本发明涉及建筑机械领域的打桩钻孔设备，尤其涉及深基井钢丝绳传递动力的一种撑壁下压抓土钻孔装置。
背景技术：
打桩作业常见于各种路桥、房屋、坝堤等建筑施工中。越来越成为建筑、公路、桥梁施工中必不可少的环节。
现有技术中的钻孔打桩设备主要有钻杆传递动力的旋挖机、柴油锤和钢丝绳传递动力的冲抓钻打桩等。钻杆传递动力的旋挖机通过螺旋钻头钻孔打桩。这种机器钻孔打桩效果好，效率高。但是打孔深度受转杆长度限制，且传动设备笨重，不能适用较深的打桩，并且移动运输不便。柴油锤打桩效率高，但是同样非常的笨重，并且噪音严重污染了环境，震动严重影响附近建筑的安全。以上两种打桩设备如果要增加其打桩深度，必然要加高设备。设备过高，容易倾倒导致安全事故。冲抓钻的优点是用轻便的钢丝绳传递动力，增加钻孔深度只需增加钢丝绳的长度，几乎不增大设备，但是钢丝绳只能传递拉力，而不能传递推力，所以就不得不增加钻头的重量，必须提起沉重的钻头，利用钻头冲力打桩，钻头越重自由落体高度越高打桩效果越好，所以不得不采用三脚架支撑设备，因而不能适于狭小空间的作业，并且撞击震动可能影响到已有建筑的安全。因此，生产中迫切需要一种既安全轻便，又高效节能的钻孔设备。
技术实现要素：
本发明提供一种撑壁下压抓土钻孔装置，克服现有技术的不足，充分利用 钢丝绳传递动力的轻便特点，采用钢丝绳带动滑轮组，产生远远大于钢丝绳拉力的下压力，使钻头更容易入土，入土更深，打桩效率更高，效果更好。
本发明所采用的技术方案是：
一种撑壁下压抓土钻孔装置，包括钻头模块和卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳连接钻头模块，钢丝绳用于传递动力。
所述钻头模块包括：钻头组件、支撑组件、下顶组件和卸挂组件。
所述钻头组件包括锥形钻头(27)、钻头轴(26)、钻头架(24)、钻头开合下绳环(23)、钻头开合拉绳(22)和顶杆(29)。其中锥形钻头(27)包含两瓣及以上的锥形纵截的一部分，其闭合起来形成锥形。其中钻头架(24)是板状、管状、柱状组成的分支结构或拼接结构，中心有一孔，孔套在一根侧面光滑的压力柱(16)的下端，钻头架(24)中心孔径比压力柱(16)直径稍大，并可以在压力柱(16)下端沿压力柱(16)小范围上下滑动，其活动范围为插销(30)至圆盘(31)之间。其中钻头轴(26)是转动连接锥形钻头(27)与钻头架(24)末端的圆柱形轴销。其中钻头开合拉绳(22)是连接支撑架(21)上的钻头开合上绳环(20)与锥形钻头(27)上钻头开合下绳环(23)的弹性拉绳。其中钻头开合上绳环(20)是固定连接在支撑架(21)上的环形、钩形或孔型结构，钻头开合下绳环(23)是固定连接在锥形钻头(27)内侧面的环形、钩形或孔型结构。其中的顶杆(29)是固定连接在钻头架(24)上的一块金属板、环或滚筒结构，位于挂钩(28)的正下方。
所述的支撑组件包括支撑架(21)、支撑臂座(18)、支撑臂(15)、支撑架滑轮座(17)、支撑架滑轮(25)、挂钩(28)、钻头开合上绳环(20)、钢丝绳拉环(19)、支撑手座(13)、支撑手(14)、支撑簧外座(12)以及支撑簧(11)。其中的支撑架(21)是在一个柱体中心割去一个小柱体形成的环柱体， 支撑架(21)套在压力柱(16)外表，并可以在压力柱(16)外表上下滑动，其活动范围为圆盘(31)至顶架(7)之间。支撑架(21)外表面固定连接有支撑臂座(18)、支撑架滑轮座(17)、钻头开合上绳环(20)、钢丝绳拉环(19)。