一种岩土工程施工用钻探装置及施工方法与流程

1.本发明属于岩土工程技术领域，具体地说，涉及一种岩土工程施工用钻探装置及施工方法。


背景技术：

2.地上、地下和水中的各类工程统称土木工程，土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程，钻探或勘探是利用深部钻探的机械工程技术，以开采地底或者海底自然资源，或者采取地层的剖面实况，撷取实体样本，以提供实验以取得相关数据资料等。
3.在钻探的过程中，需要对钻探用的钻杆进行续接，在续接过程中，需要人工扶持安装，续接的效率较慢，且续接的准确性低，容易产生偏移，影响钻探结果。在钻探过程中，会产生大量的泥浆，泥浆堆积会回流到钻孔内，影响钻孔作业的进行，泥浆残留在作业面，还会影响后续作业。
4.有鉴于此特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种一种岩土工程施工用钻探装置及施工方法，解决了在续接过程中，需要人工扶持安装，续接的效率较慢，续接的准确性不佳，容易导致偏移，影响钻探结果，在钻探过程中，会产生大量的泥浆，泥浆残留在作业面，泥浆回流到钻孔内，影响钻孔作业，还会影响作业面上的后续作业的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
7.一种岩土工程施工用钻探装置及施工方法，包括车身、支撑结构、排淤结构、隔板、轮换结构和钻杆结构，所述车身的顶部安装有支撑结构，所述支撑结构的一端与车身连接，另一端与轮换结构铰接，所述轮换结构的内部设置有钻杆结构，所述轮换结构与钻杆结构驱动连接，所述车身的室腔中部安装有隔板，由上至下依次为储水仓和排空仓，所述车身一侧安装有排淤结构并位于钻杆结构下方，所述排淤结构的进液口与储水仓连接，出液口与排空仓连接，所述钻杆结构包括第一钻杆、第二钻杆，所述第一钻杆的首部通过轮换结构与第二钻杆结构的尾部续接固定。
8.进一步地，所述轮换结构包括固定架、第三气缸、塑料扣、固定板、限位筒、第四气动杆、第四气缸、钻探电机、第五气缸、安装板，所述固定架的顶部安装有第五气缸，所述第五气缸的作用杆与钻探电机驱动连接，所述钻探电机的转轴端安装有安装板，所述安装板下方设有定位筒、卡接结构，所述第一钻杆通过卡接结构安装在定位筒内，所述固定板下端安装有限位筒，所述定位筒的中心轴线与限位筒内的杆孔的中心轴线在同一直线上，所述限位筒的内部设置有杆孔，所述限位筒的筒壁上固定有第四气缸，所述第四气动杆一端与第四气缸作用端连接，另一端对钻杆结构进行限位固定，所述固定架的中部内侧壁上安装有第三气缸，所述第三气缸的作用杆端部安装有固定板，所述固定板上设置有塑料扣，所述第二钻杆卡设在塑料扣上。
9.进一步地，所述钻杆包括钻杆本体、插接孔、固定槽、安装孔、安装螺杆和插接杆，所述钻杆本体的内部开设有开口向上的插接孔，所述插接孔的顶部端口设置有安装孔，所述钻杆本体的顶部圆周面上开设有固定槽，所述钻杆本体的底端安装有安装螺杆，所述安装螺杆的底端安装有插接杆。
10.进一步地，所述支撑结构包括摆动电机、摆动齿轮、摆动座、摆动轴、配合齿轮、摆动杆、第一气动杆和第一气缸，所述摆动电机安装在车身的外侧顶部，所述摆动电机的转轴安装有摆动齿轮，所述摆动座固定在车身的外侧顶部，所述摆动轴的一端通过轴承安装在摆动座内部，另一端通过配合齿轮与摆动齿轮啮合传动，所述摆动杆一端固定在摆动轴中部的圆周面上，另一端与固定架外侧中部铰接，所述第一气动杆一端与摆动杆铰接，另一端通过第一气缸与固定架铰接。
11.进一步地，所述排淤结构包括第二气缸、第一泵机、活动板、第二泵机、橡胶垫、限位环、固定环，所述第二气缸安装在车身的外侧壁上，所述活动板与第二气缸驱动连接，所述活动板与固定环的外侧壁连接，所述固定环套设在限位环外侧壁上，所述限位环靠近固定环底部设置，所述限位环的底端安装有橡胶垫，所述固定环的内侧壁上部设置有若干喷头，所述第二泵机固定在活动板上，所述第一泵机安装在车身内侧底部，所述第二泵机的进水端口与储水仓连通，其出水端与喷头连接，所述固定环的底部设置有排泥管，所述第一泵机通过软管与排泥管连接。
