用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置，属于地下工程岩土体钻进、切割和地下工程防灾减灾技术领域。该用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置包括螺旋式离心排泥系统、复合钻切系统、加压系统、传感系统、泵水冲刷系统、骨架支撑系统。本发明专利技术钻切施工时能灵活快速操作；本发明专利技术采用复合钻切系统开展钻切工作，保证了土体的均匀性，确保了土体的顺利排出，保证了软硬地层的快速钻切施工，提高了施工速度；本发明专利技术采用螺旋式离心排泥系统，通过若干螺旋式离心排泥器与若干排泥管连接，保证了软硬地层钻切施工时岩屑的高速排除；本发明专利技术通过一字连接臂内部镶嵌高压管及电线管，不仅不影响构件刚度和安全性，而且节省了材料。

【技术实现步骤摘要】
用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置
本专利技术属于地下工程岩土体钻进、切割和地下工程防灾减灾
，尤其是涉及一种用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置。
技术介绍
软硬地层是一种非均质地层，地质复杂多变，具有地形地貌起伏多变、地层岩性复杂多样的特点，是地下工程建设过程中面临的一个重要难题，如盾构隧道穿越软硬地层、桩基施工穿越软硬地层、深基坑降水穿越软硬地层、地铁运营区地面分层沉降标穿越软硬地层、深部岩土体聚能切缝穿越软硬地层等。在地下工程软硬地层中施工，不同于单一的软地层和硬地层，由于软地层和硬地层的刚度差异大，钻切速度以及软硬不同地层对钻切刀具的反作用力不相等，致使软硬地层可钻切性不同于单一的软地层和硬地层，导致钻切施工面的钻切力比在单一软地层和硬地层中更难控制，因而在地下工程建设过程中经常出现桩位偏差、桩身混凝土离析松散、裂缝、夹泥以及地表沉降、地下管线破坏、地表建筑物倾斜或倒塌等质量事故。现有的用于软硬地层施工的钻进装置主要有超大直径的盾构刀盘、盾构刮刀、盾构机刀具、PDC钻头、物探冲刮钻头等，现有的用于软硬地层施工的切割装置主要是嵌岩桩气压控制式切割，但超大直径的盾构刀盘、盾构刮刀、盾构机刀具等盾构类钻进装置体型庞大、造价昂贵，PDC钻头、物探冲刮钻头等工程勘察类钻进装置成孔直径小、刀翼分布角度和切削齿分布设置不合理，嵌岩桩气压控制式切割软硬地层时切割面钻切力不能随地层变化而实时变化，功能性有待提高。因此，现有的软硬地层施工成孔装置，主要是单一的钻入装置和切割装置，缺少同时兼具钻进、切割功能于一体的复合型钻切装置。中国专利CN106907158A一种用于软硬不均地层的超大直径盾构刀盘系统，包括大型刀盘、中型刀盘、小型刀盘，辐条、面板、滚刀、切刀、先行刀、中心刀、搅拌棒、减速器、液压马达、动力传送装置、护盾和螺旋出土装置，但是该刀盘系统布设方式为多层刀盘空间交错分布，造价昂贵，当刀盘遇软硬地层进行钻进施工时，由于受限于盾构前端刀盘为整体结构，仅能通过控制各类刀盘驱使盾构钻入软硬区，难以有效控制软硬不同地层施工时各地层对应切割面的钻切力，同时也不能切割软硬地层中的硬地层。