履带式冲击钻机

375 编辑：中冶有色技术网来源：河南国昌建筑工程有限公司

2024-01-12 16:35:29

权利要求书： 1.一种履带式冲击钻机，包括履带底盘以及设置在履带底盘上的钻架，其特征在于：所述钻架通过回转支承轴承转动设置在履带底盘上，以实现钻架在水平面内360°的旋转；所述钻架的相对两端各设置一个抬升机构，所述抬升机构上安装有能够上下升降的抬升横梁，两个抬升机构上的抬升横梁平行设置，以构成用于安装钻进作业平台的支撑架，所述钻进作业平台和所述抬升横梁上套设的轴套连接，轴套能够带动钻进作业平台相对于抬升横梁轴向移动和转动，所述钻进作业平台上设有两个分别位于抬升机构两侧的钻杆拆装区域，在钻杆拆装区域设有驱动钻杆打孔的动力机构和导向机构。

2.根据权利要求1所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：所述钻架和履带底盘上均设有销孔，通过销轴和销孔的配合实现钻架在履带底盘上位置的锁定。

3.根据权利要求1所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：所述抬升横梁上设有位于所述轴套外侧的限位环，以避免钻进作业平台脱离抬升横梁。

4.根据权利要求1所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：所述抬升机构为液压抬升架。

5.根据权利要求1所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：钻进过程所用的钻头为连接气动冲击器的气动冲击钻头，气动冲击钻头包括外管、内管和硬质挤压头，所述硬质挤压头固定在外管前端，所述内管设置在外管的管腔中，内管前端封闭，内管后端固定在外管的内壁上，并通过外管尾部的开口实现与气动冲击器气路的连通，内管上设有多个通气口，以连通内管的管腔和外管的管腔，所述外管设有前锥部和后锥部，在前锥部的大直径端和后锥部的大直径端之间的部分为用以确定钻孔孔径的扩径部，在后锥部的锥面上沿周向开设多个排气狭缝。

6.根据权利要求5所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：所述前锥部锥面的母线长度大于所述后锥部锥面的母线长度。

7.根据权利要求5所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：所述排气狭缝的长度不大于后锥部锥面的母线长度。

8.根据权利要求5所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：所述扩径部为圆柱形或鼓形。

9.根据权利要求5所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：所述前锥部、扩径部、后锥部顺次平滑连接。

10.根据权利要求5所述的一种履带式冲击钻机，其特征在于：所述前锥部、扩径部、后锥部和尾部为一体成型。

说明书：一种履带式冲击钻机技术领域[0001] 本实用新型属于钻进成孔设备领域，具体涉及一种履带式冲击钻机。背景技术[0002] 目前深基坑支护的主要形式有：土钉墙支护、钢板桩支护、水泥土墙支护、排桩内支撑支护、排桩土层锚杆支护和地下连续墙支护。其中土钉墙支护具有造价低、施工快且性

能可靠等优势，被广泛应用。

[0003] 土钉墙（SoilNailWall）是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加

固型支护施工方法。其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚杆）与其周围土体牢固

粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。

[0004] 土钉墙具有多种形式，如钻孔注浆型、直接打入型和打入注浆型。其中，钻孔注浆型是先用钻机等机械设备在土体中钻孔，成孔后置入杆体（一般采用HRB335带肋钢筋制

作），然后沿全长注水泥浆。钻孔注浆型几乎适用于各种土层，抗拔力较高，质量较可靠，造

价较低，是最常用的土钉墙类型。

[0005] 目前用于土钉墙施工成孔时的钻机为小型履带钻机，钻杆带动钻头在钻进作业平台上钻进打孔，钻进作业平台在液压机构作用下完成俯仰角度的调整，由于钻进作业平台

面积小，很难为操作人员提供充足的操作空间，而且也存在较大的安全隐患。此外，目前钻

机所用的钻头多为气动式的潜孔钻头和带有螺纹齿的钻头。

[0006] 对于潜孔钻头来说，一般多适用于岩层，而对于土层来说，很难正常使用，其原因在于，潜孔钻头需要和气动冲击器连接，并要保持气路的畅通，才能确保气动冲击器的正常

工作，而潜孔钻头前端设有排气孔，在土层中作业时，一方面是容易被土堵塞，另一方面是，

钻孔打出的土渣会堵在钻头和孔壁之间，使得钻头前方排出的气无法向后排出，因此导致

气动冲击器无法正常工作，潜孔钻头也就不能正常钻进。此外，潜孔钻头的造价也很大，无

疑又会增加施工的成本。

[0007] 对于带有螺纹齿的钻头，虽然其造价低，但是钻进时，需要旋转钻进，其阻力较大，进而导致钻孔效率较低，例如采用该种钻头的单机头钻机，每天的钻进长度只有300m，很难

