一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机的制作方法

本发明涉及钻机，尤其涉及一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机。

背景技术：

1、微型桩施工广泛应用于边坡加固、地基处理及隧道管棚支护等工程中，在实际施工过程中，经常会遇到“上软下硬”的复杂地质条件，即上部为松散覆盖层（如填土、黏土、砂层），下部为坚硬基岩（如灰岩、砂岩、花岗岩）。

2、现有的微型桩钻机在处理“上软下硬”的复杂地质时，钻杆入岩瞬间冲击大，设备损耗高：传统钻机缺乏有效的岩面探测手段，钻杆往往在高速旋转状态下直接撞击硬岩面，这种突变的阻力极易导致钻头崩齿、钻杆扭曲甚至断裂，不仅增加了施工成本，还存在安全隐患，现有施工多依赖操作手经验判断入岩，从发现异常到人工调整液压系统参数（转速、扭矩）存在时间滞后，难以实现钻进模式（快速钻进与入岩钻进）的及时切换。

3、因此，如何提供一种能够多点阵列式探测、有效识别倾斜岩面、排除孤石干扰并能自动切换钻进模式的入岩钻机，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，本发明能够实现多点阵列式探测、有效识别倾斜岩面、排除孤石干扰并能自动切换钻进模式的目标。

2、根据本发明实施例的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，包括：车载板，其上竖直安装有钻塔架；升降座，其滑动连接于钻塔架上，并由液压缸驱动升降；液压马达，其安装于升降座上，液压马达输出端连接有用于钻孔的钻杆；探测机构，其设置于升降座的下方，探测机构包括探测座以及转动连接于探测座底部的支撑组件；支撑组件包括支撑盘，支撑盘上活动安装有探测组件；探测组件包括底座，底座上固定安装有吊杆，吊杆呈倒l型设置，吊杆上安装有冲击气缸，冲击气缸的输出端对应设有探测杆；探测杆滑动贯穿于支撑盘，且探测杆的底端低于钻杆的底端设置；冲击气缸的输出端设有压力传感器，用于检测探测杆抵接硬岩层时的反冲击压力。

3、优选的，探测座的顶部固定设有金属杆，金属杆竖直滑动贯穿于升降座的内部，升降座上对应金属杆的位置安装有电磁套，电磁套通过控制盒二控制通断，用于锁定金属杆使升降座与探测座连接为一体。

4、优选的，探测座的两端均安装有挡板，挡板与钻塔架之间通过连接组件连接，连接组件包括导向板，导向板的一侧固定安装有电磁吸盘，电磁吸盘滑动设于钻塔架两侧开设的导向槽内部，导向板通过连接杆与挡板固定连接。

5、优选的，支撑盘上开设有长通槽，探测杆活动设于长通槽内部，探测杆的顶端固定设有限位扁头，底座与吊杆的横梁之间活动设有限位板，限位板对应冲击气缸的位置开设有通孔，探测杆的顶端贯穿于通孔的内部，且限位扁头位于限位板上方，用于限制探测杆的下滑行程。

6、优选的，限位板与吊杆的横梁之间通过调节杆定位连接，通过调节调节杆改变限位板的高度位置，从而调节探测杆相对于钻杆底端的距离差。

7、优选的，探测座包括空心轴和转轴，转轴通过齿轮及蜗杆传动连接，空心轴与支撑盘中心的空心筒固定连接，通过驱动蜗杆带动空心轴及支撑盘转动，以调整探测组件的周向位置。

8、优选的，探测组件在支撑盘上设有多组，多组探测组件沿支撑盘的圆周方向等角度分布，每组探测组件均独立配置有冲击气缸和探测杆，支撑盘上还开设有定位槽，底座通过螺丝定位于定位槽内。

9、优选的，探测杆的底端外部套设有定位筒，定位筒固定于底座上，定位筒的一侧安装有控制组件，控制组件分别与压力传感器、液压缸及液压马达的控制系统信号连接，控制组件被配置为：当接收到的反冲击压力超过预设阈值时，控制液压马达降低转速并增大扭矩。

10、优选的，冲击气缸的输出端为弹性输出端，弹性输出端与探测杆顶端的限位扁头之间设有缓冲垫，缓冲垫采用高弹性橡胶材料制成，用于在探测杆接触硬岩层时吸收高频振动，保护冲击气缸及压力传感器。

11、优选的，钻塔架的两侧均开设有导向槽，导向槽的截面呈t型或燕尾型结构，电磁吸盘的吸附面与导向槽的内壁面形状相适配，用于在探测机构升降过程中提供导向限位及辅助支撑。

12、本发明的有益效果是：

13、本发明通过设置探测机构，利用冲击气缸驱动探测杆进行高频冲击动作，由于探测杆底端低于钻杆底端，探测杆会先于钻杆接触地层，当探测杆触碰到硬岩层时，压力传感器实时监测反冲击压力，在钻杆正式接触硬岩前提前发出预警，这使得系统能在钻头受损前自动将钻进模式从“高转速、低扭矩”切换为“低转速、高扭矩”的入岩模式，有效避免了钻杆崩齿或折断，延长了设备使用寿命。