在支撑架(21)的外侧面通过挂钩端座和轴销转动连接挂钩(28)。支撑架滑轮座(17)上通过轴销安装有支撑架滑轮(25)。支撑臂座(18)通过轴销转动连接支撑臂(15)的首端。其中支撑手(14)是圆柱形或多边形筒状的纵截一部分，支撑手(14)内表面固定连接有支撑手座(13)和支撑簧外座(12)，支撑手座(13)和支撑簧外座(12)可以分开，也可以合并在一起。支撑手座(13)通过轴销转动连接支撑臂(15)的末端，支撑簧外座(12)通过轴销转动连接支撑簧(11)的外端。支撑手座(13)和支撑簧外座(12)上的转轴可以用同一根，也可以分开。支撑簧(11)的内端转动连接在顶架(7)上的支撑簧内座(9)上。钻头开合上绳环(20)、钢丝绳拉环(19)是固定在支撑架(21)上的环状、钩状或孔状结构。挂钩(28)下部有一个朝向压力柱(16)方向的内钩，下端面是一个内高外低的斜面，挂钩(28)形如箭头纵截而成的一半，尖端竖直向下。
所述的下顶组件包括顶架(7)、压力柱(16)、圆盘(31)、顶架滑轮座(8)、顶架滑轮(10)、支撑簧内座(9)、正位滑轮座(4)和正位滑轮(5)。其中顶架(7)是柱形或是板状、管状、柱状拼接结构，顶架(7)外表面固定连接有顶架滑轮座(8)、支撑簧内座(9)，顶架滑轮座(8)内安装有顶架滑轮(10)，支撑簧内座(9)将支撑簧(11)转动连接到顶架(7)上，顶架(7)的上面固定连接有正位滑轮座(4)，正位滑轮座(4)上安装有正位滑轮(5)，正位滑轮(5)的作用是使上部的钢丝绳处于设备的中心轴上。压力柱(16)是侧面光滑的柱形结构，也可以是带与中心轴平行的凹槽或凸起的柱状结构，压力柱(16) 下端依次穿过支撑架(21)、圆盘(31)和钻头架(24)，压力柱的下端用螺帽或者插入插销(30)，防止钻头架(24)从压力柱(16)上脱落，其中支撑架(21)可以在圆盘(31)与顶架(7)之间滑动，圆盘(31)固定连接在压力柱(16)的中下部，钻头架(24)可以在圆盘(31)以下沿压力柱(16)滑动。压力柱(16)上底面与顶架(7)中心固定连接。
卸挂组件包括卸挂盘(2)、卸挂颈(3)。卸挂颈(3)的上下端分别固定连接卸挂盘(2)和顶架(7)。卸挂组件固定连接在下顶组件的上端。卸挂颈(3)的侧面开有钢丝绳孔(6)。
本发明实施例提供一种撑壁下压抓土钻孔装置，所述钻头设备通过钢丝绳传递动力，当钢丝绳上提时，通过支撑架(21)和顶架(7)上的滑轮组的作用，将较小的钢丝绳拉力转变成支撑架(21)与顶架(7)之间的强大拉力，支撑手(14)自动向外扩张，撑住井壁，在支撑臂(15)的作用下，支撑架(21)不再上升，于是顶架(7)向下顶，迫使压力柱(16)向下压钻头，产生强大的下压力。相比于现有技术的打桩设备，能够传递更大的动力，打桩效果明显，且结构简便易搬运、生产成本低，可装在小型运输车辆上，并可安装在转盘上，与挖掘机一样方便卸运士石，适用于各种打桩环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例结构示意图全图。
1-钢丝绳、2-卸挂盘、3-卸挂颈、4-正位滑轮座、5-正位滑轮、6-钢丝绳孔、 7-顶架、8-顶架滑轮座、9-支撑簧内座、10-顶架滑轮、11-支撑簧、12-支撑簧外座、13-支撑手座、14-支撑手、15-支撑臂、16-压力柱、17-支撑架滑轮座、18-支撑臂座、19-钢丝绳拉环、20-钻头开合上绳环、21-支撑架、22-钻头开合拉绳、23-钻头开合下绳环、24-钻头架、25-支撑架滑轮、26-钻头轴、27-锥形钻头、28-挂钩、29-顶杆、30-插销、31-圆盘。
