[发明专利]一种用于嵌岩桩软硬不均地层的气压控制式切岩装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌岩桩切岩装置，具体是一种用于嵌岩桩软硬不均地层的气压控制式切岩装置，属于嵌岩桩施工技术领域。

背景技术

嵌岩桩是当前桥梁工程、港口工程、建筑工程中广泛应用的一种桩基模式，具有较好的承载力。但在嵌岩桩施工过程中，由于基岩起伏不平，土层、岩层厚薄不一，软硬分布不均，致使工程地质条件达不到理想的均匀性地层，非常容易造成钻头由较硬地层偏向较软地层一侧，使钻孔偏斜，不能够保证成孔的垂直度，使后续钢筋笼无法安装，无法保证混凝土灌注的质量，造成施工成本增加，使工程建设存在严重的安全隐患。因此，在软硬不均匀地层中进行大直径嵌岩桩基础施工是嵌岩桩钻掘施工的一个重要技术难点。

中国专利CN 103573188B一种处理不均匀地质的回旋钻钻头装置，包括回旋钻头，其特征是回旋钻头的外部套装有钢套筒，回旋钻头的钻头围壁的外圆与钢套筒的上端内侧壁固定连接，钢套筒的下端端面上沿其圆周均匀设置有若干个合金齿头。但是该专利主要是利用钻头切割土体进行钻进施工，不能用于软硬不均匀分布的岩层施工。

中国专利CN 103628821B适用于软—硬钻进对象的取心钻头，包括钻头基体和设置在钻头基体下方的锥状头，钻头基体为空心圆筒状，在钻头上端设有钻杆连接部，锥状头开口内径小于钻头基体空心圆筒的内径，在钻头基体外表面设置有外螺旋，在锥状头的斜面和底面开槽，在槽内安装有相应形状的切削具，切削具通过铆钉铰接在槽内，铆钉和切削具上的孔之间设置有限制切削具初始位置的限位件，限位件与槽底之间具有切削具与槽之间设置有耐高温弹性垫块。但是该专利主要是针对月壤取心钻进时频频变化的松散月壤和月岩的软硬工况，不能用于软岩、硬岩同层不均匀分布的钻进，也不能用于嵌岩桩钻探施工。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于嵌岩桩软硬不均地层的气压控制式切岩装置，能够满足嵌岩桩施工过程中遇软硬不均匀分布地层的精确钻进要求，保证钻孔质量符合设计标准。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案表征为：

一种用于嵌岩桩软硬不均地层的气压控制式切岩装置，其特征在于，包括切岩护筒1、锥形切削刀具系统2、齿形切削刀具系统3、振动传感系统4、气压传感系统5、气压囊系统6、高压水管7、多径接驳器8、隔振弹簧9、钻杆10、气压控制器11、振动控制器12、高压水泵13、电缆线14、强力胶粘剂15、气压流量控制器17、气压稳固螺栓18、橡胶减震垫19、隔振紧固螺栓20、固位销钉21；

所述的切岩护筒1内置锥形切削刀具系统2、齿形切削刀具系统3、振动传感系统4、气压传感系统5、气压囊系统6，锥形切削刀具系统2、齿形切削刀具系统3均与振动传感系统4连接，气压囊系统6与气压传感系统5连接，振动传感系统4、气压传感系统5通过电缆线14分别与振动控制器12、气压控制器11连接，高压水管7贯穿整个切岩护筒1并与多径接驳器8、钻杆10依次连接。

所述的切岩护筒1包括第一水平固力板101、第二水平固力板102、第三水平固力板103、底部高压喷嘴104、水平高压喷嘴系统105、中空区106、实体区107、预留洞口108、双层过滤网109，其作用主要是保证嵌岩桩钻孔的直径符合设计要求，同时保护内置的敏感元件在入岩钻进过程中的破坏。

所述的第一水平固力板101限位在刀具系统中各刀具的中部，主要用于刀具中部的受力稳定，确保锥形切削刀具系统2、齿形切削刀具系统3中锥形切削刀具、齿形切削刀具切岩时刀具中部的受力稳定。

所述的第二水平固力板102限位在刀具系统中各刀具的尾部，主要用于刀具尾部的受力稳定，确保锥形切削刀具系统2、齿形切削刀具系统3中锥形切削刀具、齿形切削刀具切岩时刀具尾部的受力稳定。

所述的第三水平固力板103固定和承载稳气压传感系统5、固气压囊系统6，主要用于稳固气压囊系统6，确保气压囊加压、恒压时的受力均衡。

所述的底部高压喷嘴104通过高压水管7与高压水泵13连接，主要用于嵌岩桩切岩时底部高压水流的射出口。

所述的水平高压喷嘴系统105包括两层，每一层均匀分布有喷嘴，通过高压水管7与高压水泵13连接，，主要用于嵌岩桩切岩时由钻进中心向钻孔壁方向射出高压水流的射水口。

所述中空区106位于切岩护筒1的最中心，中空区106内置高压水管7，其外围是实体区107。

所述实体区107主要承担切岩护筒1旋转时所需的轴力、扭力以及材料强度；所述实体区107外围设有预留洞口108。