一种封闭液压冲天水钻以及旧桥加固钻孔方法与流程
1.本发明属于工程施工设备技术领域，具体涉及一种封闭液压冲天水钻以及旧桥加固钻孔方法。
背景技术：
2.随着社会的不断进步，中国汽车行业的蓬勃发展，汽车的载重也在不断增加。中国上世纪修建的一部分公路桥梁逐渐达到设计使用年限，无论是从行车安全还是承载能力都已经难以满足现阶段正常的行车需要，一部分采取了限载措施，一部分进行了拆除重建。考虑到通行需求、成本节约、保护环境等各方面的因素，大部分存在问题的公路桥梁需要在进行维修加固后重新投入使用。桥梁加固过程中通常需要在桥体下方安装承托结构，为实现与桥体的固定连接，需要在旧桥混凝土上打孔埋设螺栓，通过螺栓将承托结构与桥体相连。
3.但是由于需要从桥底往上钻孔，为保证钻头垂直于桥底面，现有的钻孔设备需要两名以上的施工人员施力并维持平衡，造成钻孔难度大，对工人体力以及技术要求高，并且效率底下以及难以保证钻孔精度。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种封闭液压冲天水钻，本发明通过在手扶落地式抗扭支架上设置可上下滑动的挡水板，将水钻电机设置在挡水板下方并且电机电机轴通过挡水板上的通孔与挡水板上方的内冷麻花平头钻相连，并在电机电机轴与通孔之间设置水封，有效避免了向上钻孔时废水进入电机损坏电机的问题。本发明中手扶落地式抗扭支架整体结构具有抗扭性，只需用手扶持即可保证水钻工作的稳定，由于不需要将手扶落地式抗扭支架利用螺栓固定在钻孔面上，钻孔效率更高；另外本发明利用脚踏式举升机构通过脚踏下压的方式驱动挡水板向上运动，从而对竖直向上钻孔的内冷麻花平头钻施加顶升力，由于更换了施力的方式，相较于人抬举着水钻沿钻孔方向对水钻直接按压施力的方式，更加省力，只需一人即可完成作业，提高了工作效率；本发明利用内冷麻花平头钻在混凝土结构上进行钻孔，能够直接形成钻孔，并且通过内冷通道向内冷麻花平头钻顶部注入水，对内冷麻花平头钻冷却的同时减少灰尘污染，并且由于平头钻钻芯实心部分大于空心部分，强度大，适用于硬质材料的钻孔，并且平头结构适用于不同形状的加工面，当遇到钢筋圆弧面也能够进行切割，适用于钢筋混凝土结构的桥体施工作业。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种封闭液压冲天水钻，包括手扶落地式抗扭支架、挡水板、水钻、水封、脚踏式举升机构和加压供水系统，所述水钻包括电机和内冷麻花平头钻；
6.所述挡水板可上下滑动的设置在手扶落地式抗扭支架上，所述电机固定设置在挡水板下方，所述内冷麻花平头钻竖直向上设置在挡水板上方，所述挡水板设置有通孔，所述电机电机轴通过通孔与内冷麻花平头钻相连，所述电机电机轴与通孔之间设置有水封；
7.所述脚踏式举升机构用于通过脚踏下压的方式驱动挡水板上下运动，所述加压供
水系统用于向内冷麻花平头钻内供水。
8.本发明的技术方案还有：所述内冷麻花平头钻包括钻杆、切割齿和粉碎齿，所述钻杆下端与电机电机轴相连，所述钻杆上端设置有容纳槽，所述切割齿可拆卸的设置在容纳槽顶部，所述粉碎齿设置在容纳槽底部，所述钻杆设置有与容纳槽相通的进水孔，所述钻杆侧壁设置有排屑槽，所述容纳槽侧壁设置有与所述排屑槽相通的排渣孔。为减小钻头顶部刀刃的磨损以及减小钻孔阻力，在内冷麻花平头钻的钻杆上端设置容纳槽，并在容纳槽顶部设置切割齿以及在容纳槽底部设置粉碎齿，当遇到钢筋等硬质材料时，只利用环形的切割齿切割硬质材料，位于容纳槽中间的混凝土易碎材料则通过粉碎齿旋转粉碎，再通过排屑槽排出容纳槽，而硬质材料不易粉碎则能够暂存在容纳槽内，相比于空心水钻钻头，内冷麻花平头钻前端的容纳槽较短，抗扭力强，内冷麻花平头钻同时具备切割和粉碎的功能，适用于钢筋混凝土的钻孔。
9.本发明的技术方案还有：还包括应力阻尼器，所述电机电机轴和钻杆之间设置有应力阻尼器。由于脚踏式举升机构举升力度不容易控制，为防止脚踏式举升机构通过脚踏下压的方式驱动挡水板上下运动过程中力度过大，造成钻杆扭断或刀刃损坏，在电机电机轴和钻杆之间设置应力阻尼器，当钻头遇到硬质物质时导致阻力瞬间增大时，能够起到缓冲的作用，更加安全，有助于提高钻头的使用寿命。