12.进一步地，所述卡接结构包括两个第六气缸、固定杆、安装座，所述安装座对称安装在定位筒侧壁上，所述两个第六气缸对称安装在安装板底侧，所述第六气缸的作用杆端部设有卡扣，所述固定杆一端卡设在卡扣的豁口内，另一端设有定位块与钻杆结构卡接，所述固定杆中部与安装座销接。
13.岩土工程施工钻探装置的施工方法，包括如下步骤：
14.步骤s1，启动电源，摆动电机带动摆动齿轮旋转，摆动齿轮与配合齿轮啮合传动，在配合齿轮的作用下，摆动轴旋转，摆动轴旋转带动固定在其上的摆动杆与水平面的夹角开始变化，使得与摆动杆铰接的轮换结构进行初步角度调整，角度调整至合理位置；
15.步骤s2，第一气缸与第一气动杆工作，推动轮换结构摆动，进行精确的角度调整与确定，调整至准确的钻探角度；
16.步骤s3，第五气缸推动第一钻杆至钻探位置，钻探电机工作，进行钻探；第二气缸驱动活动板调整至钻探表面的位置，固定环、限位环套设覆盖在钻探洞口，第二泵机将储水仓的水通过喷头喷出，稀释泥浆，第一泵机将稀释后的泥浆通过排泥管排出；
17.步骤s4，根据钻探进程，判断是否需要进行续接，若续接执行步骤s5，若不续接执行步骤s8；
18.步骤s5，第五气缸、钻探电机停止工作，第四气缸、第四气动杆对在限位筒内的第一钻杆进行固定限位，两个第六气缸启动使定位块与第一钻杆的定位槽不再卡接，第五气缸、钻探电机启动复位，至初始位置；
19.步骤s6，第三气缸启动将第二钻杆推送至安装板的底侧，第五气缸推动安装板前进，第二钻杆的顶端插入定位筒内，两个第六气缸拉动卡扣移动，使得固定杆摆动，定位块卡设在固定槽，将第二钻杆固定；
20.步骤s7，第五气缸继续推进，将第二钻杆底端的插接杆插入第一钻杆的插接孔内，
第一钻杆的旋转安装螺杆固定在第一钻杆的安装孔内，完成续接，执行步骤s8；
21.步骤s8，第五气缸、钻探电机工作，排淤结构持续工作，至完成钻探。
22.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
23.本发明通过设置卡接结构实现对钻杆结构的卡接和放松，同时定位筒的中心轴线与限位筒内的杆孔的中心轴线设置在同一直线上，并在第五气缸与第三气缸的共同作用下使两个钻杆完成续接，操作过程简便，节省大量的人工，安装的准确度更高，避免续接过后的钻杆结构弯曲，保证钻探的准确性。
24.本发明通过设置排淤结构，将钻探洞口周围的泥浆稀释并排出，避免泥浆堆积回流，影响钻杆的正常工作，同时保证作业面的整洁。
25.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
26.附图作为本技术的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
27.图1是本发明整体结构正视剖面示意图；
28.图2是本发明轮换结构立体结构示意图；
29.图3是本发明轮换结构正视结构示意图；
30.图4是本发明卡接结构示意图；
31.图5是本发明钻杆结构示意图。
32.图中：1、车身；2、支撑结构；3、排淤结构；4、隔板；5、轮换结构；21、摆动电机；22、摆动齿轮；23、摆动座；24、摆动轴；25、配合齿轮；26、摆动杆；27、第一气动杆；28、第一气缸；31、第二气缸；32、第一泵机；33、活动板；34、第二泵机；35、橡胶垫；36、限位环；37、固定环；38、喷头；51、固定架；52、第三气缸；53、塑料扣；54、固定板；55、限位筒；56、第四气动杆；57、第四气缸；58、钻探电机；59、第五气缸；510、安装板；511、第六气缸；512、卡扣；513、安装座；514、固定杆；515、定位块；516、定位筒；61、第一钻杆；62、第二钻杆；601、钻杆本体；602、插接孔；603、固定槽；604、安装孔；605、安装螺杆；606、插接杆。
33.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.实施例一