具体实施方式
为实现本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，对于部件固定连接的，无论是采用焊接连接、螺栓螺帽连接和其它任何连接方式，都属于本发明的技术，对于挂钩，无论是采用转动连接在支撑架上的钩，去钩下方的圆盘，还是用转动连接于圆盘的向上的钩，去钩支撑架，或者是用转动连接在顶架上，工作面向下的杆去顶下方的支撑架，都落入本发明的保护范围。对于正位滑轮座(4)，无论是固定在顶架(7)的上表面，还是固定在卸挂颈(3)的内侧面，也都是本发明的技术范围。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种撑壁下压抓土钻孔装置，包括钻头模块和卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳连接钻头模块，用于传递动力，所述钻头模块包括：钢丝绳(1)、卸挂盘(2)、卸挂颈(3)、正位滑轮座(4)、正位滑轮(5)、钢丝绳孔(6)、顶架(7)、顶架滑轮座(8)、支撑簧内座(9)、顶架滑轮(10)、支撑簧(11)、支撑簧外座(12)、支撑手座(13)、支撑手(14)、支撑臂(15)、压力柱(16)、支撑架滑轮座(17)、支撑臂座(18)、钢丝绳拉环(19)、钻头 开合上绳环(20)、支撑架(21)、钻头开合拉绳(22)、钻头开合下绳环(23)、钻头架(24)、支撑架滑轮(25)、钻头轴(26)、锥形钻头(27)、挂钩(28)、顶杆(29)、插销(30)、圆盘(31)。本实施例打桩装置克服了现有打桩设备庞大、昂贵，打桩深度制约且影响现有建筑、周围人和物的安全，以及不能适应狭小空间作业的技术问题。
参照图1，本发明实施例提供一种撑壁下压抓土钻孔装置，所述钻头模块包括：钻头组件、支撑组件、下顶组件及卸挂组件。
组装过程主要包括三大步，一是：将支撑架(21)从压力柱(16)的上端或下端套在压力柱(16)上，将顶架(7)固定连接在压力柱(16)的上端，将圆盘(31)穿在压力柱(16)的中下部并固定，使圆盘(31)不能在压力柱上滑动，压力柱(16)的下端插入钻头架(24)的中心孔，再在下端插入插销(30)。二是：将支撑臂(15)的一端用轴销连接在支撑臂座(18)上，将支撑手(14)通过轴销连接到支撑臂(15)的另一端，将支撑簧(11)一端通过轴销连接到支撑簧外座(12)上，将支撑簧(11)的另一端通过轴销连接到支撑簧内座(9)上，在支撑架滑轮座(17)和顶架滑轮座(8)上安装滑轮，将钻头开合拉绳(22)的两端固定连接在钻头开合下绳环(23)和钻头开合上绳环(20)上。三是来自卷扬机的钢丝绳(1)，经过卸挂盘(2)和卸挂颈(3)的轴心后，绕过正位滑轮(5)，穿过钢丝绳孔(6)，依次绕过顶架滑轮(10)、支撑架滑轮(25)、顶架滑轮(10)、支撑架滑轮(25)，如此，最后末端通过钢丝绳拉环(19)同定连接在支撑架(21)或顶架(7)上。
