一种建筑施工用岩土层钻进设备及方法

技术领域

本发明涉及土层钻进设备技术领域，具体为一种建筑施工用岩土层钻进设备及方法。

背景技术

通常建筑施工需要开挖地基，地基的基坑在施工结束后需要对基坑壁进行护坡处理，此时施工人员会通过钻进设备在基坑的土层上钻孔并安装锚固件，且一般采用锚固钻机进行施工；

现有专利（公告号：CN112627722A）公开了一种建筑施工打桩用钻进打孔设备，包括机身以及所述机身顶部设置有的第一空腔，所述第一空腔左右两端对称地设置有第二空腔。发明人在实现该方案的过程中发现现有技术中存在如下问题没有得到良好的解决：1、该设备在施工过程中一直采用冲击的钻进方式钻孔，该冲击钻孔过程中，钻头需要往复移动进行钻进，而往复移动的钻进方式，相对于螺旋钻杆的钻进方式，在对只有土层没有岩石层的位置钻进时，难以自动调节钻进方式，会影响钻进效率；2、现有部分岩土钻进设备使用过程中，仅通过冲击的钻进方式击碎岩石层，该钻进方式单一，在遇到较硬的岩层时，难以在冲击过程中对岩层内部进行破碎。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑施工用岩土层钻进设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种建筑施工用岩土层钻进设备，包括机座，所述机座的顶部活动连接有调节架，所述调节架的顶部固定连接有钻进电机，所述钻进电机的输出端固定连接有螺旋钻杆，所述螺旋钻杆的内部开设有调节槽，所述调节槽内壁的上部活动连接有支撑套，所述支撑套的中部固定套接有调节环，所述支撑套的顶部与调节槽的内壁之间活动连接有导向机构；

所述调节槽内壁的两侧之间活动连接有与调节环相配合的调节机构，所述调节环的顶部设为波纹面；

所述支撑套的底部固定连接有冲击钻杆，所述冲击钻杆的底部贯穿调节槽的内底面，所述冲击钻杆的内部活动连接有破碎机构，所述破碎机构的上部与调节机构的中部活动连接。

优选的，所述导向机构包括支撑轴承，所述支撑轴承的外圈与调节槽的内壁固定连接，所述支撑轴承的内圈沿圆周等距固定连接有四个支撑块，所述支撑套的顶部固定连接有连接环，所述连接环的侧壁沿圆周等距固定连接有四个导杆，四个所述支撑块分别滑动连接在四个所述导杆的中部，所述导杆的上部活动套接有调节弹簧。

优选的，所述调节机构包括L型滑槽，所述L型滑槽设为两个，两个所述L型滑槽对称开设在螺旋钻杆的下部，所述L型滑槽的内部滑动连接有L型连接杆，所述螺旋钻杆外壁的下部对称设置有弧形刀片，两个所述弧形刀片的侧壁分别与两个所述L型连接杆的一端固定连接；

所述调节槽内壁的两侧均活动连接有U型导套，所述U型导套的上部和下部均对称开设有腰型槽，同水平两个所述腰型槽之间活动连接有滑杆，两个所述U型导套的侧壁均固定连接有与破碎机构相配合的弧形垫板；

所述调节槽内壁的上部对称固定连接有垫块，所述垫块的中部滑动连接有连接块，所述连接块的侧壁固定连接有调节杆，所述调节杆的一端转动连接有与调节环相配合的调节轮；

所述调节杆的中部活动连接有连接横杆，所述连接横杆的底部与L型连接杆的顶部分别固定连接在同侧两个所述滑杆的中部；

所述调节槽内部的下部对称固定连接有限位块，两个所述L型连接杆的上部分别滑动连接在两个所述限位块的中部，所述L型连接杆的下部固定套接有限位环，所述L型连接杆的中部活动套接有压缩弹簧，所述压缩弹簧设置在限位块与限位环之间。