10.本发明的技术方案还有：所述脚踏式举升机构包括设置在手扶落地式抗扭支架上的脚踏液压顶，所述脚踏液压顶顶杆与电机固定连接。
11.本发明的技术方案还有：所述加压供水系统包括储水罐、送水管、水泵和流量阀，所述送水管出水端通过流量阀与进水孔相连，所述送水管进水端通过水泵与储水罐相连。
12.本发明的技术方案还有：所述加压供水系统包括高位水箱、输水管和截流阀，所述高位水箱高于水钻设置，所述输水管出水端通过截流阀与进水孔相连，所述输水管进水端与高位水箱相连。
13.本发明的技术方案还有：所述手扶落地式抗扭支架包括支撑板、支撑杆和增强杆，多个支撑杆垂直设置在支撑板上，相邻两个所述支撑杆的上端通过增强杆相连；
14.所述挡水板设置有与支撑杆匹配的导向孔，所述挡水板通过导向孔可上下滑动的套设在支撑杆上，所述挡水板位于增强杆和支撑板之间，所述电机位于各支撑杆之间。支撑板用于支撑整个水钻装置，通过支撑杆和上方的增强杆组成抗扭结构，并将挡水板套设在支撑杆上，使整个支架更加牢固。
15.本发明的技术方案还有：还包括导流板，所述导流板设置在挡水板下方，所述导流板位于电机四周。为保证电机的安全，将导流板设置在电机四周，使挡水板上方流下的冷却废水沿导流板向下流，而不会流到电机周围。
16.本发明的技术方案还有：还包括举升板，所述举升板平行于挡水板设置在导流板下方，所述电机位于举升板和挡水板之间，所述举升板可上下滑动的设置在手扶落地式抗扭支架上。为保证整个手扶落地式抗扭支架的稳定和强度，通过在手扶落地式抗扭支架上可上下滑动的设置相互平行的挡水板和举升板，所述挡水板和举升板通过导流板相连，使手扶落地式抗扭支架的整体强度更大，受力后不易变形，钻孔时稳定性更好。
17.本发明还公开了一种利用上述封闭液压冲天水钻进行旧桥钻孔的方法，包括以下步骤：
18.s1、在旧桥地面放线，在箱梁底板需要打孔位置粘贴调平钢板，在调平钢板上标注每个孔位的位置，探测箱梁中钢筋的位置并在调平钢板上做好标记；
19.s2、在箱梁下方搭设托架作为操作平台，用吊装设备将封闭液压冲天水钻吊运到操作平台上，人工微调封闭液压冲天水钻的位置，对准需要钻孔的孔位标记进行钻孔；
20.开启电机和供水系统后，操作人员用手控制手扶落地式抗扭支架防止封闭液压冲天水钻晃动，同时利用脚踩踏脚踏式举升机构，使水钻随挡水板一同向上运动，对箱梁进行施力钻孔；
21.s3、将孔位钻至设计深度后，清理孔内浮土完成钻孔。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过脚踏式举升机构驱动挡水板在手扶落地式抗扭支架向上运动，从而对向上钻孔的水钻施加举升力，本发明中手扶落地式抗扭支架整体结构具有抗扭性，由于不需要手持着水钻来维持水钻的平衡，只需用手扶持手扶落地式抗扭支架即可保持水钻钻孔时内冷麻花平头钻的稳定性，避免内冷麻花平头钻摇晃造成内冷麻花平头钻的变形，更加省力并且钻孔精度更高。
23.另外通过将水钻的电机和内冷麻花平头钻分别设置在挡水板上下两侧，电机电机轴通过挡水板上的通孔与挡水板上方的内冷麻花平头钻相连，并在电机电机轴与通孔之间设置水封，能够防止向上钻孔时废水往下流进电机中造成电机的损坏。
24.本发明利用内冷麻花平头钻在混凝土结构上进行钻孔，能够直接形成钻孔，并且利用加压供水系统通过内冷通道向内冷麻花平头钻顶部注入水，对内冷麻花平头钻冷却的同时减少灰尘污染；由于平头钻钻芯强度大，适用于硬质材料的钻孔，并且平头结构适用于不同形状的加工面，旧桥钻孔无法保证完全避开钢筋结构，当遇到钢筋圆弧面也能够进行切割，不易损坏，减少了设备成本维护以及有利于提高施工效率，具有显著的经济效益。
附图说明
25.图1为本发明所述封闭液压冲天水钻的结构示意图；
26.图2为本发明实施例1所述封闭液压冲天水钻的结构示意图；
