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1、技术背景
非圆形钻孔机械研究进展一直不大,未成规模应用于实际工程。特别是成孔形状一直未见突破,其主要原因是传统钻机都以旋转动力或移位为基础,很难形成多孔形的钻孔机具。
2、挤压旋挖钻具
工作原理图
运行、出渣原理图
3、工作原理与成孔机特点
工作原理:
(1)平移式凿岩成孔机主要由壳体框架、移动框架、出渣斗 、活塞冲击器、双向步进活塞、气控阀几大部分组成。
(2)活塞冲击器、双向步进活塞、气控阀固定在移动框架上,移动框架放置在壳体框架内,可平行移动。
(3)活塞冲击器上设有凿岩头,可冲击凿岩。
(4)双向步进活塞由高压气驱动,驱动一次前进一步,前进到控制边界时自动反向运动,可设计运动步长。
(5)气控阀将活塞冲击器引出的高压气分配到双向步进活塞,活塞冲击器冲击一次双向步进活塞移动一次,协调工作。
(6)壳体框架是一个封闭壳体,外部设置有定向控制条,控制成孔方向和壳体框架与孔壁间距。
(7)出渣斗设置在壳体框架上部,岩土碎屑由高压气驱动,通过壳体框架与孔壁间距缝隙上行,翻过出渣斗外壁进入出渣斗。
(8)高压气进入活塞冲击器驱动凿岩头破岩。尾气一部分由凿岩头气孔喷出,驱动岩土碎屑运动。尾气另一部分通过气控阀进入双向步进活塞,驱动移动框架上的活塞冲击器平移。凿岩机下部高压尾气驱动岩土碎屑上行,进入出渣斗,出渣斗内岩土碎屑装满时,取出出渣。
成孔机特点:
(1)平行移动破岩,首次突破传统的旋转移动破岩方法,可保证破岩头上刃具等值移动,提高破岩效率。平行移动破岩方式突破了旋转控制,孔形变化多样。
(2)成孔机结构都在孔内,无孔外机架,空间限制少,可以在空间很狭小环境下与已有建筑物零距离施工。无孔外机架为多机组合成孔创造了条件,可组合形成各种孔形的成孔。也可组合实施大尺寸钻孔,做到小钻机成大孔,避免传统大尺寸成孔机设备笨重,难以进入现场的弊病。孔内冲击,噪声和灰尘污染容易控制。
(3)单机尺寸可做得很小,易于运输、搬运,可在苛刻环境条件下实施成孔。具有组合成孔功能,孔形、尺度都不受限制,特别适用于复杂条件下的成孔工程。
(4)在孔口进行预处理后,可倾斜成孔。
(5)高压风吹渣行程短,节省能源。
4、关键技术
(1)平移式凿岩成孔机(专利技术);
(2)气动双向步进活塞(专利技术);
(3)成孔机气控阀(专利技术);
(4)双向步进活塞、活塞冲击器高压气控制参数;
(5)不同岩体双向步进活塞步长确定方法;
(6)平移式凿岩成孔机产品开发。
5、应用前景
(1)目前还没有类似成孔机械,可赢得传统方法不能解决问题的那部分市场;
(2)适用于已有建筑地基加固,有较大的市场;
(3)大型成孔机难以进入的场地施工;
(4)对孔形要求复杂的基础和边坡桩基工程;
(5)对孔形要求复杂的大型桩基工程。