优选的，所述U型导套顶部的两侧与底部的两侧均固定连接有定位块，所述定位块的中部滑动连接有定位杆，所述定位杆的一端与调节槽的内壁固定连接。

优选的，所述垫块设为U型块，所述垫块的两侧均开设有移动槽，所述连接块的两侧均固定连接有移动销，两个所述移动销分别滑动连接在两个所述移动槽的内部。

优选的，所述破碎机构包括活动槽，所述活动槽开设在冲击钻杆的中部，所述活动槽内壁的两侧均开设有圆孔，所述圆孔的内部滑动连接有T型活动杆，所述T型活动杆的一端贯穿圆孔转动连接有与调节机构相配合的导轮；

所述活动槽的内顶面固定连接有弹簧伸缩杆，所述活动槽的下部滑动连接有T型压杆，所述T型压杆的顶部与弹簧伸缩杆的底部均铰接有两个铰接杆，两个所述铰接杆分别铰接在两个所述T型活动杆的侧壁；

所述冲击钻杆的下部开设有与活动槽相配合的破碎槽，所述破碎槽内壁的两侧均活动插接有U型破碎杆，所述T型压杆的底部固定连接有活动板，所述活动板的下部对称开设有条形槽，两个所述U型破碎杆相对的一侧均固定连接有条形块，两个所述条形块的一端分别活动连接在两个所述条形槽的内部。

优选的，所述冲击钻杆下部的两侧均对称开设有插孔，所述U型破碎杆的两端分别滑动连接在相邻两个所述插孔的内部。

一种建筑施工用岩土层钻进设备的使用方法，包括如下步骤：

S1、使用时，首先将该建筑施工用岩土层钻进设备移动至需要钻进的位置，然后启动钻进电机带着螺旋钻杆旋转进行钻孔，在土层钻进过程中，由螺旋钻杆和弧形刀片的旋转配合，能够轻松的进行钻进，当螺旋钻杆的底部钻至岩石层位置时，螺旋钻杆的钻进速度降低，此时弧形刀片受到岩石层的挤压向螺旋钻杆上部滑动；

S2、在弧形刀片上移过程中带着对应的L型连接杆同步移动，使L型连接杆的上部带着滑杆在U型导套上的腰型槽内部滑动，此时U型导套向冲击钻杆方向移动，使U型导套上部的腰型槽与连接横杆上的滑杆配合滑动，使连接横杆带着调节杆下移，使调节杆拉着调节轮搭接在调节环顶部的波纹面上；

S3、在螺旋钻杆转动过程中，调节槽内壁固定连接的支撑轴承内圈、连接环、支撑套、调节环和冲击钻杆不会随着转动，而两个调节轮随着螺旋钻杆同步转动并在调节环顶部的波纹面上滚动，在调节弹簧的作用下，使调节环带着支撑套于螺旋钻杆内部往复移动，撞击在岩石层的表面；

S4、当两个U型导套相对移动时，两个弧形垫板随着移动并贴合在一起，在冲击钻杆下移过程时，冲击钻杆两侧T型活动杆上的导轮抵压在弧形垫板的表面，使两个T型活动杆相对移动，此时两个T型活动杆下部的铰接杆偏转并抵压T型压杆下移，使T型压杆底部的活动板下移，接着条形块随着活动板上的条形槽位置发生改变而移动，使条形块带着U型破碎杆一端移出冲击钻杆的内部，插入岩层中进行破碎；

S5、最后当冲击钻杆和螺旋钻杆穿过岩层后，弧形刀片解除挤压状态，使压缩弹簧弹性恢复抵压L型连接杆和弧形刀片在螺旋钻杆表面下移，使U型导套和调节轮复位，接着调节弹簧带着调节环和冲击钻杆上升复位，使调节轮转动过程中不会与调节环接触，解除冲击钻进状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中，通过L型连接杆、U型导套和调节轮等部件的配合使用，当设备钻进至岩层位置时，弧形刀片受压，使L型连接杆上移带着U型导套平移，此时U型导套通过连接横杆带着调节杆和调节轮下移，使调节轮与调节环配合带着冲击钻杆往复移动进行冲击作业，当钻进土层位置时，弧形刀片复位，使调节轮自动解除与调节环的配合，进行正常钻进作业，通过实现冲击钻进和普通钻进方式的自动切换，有效的提升钻进效率。