27.图3为本发明实施例2所述封闭液压冲天水钻的结构示意图；
28.图中，1手扶落地式抗扭支架、2挡水板、21通孔、22导向孔；
29.3水钻、4水封、5电机、6内冷麻花平头钻、61钻杆、611容纳槽、612进水孔、613排屑槽、614排渣孔、62切割齿、63粉碎齿；
30.7应力阻尼器、8脚踏液压顶、9储水罐、10送水管、11水泵、12流量阀；
31.13高位水箱、14输水管、15截流阀；
32.101支撑板、102支撑杆、103增强杆、104螺杆、105固定螺母；
33.16导流板、17举升板。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明进行详细描述：
35.实施例1
36.如图1和图2所示，一种封闭液压冲天水钻，包括手扶落地式抗扭支架1、挡水板2、水钻3、水封4、脚踏式举升机构和加压供水系统，所述水钻3包括电机5和内冷麻花平头钻6。
37.所述挡水板2可上下滑动的设置在手扶落地式抗扭支架1上，所述电机5固定设置在挡水板2下方，所述内冷麻花平头钻6竖直向上设置在挡水板2上方即内冷麻花平头钻6相对于地面朝上设置，所述挡水板2设置有通孔21，所述电机5电机轴通过通孔21与内冷麻花平头钻6相连，所述电机5电机轴与通孔21之间设置有水封4。所述水封4具体为水封密封环。
38.所述内冷麻花平头钻6包括钻杆61、切割齿62和粉碎齿63，所述钻杆61下端与电机5电机轴相连，所述电机5电机轴和钻杆61之间设置有应力阻尼器7，所述钻杆61上端设置有容纳槽611，所述切割齿62通过螺栓可拆卸的设置在容纳槽611顶部，所述粉碎齿63设置在容纳槽611底部，所述钻杆61设置有与容纳槽611相通的进水孔612，所述钻杆61侧壁设置有排屑槽613，所述容纳槽611侧壁设置有与所述排屑槽613相通的排渣孔614。排屑槽613能够将粉碎的混凝土及时排出钻孔，容纳槽611则用于存放部分无法粉碎的钢铁材料和石子，减小切割齿62的受力面积，钻孔阻力更小。
39.所述脚踏式举升机构用于通过脚踏下压的方式驱动挡水板2上下运动，所述加压供水系统用于通过进水孔612向容纳槽611内供水。具体的，所述加压供水系统包括储水罐9、送水管10、水泵11和流量阀12，所述送水管10出水端通过流量阀12与进水孔612相连，所述送水管10进水端通过水泵11与储水罐9相连。
40.所述脚踏式举升机构包括设置在手扶落地式抗扭支架1上的脚踏液压顶8，所述脚踏液压顶8顶杆与电机5固定连接。
41.所述手扶落地式抗扭支架1包括支撑板101、支撑杆102和增强杆103，四个支撑杆102垂直设置在支撑板101上，相邻两个所述支撑杆102的上端通过增强杆103相连，具体的，所述支撑杆102上端设置有螺杆104，所述增强杆103两端设置有与螺杆104匹配的配合孔，将增强杆103的配合孔套设在螺杆104外侧，利用固定螺母105将增强杆103与支撑杆102固定在一起，方便手扶落地式抗扭支架1以及挡水板2的拆装。所述增强杆103与支撑杆102采用型钢制备，强度更大；所述支撑板101为钢板制备，用于增加整个水钻的稳定性。
42.所述挡水板2设置有与支撑杆102匹配的导向孔22，所述挡水板2通过导向孔22可上下滑动的套设在支撑杆102上，所述挡水板2位于增强杆103和支撑板101之间，所述电机5位于各支撑杆102之间。
43.所述封闭液压冲天水钻还包括导流板16，所述导流板16设置在挡水板2下方，所述导流板16位于电机5四周。
44.所述的封闭液压冲天水钻还包括举升板17，所述举升板17平行于挡水板2设置在导流板16下方，所述电机5位于举升板17和挡水板2之间，所述举升板17可上下滑动的设置在手扶落地式抗扭支架1上。
45.一种利用上述封闭液压冲天水钻进行旧桥加固钻孔的方法，包括以下步骤：
46.s1、在旧桥地面放线，在箱梁底板需要打孔位置粘贴调平钢板，在调平钢板上标注每个孔位的位置，探测箱梁中钢筋的位置并在调平钢板上做好标记。尽量避开钢筋进行钻孔作业。