38.如图1至图5所示，本实施例所述的一种岩土工程施工用钻探装置，包括车身1、支撑结构2、排淤结构3、隔板4、轮换结构5、钻杆结构，车身1的顶部安装有支撑结构2，支撑结构2的一端与车身1顶部连接，另一端与轮换结构5铰接，轮换结构5的内部设置有钻杆结构，轮换结构5与钻杆结构驱动连接，通过支撑结构2的转动，带动轮换结构5的转动，从而使轮换结构5内部的钻杆结构进行角度的调整，精确钻探的角度与位置，增加钻探的准确性。在确定好钻探位置后，轮换结构5驱动钻杆结构开始进行钻探了。车身1的室腔中部安装有隔板4，由上至下依次为储水仓和排空仓，车身1的一侧安装有排淤结构3，排淤结构3的进液口与储水仓连接，出液口与排空仓连接，排淤结构3位于钻杆结构下方，排淤结构3将车身1储水仓内的水喷洒到钻探洞口，对泥浆进行稀释，进而通过排淤结构3将稀释后的泥浆排出，避免泥浆堆积回流，影响钻探的后续工作，同时保证了作业面的整洁。钻杆结构包括第一钻杆61、第二钻杆62，第一钻杆61的首部在轮换结构5的驱动作用下与第二钻杆62结构的尾部续接固定。在钻探的过程中，需要对钻探用的钻杆进行续接，采用轮换结构5进行续接安装，提高了续接效率，同时增加续接的准确性，避免出现偏移，保证钻探的结果。
39.轮换结构5包括固定架51、第三气缸52、塑料扣53、固定板54、限位筒55、第四气动杆56、第四气缸57、钻探电机58、第五气缸59、安装板510、定位筒516。固定架51的顶部安装有第五气缸59，第五气缸59的作用杆端部安装有钻探电机58，钻探电机58的转轴端安装有安装板510，安装板510下方设有定位筒516、卡接结构，第一钻杆61的首部通过卡接结构安装在定位筒516内，定位筒516的中心轴线与限位筒55内的杆孔的中心轴线在同一直线上。限位筒55固定在固定架51的底端，限位筒55的内部设置有杆孔，限位筒55的筒壁上固定有第四气缸57，第四气动杆56一端与第四气缸57作用端驱动连接，另一端对限位筒55内的第一钻杆61进行限位固定，固定架51中部内侧壁上安装有第三气缸52，第三气缸52的作用杆端部安装有固定板54，固定板54上设置有塑料扣53，第二钻杆62卡扣512在塑料扣53上。在第五气缸59和钻探电机58的作用下，第一钻杆61穿过限位筒55进行钻探，在需要进行续接时，第四气缸57驱动第四气动杆56对限位筒55内的第一钻杆61进行限位固定；卡接结构结束对第一钻杆61的卡接；第五气缸59带动钻探电机58复位，第三气缸52推动第二钻杆62至定位筒516的正下方，第五气缸59推动安装板510，使得第二钻杆62的首端插入定位筒516内；卡接结构将定位筒516内的第二钻杆62卡接固定；第五气缸59向下作用推动第二钻杆62的尾端与第一钻杆61的首端连接固定，完成续接。
40.钻杆包括钻杆本体601、插接孔602、固定槽603、安装孔604、安装螺杆605和插接杆606，钻杆本体601的内部开设有开口向上的插接孔602，插接孔602的顶部端口设置有安装孔604，钻杆本体601的顶部圆周面上开设有固定槽603，钻杆本体601的底端安装有安装螺杆605，安装螺杆605的底端安装有插接杆606，钻杆本体601顶部的固定槽603与卡接结构的定位块515卡接，使得钻杆本体601能够卡接固定在定位筒516内。在第五气缸59的作用下第二钻杆62的插接杆606能够插入第一钻杆61的插接孔602内，第二钻杆62的安装螺杆605与
第一钻杆61的安装孔604固定，以实现钻杆的续接。
41.支撑结构2包括摆动电机21、摆动齿轮22、摆动座23、摆动轴24、配合齿轮25、摆动杆26、第一气动杆27和第一气缸28，摆动电机21架安装在车身1的外侧顶部，摆动电机21的转轴安装有摆动齿轮22，摆动座23固定在车身1的外侧顶部，摆动轴24的一端通过轴承配合安装在摆动座23内部，另一端通过配合齿轮25与摆动齿轮22啮合传动连接，摆动杆26一端固定在摆动轴24中部的圆周面上，另一端与固定架51中部铰接，第一气动杆27一端与摆动杆26铰接，另一端通过第一气缸28与固定架51铰接。启动摆动电机21后，摆动电机21带动摆动齿轮22转动，摆动齿轮22通过与配合齿轮25啮合传动带动摆动轴24转动，从而摆动杆26进行以与摆动轴24连接处为圆心的旋转运动，实现带动与摆动杆26另一端铰接的轮换结构5的角度转动。第一气缸28与第一气动杆27能够进行伸缩，推动与其铰接的轮换结构5进行角度的调整。支撑结构2在将轮换结构5进行一定的固定外，还能够将其进行角度调整，确保钻杆结构处于准确的钻探位置与角度，增加钻探的准确性，提高钻探效率。车身1下方安装有车轮，方便移动，减少人力消耗；车身1内部的储水仓含有大量的水，增加了车身1的重量，使得车身1的稳定性提高，保证钻探工作的稳定进行。
