阅读说明：本技术 一种水磨钻施工装置及其施工工艺 (Water mill drill construction device and construction process thereof ) 是由 肖登峰 肖德威 李启松 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种水磨钻施工装置及其施工工艺,涉及了水磨钻施工技术领域,解决了水磨钻转移过程较为缓慢费力的问题,包括相互多方位转动连接的前支撑架和后支撑架,两者底部均固定有平衡底盘,前支撑架内转动设置有支撑杆、固定平台。固定平台上固定有钻头本体、驱动电机、控制开关,包括以下步骤：S1：三通一平；S2：测量放样桩孔；S3：装配所需设备；S4：钻孔；S5：摆动固定平台,转移钻头；S6：摆动前支撑架,转移钻头；S7：清理桩孔；本发明通过移动前支撑架、以支撑杆为轴转动钻头本体的方式可实现钻头本体在多个桩孔之间的快速移动,较为省力,无需卷扬机吊放,节省资源,更加环保,节省设备转移的时间,缩减施工工期。(The invention relates to a water mill drill construction device and a construction process thereof, relates to the technical field of water mill drill construction, and solves the problem that the water mill drill transfer process is slow and labor-consuming. Be fixed with drill bit body, driving motor, control switch on the fixed platform, including following step: s1: tee joint is flat; s2: measuring a lofting pile hole; s3: assembling required equipment; s4: drilling; s5: swinging the fixed platform to transfer the drill bit; s6: swinging the front support frame to transfer the drill bit; s7: cleaning pile holes; according to the invention, the drill bit body can be rapidly moved among a plurality of pile holes by moving the front support frame and rotating the drill bit body by taking the support rod as an axis, so that the labor is saved, a winch is not required to be hoisted, the resource is saved, the environment is more environment-friendly, the time for transferring equipment is saved, and the construction period is shortened.)

一种水磨钻施工装置及其施工工艺

技术领域

本发明涉及水磨钻施工技术领域，尤其是涉及一种水磨钻施工装置及其施工工艺。

背景技术

目前在山区桥梁桩基施工中，人工挖孔进入岩层后一般采用乳化炸药爆破的方式，但这种方法存在较大的安全隐患，靠近居民房屋时，爆破产生的冲击波容易对房屋造成危害，对居民的人身安全不利，并且扰民严重，同时在爆破时，对于孔的孔径不易控制，造成孔径过大，混凝土超方严重的现象，而水磨钻孔桩则具有机具设备简单，施工操作方便，占用场地小，无泥浆排出，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低，与人工挖相比基本上炸药用量很小的优势，因此在离居民房和公路较近的地方进行桩基施工，或是在工程前期炸药缺乏的情况时，通常使用水磨钻孔的方式进行施工。

现有的，授权公告号为CN107059847一种水磨钻施工装置及其施工工艺的中国专利，提出了一种坚硬岩层水磨钻掏心灌注桩成孔结构的施工工法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、施工准备；2、定位放样；步骤3、进行桩孔锁口，具体包括剔除松散层、精确定位和砌筑涂抹层；步骤4、桩孔掏心，具体包括钻孔剥离和桩心岩体解体分块的步骤；步骤5、出岩渣，利用卷扬机及孔口提升架吊运进行孔内出渣，一次单循环施工作业后，将水磨钻钻出的岩芯进行依次出渣，出渣从桩孔的一侧进行；步骤6、桩孔控制，根据锁口上平面桩心十字控制点，投射桩中心线至孔中，水磨钻每钻完一层取渣后，对桩孔直径及垂直度进行检测，量取时取锯齿状凸出部位；步骤7、桩孔修正；步骤8、桩孔验收。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：其中步骤5中，将一个单循环施工作业后，需要人工转移水磨钻至下一孔口进行下一循环施工作业，需要施工人员借助工具将水磨钻以及支撑水磨钻的支架进行手动转移，转移过程较为缓慢费力，影响钻孔施工的施工效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供结构简单稳定、便于转移水磨钻和支架、较为省力的一种水磨钻施工装置。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水磨钻施工装置及其施工工艺，包括相互多方位转动连接的前支撑架和后支撑架，所述前支撑架和所述后支撑架的底部均固定有平衡底盘，所述前支撑架内转动设置有支撑杆，所述支撑杆周侧升降设置有固定平台，所述固定平台的正下方转动设置有钻头本体，并固定有驱动所述钻头本体转动的驱动电机，所述固定平台设置有控制所述驱动电机启闭的控制开关。