满足施工方的要求。

实用新型内容

[0008] 本实用新型的目的是提供一种履带式冲击钻机，该冲击钻机可以极大地提高钻孔效率，并且能够便于操作人员在钻机上的活动。

[0009] 为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种履带式冲击钻机，包括履带底盘以及设置在履带底盘上的钻架，所述钻架通过回转支承轴承转动设置在履带底盘

上，以实现钻架在水平面内360°的旋转；所述钻架的相对两端各设置一个抬升机构，所述抬

升机构上安装有能够上下升降的抬升横梁，两个抬升机构上的抬升横梁平行设置，以构成

用于安装钻进作业平台的支撑架，所述钻进作业平台和所述抬升横梁上套设的轴套连接，

轴套能够带动钻进作业平台相对于抬升横梁轴向移动和转动，所述钻进作业平台上设有两

个分别位于抬升机构两侧的钻杆拆装区域，在钻杆拆装区域设有驱动钻杆打孔的动力机构

和导向机构。

[0010] 所述钻架和履带底盘上均设有销孔，通过销轴和销孔的配合实现钻架在履带底盘上位置的锁定。

[0011] 所述抬升横梁上设有位于所述轴套外侧的限位环，以避免钻进作业平台脱离抬升横梁。

[0012] 所述抬升机构为液压抬升架。[0013] 钻进过程所用的钻头为连接气动冲击器的气动冲击钻头，气动冲击钻头包括外管、内管和硬质挤压头，所述硬质挤压头固定在外管前端，所述内管设置在外管的管腔中，

内管前端封闭，内管后端固定在外管的内壁上，并通过外管尾部的开口实现与气动冲击器

气路的连通，内管上设有多个通气口，以连通内管的管腔和外管的管腔，所述外管设有前锥

部和后锥部，在前锥部的大直径端和后锥部的大直径端之间的部分为用以确定钻孔孔径的

扩径部，在后锥部的锥面上沿周向开设多个排气狭缝。

[0014] 所述前锥部锥面的母线长度大于所述后锥部锥面的母线长度。[0015] 所述排气狭缝的长度不大于后锥部锥面的母线长度。[0016] 所述扩径部为圆柱形或鼓形。[0017] 所述前锥部、扩径部、后锥部顺次平滑连接。[0018] 所述前锥部、扩径部、后锥部和尾部为一体成型。[0019] 本实用新型具有以下创新点及优点：第一，本实用新型钻架宽大，既可以满足双钻杆钻进，提高钻孔效率，又可以为操作人员提供安全、稳定的操作平台。所述钻架通过回转

支承轴承安装在履带底盘上，当需要转动钻架时，只需要单人推动钻架即可完成，因此无需

设置回转驱动机构，可以降低设备的结构复杂程度，减少故障的发生。所述两个抬升机构分

别抬升不同高度时，所述钻进作业平台就会达到对应的倾斜程度，因此根据钻孔作业要求，

可以灵活调整钻进作业平台的俯仰角度，并且两台抬升机构可以更好地保证钻杆支撑平台

在调整过程中以及钻进作业中的稳定性。

[0020] 第二，本实用新型中钻头的改进也进一步提高了钻进效率。本实用新型气动冲击钻头的外管整体呈流线型，钻头前端为锥面，这样无论采用旋转推进还是直线推进的方式，

钻头前端的锥面对土层都是挤压钻进，因此产生的土渣较少，不会去堵塞排气孔；况且，本

实用新型的排气孔是设置在同样是锥面的后锥部上，可以实现向后排气，在钻孔时，因为钻

头后部是处于成孔后的钻孔中，因此通过孔口可以和外界连通的，所以就可以始终保持冲

击器和钻头的气路畅通；还有，本实用新型扩径部可以贴紧孔壁，因此即使产生的少量土渣

也会被工作部封闭在钻头前端，而不会堵塞在钻头后端的排气孔。这样就可以解决现有技

术中，潜孔钻头用于土层成孔后容易堵塞气路的问题。此外，本实用新型采用排气狭缝作为

排气孔，可以有效增大排气面积，并且设置狭缝后，气流速度增大，进一步确保从冲击器到

钻头再到钻孔的气路的畅通。但是，在性能得到提升的同时，钻头结构更为简单，其造价也

更低，因此具有较高的性价比。

[0021] 第三，本实用新型气动冲击钻头的外管上没有设置螺纹齿等，而是通体光滑的，成孔时通过对土体的挤压成孔，并且钻头工作部采用鼓形时，极大地降低了钻头和土层之间