47.s2、在箱梁下方搭设托架作为操作平台，所述托架为旧桥的承托结构，用吊装设备将封闭液压冲天水钻吊运到操作平台上，人工微调封闭液压冲天水钻的位置，对准需要钻孔的孔位标记进行钻孔。
48.开启电机5和供水系统后，操作人员用手控制手扶落地式抗扭支架1防止封闭液压
冲天水钻晃动，同时利用脚踩踏脚踏式举升机构，使水钻3随挡水板2一同向上运动，对箱梁进行施力钻孔，钻孔过程中，施工人员穿戴雨衣等防水护具，避免打湿衣服。
49.s3、将孔位钻至设计深度后，清理孔内浮土完成钻孔，当所有钻孔完成后，在钻孔内埋设螺栓，然后将托架与桥体利用螺母与螺栓配合固定在一起，再利用斜拉索将托架两端与高于桥面的支撑立柱顶端连接，起到加固桥体的作用。
50.旧桥的加固方法是在原桥墩两侧增加桩基、承台、索塔，桥梁上增加钢托梁和钢托架，中间跨向两侧布置四组斜拉索装置，引桥一侧布置两组斜拉索装置方法进行加固。在旧桥加固时，托架钻孔施工中每个托架的安装都需要在原箱梁底板打孔植螺栓100多个，设计打孔深度45cm，孔径25mm，且要求避开钢筋。原桥挂篮施工，钢筋分布密集，通过雷达探测都无法准确确定钢筋位置，因此需要采用水钻切掉钢筋。由于是在梁底平台上向上钻孔施工，对工人的体力要求非常大，用普通钻孔方法每4人轮流操作一台钻机，每天只能钻10个孔，操作工人劳动量大，操作风险极大，手持钻机进入混凝土后遇到钢筋特别容易卡钻，扭伤工人手臂工。
51.切实解决了打断钢筋的问题，本发明通过增加钻机着力平台，利用钢框架固定钻机，并在框架底部加装一个液压顶代替工人给钻机提供顶升力，工人用脚控制液压杆就能够提升钻机，从而大大提升了钻孔效率和钻机固定问题，改良后的钻机每台钻机只需要一人操作一人辅助每天就能钻孔100个，而且降低了工人劳动量。明显的提高了工作效率而且降低了人工成本。
52.(一)应用例对比
53.表1钻孔5000个费用对比表
[0054][0055]
费用计算说明：
[0056]
(1)普通钻机：
[0057]
人工：2000*200＝400000元，普通钻机4台共4000元，四台电机共10000元，用电10000度共20000元，损耗钻头2000个共120000元。
[0058]
总费用：为400000+4000+10000+20000+120000＝554000元。
[0059]
(2)封闭液压冲天水钻：
[0060]
人工：100*200＝20000元，水钻2台3000元，钢框架制作两台4000元，电机两台5000元，液压顶两台2000元。用电120000度共240000元，钻头损耗4000个共240000元。
[0061]
总费用：为20000+3000+4000+5000+2000+120000+240000＝394000元。
[0062]
对比发现，虽然在实际操作中由于液压顶不容易控制力度造成钻头损耗增加，但是综合来看本发明的封闭液压冲天水钻相比普通钻机在工作效率及费用方面都有明显的改善，尤其大大缩短了工作时间，具有显著的经济效益。
[0063]
实施例2
[0064]
如图3所示，与实施例1不同之处在于，所述加压供水系统包括高位水箱13、输水管14和截流阀15，所述高位水箱13高于水钻3设置，所述输水管14出水端通过截流阀15与进水孔612相连，所述输水管14进水端与高位水箱13相连，所述高位水箱13可设置在旧桥桥面上，方便加水同时高于操作平台，能够形成高度压力差，从而向水钻3加压供水。
技术特征：