通过采用上述技术方案，利用前支撑架和后支撑架形成基础框架，平衡底盘加强前支撑架和后支撑架整体的稳定性，再通过支撑杆和固定平台安装钻头本体，钻孔过程中，驱动电机驱动钻头本体转动实现钻进，本发明与现有技术的区别在于，本方案中采用前支撑架和后支撑架相互多方位转动连接，同时通过支撑杆实现固定平台和钻头本体与前支撑架的转动连接，进而通过移动前支撑架、以支撑杆为轴转动钻头本体的方式可实现钻头本体在多个桩孔之间的快速移动，且较为省力，无需卷扬机吊放，节省资源，更加环保。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述前支撑架和所述后支撑架通过连接架实现连接，所述连接架与所述前支撑架和所述后支撑架之间均固定有球体，所述前支撑架和所述后支撑架均开设有与所述球体适配的球形槽。

通过采用上述技术方案，球体在球形槽内360度转动，即实现连接架与前支撑架和后支撑架的多方位旋转，最终实现前支撑架和后支撑架相互之间的多方位旋转。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接架由多个伸缩杆和套设于所述伸缩杆周侧的伸缩套杆，所述伸缩杆和所述伸缩套杆分别与两端的所述球体固定连接。

通过采用上述技术方案，利用伸缩杆与伸缩套杆的伸缩活动，便于实现连接架自身的折叠，从而便于收纳前支撑架和后支撑架，更加方便。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支撑杆的两端同轴固定连接有转杆，所述前支撑架内开设有容纳所述转杆的容纳孔，所述转杆与所述容纳孔之间通过轴承实现同轴转动连接。

通过采用上述技术方案，利用转杆和轴承实现支撑杆在前支撑架内的转动连接，从而便于实现固定平台和钻头本体以支撑杆为轴进行转动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述容纳孔内沿其周壁对称排列设置有多个静限位块，所述静限位块将容纳孔分割为多个槽体，所述转杆的周侧对称设置有两个与所述静限位块抵接的动限位块，两个所述动限位块分别处于其中两个相对的所述槽体内。

通过采用上述技术方案，支撑杆转动过程中，利用动限位块和静限位块的相互抵接，对支撑杆的转动范围进行限位，即对钻头本体的摆动范围进行限位。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述转杆的周侧转动设置有套环，所述套环朝向限位块的一侧对称固定连接有两个抵紧块，两个所述抵紧块恒处于两个所述动限位块所处的两个相对所述槽体内，用于抵紧实现两个所述动限位块与所述静限位块的抵紧。

通过采用上述技术方案，当动限位块与静限位块实现抵紧后，利用抵紧块进一步将动限位块进行抵紧，实现动限位块的定位，从而在支撑杆、固定平台、钻头本体转动完毕后，将钻头本体进行定位。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支撑杆的周侧壁沿其轴线方向固定有动力齿条，所述固定平台固定连接有套设于所述支撑杆周侧的套筒，所述套筒靠近所述动力齿条的一侧转动设置有与所述动力齿条啮合连接的动力齿轮，所述套筒外部转动设置有与所述动力齿轮同轴固定连接的动力杆。

通过采用上述技术方案，转动动力杆带动动力齿轮转动，动力齿轮转动过程中与齿条啮合传动，从而通过动力齿轮在动力齿条的来回移动，即动力齿轮沿支撑杆的轴线方向往复运动，带动套筒、固定平台、钻头本体升降活动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述前支撑架和所述后支撑架的底部均固定有万向轮，并升降设置有定位爪。

