一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置及施工方法，它包括外壁光滑的可转向金属管，可转向金属管的头部嵌入安装有抽吸钻头；可转向金属管内壁设置有固定卡槽，所述可转向金属管的内壁，并位于固定卡槽的上部铰接有可转动卡槽，固定卡槽上平面和可转动卡槽下平面设置有圆弧滑轨；可转动卡槽上部连接液压伸缩轴。避免了使用传统钻机钻孔耗费的高额施工成本，在耗费最少的情况下达到施工要求，节能环保，是一种快速、低成本、实现转向功能的珊瑚砂中成孔技术。珊瑚砂中成孔技术。珊瑚砂中成孔技术。

【技术实现步骤摘要】
一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置及施工方法


[0001]本专利技术涉及一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置及施工方法，属于珊瑚砂中多功能抽吸成孔施工领域。

技术介绍

[0002]在添加膨胀剂的桩体浇筑冷凝成形后，如不能准确地检测桩体膨胀体积、高压灌浆体积和桩体是否有裂缝等工程问题，将会导致桩体强度达不到设计要求，在上部结构建造或建成使用过程中出现极大的工程安全隐患，对人民和国家的生命财产产生极大的威胁。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置及施工方法，本专利技术针对珊瑚砂的特性利用高压灌浆、超声波破碎、抽吸元件进行作业；针对地形的多样性，加入切削元件对夹杂的大颗粒珊瑚砂进行破碎；为了抽离多余的珊瑚砂，在钻头处设置抽吸元件；引入转向装置，增强其成弯曲孔洞路线的功能。避免了使用传统钻机钻孔耗费的高额施工成本，在耗费最少的情况下达到施工要求，节能环保，是一种快速、低成本、实现转向功能的珊瑚砂中成孔技术。
[0004]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，它包括外壁光滑的可转向金属管，可转向金属管的头部嵌入安装有抽吸钻头；可转向金属管内壁设置有固定卡槽，所述可转向金属管的内壁，并位于固定卡槽的上部铰接有可转动卡槽，固定卡槽上平面和可转动卡槽下平面设置有圆弧滑轨；可转动卡槽上部连接液压伸缩轴。
[0005]所述抽吸钻头由多个不同功能装置嵌构而成，所述抽吸钻头的顶部凸出为钻头凸起，所述钻头凸起上下平面设有滚动轴承形成的滚动轮，所述钻头凸起上平面为可转向金属管，所述可转向金属管内壁在同一平面上均布有四个液压伸缩轴，所述四个液压伸缩轴与四个金属水平支撑分别刚接，所述金属水平支撑与可转向金属管内壁铰接，所述抽吸钻头设有转向装置、超声波动力元件、切削元件和抽吸动力元件，所述抽吸钻头最底端嵌入GPS定位系统。
[0006]所述可转向金属管由双层管筒结构构成，外层金属管筒由一节大直径短金属圆筒连接一节小直径短金属圆筒再连接一节大直径短金属圆筒往复循环连接制作而成，外层金属管筒的壁厚厚，大直径短金属圆筒和小直径短金属圆筒使用水平短金属板相连，水平短金属板与大直径短金属圆筒和小直径短金属圆筒连接处使用扇叶连接。
[0007]所述可转向金属管内层金属管筒为金属软管，内层金属软管由一节大直径短金属软管连接一节小直径短金属软管再连接一节大直径短金属软管往复循环连接制作而成，内层金属软管壁厚均比外层金属圆筒的壁厚薄，且内层金属软管直径均比外层金属圆筒直径小。
[0008]所述金属软管的大直径短金属软管和小直径短金属软管通过水平短金属板连接，连接处密封，同时内层金属软管连接处与外层金属管筒连接处相互连接形成整体。
[0009]所述可转动卡槽由金属斜支撑、金属水平支撑和金属板三部分组成，两个金属斜支撑位于金属板两侧，并与金属板铰接，金属水平支撑搭接在两个金属斜支撑中间，相互铰接；所述金属板为扇形结构，金属板一端固定于外层金属管筒内壁，另一端与金属斜支撑一端铰接，在装置运行过程中金属斜支撑与金属板形成三角形稳定结构，在金属水平支撑中间固定有液压伸缩轴，用来改变钢支架位置。
[0010]所述可转向金属管内壁设置的固定卡槽与可转动卡槽之间的距离与钻头凸起的厚度相等；所述固定卡槽为圆环结构，并固定在可转向金属管下端口，在固定卡槽上方为可转动卡槽，每个可转动卡槽的金属水平支撑均连接液压伸缩轴，固定卡槽上平面与可移动卡槽下平面在同一位置均设有同等大小的凹槽。
