建筑地基的钻孔施工装置

技术领域

本发明一般涉及建筑施工装置技术领域，具体涉及一种建筑地基的钻孔施工装置。

背景技术

建筑在施工建造前，需要先建设地基，建设地基时需要先在地面形成地基桩孔，然后在桩孔内设置混凝土钢筋笼从而形成桩基，在形成地基桩孔时，目前常用到的设备为旋挖钻，在采用旋挖钻形成桩孔时，会因为桩孔孔壁塌方、钻进速度操作不当或钻头边齿磨损等原因造成卡钻的现象，在卡钻发生时，会先进性自救措施，自救措施即通过加大钻杆的扭矩，从而使钻头在钻孔内发生旋转然后造作钻杆上下运动使钻头上下活动，从而将钻头及时取出，但是在钻设桩孔较深时，由于在加大扭矩后钻杆会发生一定的形变，导致传递至钻头的扭力滞后，冲击力不够，导致钻头不能有效旋转，会造成不能及时自救，不能及时自救，钻头在钻孔内停留时间越久，钻孔内沉渣增多、孔壁缩径等问题会使钻头越难以取出，造成不必要的损失。

发明内容

鉴于上述的问题，本申请提供了一种建筑地基的钻孔施工装置,通过在钻杆和旋挖钻头之间设置冲击组件，冲击组件能够在钻头卡滞进行自救时产生冲击力，从而辅助钻头发生旋转，提高自救的成功率。

本发明提供一种建筑地基的钻孔施工装置，包括钻杆及钻头，所述钻头包括与所述钻杆轴线垂直且转动设置于所述钻杆端部的连接板，所述连接板和所述钻杆之间围绕所述钻杆设置有至少一组传力组件，所述传力组件包括分别设置于所述连接板和所述钻杆上的承力面及施力杆，所述施力杆的轴线相交于所述连接板；所述施力杆远离所述承力面的一端配置有冲击组件，所述冲击组件被配置为在所述施力杆和所述承力面之间的力大于预定值时被触发，以驱动所述施力杆向所述承力面施加瞬时推力，以使所述连接板绕所述转杆发生相对转动。

进一步地，所述承力面垂直于所述连接板的板面设置，所述施力杆平行于所述连接板的板面设置。

进一步地，所述钻杆和所述连接板两者之一设置有导向筒，所述导向筒内滑动设置有滑动件，所述施力杆远离所述连接板的端部与所述滑动件连接且与所述导向筒同轴设置，所述冲击组件包括与所述导向筒远离所述连接板一端连通的腔室、填充于所述腔室内的膨胀件及设置于所述膨胀件和所述滑动件之间的触发组件，所述触发组件被配置为在所述施力杆和所述承力面之间的力大于预定值时工作，以触发所述膨胀件，使所述膨胀件体积膨胀。

进一步地，所述滑动件和所述导向筒远离所述承力面的端面之间设置有支撑体，所述支撑体被配置为在所述施力杆和所述承力面之间的力大于所述预定值时被压缩，以使所述滑动件挤压所述触发组件使所述触发组件工作。

进一步地，所述支撑体为第一压簧；

或者，所述支撑体为环状的刚性挤压破碎件，所述刚性挤压破碎件的一端与所述滑动件抵接，另一端与所述导向筒的端面抵接，所述刚性挤压破碎件为在施加至上方的压力小于所述预定值时为刚性结构，在施加至上方的压力大于等于所述预定值时能够被挤压破碎。

进一步地，所述支撑体包括第一压簧和环状的刚性挤压破碎件，所述第一压簧的一端所述滑动件抵接，另一端与所述导向筒的端面抵接，所述刚性挤压破碎件的一端固定设置于所述导向筒的端面上，另一端与所述滑动件间隔设置，所述刚性挤压破碎件为在施加至上方的压力小于所述预定值时为刚性结构，在施加至上方的压力大于等于所述预定值时能够被挤压破碎。

进一步地，所述触发组件包括设置于所述腔室远离所述导向筒一端的挤压腔，导向设置于所述挤压腔靠近所述腔室一端的触发杆及设置于所述滑动件上的挤压杆，所述挤压杆与所述挤压腔驱动连接，在所述支撑体被压缩后对所述挤压腔挤压，以使所述触发杆伸出冲击所述膨胀件。