在工作过程中，挂卸器(已有技术，未画出)钩住卸挂盘(2)，卷扬机放松钢丝绳(1)，支撑架(21)、支撑手(14)和支撑臂(15)以及钻头(27)和钻头架(24)在重力的作用下，使钻头架(24)和支撑架(21)向下滑动， 直到支撑架(21)到达或接近圆盘(31)；钻头架(24)达到或接近插销(30)，使顶杆(29)与圆盘(31)之间的空隙能容纳挂钩(28)的钩部，挂钩(28)钩住圆盘(31)，然后上提钢丝绳(1)，因挂钩(28)仍然钩住圆盘(31)，顶架(7)与支撑架(21)之间的钢丝绳(1)虽然有总和为设备总重的拉力，但支撑架仍然不能向上滑动，使得钻头开合拉绳(22)保持放松，锥形钻头(27)保持张开，同时，在支撑簧向上向内拉力的作用下，支撑手(14)向压力柱(16)靠拢，支撑手所在位置直径小于所钻孔的孔径。保持这样的状态，下放钢丝绳(1)，设备进入桩孔中，当到达孔底后，钻头(27)接触井底，继续放松钢丝绳(1)，除钻头组件外的其它部分继续向下，钢丝绳(1)逐渐放松，钩住圆盘(31)的挂钩(28)也放松，顶杆(29)顶住挂钩(28)的下端斜口，使得挂钩(28)向外张开，不再钩住圆盘(31)，此时支撑簧(11)外低内高。然后上拉钢丝绳(1)，连接在支撑架(21)与顶架(7)之间的钢丝绳(1)收紧，于是支撑架(21)上移，此时支撑簧(11)由外低内高逐渐变为水平，支撑簧(11)的作用力由原来的向上向内的拉力逐渐变成向下向外的推力，于是支撑手(14)逐渐张开，直到支撑手(14)顶住井壁后，由于支撑手(14)与井壁之间的摩擦力的作用，使支撑手(14)不再上移，支撑架(21)也就不能在桩孔中上移，继续上拉钢丝绳(1)，在支撑架(21)与顶架(7)的钢丝绳的作用下，迫使顶架(7)产生巨大的下压力，顶架(7)通过压力柱(16)向下顶压钻头架(24)，迫使锥形钻头(27)向下进入孔底的土石中，同时，随着支撑架(21)相对于压力柱(16)的上移，支撑架(21)通过钻头开合拉绳(22)拉动锥形钻头(27)逐渐闭合，将土石抓住，此时支撑簧(11)逐渐变成内低外高，支撑簧(11)产生向下向内的拉力，所以支撑手(14)所在直径逐渐减小，直到支撑手所在的直径小于所钻的孔径，使支撑架(21)离开井壁，此时 继续上提钢丝绳(1)，将设备连同锥形钻头(27)所抓的土石提出桩孔之外，直到卸挂颈(3)进入上面的挂卸器(现有技术，图中未画出)，卸挂盘(2)被挂卸器钩住，然后下放钢丝绳(1)，顶架(7)与支撑架(21)之间的钢丝绳(1)变松弛，在锥形钻头(27)、支撑架(21)、支撑臂(15)和支撑手(14)以及钻头组件的重力作用下，支撑架(21)在压力柱(16)外表下滑，钻头开合拉绳(22)逐渐松弛，锥形钻头(27)在重力作用下张开，释放所抓的土石，直到支撑架(21)到达或接近圆盘(31)；同时钻头架(24)到达或接近最下端的插销(30)，圆盘(31)与顶杆(29)之间的空隙足以容纳挂钩(28)的钩部，继续放松钢丝绳，圆盘(31)的外缘顶住挂钩(28)的下端斜面，使挂钩(28)向外张开并继续向下移动，直到挂钩(28)钩住圆盘(31)。然后上提钢丝绳(1)，因钻头架(24)仍然处于压力柱(16)的下端，所以顶杆(29)没有接触挂钩(28)，挂钩(28)继续保持钩住圆盘(31)。继续上提钢丝绳(1)，在挂钩(28)的作用下，钢丝绳(1)被收紧，但支撑架(21)不会向上滑动，设备被上提，直到卸挂盘(2)再次上顶挂卸器中的自锁开关，挂卸器自动放开卸挂盘(2)，然后下放钢丝绳(1)，设备再次进入桩孔，继续下一循环的工作。
在地面卷扬机机座前端，安装有一环形空心柱体，空心部分直径与所打孔桩直径相等，打桩之前，先将此环形空心柱体安放在需要钻孔的位置，钻头从此环形空心柱体的中心放入，支撑手撑住此环形空心柱体的内侧进行上部的钻孔工作。