本发明中，通过T型压杆、活动板和U型破碎杆等部件的配合使用，当U型导套平移并带着弧形垫板移动后，冲击钻杆向下移动过程中会使导轮与弧形垫板接触，此时两个T型压杆抵压T型活动杆下移，在活动板随着下移过程中，两个U型破碎杆从冲击钻杆下部移出，在冲击钻杆插入岩层后，U型破碎杆进一步对岩层内部进行破碎，提升对岩层的破碎效率。

本发明中，通过活动板、条形槽和调节块等部件的配合使用，当冲击钻杆下移时，T型压杆在T型活动杆和铰接杆配合作用下同步下移，同时T型压杆底部活动板上的条形槽与调节块之间配合滑动，使U型破碎杆能够在冲击钻杆插入岩层后伸出，且冲击钻杆上升过程中，U型破碎杆能够快速收回破碎槽内部，提升岩层破碎过程中的稳定性。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明螺旋钻杆与弧形刀片局部位置剖视图；

图3为本发明图2中A处结构的放大图；

图4为本发明图2中B处结构的放大图；

图5为本发明图2中C处结构的放大图；

图6为本发明图2中D处结构的放大图；

图7为本发明调节环与调节轮局部位置的侧剖图；

图8为本发明U型导套与L型连接杆局部位置的侧剖图；

图9为本发明弧形垫板与T型活动杆局部位置的结构示意图。

图中：1、机座；2、调节架；3、钻进电机；4、螺旋钻杆；5、调节槽；6、支撑套；7、调节环；8、导向机构；801、支撑轴承；802、支撑块；803、连接环；804、导杆；805、调节弹簧；9、调节机构；901、L型滑槽；902、L型连接杆；903、弧形刀片；904、U型导套；905、腰型槽；906、滑杆；907、弧形垫板；908、垫块；909、连接块；910、调节杆；911、调节轮；912、连接横杆；913、限位块；914、限位环；915、压缩弹簧；10、冲击钻杆；11、破碎机构；1101、活动槽；1102、圆孔；1103、T型活动杆；1104、导轮；1105、弹簧伸缩杆；1106、T型压杆；1107、铰接杆；1108、破碎槽；1109、U型破碎杆；1110、活动板；1111、条形槽；1112、条形块；12、波纹面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：一种建筑施工用岩土层钻进设备，包括机座1，机座1的顶部活动连接有调节架2，调节架2的顶部固定连接有钻进电机3，钻进电机3的输出端固定连接有螺旋钻杆4，螺旋钻杆4的内部开设有调节槽5，调节槽5内壁的上部活动连接有支撑套6，支撑套6的中部固定套接有调节环7，支撑套6的顶部与调节槽5的内壁之间活动连接有导向机构8。需要说明的是：该钻进设备机座1的底部设置有移动座，且调节架2能够在机座1的顶部移动，此处为锚固钻机的现有技术，不再详细叙述。

调节槽5内壁的两侧之间活动连接有与调节环7相配合的调节机构9，调节环7的顶部设为波纹面12。

支撑套6的底部固定连接有冲击钻杆10，冲击钻杆10的底部贯穿调节槽5的内底面，冲击钻杆10的内部活动连接有破碎机构11，破碎机构11的上部与调节机构9的中部活动连接。需要说明的是：冲击钻杆10与调节槽5的内壁之间活动连接有密封圈，提升密封性。

本实施例中，如图1至图9所示，导向机构8包括支撑轴承801，支撑轴承801的外圈与调节槽5的内壁固定连接，支撑轴承801的内圈沿圆周等距固定连接有四个支撑块802，支撑套6的顶部固定连接有连接环803，连接环803的侧壁沿圆周等距固定连接有四个导杆804，四个支撑块802分别滑动连接在四个导杆804的中部，导杆804的上部活动套接有调节弹簧805。需要说明的是：调节弹簧805设置在支撑块802顶部与连接环803之间，通过调节弹簧805能够使冲击钻杆10使用后由支撑套6带着移动进行复位。