[0011]所述钻头凸起刚好固定在固定卡槽上平面与可移动卡槽下平面的凹槽中间，钻头凸起上下平面均布设一圈由多个轴承组成的圆环轨道，该圆环轨道与卡槽上的凹槽相互嵌合；所述钻头凸起下方连接可转向金属管，并将钻头元件包围在同一密闭空间内。
[0012]所述转向装置位于钻头凸起下平面中心位置，由两液压伸缩轴和连接轴构成，两液压伸缩轴并排布置，连接轴上部与两液压伸缩轴铰接，连接轴下部与下方抽吸钻头平板刚接。
[0013]所述抽吸钻头下端等间距布设超声波动力元件、切削元件和抽吸动力元件共六个元件，三种功能的元件依次间隔排列。
[0014]采用珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置进行施工的方法，包括以下步骤：桩、锚成孔技术施工：步骤一，测量放线，准备工作面：成孔施工前首先须清理出工作面，并测量放出桩、锚位置，位置偏差不得超过规范及设计的要求；步骤二，成孔装置准备：使用吊机将护筒顶部垂直吊起，使护筒底部置于操作台卡口处，缩小操作台卡口直径，直至将护筒垂直固定在操作台上，吊机松开；再次使用吊机将抽吸装置吊起并顺着护筒顶部垂直放入护筒底部，直至将成孔的抽吸装置锥头伸出护筒至少30cm；同时吊机外侧吊爪卡住护筒上端，使得抽吸装置位于护筒空间内，在进行后续成孔过程中保证两者同时运动不产生相对位移；步骤三，吊机就位：吊机就位时，取措施保证护筒中心与钻孔中心重合，其偏差不应大于20mm；吊机就位后保持平整稳固，并采取措施固定，保证在抽吸过程中不产生位移和摇晃，否则应及时处理；步骤四，启动设备抽吸成孔：吊机吊臂开始缓慢下移，启动电机使成孔的抽吸装置开始工作，抽吸装置的抽吸钻头接触珊瑚砂，超声波动力元件发射高频低幅的振动能量并喷射具有一定速度的水柱，通过水柱作为超声波能量传递的载体，使得抽吸头周围黏结在一起的珊瑚砂接触点分离；遇到大颗粒礁岩时，切削元件中的旋转扇叶将其破碎；抽吸动力元件抽吸分离松散的珊瑚砂；同时，吊机转轴开始一定速度旋转，对护筒范围内的珊瑚砂进行全方位破碎、分离、抽吸，从而形成孔洞；当抽吸装置不断向下成孔时，护筒与抽吸装置一
起运动下移，支护形成的孔洞，防止周围珊瑚砂塌落；步骤五，护筒底部压浆锚固：成孔完成后，吊机外爪松开护筒上端，将抽吸装置从护筒内垂直吊起，两者分离，护筒内形成空洞，将压浆管深入护筒底部，开始压入掺有纤维的水泥砂浆，同时保证纤维水泥砂浆必须具备良好的和易性，护筒底端侧壁是有孔洞的花管，压入的纤维水泥砂浆从底部洞口及侧壁喷入珊瑚砂孔隙内，与周围的珊瑚砂逐渐形成大体积珊瑚砂水泥砂浆块体；步骤六，桩、锚形成：随着下部的珊瑚砂水泥砂浆块体逐渐冷凝初步形成具有一定强度的块体，开始灌入膨胀砂浆，一边灌入膨胀砂浆一边向上提起护筒，直至护筒全部提出，膨胀砂浆完全灌入孔洞内；深部桩体定向探测：步骤一，检测目标：桩体浇筑冷凝成形后，因膨胀剂作用，需要对膨胀段桩体进行膨胀直径及桩体是否开裂检测；步骤二，检测位置定位：通过设计图纸定位需检测位置，根据机器弯转角度和长度规划装置成孔路线，将成孔路线转化成GPS定位路线；步骤三，开启装置：装置启动，抽吸钻头内的超声波动力元件、切削元件和抽吸动力元件工作，超声波动力元件将珊瑚砂颗粒破碎，并将密实处的珊瑚砂振动变松，切削元件进一步将大颗粒珊瑚砂破碎成小颗粒，抽吸动力元件将珊瑚砂颗粒抽离运输到陆地，孔洞慢慢形成，同时检测人员根据抽吸钻头内GPS定位系统显示的定位，调整转向装置内液压伸缩轴的长度，具体调整过程中，若要钻头向西本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，其特征在于：它包括外壁光滑的可转向金属管（1），可转向金属管（1）的头部嵌入安装有抽吸钻头（2）；可转向金属管（1）内壁设置有固定卡槽（3），所述可转向金属管（1）的内壁，并位于固定卡槽（3）的上部铰接有可转动卡槽（4），固定卡槽（3）上平面和可转动卡槽（4）下平面设置有圆弧滑轨；可转动卡槽（4）上部连接液压伸缩轴（5）；所述抽吸钻头（2）由多个不同功能装置嵌构而成，所述抽吸钻头（2）的顶部凸出为钻头凸起（6），所述钻头凸起（6）上下平面设有滚动轴承形成的滚动轮，所述钻头凸起（6）上平面为可转向金属管（1），所述可转向金属管（1）内壁在同一平面上均布有四个液压伸缩轴（5），所述四个液压伸缩轴（5）与四个金属水平支撑（402）分别刚接，所述金属水平支撑（402）与可转向金属管（1）内壁铰接，所述抽吸钻头设有转向装置（201）、超声波动力元件（202）、切削元件（203）和抽吸动力元件（204），所述抽吸钻头（2）最底端嵌入GPS定位系统（205）。