水泥土擠密樁成孔鑽機的製作方法

2023-05-30 10:30:31

專利名稱：水泥土擠密樁成孔鑽機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於既有鐵路路基加固的施工機構，涉及一種水泥土擠密樁路基加固的成孔鑽機。
背景技術：
水泥土樁起原於美國。這種方法是從不斷迴轉的中空軸端向四周已被攪松的土中噴出水泥漿，經葉片攪拌而成樁。日本於1953年由美國引入該項技術，於1967年研製出石灰土攪拌施工機構。1974年大型施工企業接連開發出施工效率各異的深層攪拌機械。國內1977年由冶金部和交通部引進技術設計了水泥土攪拌機械設備，並於1980年用於上海寶鋼地基工程，鐵道部第四設計院於1984年進行粉體噴射攪拌法加固軟土，於1985年用於廣東雲浮硫鐵礦鐵路專用線。以上兩種水泥土樁均為水泥土攪拌法。1994年鐵四院在廣深準高速鐵路設計中，對既有行車線路基床不能滿足準高速的技術要求部分，進行補強加固，首次採用水泥土攪拌法和建築地基的擠密樁兩種方法演變而來的水泥土擠密樁技術，成功地加固了路基。
水泥土擠密樁路基加固，主要是在兩軌枕間鑽6個直徑為240mm的孔，經填料夯擊後使樁徑擴為300mm，樁深1m，利用水泥土的高強度和成樁過程中的擠密作用達到提高路基基床承載力的目的。廣深線在水泥土擠密樁加固路基的施工中採用了人工操作的方法，不但勞動強度大，工作效率低，而且人工成孔的質量受人為因素影響較大，成樁質量與擠密效果不易控制。
據有關資料查證，國外水泥土成樁方法均為攪拌法，無擠密效果，且機具龐大，設備笨重。未見水泥土擠密樁相關工程介紹。國內的水泥土擠密樁路基加固尚無成套施工機械。國內外的各種工程鑽機，體積龐大笨重，都不能滿足既有行車線上進行成孔作業的效率和安全方面的要求，一般鑽機的鑽頭無法在鐵路路基上取石渣，更不能使護筒隨鑽頭一起鑽進。

發明內容本實用新型的目的在於針對現有技術的狀況，提供一種能滿足在既有鐵路線上施工條件的水泥土擠密樁成孔鑽機，它能與上下道裝置配套使用，方便靈活快速地上道作業，下道避車；能對石碴層和路基土層高效鑽進，在一個行車間隔內完成上道、鑽成一個φ240×1000-2500mm的樁孔並安全下道的作業過程；鑽具能將鑽出的石碴和土直接運出道床，不使道床受到土的汙染；鑽機結構可靠性要高，確保鐵路的行車安全。
本實用新型實現上述目的的技術方案如下一種水泥土擠密樁成孔鑽機，由走行臺車架、柴油機、液壓傳動系統、以及鑽具組成。柴油機、液壓傳動系統安裝在走行臺車架的上面，走行臺車架的下面安裝有8個可以在上下道裝置的走行架上行走的橫移車輪，分布在車架的兩邊各安裝4個。在走行臺車架長度方向的4個角上分別焊有4個支架，支架上面分別安裝4套夾緊裝置和4個可以在鐵路鋼軌上行走的縱移車輪裝置。車輪內部鋃有絕緣套和絕緣墊，使行車輪和鋼軌絕緣。夾緊裝置由4個液壓油缸和4個卡爪組成，卡爪由液壓油缸驅動作往復運動，可將卡爪卡在上下道裝置的走行架上。縱移車輪裝置由液壓油缸的活塞杆推動縱移車輪，使它落在鋼軌上，並使鑽機的8個橫移車輪離開上下道裝置的走行架。鑽具包括取碴鑽具和取土鑽具兩種。取碴鑽具由鑽頭體、護筒、聯接盤、六方鑽杆組成。六方鑽杆裝入主傳動系統的主軸孔內，由主軸帶動鑽杆旋轉。鑽頭體為鋼製圓柱筒體，頭部設6個梯形豁口，並焊有合金刀頭，鑽頭體的上頂部有4個螺旋開口，與聯接盤的4個聯接爪相聯，聯接盤與六方鑽杆固接，護筒可套裝在鑽頭體的外邊，鑽進時鑽頭體上部的頂塊壓住護筒，使護筒隨鑽頭一起進鑽，當提起鑽頭時，護筒被留在石碴層中，擋住石碴，保護鑽孔。護筒上端焊有2個吊耳，供起吊用。取土鑽具由鑽頭體、聯接盤、鑽杆組成，鑽頭體是一種倒置的圓錐臺筒體，鑽頭體的下端裝有螺旋形橫刃，鑽刃部分鋃有合金刀頭。其他構造同取碴鑽具。柴油機和液壓傳動系統均為現有技術，為了防止柴油機發生故障，確保鐵路行車安全，在液壓系統內裝有手動油泵，供應急使用。