进一步地，所述膨胀件包括块状火药、高压气包中的任意一种。

进一步地，所述腔室远离所述承力面的一端连通设置有柱状的安装腔，所述挤压腔可拆卸设置于所述安装腔内，且所述挤压腔的内周面与所述安装腔外周面密封配合。

进一步地，所述挤压腔的端部和所述腔室之间还设置有刚性的间隔板。

有益效果

本发明提供一种建筑地基的钻孔施工装置，包括钻杆及钻头，所述钻头包括与所述钻杆轴线垂直且转动设置于所述钻杆端部的连接板，所述连接板和所述钻杆之间围绕所述钻杆设置有至少一组传力组件，所述传力组件包括分别设置于所述连接板和所述钻杆上的承力面及施力杆，所述施力杆的轴线相交于所述连接板；所述施力杆远离所述承力面的一端配置有冲击组件，所述冲击组件被配置为在所述施力杆和所述承力面之间的力大于预定值时被触发，以驱动所述施力杆向所述承力面施加瞬时推力，以使所述连接板绕所述转杆发生相对转动，通过这种设置方式，在发生卡钻的现象时冲击组件触发工作，能够有效的降低自救时长，提高自救的成功率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置中钻杆和钻头连接结构示意图。

图2为图1所示本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置的俯视结构示意图。

图3为图2所示本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置中刚A处的局部放大结构示意图。

图4为图3所示本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置中B处的局部放大结构示意图。

图5为本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置中刚性挤压破碎件沿轴向方向的截面结构示意图。

图6为图4所示本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置中B-1处的局部放大结构示意图。

图7为图6所示本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置中C处的局部放大结构示意图。

图8为图6所示本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置中D处的局部放大结构示意图。

图9为图6所示本发明提供的一种建筑地基的钻孔施工装置中E处的局部放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

本发明提供一种建筑地基的钻孔施工装置，参考图1-图3，作为一种具体的实施方式，该施工装置包括钻杆1及钻头2，所述钻头2包括与所述钻杆轴线垂直且转动设置于所述钻杆1端部的连接板21，所述连接板21和所述钻杆之间围绕所述钻杆设置有至少一组传力组件，所述传力组件包括分别设置于所述连接板21和所述钻杆上的承力面22及施力杆23，所述施力杆23的轴线相交于所述连接板21；所述施力杆23远离所述承力面22的一端配置有冲击组件3，所述冲击组件3被配置为在所述施力杆23和所述承力面22之间的力大于预定值时被触发，以驱动所述施力杆23向所述承力面22施加瞬时推力，以使所述连接板21绕所述转杆1发生相对转动。

具体的，在建筑地基施工的过程，旋挖钻为常用的施工机械，在施工时，将旋挖钻机设置于需要钻设桩孔的位置，然后采用旋挖钻机进行钻孔施工，参考图1，本发明提供的施工装置即为本领域常用的旋挖钻机，在施工时，钻杆1为竖直设置，旋挖钻机设置有驱动钻杆绕其轴线转动的驱动装置，一般驱动装置为能够调节扭矩的液压马达或电动马达进行驱动，钻杆1带动钻头旋转，从而通过钻头端部的挖掘齿20对土壤进行旋挖，被挖掘的土壤进入钻头内部的空腔内，然后通过将钻杆提出清理钻头空腔内部的土壤，然后再次下沉到孔底进行旋挖，如此往复达到挖取桩孔的目的，本发明提供的钻头在施工时，钻杆旋转时通过承力面和施力杆23传递扭矩，从而带动钻头旋转，在正常钻孔的过程中，驱动钻杆转动的驱动装置施加的力恒定，此时承力面和施力杆23传递的力小于预定值，当出现钻头卡滞的情况时，通过增加扭矩，从而使承力面和施力杆23之间传递的力增加，在两者之间的力等于预定值时，此时能够触发冲击组件3，冲击组件产生瞬时的冲击力从而驱动施力杆瞬时伸出，从而推动连接板21与转杆之间发生相对转动，从而使钻头的外侧壁与桩孔之间发生相对滑动，此时钻杆持续提供扭矩，从而更有利于驱动钻头转动，能够有效的降低自救时长，提高自救的成功率，其中冲击组件3的具体结构及触发方式参考下文。