中国专利CN206495679U一种在软硬不均地层中使用的盾构刮刀，包括刀体，在刀体的上面一侧边上设有刃口，在刀体上部的斜面上设有安装孔，在刀体的背部设有硬质合金，在刀体的刃口部位设有耐磨合金层，但是该盾构刮刀主要是增强其在不良地层中的抗冲击性能，且成本高，无法保证软硬地层施工时主体结构的精准度，不能用于钻切软硬地层中的岩土体。中国专利CN204552753U一种适用于软硬不均地层的盾构机刀具，包括安装在刀盘上的多个刀具组合，刀具组合包括滚刀和切削刀，滚刀的轴部安装有传感器，滚刀后部固定安装在刀盘上，切削刀后部通过具有液压伸缩装置的基座安装在刀盘上，基座可沿着盾构机轴向前后移动，但是该盾构机刀具由于受限于盾构前端刀盘为整体结构，仅能通过控制滚刀和切削刀钻入岩土体，不能精准调节软地层、硬地层、软硬相互地层等各类不同地层施工时盾构刀盘钻入面的钻入力，且成本高，也不能切割软硬地层中的硬地层。中国专利CN203891774U一种适于软硬交错地层的五刀翼PDC钻头，包括钻头本体及凸设于钻头本体冠部的五个刀翼，刀翼之间形成用于排出杂物的数个沟槽，该钻头通过调整刀翼的分布角度以及刀翼上的主切削齿分布来钻孔，当遇软硬地层时，刀翼上的主切削齿不能随着地层的变化以调整主切削齿的钻力，无法保证软硬地层中主体结构的受力均匀性，不能用于岩土体中软硬地层的钻进和切割。中国专利CN106223855A一种用于嵌岩桩软硬不均地层的气压控制式切岩装置，包括切岩护筒、锥形切削刀具系统、齿形切削刀具系统、振动传感系统、气压传感系统、气压囊系统、高压水管、多径接驳器、隔振弹簧、钻杆、气压控制器、振动控制器、高压水泵、电缆线、强力胶粘剂、气压流量控制器、气压稳固螺栓、橡胶减震垫、隔振紧固螺栓、固位销钉。该装置主要是针对软硬岩切岩时的受力情况，对钻空的软岩保持恒压，对未全部切入的硬岩施加气压，但是该装置无法解决遇软地层、硬地层、软硬交互地层等不同地层切割面的切割力实时调整问题，同时也无法解决软硬地层切割时切屑的快速排出，特别是不能切割硬地层，无法保持切割装置的受力均匀性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置，该装置具有钻切力均匀、成孔精度高、成本低、钻切速度快的特点。本专利技术的技术方案如下：一种用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置，包括螺旋式离心排泥系统、复合钻切系统、加压系统、传感系统、泵水冲刷系统、骨架支撑系统。螺旋式离心排泥系统包括螺旋式离心排泥器、排泥管；复合钻切系统包括贝壳刀、锥型刀、哑铃刀、锯齿刀；加压系统包括凸型加压仓、抗高压气体环形储备仓、高压引起管、气压减压管、高强弹簧、加压推动板、加压控制器；传感系统包括防震片、数据线路管、压力传感器、传感控制器、传感控制室；泵水冲刷系统包括抗高压管、高压水泵、高强橡胶弹性管；骨架支撑系统包括杯型转轴、一字型连接臂、容纳室、U型抗磨底盘、中空式抗磨上盘、下部抗磨保护外壳、上部抗磨损保护外壳、滚轴组。