本实施例中，如图1至图9所示，调节机构9包括L型滑槽901，L型滑槽901设为两个，两个L型滑槽901对称开设在螺旋钻杆4的下部，L型滑槽901的内部滑动连接有L型连接杆902，螺旋钻杆4外壁的下部对称设置有弧形刀片903，两个弧形刀片903的侧壁分别与两个L型连接杆902的一端固定连接。需要说明的是：L型滑槽901的内壁设置有密封圈，提升密封效果。

调节槽5内部的两侧均活动连接有U型导套904，U型导套904的上部和下部均对称开设有腰型槽905，同水平两个腰型槽905之间活动连接有滑杆906，两个U型导套904的侧壁均固定连接有与破碎机构11相配合的弧形垫板907。需要说明的是：滑杆906两端均转动连接有滑轮，滑杆906通过滑轮滑动连接在腰型槽905的内部。

调节槽5内壁的上部对称固定连接有垫块908，垫块908的中部滑动连接有连接块909，连接块909的侧壁固定连接有调节杆910，调节杆910的一端转动连接有与调节环7相配合的调节轮911。需要说明的是：当调节杆910带着调节轮911下移后，调节轮911会搭接在调节环7的顶部。

调节杆910的中部活动连接有连接横杆912，连接横杆912的底部与L型连接杆902的顶部分别固定连接在同侧两个滑杆906的中部。需要说明的是：调节杆910的中部固定套接有连接轴承，连接横杆912的上部与连接轴承的外圈固定连接；且同侧两个腰型槽905呈八字形设置，当U型导套904左右移动时，相邻两个滑杆906能够进行相对或相背移动，使L型连接杆902上移时，连接横杆912带着调节轮911下移。

调节槽5内壁的下部对称固定连接有限位块913，两个L型连接杆902的上部分别滑动连接在两个限位块913的中部，L型连接杆902的下部固定套接有限位环914，L型连接杆902的中部活动套接有压缩弹簧915，压缩弹簧915设置在限位块913与限位环914之间。需要说明的是：通过压缩弹簧915将L型连接杆902和弧形刀片903向螺旋钻杆4的下部抵压，在土层钻进过程中，受到压缩弹簧915的抵压弧形刀片903不会上移，当钻进至岩层内部后，弧形刀片903受到挤压并带着L型连接杆902在调节槽5内部上移。

本实施例中，如图1至图9所示，U型导套904顶部的两侧与底部的两侧均固定连接有定位块，定位块的中部滑动连接有定位杆，定位杆的一端与调节槽5的内壁固定连接。需要说明的是：在L型连接杆902上移时，U型导套904在腰型槽905作用下进行平移，且由定位杆与定位块的配合提升U型导套904平移过程中的稳定性。

本实施例中，如图1至图9所示，垫块908设为U型块，垫块908的两侧均开设有移动槽，连接块909的两侧均固定连接有移动销，两个移动销分别滑动连接在两个移动槽的内部。需要说明的是：当连接横杆912带着调节杆910与调节轮911下移至极限位置时，连接块909上的移动销底部与移动槽的内底面贴合，此时调节轮911也搭接在调节环7的顶面。

本实施例中，如图1至图9所示，破碎机构11包括活动槽1101，活动槽1101开设在冲击钻杆10的中部，活动槽1101内壁的两侧均开设有圆孔1102，圆孔1102的内部滑动连接有T型活动杆1103，T型活动杆1103的一端贯穿圆孔1102转动连接有与调节机构9相配合的导轮1104。需要说明的是：当T型活动杆1103与导轮1104随着冲击钻杆10下移过程中，导轮1104会抵压在平移后的弧形垫板907顶部，使导轮1104带着T型活动杆1103向活动槽1101内部移动。