通过采用上述技术方案，万向轮和定位爪起到前支撑架和后支撑架的支撑作用，同时万向轮便于摆动和移动前支撑架和后支撑架，定位爪便于在钻孔过程中，将前支撑架和后支撑架进行定位，减少晃动情况。

本发明的目的之二是提供简化施工步骤、施工过程简单方便、有效提高工作效率一种水磨钻施工的施工工艺。

一种水磨钻施工的施工工艺，包括以下步骤：

S1：对施工现场进行水通、电通、道路通以及场地平整，准备设备，并按设计要求和规范配比施工材料；

S2：根据设计图纸进行纵横轴线放样及复测工作，定位桩基挖孔位置，并连续确定同一直线上的多个桩孔的半径；

S3：将前支撑架、后支撑架、固定平台、钻头本体装配完成，并将前支撑架和后支撑架转移至施工场地；

S4：将钻头本体对准第一个桩孔沿桩孔的圆周边缘进行钻孔作业，钻孔深度由钻筒长度确定，第一个桩孔钻孔结束后提出钻头本体，移出桩孔内的岩芯渣石；

S5：以支撑杆为轴摆动固定平台，引导钻头本体从第一个桩孔转移至第二个桩孔标记点并对准，循环钻孔工作；

S6：第二个桩孔完成后，以前支撑架和后支撑架的连接点为基准点摆动前支撑架，将钻头本体引导至第三个桩孔，再依次对第三个桩孔和第四个桩孔重复S4和S5的操作，依次类推，完成第N个桩孔和第N+1个桩孔的钻孔工作；

S7：清理桩孔，用测绳检测成孔深度，用孔规检查成孔孔径，并检查孔径的倾斜度等指标，并加以调整。

通过采用上述技术方案，本发明的工艺与传统工艺的区别在于，在前一桩孔钻孔完毕后，通过摆动固定平台以及摆动前支撑架的方式即可实现钻头本体的在多个桩孔之间的位置切换，转移方式速度快且省力，无需卷扬机吊运的方式转移钻头本体，节省了设备转移的时间，从而整体上缩减了施工工期，有效提高工作效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：初始钻孔时，将前支撑架放置于第一个桩孔和第二桩孔之间的中心线延长线上，将后支撑架放置于第二个桩孔和第三个桩孔之间的中心线延长线上，依次类推，恒将前支撑架放置于第N个桩孔和第N+1桩孔之间的中心线延长线上，将后支撑架放置于第N+1个桩孔和第N+2个桩孔之间的中心线延长线上。

通过采用上述技术方案，以固定角度摆动固定平台或前支撑架，即可快速定位钻头本体的指向下一个桩孔的指定位置，减少人工调整钻头本体对准桩孔位置的步骤，进一步加快施工速度。

综上所述，本发明包括以下至少一种益技术效果：

1.利用前支撑架、后支撑架、平衡底盘共同作用对固定平台和钻头本体进行支撑，支撑稳定，支撑杆和轴承实现支撑杆与前支撑架的转动连接，进而将固定平台和钻头本体以支撑杆为轴进行转动，实现钻头本体在多个桩孔之间的快速移动，较为省力；

2.通过支撑杆两端的球体与前支撑架和后支撑架的球形槽的转动连接，实现前支撑架和后支撑架的多方位转动连接，使得钻头本体能够更大范围的进行摆动，通过摆动的方式就能够对准于多个不同桩孔，无需卷扬机吊放，节省资源，更加环保，同时节省了设备转移的时间，从而整体上缩减了施工工期，有效提高工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是本发明的转杆和支撑杆连接处的结构示意图；