的摩擦阻力，因此，相较于带有螺纹齿的钻头，本实用新型可以将钻孔效率提高数倍。据对

比试验，在成孔直径相同的情况下，一根带有螺纹齿的钻头每天可以钻进300米，而采用本

实用新型的钻头后，每天可钻进1500米。

[0022] 第四，本实用新型的气动冲击钻头在使用时，仍然是安装在传统的气动冲击器上，因此没有安装使用门槛，并且该钻头不仅可以用于在土层（硬质土、软土）中钻孔，还可以在

砂卵地质使用，因此通用性较好。

附图说明[0023] 图1为本实用新型的结构示意图；[0024] 图2为本实用新型的俯视图；[0025] 图3为本实用新型的钻架和回转支承轴承的俯视图；[0026] 图4为本实用新型的气动冲击钻头外部的结构示意图；[0027] 图5为本实用新型的气动冲击钻头内部的结构示意图；[0028] 图中标记：1、履带底盘，2、钻架，3、液压抬升架，4、钻进作业平台，5、动力头，6、抬升横梁，7、轴套，8、钻杆，9、气动冲击钻头，10、导向环，11、液压操作台，12、回转支承轴承，

13、散热器，14、液压箱，15、液压动力电机，16、销孔；

[0029] 901、外管，902、内管，903、硬质挤压头，904、前锥部，905、扩径部，906、后锥部，907、尾部，908、排气狭缝。

具体实施方式[0030] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对实用新型做任何限制的依据。

[0031] 参照附图所示，一种履带式冲击钻机，包括履带底盘1、设置在履带底盘1上的钻架2、气动冲击器和气动冲击钻头9，所述履带底盘1为常规结构，只是根据需要可以选择不同

功率大小的，履带底盘1上设有液压机构和气动机构，为钻机上的液压设备和气动设备提供

液压油和压缩空气，液压机构包括液压箱14、液压动力电机15、液压操作台11、散热器13等。

所述气动冲击器也属于市场上常见的配件，因此下面仅就钻架2和气动冲击钻头9进行详细

说明。

[0032] 所述钻架2具有由型钢焊接组成的底架，底架中心位置和履带底盘1上表面的中心位置通过回转支承轴承12转动连接，钻架2和履带底盘1上均设有销孔16，钻架2由人力推动

旋转到位对齐两个销孔16后，通过销轴插入两个销孔16，实现钻架2在履带底盘1上位置的

锁定。所述钻架2的长度方向两端各设置一个液压抬升架3作为抬升机构，该液压抬升架3可

以选择叉车上所用的抬升架，或者其他形式的抬升架。所述液压抬升架3上设有一根抬升横

梁6，抬升横梁6沿所述钻架2的宽度方向水平设置，抬升横梁6的两端分别悬置在对应的液

压抬升架3的两侧，液压抬升架3工作时，抬升横梁6被升高或降低。两个液压抬升架3上的两

根抬升横梁6共同组成用以支撑钻进作业平台4的支撑架。

[0033] 由于所述抬升横梁6的两端均呈悬置状态，因此，所述钻进作业平台4宽度方向的两端分别安装在液压抬升架3两侧的支撑架架体上，钻进作业平台4宽度方向的中部设有一

定面积的缺口，以避开所述液压抬升架3。

[0034] 钻进作业平台4上表面宽度方向的两侧分别为两个钻杆拆装区域，该区域内设有驱动钻杆8打孔的动力机构和导向机构，钻杆8安装在动力机构上，并在导向机构的导向下

直线钻进打孔。钻进作业平台4宽度方向中部面积较为宽大，稳定性和安全性较高，可以供

作业人员在平台上活动以及放置钻杆、钻头等工具、设备。

[0035] 所述抬升横梁6的两端分别套设一个轴套7，轴套7可以绕抬升横梁6转动，也可以沿抬升横梁6的轴向来回移动，所述钻进作业平台4宽度方向的两端分别和两个轴套7固定

连接，这样当两个液压抬升架3驱动抬升横梁6升高或降低到不同高度时，钻进作业平台4就

会形成不同的俯仰角度，进而满足钻孔的需要。

[0036] 为了避免滑套7从抬升横梁6上滑脱，在抬升横梁6上设有位于滑套7外侧的限位环。

[0037] 所述钻杆拆装区域的一端设有驱动钻杆8前进或旋转的动力头5，动力头5为常规结构。所述动力头5安装在一个滑动底座上，该滑动底座滑动设置在钻杆拆装区域的导轨