14、本发明通过调节杆可灵活设定探测杆的超前距离，适应不同软硬程度的土层；通过蜗轮蜗杆机构可调整探测组件的周向角度，针对特定地质情况进行重点探测，这种模块化、可调式的设计使得本钻机能够适应复杂多变的地质环境。

15、本发明的探测组件在支撑盘上设有多组，并沿圆周方向等角度分布，这种“环形阵列式探测”结构相当于在钻头前方构建了一个多点传感网，当遇到倾斜岩面时，不同方位的探测杆会先后接触岩石，系统通过对比各组压力传感器的数据，不仅能判断是否到达岩面，还能辅助判断岩面的倾斜趋势，这解决了传统单点探测在斜面地质下预警失效的问题，确保了钻进姿态的稳定性。

16、本发明的多组探测组件同时工作，配合控制组件的逻辑判断，可以有效区分“地下孤石”与“连续基岩”，只有当多点同时或连续检测到高阻力时，系统才判定为入岩；若仅单点瞬时受力，系统可判定为障碍物并继续钻进或微调避让，这种机制显著降低了误报警率，提高了施工连续性。

17、本发明集成了机械结构与智能控制系统，控制组件与液压系统信号连接，实现了从“探测－判断－指令－执行”的全自动闭环控制，无需人工干预即可完成软硬地层切换，消除了人为反应的滞后性，同时，电磁套与导向槽的配合设计，保证了探测机构在升降过程中的高刚性与稳定性，确保了探测数据的准确性。

1.一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述探测座（41）的顶部固定设有金属杆（44），所述金属杆（44）竖直滑动贯穿于所述升降座（3）的内部，所述升降座（3）上对应所述金属杆（44）的位置安装有电磁套（45），所述电磁套（45）通过控制盒二（46）控制通断，用于锁定所述金属杆（44）使升降座（3）与探测座（41）连接为一体。

3.根据权利要求2所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述探测座（41）的两端均安装有挡板（42），所述挡板（42）与所述钻塔架（2）之间通过连接组件（43）连接，所述连接组件（43）包括导向板（431），所述导向板（431）的一侧固定安装有电磁吸盘（432），所述电磁吸盘（432）滑动设于所述钻塔架（2）两侧开设的导向槽（22）内部，所述导向板（431）通过连接杆（434）与所述挡板（42）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述支撑盘（52）上开设有长通槽（53），所述探测杆（51）活动设于所述长通槽（53）内部，所述探测杆（51）的顶端固定设有限位扁头，所述底座（61）与吊杆（62）的横梁之间活动设有限位板（64），所述限位板（64）对应所述冲击气缸（63）的位置开设有通孔（66），所述探测杆（51）的顶端贯穿于所述通孔（66）的内部，且所述限位扁头位于所述限位板（64）上方，用于限制探测杆（51）的下滑行程。

5.根据权利要求4所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述限位板（64）与所述吊杆（62）的横梁之间通过调节杆（65）定位连接，通过调节所述调节杆（65）改变所述限位板（64）的高度位置，从而调节所述探测杆（51）相对于所述钻杆（32）底端的距离差。

6.根据权利要求5所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述探测座（41）包括空心轴（411）和转轴（412），所述转轴（412）通过齿轮（413）及蜗杆（414）传动连接，所述空心轴（411）与所述支撑盘（52）中心的空心筒（55）固定连接，通过驱动所述蜗杆（414）带动所述空心轴（411）及支撑盘（52）转动，以调整所述探测组件（6）的周向位置。

7.根据权利要求6所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述探测组件（6）在所述支撑盘（52）上设有多组，多组所述探测组件（6）沿所述支撑盘（52）的圆周方向等角度分布，每组所述探测组件（6）均独立配置有所述冲击气缸（63）和探测杆（51），所述支撑盘（52）上还开设有定位槽（54），所述底座（61）通过螺丝定位于所述定位槽（54）内。

8.根据权利要求7所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述探测杆（51）的底端外部套设有定位筒（67），所述定位筒（67）固定于所述底座（61）上，所述定位筒（67）的一侧安装有控制组件（68），所述控制组件（68）分别与所述压力传感器、液压缸（21）及液压马达（31）的控制系统信号连接，所述控制组件（68）被配置为：当接收到的反冲击压力超过预设阈值时，控制所述液压马达（31）降低转速并增大扭矩。

9.根据权利要求8所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述冲击气缸（63）的输出端为弹性输出端，所述弹性输出端与所述探测杆（51）顶端的限位扁头之间设有缓冲垫，所述缓冲垫采用高弹性橡胶材料制成，用于在所述探测杆（51）接触硬岩层时吸收高频振动，保护所述冲击气缸（63）及压力传感器。

10.根据权利要求9所述的一种方便入岩的硬岩微型桩入岩钻机，其特征在于，所述钻塔架（2）的两侧均开设有导向槽（22），所述导向槽（22）的截面呈t型或燕尾型结构，所述电磁吸盘（432）的吸附面与所述导向槽（22）的内壁面形状相适配，用于在探测机构（4）升降过程中提供导向限位及辅助支撑。