[发明专利]一种适用于岩与土的螺旋冲击钻机及施工方法

说明书

本发明提供一种适用于岩与土的螺旋冲击钻机及施工方法，钻机包括凿岩部件、钻土部件、齿轮、钻杆和钻头；凿岩部件包括气缸，气缸顶部设有气管，气缸底部开孔，气缸内设有活塞，活塞顶部与涡轮扇叶固定连接，活塞底部与传力构件固定连接；钻土部件包括电机，电机设于传力构件内；齿轮内部与钻杆嵌套连接，齿轮外部分别与传力构件的底面和电机啮合连接，齿轮底部通过受力构件与钻杆固定连接；钻头包括螺旋钻头和高强凿岩钻头。本发明解决了钻孔设备无法适用于不同土层的难题，可适应不同的地层条件，可精准控制钻孔角度，机动性强，绿色环保、节能降噪，钻头坚固牢靠，适用于边坡、基坑支护工程。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种适用于岩与土的螺旋冲击钻机及施工方法。

背景技术

锚杆支护是岩土工程领域中常见的支护形式，通常，土层钻孔采用螺旋钻机，岩石层采用冲击潜孔钻成孔。实际工程中，常常会遇到既有土层又有岩层的复杂地层，此类问题的常规解决方法是更换钻孔设备。但是，此类解决方法存在下列问题：(1)机具设备的更换、运输、组装、校核花费大量时间，增加施工工期。(2)根据不同地层情况更换不同钻孔设备，无形之中增加了工程费用。(3)机具更换移位容易造成孔位偏差及钻孔倾斜。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种适用于土层与岩层交替的地层情况、钻孔效率高、适应范围广、方便快捷并易于操作的的螺旋冲击钻机及施工方法。

本发明采用的技术方案是：

一种用于岩与土的螺旋冲击钻机，包括配电系统、空压系统、凿岩部件、钻土部件、齿轮、钻杆和钻杆底部的钻头；所述凿岩部件包括气缸，气缸顶部设有气管，气缸底部开孔，气缸内设有活塞，活塞顶部与涡轮扇叶固定连接，活塞底部与传力构件固定连接；所述钻土部件包括钻土壳体和电机，传力构件设于钻土壳体内，电机设于传力构件内；齿轮内部与钻杆嵌套连接，齿轮外部分别与传力构件的底部和电机啮合连接，齿轮底部通过受力构件与钻杆固定连接；所述钻头包括螺旋钻头，螺旋钻头底部连接有高强凿岩钻头，其既满足土层钻孔的旋挖功能又满足岩层钻孔的冲击凿岩功能。

所述钻杆采用拼接式连接组装加长，例如螺纹连接组装加长，根据钻孔深度对钻杆组合拼装，使其满足孔深要求。

活塞顶部与涡轮扇叶的轴或扇叶固定连接。

所述钻杆底部和钻头通过螺纹连接，更进一步的，钻机还包括与钻头配套的拆卸装置，例如扳手，将钻头与拆卸装置相互咬合，通过控制钻杆反方向转动，实现钻杆及钻头的自行拆卸。

所述气缸外还设有凿岩壳体，凿岩壳体与钻土壳体螺栓相连。

齿轮为一个，还可以是上、下两个，上边的齿轮外部与电机啮合，下边的齿轮外部与传力构件的底部啮合，下边齿轮的底部通过受力构件与钻杆固定连接。优选齿轮为一个。

本发明还提供一种用于岩与土的螺旋冲击钻机的施工方法：当高强凿岩钻头接触土层时，开启电机，电机通过钻杆转动带动螺旋钻头和高强凿岩钻头转动，进行钻孔；当高强凿岩钻头接触岩层时，空压系统(泵入或抽出气体)通过气管控制涡轮扇叶带动活塞转动，同时控制活塞上、下运动，使得传力构件带动钻杆转动，并带动螺旋钻头和高强凿岩钻头转动，同时将冲击荷载传递至受力构件，通过钻杆带动高强凿岩钻头边转动边凿碎岩石。

优选空压系统通过气管控制涡轮扇叶带动活塞低频转动。

本发明的有益效果：

(1)可适应不同的地层条件，特别适合于土层与岩层交替的地层。本钻机可根据不同的地层情况采取不同的钻孔方式，当遇到土体地层时，可采用旋挖的方式钻孔；当遇到坚硬的岩体地层时，可采用冲击凿岩的方式钻孔。

(2)绿色环保、节能降噪。凿岩部件以压缩空气为动力源，无有害产物，节能环保；同时凿岩部件工作效率高。