[发明专利]一种自公转组合式潜孔锤及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桩基础施工机械，具体说，涉及一种可在硬质地层及岩层打孔、构筑基础桩的可自转和公转的组合式潜孔锤及其施工方法。

背景技术

基础桩施工通常使用钻机驱动钻头在地层钻孔，然后在孔中放钢筋笼、灌混凝土，混凝土凝固后成为基础桩；但遇到硬质地层特别是岩层时，用钻头钻孔很困难，而要使用一种冲击器(也称潜孔锤)进行冲击打孔，由于冲击器具有在硬质岩层高效率打孔的功能，因而在矿山开采、建筑基础施工中被广泛地使用。

这种被公知的(如科学出版社出版的《中国采矿设备手册-上册》第1章第66页～第68页发表的)冲击器，也被业内通称为整体式潜孔锤220，主要由锥螺纹接头221、含有冲击活塞223、花键套226和对开定位环224的冲击器本体222、带有硬质合金头228和导向花键轴225的冲击钻头227组成，如图13和图14所示，其直径一般≤φ300mm。施工时潜孔锤通过空心钻杆与钻机的动力头连接，动力头驱动潜孔锤的冲击器本体222旋转，借助花键套226和导向花键轴225，冲击钻头可轴向移动地随冲击器本体同步旋转，由空压机提供的压缩空气通过钻杆进入冲击器本体，驱动活塞高频率往复打击钻头，冲击能量转递给钻头硬质合金头往复冲击岩石使之破碎，岩石的碎渣随潜孔锤排出的气体通过钻杆与孔壁之间的环状间隙排出，最终形成桩孔。

其优点是：在硬质地层特别是岩层能高效率打孔，但随着桩基础施工行业的发展，对大直径基础桩(φ500～φ800mm以及＞φ1000mm)打孔有更多的需求时，这种整体式潜孔锤表现出以下不足：

1、大直径整体式潜孔锤加工工艺要求高、制造难度大、易出质量问题、制造成本较高；

2、由于体积大又重，维护修理不便，工作中一旦钻头上某个合金头破损，就必须整体拆下返修，即耽误工期，费用也较高；

3、由于直径大、质量重，以锥螺纹接头的方式连接需要整体旋转，而且需要很大的扭矩才能拧紧使之达到所需密封性，在现场安装拆卸不便。

为解决大直径整体式潜孔锤的上述不足，美国专利：US 4429439公告了另一种集束式潜孔锤；如图17和图18所示，5个小直径的冲击器借助框架集束在一起构成大直径的潜孔锤，由锥螺纹接头与钻杆及进气路连接，并通过横向气路将压缩空气分配到各个小冲击器，驱动其进行冲击打孔作业。

但这种集束潜孔锤的不足之处是：

1、由于集束潜孔锤直径大、质量重，同样以锥螺纹接头的方式连接需要整体旋转，而且需要很大的扭矩才能拧紧使之达到所需密封性，在现场安装拆卸不便；

2、压缩空气由横向气路进入冲击器时拐角近乎直角，压力损失大，效率低；

3、按照小直径冲击器的布置，中心的冲击器比周边的冲击器在同样旋转条件下，所覆盖的打孔面积不同，冲击频率(做功)应不同，但其气路中气压相同、流量均分，不具有调节功能，不能有效利用能量，效率低。

4、当集束潜孔锤旋转打孔时，布置在外周的小直径冲击器上的冲击钻头的外侧部位与内侧部位的圆周线速度不同，做功不同，冲击钻头上分布的硬质合金头的磨损也不同，外侧的硬质合金头的磨损要比内侧快，工作不均衡、而且整体使用寿命低。

5、为了克服上述4的缺点，当冲击钻头外侧磨损出现时，需要将布置在外周的小直径冲击器都拆卸下来，旋转180度再安装回去，这样虽可以解决磨损不均衡的问题，但在现场安装拆卸不便，而且也会影响施工进度。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种使冲击钻头上的硬质合金头磨损趋于均衡，可提高工作效率和使用寿命的自公转组合式潜孔锤。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供该自公转组合式潜孔锤的操作简单快捷的施工方法。

为了解决本发明的第一个技术问题，本发明提供的自公转组合式潜孔锤，包括联结器、支架体、分气装置和安装在支架体上的数个小直径的冲击器，所述冲击器的冲击器本体的前端设有圆柱形导向套，冲击钻头的颈部为圆柱形导向轴，所述的冲击钻头的圆柱形导向轴插入所述的冲击器本体前端的圆柱形导向套内并借助对开的限位环定位，使所述的冲击钻头可轴向移动和同轴旋转地安装在所述的冲击器本体上。

所述的冲击器的接头是带定位环槽和密封槽的圆柱体接头，数个所述的冲击器分别插入支架体的上板和底板的定位孔，借助对开的定位环、限位套、挡圈、卡簧与支架体连接定位；所述的圆柱体接头的端部插入所述的分气装置的过渡气孔中，所述的密封槽中装入密封圈密封。