图4是本发明的工艺流程示意图。

附图标记：1、前支撑架；2、后支撑架；3、平衡底盘；4、支撑杆；5、固定平台；6、钻头本体；7、驱动电机；8、控制开关；9、球体；10、球形槽；11、伸缩杆；12、伸缩套杆；13、转杆；14、容纳孔；15、静限位块；16、槽体；17、动限位块；18、套环；19、抵紧块；20、动力齿条；21、套筒；22、动力齿轮；23、动力杆；24、万向轮；25、定位爪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种水磨钻施工装置，包括相互多方位转动连接的前支撑架1和后支撑架2，前支撑架1和后支撑架2的底部均固定有平衡底盘3，平衡底盘3呈长方体状设置，平衡底盘3底部的四个边角处均固定有万向轮24，并升降设置有定位爪25，平衡底盘3上沿高度方向穿设有两个升降杆，升降杆朝向万向轮24的一端与定位爪25固定连接，平衡底盘3远离万向轮24的一侧对称固定有两个竖板，竖板上穿设有锁定螺杆，升降杆沿其轴线方向开设有多个便于锁定螺杆穿过的穿孔，锁定螺杆穿过穿孔后螺纹连接有锁定螺母。万向轮24和定位爪25起到前支撑架1和后支撑架2的支撑作用，同时万向轮24便于摆动和移动前支撑架1和后支撑架2，通过调节锁定螺杆于不同穿孔的连接，实现定位爪25设置高度的调节，定位爪25便于在钻孔过程中，将前支撑架1和后支撑架2进行定位，减少晃动情况。

参照图2，前支撑架1和后支撑架2通过连接架实现连接，连接架与前支撑架1和后支撑架2之间均固定有球体9，前支撑架1和后支撑架2均开设有与球体9适配的球形槽10。球体9在球形槽10内360度转动，即实现连接架与前支撑架1和后支撑架2的多方位旋转，最终实现前支撑架1和后支撑架2相互之间的多方位旋转。

参照图1与图2，连接架由多个伸缩杆11和套设于伸缩杆11周侧的伸缩套杆12，伸缩杆11和伸缩套杆12分别与两端的球体9固定连接,伸缩杆11于靠近伸缩套杆12的一端的外壁，以及伸缩套杆12靠近伸缩杆11的一端的内壁均固定有定位环。利用伸缩杆11与伸缩套杆12的伸缩活动，便于实现连接架自身的折叠，伸缩杆11和伸缩套杆12展开后，利用两个定位环相互抵接实现两者的定位，从而便于收纳前支撑架1和后支撑架2，更加方便。

前支撑架1内转动设置有支撑杆4，支撑杆4的轴线沿前支撑架1的高度方向延伸设置，支撑杆4周侧升降设置有固定平台5，固定平台5与平衡底座平行设置，固定平台5的正下方转动设置有钻头本体6，并固定有驱动钻头本体6转动的驱动电机7，驱动电机7的转轴通过固定于固定平台5上的轴承与钻头本体6同轴固定连接，固定平台5设置有控制驱动电机7启闭的控制开关8。通过支撑杆4和固定平台5安装钻头本体6，钻孔过程中，驱动电机7驱动钻头本体6转动实现钻进。

支撑杆4的两端同轴固定连接有转杆13，前支撑架1内开设有容纳转杆13的容纳孔14，转杆13与容纳孔14之间通过轴承实现同轴转动连接。利用转杆13和轴承实现支撑杆4在前支撑架1内的转动连接，从而便于实现固定平台5和钻头本体6以支撑杆4为轴进行转动。

参照图3，容纳孔14内沿其周壁对称排列设置有多个静限位块15，静限位块15优选为四个，四个静限位块15的自由端均指向容纳孔14的轴心且以容纳孔14的轴线对称设置，静限位块15将容纳孔14分割为多个槽体16，槽体16为四个，沿容纳孔14轴线对称的两个槽体16面积相等，转杆13的周侧对称设置有两个与静限位块15抵接的动限位块17，两个动限位块17分别处于其中两个相对的槽体16内。支撑杆4转动过程中，利用动限位块17和静限位块15的相互抵接，对支撑杆4的转动范围进行限位，即对钻头本体6的摆动范围进行限位。

转杆13的周侧同轴转动设置有套环18，套环18朝向限位块的一侧对称固定连接有两个抵紧块19，两个抵紧块19恒处于两个动限位块17所处的两个相对槽体16内，两个抵紧块19用于实现两个动限位块17与静限位块15的抵紧，套环18的内侧壁固定有加阻气囊，套环18周侧固定有与加阻气囊连通的气管。当动限位块17与静限位块15实现抵紧后，将套环18朝向容纳孔14的方向移动，利用抵紧块19进一步将动限位块17进行抵紧，实现动限位块17的定位，通气至加阻气囊内，将套环18定位，从而在支撑杆4、固定平台5、钻头本体6转动完毕后，将钻头本体6进行定位。