进一步地，作为一种优选的实施方式，参考图2、图3，所述承力面22垂直于所述连接板21的板面设置，所述施力杆23平行于所述连接板21的板面设置。

具体的，作为一种可实现的实施方式，在连接板21的上表面设置有刚性板，则承力面22为刚性板的板面，施力杆23设置于钻杆1上，通过这种设置方式，使施力杆和受力面的结构更合理。

进一步地，所述钻杆1和所述连接板两者之一设置有导向筒230，所述导向筒230内滑动设置有滑动件231，所述施力杆23远离所述连接板21的端部与所述滑动件231连接且与所述导向筒230同轴设置，所述冲击组件3包括与所述导向筒远离所述连接板一端连通的腔室30、填充于所述腔室30内的膨胀件31及设置于所述膨胀件31和所述滑动件231之间的触发组件33，所述触发组件33被配置为在所述施力杆23和所述承力面22之间的力大于预定值时工作，以触发所述膨胀件31，使所述膨胀件31体积膨胀。

具体的，为了便于描述，作为一种具体的实施方式，此处以施力杆23设置于钻杆上举例说明，参考图2-图4，在施力杆设置于钻杆上时，则导向筒230设置于钻杆的外周面上，其中导向筒可以设置为如图所示的与钻杆同轴的圆弧形筒体，也可以设置为直线型筒体，在工作时，钻杆被驱动发生转动，从而通过导向筒230将力传递至滑动件231，再通过滑动件传递至施力杆23，施力杆再施力于受力面上，从而推动连接板转动，进而带动钻头2转动工作，在正常旋挖钻地工作时，触发组件33不工作，在钻头发生卡钻问题进行自救时，加大对钻杆的扭矩，由于钻头被卡滞，因此使导向筒和滑动件之间传递的力也增大，施力杆和施力面两者之间的力也增大，当施力杆和施力面之间的力增大至大于等于预定值时，滑动件231和导向筒230之间发生相对运动，从而挤压触发组件33，触发组件被挤压后工作，对膨胀件31进行冲击，膨胀件被冲击后膨胀体积增大，从而从腔室30内流入导向筒230，使导向筒230内的压强急剧上升，从而在气压的作用下冲击滑动件231，推动滑动件滑动，从而滑动件231推动施力杆伸出推动施力面，从而在瞬间冲击力的作用下推动钻头发生一定角度的旋转，由于此时钻杆的扭矩增加，在冲击力作用下使钻头发生一定旋转后钻头外周面与钻孔之间发生相对滑动，使钻头与孔壁之间的摩擦力转变为滑动摩擦，摩擦力减小，此时在钻杆的增大扭力作用下更易推动钻头转动，从而更有利于驱动钻头转动，能够有效的降低自救时长，提高自救的成功率。

进一步地，参考图4，所述滑动件231和所述导向筒230远离所述承力面22的端面之间设置有支撑体24，所述支撑体24被配置为在所述施力杆23和所述承力面22之间的力大于所述预定值时被压缩，以使所述滑动件挤压所述触发组件33使所述触发组件33工作。

具体的，在进行钻孔工作时，导向筒230和滑动件之间通过支撑体24传递驱动力作为一种具体的实施方式，参考图4，所述支撑体24为第一压簧24a；在钻杆转动时，带动导向筒发生转动，挤压第一压簧24a从而将力施加至滑动件24上，在此实施方式中，进行正常旋挖工作时，钻杆施加的扭矩对第一压簧进行一定量的压缩，此时滑动件不会挤压触发组件33，触发组件不工作，当钻杆驱动钻头旋挖工作发生卡钻进行自救时，增大钻杆扭矩，从而时第一压簧24a的压缩量增加，从而使滑动件24挤压触发组件，使触发组件工作，进而使膨胀件发生膨胀产生冲击力。

进一步地，作为一种具体的实施方式，参考图4、图6、图7，触发组件33的具体结构为：所述触发组件33包括设置于所述腔室30远离所述导向筒230一端的挤压腔331，导向设置于所述挤压腔331靠近所述腔室30一端的触发杆332及设置于所述滑动件231上的挤压杆333，所述挤压杆333与所述挤压腔331驱动连接，在所述支撑体24被压缩后对所述挤压腔331挤压，以使所述触发杆332伸出冲击所述膨胀件31。

