设备集成度低，钻孔施工效率低和成本高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种岩土体内可旋切成孔钻头，该旋切成孔钻头安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件上，该旋切成孔钻组件上方设置有岩渣处理机构，该旋切成孔钻组件下方依次设置有水平钻组件和竖向钻装置，通过旋切成孔钻组件、水平钻组件以及竖向钻装置施工带加腋水平悬臂的抗滑桩矩形桩孔，即，竖向钻装置通过采用呈矩阵形式布设的圆柱钻组件来开挖竖向矩形桩孔，之后竖向矩形桩孔开挖至带加腋水平悬臂的设计深度后停止竖向钻装置的工作，通过旋切成孔钻组件向外旋挖以形成加腋部分，之后再通过水平钻组件中水平液压缸驱动水平钻装置侧向水平伸长来实现在岩层内钻挖水平悬臂结构，从而形成带加腋的水平悬臂矩形桩孔；之后旋转复位旋切成孔钻组件并回缩水平钻组件，最后再通过竖向钻装置继续下挖矩形桩孔至设计深度。

2、本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

3、一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述旋切成孔钻头安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件上，所述旋切成孔钻头包括u形叉板以及安装于所述u形叉板上的若干圆柱钻组件，所述旋切成孔钻头上的各所述圆柱钻组件沿竖直面和顶面间隔布设，所述u形叉板由腹板、设置于所述腹板两侧的翼板以及垂直焊接于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻组件包括两圆柱、固定于所述钢支撑上并驱动所述圆柱旋转的电机、间隔布置于所述圆柱表面的若干滚刀组件以及布置于相邻所述滚刀组件之间的若干绞刀组件。

4、所述滚刀组件在所述圆柱上凸出的高度高于所述绞刀组件。

5、所述滚刀组件包括滚刀基座以及固定于所述滚刀基座上的一圈滚刀，所述绞刀组件包括绞刀基座以及倾斜固定于所述绞刀基座上的绞刀。

6、所述旋切成孔钻组件还包括转动液压缸、曲柄液压缸以及反力架，所述反力架呈侧向开口的箱型构造，所述旋切成孔钻头下端的上摆板与所述反力架底面上的下摆板经一连轴形成转动连接，所述转动液压缸与所述旋切成孔钻头的中部或上部相铰接，所述曲柄液压缸与所述上摆板经一曲柄轴形成铰接，且所述曲柄轴位于所述连轴正下方。

7、所述反力架包括反力板、设置于所述反力板上端的上侧板、设置于所述加反力板下端的下侧板以及设置于所述加反力板两侧的侧护板；所述转动液压缸的缸筒后端与所述反力板之间经铰座铰接；所述曲柄液压缸的缸筒后端与所述反力板之间经铰座铰接；所述上摆板呈半圆型。

8、所述旋切成孔钻组件上方设置有岩渣处理机构，所述旋切成孔钻组件下方依次设置有水平钻组件和竖向钻装置。

9、所述水平钻组件包括水平钻装置以及驱动所述水平钻装置作侧向移动的水平液压缸，所述水平钻装置上设置有若干所述圆柱钻组件，所述水平钻装置上的若干所述圆柱钻组件在竖向面上呈矩阵布置。

10、所述竖向钻装置上设置有若干所述圆柱钻组件，所述竖向钻装置上的若干所述圆柱钻组件在水平面上呈矩阵布置。

11、所述岩渣处理机构包括搅拌装置、吸渣系统、破碎装置、注浆系统以及排渣系统，所述搅拌装置的搅拌箱上所设置的吸渣口经所述破碎装置连接所述吸渣系统，所述搅拌箱上所设置的排渣口连接所述排渣系统，所述注浆系统和所述吸渣系统均接通至所述旋切成孔钻组件内、所述水平钻组件内以及所述竖向钻装置内。