参照图2，支撑杆4的周侧壁沿其轴线方向固定有动力齿条20，动力齿条20处于支撑杆4靠近前支撑架1的一侧，固定平台5固定连接有套设于支撑杆4周侧的套筒21，套筒21靠近动力齿条20的一侧转动设置有与动力齿条20啮合连接的动力齿轮22，套筒21外部转动设置有与动力齿轮22同轴固定连接的动力杆23，套筒21外部固定有支撑管，动力杆23穿设于同轴支撑管内。转动动力杆23带动动力齿轮22转动，动力齿轮22转动过程中与齿条啮合传动，从而通过动力齿轮22在动力齿条20的来回移动，即动力齿轮22沿支撑杆4的轴线方向往复运动，带动套筒21、固定平台5、钻头本体6升降活动。

一种水磨钻施工的施工工艺，参照图4，包括以下步骤：

S1：对施工现场进行水通、电通、道路通以及场地平整，准备设备，并按设计要求和规范配比施工材料；

S2：根据设计图纸进行纵横轴线放样及复测工作，定位桩基挖孔位置，并连续确定同一直线上的多个桩孔的半径；

S3：将前支撑架1、后支撑架2、固定平台5、钻头本体6装配完成，并将前支撑架1和后支撑架2转移至施工场地；

S4：将前支撑架1放置于第一个桩孔和第二桩孔之间的中心线延长线上，将后支撑架2放置于第二个桩孔和第三个桩孔之间的中心线延长线上，将钻头本体6对准第一个桩孔沿桩孔的圆周边缘进行钻孔作业，钻孔深度由钻筒长度确定，第一个桩孔钻孔结束后提出钻头本体6，移出桩孔内的岩芯渣石；

S5：以支撑杆4为轴摆动固定平台5，引导钻头本体6从第一个桩孔转移至第二个桩孔标记点并对准，循环钻孔工作；

S6：第二个桩孔完成后，以前支撑架1和后支撑架2的连接点为基准点摆动前支撑架1，将前支撑架1放置于第2个桩孔和第3桩孔之间的中心线延长线上，将后支撑架2放置于第3个桩孔和第4个桩孔之间的中心线延长线上，将钻头本体6引导至第三个桩孔，进行钻孔工作；再依次对第三个桩孔和第四个桩孔重复S4和S5的操作，依次类推，将前支撑架1放置于第N个桩孔和第N+1桩孔之间的中心线延长线上，将后支撑架2放置于第N+1个桩孔和第N+2个桩孔之间的中心线延长线上，完成第N个桩孔和第N+1个桩孔的钻孔工作。以固定角度摆动固定平台5或前支撑架1，即可快速定位钻头本体6的指向下一个桩孔的指定位置，减少人工调整钻头本体6对准桩孔位置的步骤，进一步加快施工速度；

S7：清理桩孔，用测绳检测成孔深度，用孔规检查成孔孔径，并检查孔径的倾斜度等指标，并加以调整。

本实施例的实施原理为：

利用前支撑架1、后支撑架2、平衡底盘3共同作用对固定平台5和钻头本体6进行支撑，支撑稳定，利用支撑杆4、轴承实现固定平台5和钻头本体6在前支撑架1上的转动连接，从而便于在施工过程中，通过转动钻头本体6的方式将钻头本体6从前一桩孔对准于下一桩孔，较为便捷和省力，支撑杆4两端的球体9与前支撑架1和后支撑架2的球形槽10的转动连接，实现前支撑架1和后支撑架2的多方位转动连接，使得钻头本体6能够更大范围的进行摆动，通过摆动的方式就能够对准于多个不同桩孔，通过无需卷扬机吊放，节省资源，更加环保，同时节省了设备转移的时间，从而整体上缩减了施工工期，有效提高工作效率。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。