具体的，参考图6、图8，挤压腔331包括第一柱状腔室3310及围绕所述第一柱状腔室设置的环形腔室3311，第一柱状腔室内滑动设置有活塞体3312，活塞体远离腔室30的一侧设置有第二压簧3317，环形腔室3311内设置有环形活塞3313，触发杆332导向设置于环形腔室的端部，环形腔室和第一柱状腔室之间设置有至少一条连通流道33140，在触发杆远离环形活塞的一端设置有触发头，触发头与环形腔室的外侧面限位配合，环形腔室也得端部与环形活塞之间设置有第三压簧3321，在正常状态下，在第三压簧的弹力作用下使触发头与第一柱状腔室的外端面限位，不伸入腔室30内，在施力杆和受力面两者之间的力超过预定值时，滑动件向导向腔底部滑动，从而驱动挤压杆333对挤压腔内的活塞体3312进行挤压，从而驱动活塞体运动，从而将第一柱状腔室内的流体挤压至环形腔室内，从而挤压环形活塞运动，使触发头伸出冲击膨胀件，从而使膨胀件膨胀。

进一步地，作为进一步地改进，参考图6-图8,在环状腔室和第一柱状腔室之间的侧壁上设置有导向通道33101，导向通道内部导向密封滑动配合有导向柱3318，导向柱的长度大于环状腔室和第一柱状腔室之间的侧壁的厚度，参考图7，环形腔室3311包括第一段3311-1及沿径向向外扩张的第二段3311-2，环形活塞的内侧壁设置有与导向柱3318相适配的限位槽3313a，且在触发杆端部的触发头与环形腔室的外端面限位配合时，限位槽3313a与导向柱3318限位配合，且此时环形活塞靠近腔室30一端的端面到达第二段3311-2与第一段连接处的距离L1，小于限位槽到达环形活塞远离腔室30一端端面的距离L2，参考图6，活塞体3312的外周面设置有与导向柱相适配的环形限位环槽33120，且在挤压腔没有被挤压时，环形限位环槽33120处于导向柱3318靠近腔室的一侧，通过这种设置方式，在正常进行旋挖工作时，挤压杆333能够即使能够挤压挤压腔工作，但是由于对第一压簧的挤压量有限，环形限位槽33120不能与导向柱重合，此时导向柱能够对环形活塞进行限位，因此即使环形腔室内部气压升高环形活塞也不会运动，避免触发组件误触发，在发生卡钻时，施加于钻杆的扭力增大，因此时第一压簧的压缩量增大，在环形限位槽33120不能与导向柱重合时，环形活塞在气压的作用下运动推动导向柱3318伸入环形限位槽33120内，对活塞体3312进行限位，而环形活塞推动触发杆冲击膨胀体，使膨胀体膨胀，在膨胀体被触发后，推动滑动块运动，从而使挤压杆333离开活塞体3312，由于第一柱状腔室和环形腔室之间连通，因此内部气压逐渐相等，此时在第三压簧的弹力作用下推动环形活塞运动，在环形活塞上的限位槽3313a与导向柱重合时，第二压簧和推动活塞体运动，从而使导向柱重新进入限位槽3313a内对环形活塞限位，方便下次触发。

进一步地，作为另一种实施方式，参考图6、图8、图9，在环形腔室和第一柱状腔室之间设置有第二连通流道3316，且第二连通流道的流通面积小于连通流道33140的流通面积，连通流道33140的端部设置有允许流动介质单向流入环形腔室3311的第一单向阀班板33141，第一柱状腔室的端部设置有连通外部的第二流道33150，第二流道设置有允许流动介质单向流入第一柱状腔室的第二单向阀板33151，可以理解的是，在正常进行钻取工作时，由于地质不均匀，因此钻头受到的阻力也不同，因此受力面施加于施力杆上的力也时刻在发生变化，因此第一压簧的压缩量也在发生变化，因此在正常钻取工作时能够驱动活塞体在一定范围往复运动，在活塞体向远离腔室30的方向运动时，能够挤压第一柱状腔室内的流体通过第二流道33150和连通流道33140流入环形腔室内，在活塞体向靠近腔室30的方向运动时，能够在第一柱状腔室内产生负压，因此能够将外界的流动介质从第二流道吸入，并有部分流体从环形腔室通过第一流道流入第一柱状腔室，如此往复，能够向环形腔室内泵送流体，使其内部压强升高，通过这种设置方式，能够在正常旋挖工作时即保证第一腔室有足够的压强，在触发组件被触发时能够对环形活塞产生足够的推力，从而使环形活塞能够快速运动，保证能够对膨胀体提供充分的冲击力。