42.排淤结构3包括第二气缸31、第一泵机32、活动板33、第二泵机34、橡胶垫35、限位环36、固定环37和喷头38，第二气缸31安装在车身1的外侧壁上，活动板33固定在第二气缸31的作用端上，在第二气缸31的作用下，活动板33能够上下移动。活动板33与固定环37的外侧壁连接，固定环37套设在限位环36外侧壁上，限位环36靠近固定环37底部设置，限位环36的底端安装有橡胶垫35，固定环37的内侧壁上部设置有若干喷头38，第二泵机34固定在活动板33上，第一泵机32安装在车身1内侧底部，第二泵机34的进水端口通过导管与储水仓连通，其出水端与喷头38连接，第二泵机34将车身1内储水仓的水通过喷头38喷出，对钻探产生的泥浆进行稀释，固定环37的底部设置有排泥管，第一泵机32通过软管与排泥管连接，在第一泵机32的作用下，通过排泥管将稀释后的泥浆排出，避免泥浆堆积回流，影响钻杆结构的后续工作，同时保证作业面的整洁。限位环36的底侧粘贴有橡胶垫35，橡胶垫35柔软具有可塑性，橡胶垫35使限位环36与地面无缝隙的接触，使得钻探洞口的泥浆圈在一定范围内，有利于其后续的顺利排出。
43.卡接结构包括两个第六气缸511、固定杆514、安装座513，安装座513对称安装在定位筒516侧壁上，两个第六气缸511对称安装在安装板510底侧，第六气缸511的作用杆端部设有卡扣512，固定杆514一端卡设在卡扣512的豁口内，另一端设有与钻杆结构卡接的定位块515，固定杆514中部与安装座513销接。第六气缸511推动其端部的卡扣512移动，使得与一端与卡扣512卡接的固定杆514一端开始移动，固定杆514的中部与安装座513销接，即固定杆514以安装座513为原点进行旋转运动，在第六气缸511的推动作用下，固定杆514安装有定位块515的一端开始以安装座513为原点进行旋转，实现对钻杆结构的卡接与放松。
44.岩土工程施工钻探装置的施工方法，包括如下步骤：
45.步骤s1，启动电源，摆动电机带动摆动齿轮旋转，摆动齿轮与配合齿轮啮合传动，在配合齿轮的作用下，摆动轴旋转，摆动轴旋转带动固定在其上的摆动杆与水平面的夹角开始变化，使得与摆动杆铰接的轮换结构进行初步角度调整，角度调整至合理位置；
46.步骤s2，第一气缸与第一气动杆工作，推动轮换结构摆动，进行精确的角度调整与确定，调整至准确的钻探角度；
47.步骤s3，第五气缸推动第一钻杆至钻探位置，钻探电机工作，进行钻探；第二气缸驱动活动板调整至钻探表面的位置，固定环、限位环套设覆盖在钻探洞口，第二泵机将储水仓的水通过喷头喷出，稀释泥浆，第一泵机将稀释后的泥浆通过排泥管排出；
48.步骤s4，根据钻探进程，判断是否需要进行续接，若续接执行步骤s5，若不续接执行步骤s8；
49.步骤s5，第五气缸、钻探电机停止工作，第四气缸、第四气动杆对在限位筒内的第一钻杆进行固定限位，两个第六气缸启动使定位块与第一钻杆的定位槽不再卡接，第五气缸、钻探电机启动复位，至初始位置；
50.步骤s6，第三气缸启动将第二钻杆推送至安装板的底侧，第五气缸推动安装板前进，第二钻杆的顶端插入定位筒内，两个第六气缸拉动卡扣移动，使得固定杆摆动，定位块卡设在固定槽，将第二钻杆固定；
51.步骤s7，第五气缸继续推进，将第二钻杆底端的插接杆插入第一钻杆的插接孔内，第一钻杆的旋转安装螺杆固定在第一钻杆的安装孔内，完成续接，执行步骤s8；
52.步骤s8，第五气缸、钻探电机工作，排淤结构持续工作，至完成钻探。
53.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。