12、本实用新型的优点是：

13、通过带间隔布设绞刀和滚刀的可伸缩水平圆柱钻和可旋转加腋圆柱钻，实现岩体内钻挖水平悬臂和加腋结构的矩形桩孔；

14、加腋、水平悬臂和竖向桩身均可一次成孔，无需其他机械辅助，达到提高施工效率、节省施工和设备成本目的。

技术特征：

1.一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述旋切成孔钻头安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件上，所述旋切成孔钻头包括u形叉板以及安装于所述u形叉板上的若干圆柱钻组件，所述旋切成孔钻头上的各所述圆柱钻组件沿竖直面和顶面间隔布设，所述u形叉板由腹板、设置于所述腹板两侧的翼板以及垂直焊接于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻组件包括两圆柱、固定于所述钢支撑上并驱动所述圆柱旋转的电机、间隔布置于所述圆柱表面的若干滚刀组件以及布置于相邻所述滚刀组件之间的若干绞刀组件。

2.如权利要求1所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述滚刀组件在所述圆柱上凸出的高度高于所述绞刀组件。

3.如权利要求1所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述滚刀组件包括滚刀基座以及固定于所述滚刀基座上的一圈滚刀，所述绞刀组件包括绞刀基座以及倾斜固定于所述绞刀基座上的绞刀。

4.如权利要求1所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述旋切成孔钻组件还包括转动液压缸、曲柄液压缸以及反力架，所述反力架呈侧向开口的箱型构造，所述旋切成孔钻头下端的上摆板与所述反力架底面上的下摆板经一连轴形成转动连接，所述转动液压缸与所述旋切成孔钻头的中部或上部相铰接，所述曲柄液压缸与所述上摆板经一曲柄轴形成铰接，且所述曲柄轴位于所述连轴正下方。

5.如权利要求4所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述反力架包括反力板、设置于所述反力板上端的上侧板、设置于所述反力板下端的下侧板以及设置于所述反力板两侧的侧护板；所述转动液压缸的缸筒后端与所述反力板之间经铰座铰接；所述曲柄液压缸的缸筒后端与所述反力板之间经铰座铰接；所述上摆板呈半圆型。

6.如权利要求1所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述旋切成孔钻组件上方设置有岩渣处理机构，所述旋切成孔钻组件下方依次设置有水平钻组件和竖向钻装置。

7.如权利要求6所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述水平钻组件包括水平钻装置以及驱动所述水平钻装置作侧向移动的水平液压缸，所述水平钻装置上设置有若干所述圆柱钻组件，所述水平钻装置上的若干所述圆柱钻组件在竖向面上呈矩阵布置。

8.如权利要求6所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述竖向钻装置上设置有若干所述圆柱钻组件，所述竖向钻装置上的若干所述圆柱钻组件在水平面上呈矩阵布置。

9.如权利要求6所述的一种岩土体内可旋切成孔钻头，其特征在于所述岩渣处理机构包括搅拌装置、吸渣系统、破碎装置、注浆系统以及排渣系统，所述搅拌装置的搅拌箱上所设置的吸渣口经所述破碎装置连接所述吸渣系统，所述搅拌箱上所设置的排渣口连接所述排渣系统，所述注浆系统和所述吸渣系统均接通至所述旋切成孔钻组件内、所述水平钻组件内以及所述竖向钻装置内。

技术总结
本技术公开了一种岩土体内可旋切成孔钻头，所述旋切成孔钻头安装在矩形抗滑桩钻机的旋切成孔钻组件上，所述旋切成孔钻头包括U形叉板以及安装于所述U形叉板上的若干圆柱钻组件，所述旋切成孔钻头上的各所述圆柱钻组件沿竖直面和顶面间隔布设，所述U形叉板由腹板、设置于所述腹板两侧的翼板以及垂直焊接于所述腹板上的钢支撑组成，所述圆柱钻组件包括两圆柱、固定于所述钢支撑上并驱动所述圆柱旋转的电机、间隔布置于所述圆柱表面的若干滚刀组件以及布置于相邻所述滚刀组件之间的若干绞刀组件。本技术的优点是：通过带间隔布设绞刀和滚刀的可伸缩水平圆柱钻和可旋转加腋圆柱钻，实现岩体内钻挖水平悬臂和加腋结构的矩形桩孔。

技术研发人员：赵璐,王同材,时伟生
受保护的技术使用者：中铁十五局集团有限公司
技术研发日：20230829
技术公布日：2024/3/12