杯型转轴外周设一字型连接臂，一字型连接臂内设抗高压管，抗高压管与高压水泵连接，一字型连接臂同时连接抗高压气体环形储备仓及容纳室，容纳室内安置凸型加压仓、抗高压管、防震片，前述防震片上安置压力传感器，凸型加压仓连接抗高压气体环形储备仓下部，且凸型加压仓与抗高压气体环形储备仓内部连通，高压引气管、气压减压管连接在抗高压气体环形储备仓上部，加压推动板连接高强弹簧上端，两者形成组合体安置于第一凸型加压仓内部，U型抗磨底盘安置在容纳室下部，下部抗磨保护外壳安置于U型抗磨底盘外部，U型抗磨底盘下部安装复合钻切系统，容纳室上部安置螺旋式离心排泥器，螺旋式离心排泥器的出口处连接排泥管，抗高压管的底端连接高强橡胶弹性管的上端，高强橡胶弹性管的下端连接在U型抗磨底盘上，容纳室外安置中空式抗磨上盘，中空式抗磨上盘外通过滚轴组安置上部抗磨损保护外壳，传感控制室位于杯型转轴上部，传感控制室内设置有防震片，该防震片上安置传感控制器，压力传感器通过数据线路管连接传感控制器。在优选的实施方式中，上述的螺旋式离心排泥系统、复合钻切系统、加压系统、传感系统、泵水冲刷系统、骨架支撑系统都可以设置不止一组。进一步，螺旋式离心排泥系统可以包括第一螺旋式离心排泥器、第二螺旋式离心排泥器、第三螺旋式离心排泥器、第四螺旋式离心排泥器、第一排泥管、第二排泥管、第三排泥管、第四排泥管。复合钻切系统可以包括第一贝壳刀、第二贝壳刀、第三贝壳刀、第四贝壳刀、第五贝壳刀、第六贝壳刀、第七贝壳刀、第八贝壳刀、第九贝壳刀、第十贝壳刀、第十一贝壳刀、第十二贝壳刀、第十三贝壳刀、第十四贝壳刀、第十五贝壳刀、第十六贝壳刀、第十七贝壳刀、第十八贝壳刀、第十九贝壳刀、第二十贝壳刀、第二十一贝壳刀、第二十二贝壳刀、第二十三贝壳刀、第二十四贝壳刀、第二十五贝壳刀、第二十六贝壳刀、第二十七贝壳刀、第二十八贝壳刀、第二十九贝壳刀、第三十贝壳刀、第一锥型刀、第二锥型刀、第三锥型刀、第四锥型刀、第五锥型刀、第六锥型刀、第七本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置，其特征在于：包括螺旋式离心排泥系统、复合钻切系统、加压系统、传感系统、泵水冲刷系统、骨架支撑系统；螺旋式离心排泥系统包括螺旋式离心排泥器、排泥管；复合钻切系统包括贝壳刀、锥型刀、哑铃刀、锯齿刀；加压系统包括凸型加压仓、抗高压气体环形储备仓、高压引起管、气压减压管、高强弹簧、加压推动板、加压控制器；传感系统包括防震片、数据线路管、压力传感器、传感控制器、传感控制室；泵水冲刷系统包括抗高压管、高压水泵、高强橡胶弹性管；骨架支撑系统包括杯型转轴、一字型连接臂、容纳室、U型抗磨底盘、中空式抗磨上盘、下部抗磨保护外壳、上部抗磨损保护外壳、滚轴组；杯型转轴外周设一字型连接臂，一字型连接臂内设抗高压管，抗高压管与高压水泵连接，一字型连接臂同时连接抗高压气体环形储备仓及容纳室，容纳室内安置凸型加压仓、抗高压管、防震片，前述防震片上安置压力传感器，凸型加压仓连接抗高压气体环形储备仓下部，且凸型加压仓与抗高压气体环形储备仓内部连通，高压引气管、气压减压管连接在抗高压气体环形储备仓上部，加压推动板连接高强弹簧上端，两者形成组合体安置于第一凸型加压仓内部，U型抗磨底盘安置在容纳室下部，下部抗磨保护外壳安置于U型抗磨底盘外部，U型抗磨底盘下部安装复合钻切系统，容纳室上部安置螺旋式离心排泥器，螺旋式离心排泥器的出口处连接排泥管，抗高压管的底端连接高强橡胶弹性管的上端，高强橡胶弹性管的下端连接在U型抗磨底盘上，容纳室外安置中空式抗磨上盘，中空式抗磨上盘外通过滚轴组安置上部抗磨损保护外壳，传感控制室位于杯型转轴上部，传感控制室内设置有防震片，该防震片上安置传感控制器，压力传感器通过数据线路管连接传感控制器。...