本實用新型的有益效果由於鑽機總體布局合理，結構緊湊，特別是走行臺車架的下面安裝了8個行走輪，保證了鑽機在走過上下道裝置的鋼軌豁口時有4個輪起作用，從而使鑽機行走平穩。臺車架上合理設置的夾緊裝置，保證了鑽機在鑽孔時產生巨大扭矩的情況下的穩定性，和快速夾緊、快速鬆開的要求。臺車架上設置的縱移裝置，保證了鑽機轉移位置的靈活性。所有行走輪內部鋃有絕緣套和絕緣墊，使行走輪和鋼軌絕緣，當鑽機在鋼軌上行走或工作時，不會出現紅光帶影響列車信號。由於取碴鑽頭的合理結構，當鑽頭旋轉進鑽時，鑽至板結層或土層時，土屑在鑽頭尖部擠實，使鑽頭盛滿石碴，土屑，拔鑽時隨鑽頭帶上地面，運出道床。同時護筒套在鑽頭外面隨鑽頭下降，擋住石碴向鑽孔內塌陷，當拔鑽時，護筒留在孔內，取土鑽頭頂部焊有一橫切削刃，撥動土鋃，使鑽頭尖部土鋃板結擠實，使鑽頭內盛滿土屑，拔鑽時隨鑽頭帶上地面。因此，本實用新型結構合理，能方便靈活地上道作業，下道避車；系統可靠性高，可以滿足既有鐵路路基加固鑽孔作業的安全要求；鑽機能對石碴層和路基土層高效率進，且成孔質量高、擠密效果好；鑽具將鑽出的石碴和土直接運出道床，不使道床受到土的汙染。


圖1是一種水泥土擠密樁成孔鑽機結構示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖2的A-A剖面示意圖；圖4是取碴鑽具的結構示意圖；圖5是取土鑽具的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，一種水泥土擠密樁成孔鑽機，由走行臺車架3、柴油機4、液壓泵站2、包含傳動機構的機頭1，以及由傳動主軸帶動的鑽具組成。柴油機4是鑽機的動力源，可選用國產機型，液壓泵站2由兩臺齒輪泵、兩組多路換向閥、油箱及附件組成。柴油機帶動齒輪泵，經多路換向閥分別向液壓馬達、液壓卡盤以及夾緊裝置、縱移裝置的油缸供油。機頭1含有主傳動機構和進給傳動機構，主傳動系統由液壓馬達帶動迴轉器裡的傳動軸，經一對錐齒輪帶動主軸旋轉，主軸的六方孔帶動六方鑽杆11旋轉，鑽杆上安裝有鑽具實現主傳動。進給傳動系統由雙作用油缸、手動卡盤、液壓卡盤以及上下橫梁組成。上述柴油機4、液壓泵站2、包括傳動系統的機頭1均安裝固定在用8號槽鋼焊接成的走行臺車架3的上面，臺車架3的下面安裝有8個可以在上下道裝置的走行架12上行走的橫移車輪5(參看圖3)，在臺車架的兩邊各安裝4個。在走行臺車架3的長度方向的4個角上，分別焊有4個支架6、上面分別安裝有4套夾緊裝置和4個可以在鐵路鋼軌上行走的縱移車輪裝置。夾緊裝置由液壓油缸10和卡爪7組成，卡爪由油缸驅動作往復運動，可將卡爪卡在上下道裝置的走行架12上，將鑽機夾緊在上下道裝置上。縱移車輪裝置由液壓油缸9的活塞杆推動縱移車輪8，使它落在鋼軌上，並使鑽機的8個橫移車輪5離開上下道裝置的走行架12，實現鑽機的轉移。當鑽機在一個砼枕槽內鑽完6個樁孔後，要轉移到另一個砼枕槽內鑽孔時，將鑽機推至兩鋼軌間，操縱4個液壓油缸9，按上述方法使鑽機的橫移車輪高出走行架，將鑽機推到已安裝好的另一套上下道裝置的走行架上，此時油缸活塞杆縮進，4個縱移車輪收回，鑽機落到走行架上。上述車輪內部鋃有絕緣套和絕緣墊，使車輪與鋼軌絕緣。