活动槽1101的内顶面固定连接有弹簧伸缩杆1105，活动槽1101的下部滑动连接有T型压杆1106，T型压杆1106的顶部与弹簧伸缩杆1105的底部均铰接有两个铰接杆1107，两个铰接杆1107分别铰接在两个T型活动杆1103的侧壁。需要说明的是：活动槽1101设为T型槽，使T型压杆1106能够在活动槽1101的内部稳定的上下滑动；通过四个铰接杆1107配合，使两个T型活动杆1103、弹簧伸缩杆1105和T型压杆1106形成菱形结构，当导轮1104解除与弧形垫板907的接触后，弹簧伸缩杆1105下移，使两个T型活动杆1103相背移动复位，而T型压杆1106能够上移复位。

冲击钻杆10的下部开设有与活动槽1101相配合的破碎槽1108，破碎槽1108内壁的两侧均活动插接有U型破碎杆1109，T型压杆1106的底部固定连接有活动板1110，活动板1110的下部对称开设有条形槽1111，两个U型破碎杆1109相对的一侧均固定连接有条形块1112，两个条形块1112的一端分别活动连接在两个条形槽1111的内部。需要说明的是：条形块1112的一端固定连接有定位销，定位销滑动连接在调节槽5的内部，当活动板1110带着条形槽1111移动时，定位销在调节槽5内部滑动并带着条形块1112和U型破碎杆1109在冲击钻杆10的下部移动，伸出的U型破碎杆1109进一步对岩层进行破坏。

本实施例中，如图1至图9所示，冲击钻杆10下部的两侧均对称开设有插孔，U型破碎杆1109的两端分别滑动连接在相邻两个插孔的内部。

本实施例中，如图1至图9所示，一种建筑施工用岩土层钻进设备的使用方法，包括如下步骤：

S1、使用时，首先将该建筑施工用岩土层钻进设备移动至需要钻进的位置，然后启动钻进电机3带着螺旋钻杆4旋转进行钻孔，在土层钻进过程中，由螺旋钻杆4和弧形刀片903的旋转配合，能够轻松的进行钻进，当螺旋钻杆4的底部钻至岩石层位置时，螺旋钻杆4的钻进速度降低，此时弧形刀片903受到岩石层的挤压向螺旋钻杆4上部滑动；

S2、在弧形刀片903上移过程中带着对应的L型连接杆902同步移动，使L型连接杆902的上部带着滑杆906在U型导套904上的腰型槽905内部滑动，此时U型导套904向冲击钻杆10方向移动，使U型导套904上部的腰型槽905与连接横杆912上的滑杆906配合滑动，使连接横杆912带着调节杆910下移，使调节杆910拉着调节轮911搭接在调节环7顶部的波纹面12上；

S3、在螺旋钻杆4转动过程中，调节槽5内壁固定连接的支撑轴承801内圈、连接环803、支撑套6、调节环7和冲击钻杆10不会随着转动，而两个调节轮911随着螺旋钻杆4同步转动并在调节环7顶部的波纹面12上滚动，在调节弹簧805的作用下，使调节环7带着支撑套6与螺旋钻杆4内部往复移动，撞击在岩石层的表面；

S4、当两个U型导套904相对移动时，两个弧形垫板907随着移动并贴合在一起，在冲击钻杆10下移过程时，冲击钻杆10两侧T型活动杆1103上的导轮1104抵压在弧形垫板907的表面，使两个T型活动杆1103相对移动，此时两个T型活动杆1103下部的铰接杆1107偏转并抵压T型压杆1106下移，使T型压杆1106底部的活动板1110下移，接着条形块1112随着活动板1110上的条形槽1111位置发生改变而移动，使条形块1112带着U型破碎杆1109一端移出冲击钻杆10的内部，插入岩层中进行破碎；

S5、最后当冲击钻杆10和螺旋钻杆4穿过岩层后，弧形刀片903解除挤压状态，使压缩弹簧915弹性恢复抵压L型连接杆902和弧形刀片903在螺旋钻杆4表面下移，使U型导套904和调节轮911复位，接着调节弹簧805带着调节环7和冲击钻杆10上升复位，使调节轮911转动过程中不会与调节环7接触，从而解除冲击钻进状态。