【技术特征摘要】
1.一种用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置，其特征在于：包括螺旋式离心排泥系统、复合钻切系统、加压系统、传感系统、泵水冲刷系统、骨架支撑系统；螺旋式离心排泥系统包括螺旋式离心排泥器、排泥管；复合钻切系统包括贝壳刀、锥型刀、哑铃刀、锯齿刀；加压系统包括凸型加压仓、抗高压气体环形储备仓、高压引起管、气压减压管、高强弹簧、加压推动板、加压控制器；传感系统包括防震片、数据线路管、压力传感器、传感控制器、传感控制室；泵水冲刷系统包括抗高压管、高压水泵、高强橡胶弹性管；骨架支撑系统包括杯型转轴、一字型连接臂、容纳室、U型抗磨底盘、中空式抗磨上盘、下部抗磨保护外壳、上部抗磨损保护外壳、滚轴组；杯型转轴外周设一字型连接臂，一字型连接臂内设抗高压管，抗高压管与高压水泵连接，一字型连接臂同时连接抗高压气体环形储备仓及容纳室，容纳室内安置凸型加压仓、抗高压管、防震片，前述防震片上安置压力传感器，凸型加压仓连接抗高压气体环形储备仓下部，且凸型加压仓与抗高压气体环形储备仓内部连通，高压引气管、气压减压管连接在抗高压气体环形储备仓上部，加压推动板连接高强弹簧上端，两者形成组合体安置于第一凸型加压仓内部，U型抗磨底盘安置在容纳室下部，下部抗磨保护外壳安置于U型抗磨底盘外部，U型抗磨底盘下部安装复合钻切系统，容纳室上部安置螺旋式离心排泥器，螺旋式离心排泥器的出口处连接排泥管，抗高压管的底端连接高强橡胶弹性管的上端，高强橡胶弹性管的下端连接在U型抗磨底盘上，容纳室外安置中空式抗磨上盘，中空式抗磨上盘外通过滚轴组安置上部抗磨损保护外壳，传感控制室位于杯型转轴上部，传感控制室内设置有防震片，该防震片上安置传感控制器，压力传感器通过数据线路管连接传感控制器。2.根据权利要求1所述的用于软硬地层的离心排泥式气压加压钻切装置，其特征在于：螺旋式离心排泥系统包括第一螺旋式离心排泥器(101)、第二螺旋式离心排泥器(102)、第三螺旋式离心排泥器(103)、第四螺旋式离心排泥器(104)、第一排泥管(105)、第二排泥管(106)、第三排泥管(107)、第四排泥管(108)；加压系统包括第一凸型加压仓(301)、第二凸型加压仓(302)、第三凸型加压仓(303)、第四凸型加压仓(304)、第一抗高压气体环形储备仓(305)、第二抗高压气体环形储备仓(306)、第三抗高压气体环形储备仓(307)、第四抗高压气体环形储备仓(308)、第一高压引气管(309)、第二高压引气管(310)、第三高压引气管(311)、第四高压引气管(312)、第一气压减压管(313)、第二气压减压管(314)、第三气压减压管(315)、第四气压减压管(316)、第一高强弹簧(317)、第二高强度弹簧(318)、第三高强度弹簧(319)、第四高强度弹簧(320)、第一加压推动板(321)、第二加压推动板(322)、第三加压推动板(323)、第四加压推动板(324)、加压控制器(325)；传感系统包括第一防震片(401)、第二防震片(402)、第三防震片(403)、第四防震片(404)、第五防震片(405)、第六防震片(406)、第七防震片(407)、第八防震片(408)、第一数据线路管(409)、第二数据线路管(410)、第三数据线路管(411)、第四数据线路管(412)、第一压力传感器(413)、第二压力传感器(414)、第三压力传感器(415)、第四压力传感器(416)，第一传感控制器(417)、第二传感控制器(418)、第三传感控制器(419)、第四传感控制器(420)、传感控制室(421)；泵水冲刷系统包括第一抗高压管(501)、第二抗高压管(502)、第三抗高压管(503)、第四抗高压管(504)、高压水泵(505)，第一高强橡胶弹性管(506)、第二高强橡胶弹性管(507)、第三高强橡胶弹性管(508)、第四高强橡胶弹性管(509)；骨架支撑系统包括杯型转轴(601)、第一一字型连接臂(602)、第二一字型连接臂(603)、第三一字型连接臂(604)、第四一字型连接臂(605)、第一容纳室(606)、第二容纳室(607)、第三容纳室(608)、第四容纳室(609)、U型抗磨底盘(610)、中空式抗磨上盘(611)、下部抗磨保护外