上，钻杆拆装区域上设置有链条链轮机构，链条和滑动底座连接，带动滑动底座沿导轨直线

运动，实现钻杆8及钻头的钻进成孔。

[0038] 所述钻杆拆装区域的另一端还设有一个导向环10，钻杆8穿过导向环10设置，导向环10可用以支撑钻杆8并保持钻杆8与钻进作业平台4的平行以及直线钻进。

[0039] 本发明所用的气动冲击钻头9的结构如图4、5所示，所述气动冲击钻头9包括外管901、内管902和硬质挤压头903。

[0040] 所述外管从前向后依次分为：前锥部904、扩径部905、后锥部906和尾部907，其中前锥部904和后锥部906均为圆台形，具有锥面。前锥部904主要用于在钻进时挤压土体成

孔，并扩大孔径，因此从功能上也可称之为钻进部，前锥部904的小直径端为外管901的前

端，和所述硬质挤压头903固定连接，前锥部904的大直径端平滑连接在所述扩径部905的前

端。所述扩径部905主要用于确定钻进部钻出的孔的最终孔径，扩径部905上具有用于确定

孔径的定位环，扩径部905可以是圆柱形或是鼓形，对于圆柱形，其定位环为圆柱面；对于鼓

形，由于鼓形侧面是中间凸出的弧面，因此鼓形上最大直径处即为所述的定位环，定位环的

外径即为钻孔的孔径。所述后锥部906主要是用于向钻孔后方排气，因此后锥部906的锥面

的大直径端和所述扩径部905的后端连接，小直径端和所述尾部907连接，这样后锥部906和

前锥部904就分别位于扩径部905的两端，且两者锥面的倾斜方向相反，后锥部906和孔壁之

间是不接触的，这样就有利于排气的顺畅，为此，在后锥部906的锥面上沿其周向均匀设置

多个排气狭缝908，排气狭缝908的排气方向也是朝向钻孔后方，即钻孔口部方向，从而保证

气路的畅通，钻进中的土渣也不会越过扩径部905而堵塞排气狭缝908。所述尾部907主要用

于连接气动冲击器，因此尾部907上设有内丝孔，并且尾部907上还设有气体通道，以连通气

动冲击器的气路和钻头内部的气路。

[0041] 所述硬质挤压头903采用钢制球头，焊接在所述前锥部904的小直径端，并且钢制球头上的一部分球面位于所述外管901的管腔内，其余的球面位于外管901以外，且钢制球

头进入外管901的深度小于钢制球头自身的半径。

[0042] 所述内管902为圆柱空心管，内管902前端焊接在钢制球头上，形成内管902前端的封闭，内管902后端焊接在尾部907或后锥部906的内壁上，但是要确保内管902后端的端口

和尾部907内的气体通道连接，其目的是让气动冲击器的空气沿内管902进入钻头。内管902

的管壁上设有多个通气孔，以连通内管902的管腔和外管901的管腔。

[0043] 进一步的，所述前锥部904锥面的母线长度大于后锥部906锥面的母线长度，以减小钻进的阻力，提高钻孔效率。

[0044] 更进一步的，所述排气狭缝908的长度不大于后锥部906锥面的母线长度，以确保可以向后排气，并不被堵塞。

[0045] 本实用新型的气动冲击钻头9在使用时，安装在气动冲击器的前端，气动冲击钻头9的硬质挤压头903和前锥部904挤压土层而向前推进，并随之扩大钻孔孔径，钻孔孔径最后

由扩径部905的定径环确定。如图5中箭头所示，气动冲击器内的空气经钻头尾部907的气体

通道进入内管902后，从内管902上的通气孔进入外管901和内管902之间的管腔，然后再从

后锥部906的排气狭缝908排出，因为钻头前端没有设置任何排气孔，排气狭缝908始终处于

成孔后的钻孔内，且不与孔壁接触，因此钻进中的土渣等不会堵塞气路，从而确保钻进的顺

利进行。

[0046] 本实用新型在使用时，当钻进时，钻架2的长度方向和履带底盘1行进方向垂直，因为钻杆8的钻进方向和钻架2长度方向相同，因此钻进方向和履带行进方向垂直，履带底盘1

可以很好的为钻进作业提供足够的支撑力；钻机在作业场地转移时，由于钻架2长度较大，

因此需要将钻架2旋转90°，使得钻架2长度方向和履带底盘1行进方向一致，而钻架2的宽度

又和履带底盘1宽度相当，因此就不会影响钻机的移动。需要说明的是，如果只是调整下一

位置的钻孔，就无需旋转钻架2，而只用钻机整体前进即可。

[0047] 本实施例中所提到的“前端”、“后端”是以钻机钻进方向作为参考，钻进方向为前，反之为后。

[0048] 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等

同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利

要求保护范围之内。