[发明专利]一种顶端固定水钻装置及其应用方法和开挖系统

说明书

本发明涉及一种顶端固定水钻装置，包括定位结构、支撑结构、承接结构；支撑结构为伸缩式结构，横跨工作井，支撑结构的数量为至少两组；水钻的顶端安装在承接结构上，承接结构横跨各支撑结构，并与各支撑结构平面位置可调式连接，嵌入工作井内壁的定位结构安装在支撑结构上。还涉及一种顶端固定水钻装置的应用方法、一种顶端固定水钻的开挖系统。本发明支撑牢固，拆装方便，属于基础施工领域。

技术领域

本发明涉及基础施工领域，具体涉及一种顶端固定水钻装置及其应用方法和开挖系统。

背景技术

目前，对于地质条件均为岩石的顶管工作井开挖，采用的施工方式一般为爆破施工，这类施工方法，成本高，危险系数大，运输不便，同时在爆破过程当中，可能会对周边岩层稳定程度造成影响，破坏周边岩层的完整性；而采用风镐，人工掘岩的方法进行开挖，开挖速度缓慢，成本较高等问题。

水钻可以钻取坚硬混凝土，即也可钻取中风化、微风化岩层，利用其工作原理对岩层进行逐层切割、破碎，从而实现对岩层的开挖。利用水钻通过对整体岩层分割，得到若干块较小岩层，根据岩层完整情况采用手电钻在剩余岩芯上钻孔，再用二锤捶击钢楔或风镐分裂中部岩体，岩石沿铅锤面被拉裂并从底部发生剪切破裂，取出分裂的岩块，从而实现顶管工作井的开挖。

但是水钻的安装较为不便，耗时较长，限制了利用水钻进行岩层开挖的工作效率。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种高效便捷的顶端固定水钻装置及其应用方法和开挖系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种顶端固定水钻装置，包括定位结构、支撑结构、承接结构；支撑结构为伸缩式结构，横跨工作井，支撑结构的数量为至少两组；水钻的顶端安装在承接结构上，承接结构横跨各支撑结构，并与各支撑结构平面位置可调式连接，嵌入工作井内壁的定位结构安装在支撑结构上。

采用这种结构后，定位结构嵌入工作井，安装牢固，承接结构位置可调，方便水钻钻取不同的取芯点。

作为一种优选，每组支撑结构均包括一根第一支撑杆、两个连接丝扣、两根第二支撑杆，第一支撑杆的两端均通过连接丝扣与第二支撑杆可伸缩式连接，两个连接丝扣的螺纹旋向相反。采用这种结构后，支撑结构通过连接丝扣进行伸缩，定位结构随之伸缩，使用方便，且可用于不同口径的工作井。

作为一种优选，承接结构为一方木，通过钢绞线与支撑结构可拆式连接，并通过钢绞线的拆装调节方木的位置；方木设于支撑结构的下方。采用这种结构后，可为不同取芯位置的水钻提供一个顶端支撑点，使水钻不易左右倾倒，且方便拆装。

作为一种优选，定位结构分为井内定位部和井口定位部；井内定位部安装在支撑结构上，组成用于较深工作井的内部固定装置，支撑结构位于工作井内横跨工作井；井口定位部安装在支撑结构上，组成用于较浅工作井的外部固定装置，支撑结构位于工作井的顶部横跨工作井。上述较浅工作井是指开挖深度不超过2m的工作井，较深工作井是指开挖深度超过2m的工作井。采用这种结构后，内部固定装置与外部固定装置用于不同深度的工作井，应用范围广。

作为一种优选，井口定位部包括连接杆和卡接头，卡接头安装在连接杆的下端，连接杆的上端固定在支撑结构上；每组支撑结构均装有两个井口定位部；井内定位部包括锥形头，每组支撑结构的两端均安装有锥形头。

作为一种优选，内部固定装置和外部固定装置分别具有独立的支撑结构，从而内部固定装置和外部固定装置相互独立；或内部固定装置和外部固定装置共用支撑结构，组成既用于内部固定装置又用于外部固定装置的一体式结构。

一种顶端固定水钻装置的应用方法，采用上述任意一种顶端固定水钻装置，用于岩石地质的顶管工作井开挖，包括如下步骤：