壳(612)、上部抗磨损保护外壳(613)、第一滚轴组(614)、第二滚轴组(615)、第三滚轴组(616)；杯型转轴(601)四周设四个互成90°的第一一字型连接臂(602)、第二一字型连接臂(603)、第三一字型连接臂(604)、第四一字型连接臂(605)，第一一字型连接臂(602)内设第一抗高压管(501)，第二一字型连接臂(603)内设第二抗高压管(502)，第三一字型连接臂(604)内设第三抗高压管(503)，第四一字型连接臂(605)内设第四抗高压管(504)，第一一字型连接臂(602)同时连接第一抗高压气体环形储备仓(305)及第一容纳室(606)，第二一字型连接臂(603)同时连接第二抗高压气体环形储备仓(306)及第二容纳室(607)，第三一字型连接臂(604)同时连接第三抗高压气体环形储备仓(306)及第三容纳室(608)，第四一字型连接臂(605)同时连接第四抗高压气体环形储备仓(307)及第四容纳室(609)，第一容纳室(606)内安置第一凸型加压仓(301)、第一抗高压管(501)、第一防震片(401)，第二容纳室(607)内安置第二凸型加压仓(302)、第二抗高压管(502)、第二防震片(402)，第三容纳室(608)内安置第三凸型加压仓(303)、第三抗高压管(503)、第三防震片(403)，第四容纳室(610)内安置第四凸型加压仓(304)、第四抗高压管(504)、第四防震片(404)；第一防震片(401)上安置第一压力传感器(413)，第二防震片(402)上安置第二压力传感器(414)，第三防震片(403)上安置第三压力传感器(415)，第四防震片(404)上安置第四压力传感器(416)；U型抗磨底盘(610)安置在第一容纳室(606)、第二容纳室(607)、第三容纳室(608)、第四容纳室(609)下部，下部抗磨保护外壳(612)安置于U型抗磨底盘(610)外部，U型抗磨底盘(610)下部安装复合钻切系统的各类刀，第一容纳室(606)上部安置第一螺旋式离心排泥器(101)，第二容纳室(607)上部安置第二螺旋式离心排泥器(102)，第三容纳室(608)上部安置第一螺旋式离心排泥器(103)，第四容纳室(609)上部安置第一螺旋式离心排泥器(104)；第一容纳室(606)、第二容纳室(607)、第三容纳室(608)、第四容纳室(609)外安置中空式抗磨上盘(611)，中空式抗磨上盘(611)外通过第一滚轴组(614)、第二滚轴组(615)、第三滚轴组(616)安置上部抗磨损保护外壳(613)，传感控制室(421)环绕于杯型转轴(601)的外周，并位于杯型转轴(601)上部，传感控制室(421)内第五防震片(405)、第六防震片(406)、第七防震片(407)、第八防震片(408)，第五防震片(405)上安置第一传感控制器(417)，第六防震片(406)上安置第二传感控制器(418)，第七防震片(407)上安置第三传感控制器(419)，第八防震片(408)上安置第四传感控制器(420)；第一压力传感器(413)通过第一数据线路管(409)连接第一传感控制器(417)，第二压力传感器(414)通过第二数据线路管(410)连接第二传感控制器(418)，第三压力传感器(415)通过第三数据线路管(411)连接第三传感控制器(419)，第四压力传感器(416)通过第四数据线路管(412)连接第四传感控制器(420)；螺旋式离心排泥系统中第一螺旋式离心排泥器(101)与第一排泥管(105)通过螺栓连接、第二螺旋式离心排泥器(102)与第二排泥管(106)通过螺栓连接、第三螺旋式离心排泥器(103)与第三排泥管(107)通过螺栓连接、第四螺旋式离心排泥器(104)于第四排泥管(108)通过螺栓连接；加压系统中第一凸型加压仓(301)螺栓连接第一抗高压气体环形储备仓(305)下部、第二凸型加压仓(302)螺栓连接第二抗高压气体环形储备仓(306)下部、第三凸型加压仓(303...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹宝平，罗战友，高福洲，刘静娟，杨建辉，陶燕丽，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33