鑽具的結構如圖4、5所示，成孔鑽機所用鑽具包括取碴鑽具和取土鑽具兩種，圖4給出了一種取碴鑽具，它由鑽頭體14、護筒15、聯接盤13以及六方鑽杆11組成。鑽頭體14用鋼板卷制而成，呈圓柱筒體，端頭設有六個梯形豁口，並焊有合金刀頭，鑽頭體的上頂部有4個螺旋開口，與聯接盤的4個聯接爪相聯，聯接盤13與鑽杆11固接，護筒15可套裝在鑽頭體14的外面，鑽進時，鑽頭體上部的頂塊16壓住護筒，使護筒隨鑽頭一起進鑽，護筒上端還焊有2個吊耳。圖5給出了一種取土鑽具，它由鑽頭體17、聯接盤13，鑽杆11組成，鑽頭體17是一種倒置的圓錐臺筒體，鑽頭體的下端裝有螺旋形橫刃，鑽刃部分鋃有合金刀頭，其他結構同取碴鑽具。在液壓系統內裝有手動油泵，當柴油機發生故障，不能帶動齒輪工作時，為將鑽頭拔出地面，鬆開夾緊裝置，可利用手動油泵產生高壓油操縱各控制閥，完成上述工作後，將鑽機推到避車臺上檢修，這是確保鐵路行車安全的重複措施。
權利要求1.一種水泥土擠密樁成孔鑽機，其特徵在於所述的鑽機在走行臺車架(3)的上面安裝有柴油機(4)、液壓泵站(2)、包含傳動機構的機頭(1)以及由傳動主軸帶動旋轉的鑽具，走行臺車架(3)下面的兩邊分別各安裝4個可以在上下道裝置的走行架上行走的橫移絕緣車輪(5)，在車架(3)長度方向的4個角上分別焊有4個支架(6)，上面分別安裝4套夾緊裝置和4個可以在鋼軌上行走的縱移絕緣車輪裝置。
2.按照權利要求1所述的成孔鑽機，其特徵在於所述的夾緊裝置由4個液壓油缸(10)和4個卡爪(7)組成，卡爪由液壓油缸驅動作往復運動，可將爪卡卡在上下道裝置的走行架(12)上。
3.按照權利要求1所述的成孔鑽機，其特徵在於所述的縱移車輪裝置，由液壓油缸(9)的活塞杆推動縱移輪(8)，使它落在鋼軌上，並使8個橫移車輪(5)離開上下道裝置的走行架(12)。
4.按照權利要求1所述的成孔鑽機，其特徵在於所述的鑽具包括取碴鑽具和取土鑽具兩種，取碴鑽具由鑽頭體(14)和可以套裝在鑽頭體外邊的護筒(15)組成，鑽頭體(14)為鋼製圓柱筒體，頭部設6個梯形豁口，並焊有合金刀頭，鑽頭體的頂部有4個螺旋開口，與聯接盤(13)的4個聯接爪相聯，聯接盤與鑽杆(11)固接，鑽頭體的上部設有護筒的頂塊(16)；取土鑽具的鑽頭體(17)是一個倒置的圓錐臺筒體，鑽頭體的下端裝有螺旋形橫刃。
5.按照權利要求4所述的成孔鑽機，其特徵在於所述的護筒(15)上端焊有2個吊耳。
6.按照權利要求1所述的成孔鑽機，其特徵在於所述的液壓系統內裝有一個手動油泵。
專利摘要一種水泥土擠密樁成孔鑽機,屬於既有鐵路路基加固的施工機械。它由走行臺車架(3)、柴油機(4)、液壓泵站(2)、包含傳動機構的機頭(1)以及由主軸帶動的鑽具組成。臺車架(3)的下面裝有可以在上下道裝置上行走的8個橫移絕緣車輪(5),在車架(3)的4個角上焊有支架(6),上面裝有4套夾緊裝置和4個縱移絕緣車輪裝置。本實用新型結構合理、能方便靈活地上道作業、下道避車,系統可靠,能滿足既有鐵路路基加固鑽孔作業的安全要求,鑽孔能對石碴層、土層高效率鑽進,且成孔質量高、擠密效果好。
文檔編號E21B7/02GK2499562SQ0123327
公開日2002年7月10日 申請日期2001年8月16日 優先權日2001年8月16日
發明者肖於太, 陳洪慶, 曹守信, 陳小重, 羅丁 申請人:太原鐵路工程總公司