进一步地，作为一种具体的实施方式，所述膨胀件31包括块状火药、高压气包中的任意一种，在膨胀件31采用块状火药时，冲击头对火药进行冲击时，火药爆燃产生冲击力，高压气包为内部填充有高压气体的容器，在触发头冲击时能够破坏容器壁，从而使内部的高压气体流出以产生冲击力。

进一步地，作为优选的实施方式，参考图6，所述腔室30远离所述承力面的一端连通设置有柱状的安装腔25，所述挤压腔331可拆卸设置于所述安装腔25内，且所述挤压腔331的内周面与所述安装腔25外周面密封配合。具体的，在安装腔的端面设置有端盖251，方便挤压腔的安装及拆卸，从而在卡钻自救完成后，便于将挤压腔拆卸以在腔室30内安装新的膨胀体31，其中第二流道设置于端盖251上。

进一步地，作为具体的实施方式，参考图6，所述挤压腔331的端部和所述腔室30之间还设置有刚性的间隔板334。可以理解的是，膨胀体在选用块状的火药时，燃烧时产生高温，有可能损伤挤压腔，降低使用寿命，通过设置间隔板334能够对挤压腔进行有效防护，提高挤压腔的使用寿命，且间隔板334也便于更换。

实施例二

本发明提供一种建筑地基的钻孔施工装置，作为另一种可实现的实施方式，参考图4、图5，其与实施例一的不同之处在于，所述支撑体24为环状的刚性挤压破碎件24b，所述刚性挤压破碎件的一端与所述滑动件231抵接，另一端与所述导向筒230的端面抵接，所述刚性挤压破碎件为在施加至上方的压力小于所述预定值时为刚性结构，在施加至上方的压力大于等于所述预定值时能够被挤压破碎。

在此实施方式中，支撑体24传递导向筒230与滑动件两者之间的力，在正常旋挖过程中，支撑体能够传递正常工作的力，在发生卡钻进行自救时，钻杆增大扭力，从而使施加于支撑体24上的力增大，在增大至预定值时支撑体被挤压破碎，此时在旋转钻杆的扭力作用下滑动件向导向筒底部运动，从而挤压触发组件，使触发组件工作，进而时膨胀件发生膨胀产生冲击力，作为一种具体的实施方式，参考图5，沿轴向方向，环形的刚性挤压破碎件24b包括第一环形板体24b-1和第二环形板体24b-2，及设置于两者之间的蜂窝状支撑体24b-3，蜂窝状支撑体24b-3采用铝合金等脆性材料制成，第一环形板体24b-1和第二环形板体24b-2采用钢板等韧性材料制成，在压力超过其极限承受力时发生脆性断裂，从而提高滑动件对触发组件33的冲击速度，保证触发组件33正常工作。

实施例三

本发明提供一种建筑地基的钻孔施工装置，进一步地，作为另一种实施方式，参考图4，该实施例与实施例二的不同之处在于，所述支撑体24包括第一压簧24a和环状的刚性挤压破碎件24b，所述第一压簧24a的一端所述滑动件231抵接，另一端与所述导向筒230的端面抵接，所述刚性挤压破碎件24b的一端固定设置于所述导向筒230的端面上，另一端与所述滑动件231间隔设置，所述刚性挤压破碎件为在施加至上方的压力小于所述预定值时为刚性结构，在施加至上方的压力大于等于所述预定值时能够被挤压破碎，具体的，该实施方式中，刚性挤压破碎件24b的工作原理与实施例二中的一致，此处不再一一赘述，通过这种设置方式，能够通过第一压簧24a产生一定的缓冲，避免在旋挖钻孔工作钻头遇到坚硬的物体时产生瞬时冲击力破坏刚性挤压破碎件24b而引起误触发，提高可靠性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。