2.根据权利要求1所述一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，其特征在于：所述可转向金属管（1）由双层管筒结构构成，外层金属管筒由一节大直径短金属圆筒（101）连接一节小直径短金属圆筒（102）再连接一节大直径短金属圆筒（101）往复循环连接制作而成，外层金属管筒的壁厚厚，大直径短金属圆筒（101）和小直径短金属圆筒（102）使用水平短金属板（103）相连，水平短金属板（103）与大直径短金属圆筒（101）和小直径短金属圆筒（102）连接处使用扇叶（7）连接。3.根据权利要求2所述一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，其特征在于：所述可转向金属管（1）内层金属管筒为金属软管，内层金属软管由一节大直径短金属软管（104）连接一节小直径短金属软管（105）再连接一节大直径短金属软管（104）往复循环连接制作而成，内层金属软管壁厚均比外层金属圆筒的壁厚薄，且内层金属软管直径均比外层金属圆筒直径小。4.根据权利要求3所述一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，其特征在于：所述金属软管的大直径短金属软管（104）和小直径短金属软管（105）通过水平短金属板（103）连接，连接处密封，同时内层金属软管连接处与外层金属管筒连接处相互连接形成整体。5.根据权利要求1所述一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，其特征在于：所述可转动卡槽（4）由金属斜支撑（401）、金属水平支撑（402）和金属板（403）三部分组成，两个金属斜支撑（401）位于金属板（403）两侧，并与金属板（403）铰接，金属水平支撑（402）搭接在两个金属斜支撑（401）中间，相互铰接；所述金属板（403）为扇形结构，金属板（403）一端固定于外层金属管筒内壁，另一端与金属斜支撑（401）一端铰接，在装置运行过程中金属斜支撑（401）与金属板（403）形成三角形稳定结构，在金属水平支撑（402）中间固定有液压伸缩轴（5），用来改变钢支架位置。6.根据权利要求1所述一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，其特征在于：所述可转向金属管（1）内壁设置的固定卡槽（3）与可转动卡槽（4）之间的距离与钻头凸起（6）的厚度相等；所述固定卡槽（3）为圆环结构，并固定在可转向金属管（1）下端口，在固定卡槽（3）上方为可转动卡槽（4），每个可转动卡槽（4）的金属水平支撑（402）均连接液压伸缩轴（5），固定卡槽（3）上平面与可移动卡槽（4）下平面在同一位置均设有同等大小的凹槽。7.根据权利要求1或6所述一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，其特征在于：所述钻头凸起（6）刚好固定在固定卡槽（3）上平面与可移动卡槽（4）下平面的凹槽中间，钻头凸
起（6）上下平面均布设一圈由多个轴承组成的圆环轨道，该圆环轨道与卡槽上的凹槽相互嵌合；所述钻头凸起（6）下方连接可转向金属管（1），并将钻头元件包围在同一密闭空间内。8.根据权利要求1所述一种珊瑚砂中抽吸成孔的抽吸钻头装置，其特征在于：所述转向装置（201）位于钻头凸起（6）下平面中心位置，由两液压伸缩轴（5）和连接轴（2011）构成，两液压伸缩轴（5）并排布置，连接轴（2011）上部与两液压伸缩轴（5）铰接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，王芳，张岩，曹雨晴，陈笑笑，陶鑫波，华正元，陈兰，张瀚，包顺，骆浩，李远航，何卓文，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：