1.一种封闭液压冲天水钻，其特性在于：包括手扶落地式抗扭支架(1)、挡水板(2)、水钻(3)、水封(4)、脚踏式举升机构和加压供水系统，所述水钻(3)包括电机(5)和内冷麻花平头钻(6)；所述挡水板(2)可上下滑动的设置在手扶落地式抗扭支架(1)上，所述电机(5)固定设置在挡水板(2)下方，所述内冷麻花平头钻(6)竖直向上设置在挡水板(2)上方，所述挡水板(2)设置有通孔(21)，所述电机(5)电机轴通过通孔(21)与内冷麻花平头钻(6)相连，所述电机(5)电机轴与通孔(21)之间设置有水封(4)；所述脚踏式举升机构用于通过脚踏下压的方式驱动挡水板(2)上下运动，所述加压供水系统用于向内冷麻花平头钻(6)内供水。2.根据权利要求1所述的封闭液压冲天水钻，其特性在于：所述内冷麻花平头钻(6)包括钻杆(61)、切割齿(62)和粉碎齿(63)，所述钻杆(61)下端与电机(5)电机轴相连，所述钻杆(61)上端设置有容纳槽(611)，所述切割齿(62)可拆卸的设置在容纳槽(611)顶部，所述粉碎齿(63)设置在容纳槽(611)底部，所述钻杆(61)设置有与容纳槽(611)相通的进水孔(612)，所述钻杆(61)侧壁设置有排屑槽(613)，所述容纳槽(611)侧壁设置有与所述排屑槽(613)相通的排渣孔(614)。3.根据权利要求1所述的封闭液压冲天水钻，其特性在于：还包括应力阻尼器(7)，所述电机(5)电机轴和钻杆(61)之间设置有应力阻尼器(7)。4.根据权利要求1所述的封闭液压冲天水钻，其特性在于：所述脚踏式举升机构包括设置在手扶落地式抗扭支架(1)上的脚踏液压顶(8)，所述脚踏液压顶(8)顶杆与电机(5)固定连接。5.根据权利要求1所述的封闭液压冲天水钻，其特性在于：所述加压供水系统包括储水罐(9)、送水管(10)、水泵(11)和流量阀(12)，所述送水管(10)出水端通过流量阀(12)与进水孔(612)相连，所述送水管(10)进水端通过水泵(11)与储水罐(9)相连。6.根据权利要求1所述的封闭液压冲天水钻，其特性在于：所述加压供水系统包括高位水箱(13)、输水管(14)和截流阀(15)，所述高位水箱(13)高于水钻(3)设置，所述输水管(14)出水端通过截流阀(15)与进水孔(612)相连，所述输水管(14)进水端与高位水箱(13)相连。7.根据权利要求1所述的封闭液压冲天水钻，其特性在于：所述手扶落地式抗扭支架(1)包括支撑板(101)、支撑杆(102)和增强杆(103)，多个支撑杆(102)垂直设置在支撑板(101)上，相邻两个所述支撑杆(102)的上端通过增强杆(103)相连；所述挡水板(2)设置有与支撑杆(102)匹配的导向孔(22)，所述挡水板(2)通过导向孔(22)可上下滑动的套设在支撑杆(102)上，所述挡水板(2)位于增强杆(103)和支撑板(101)之间，所述电机(5)位于各支撑杆(102)之间。8.根据权利要求1所述的封闭液压冲天水钻，其特性在于：还包括导流板(16)，所述导流板(16)设置在挡水板(2)下方，所述导流板(16)位于电机(5)四周。9.根据权利要求8所述的封闭液压冲天水钻，其特性在于：还包括举升板(17)，所述举升板(17)平行于挡水板(2)设置在导流板(16)下方，所述电机(5)位于举升板(17)和挡水板(2)之间，所述举升板(17)可上下滑动的设置在手扶落地式抗扭支架(1)上。10.一种利用权利要求1-9任一所述封闭液压冲天水钻进行旧桥加固钻孔的方法，其特
征在于，包括以下步骤：s1、在旧桥地面放线，在箱梁底板需要打孔位置粘贴调平钢板，在调平钢板上标注每个孔位的位置，探测箱梁中钢筋的位置并在调平钢板上做好标记；s2、在箱梁下方搭设操作平台，用吊装设备将封闭液压冲天水钻吊运到操作平台上，人工微调封闭液压冲天水钻的位置，对准需要钻孔的孔位标记进行钻孔；开启电机(5)和供水系统后，操作人员用手控制手扶落地式抗扭支架(1)防止封闭液压冲天水钻晃动，同时利用脚踩踏脚踏式举升机构，使水钻(3)随挡水板(2)一同向上运动，对箱梁进行施力钻孔；s3、将孔位钻至设计深度后，清理孔内浮土完成钻孔。
技术总结
本发明属于工程施工设备技术领域，具体涉及一种封闭液压冲天水钻以及旧桥加固钻孔方法，本发明通过脚踏式举升机构驱动挡水板在手扶落地式抗扭支架上向上运动，从而对水钻施加举升力，通过手扶落地式抗扭支架保持水钻钻孔时的稳定性，避免水钻摇晃造成内冷麻花平头钻的变形，更加省力并且钻孔精度更高。另外通过将水钻的电机和内冷麻花平头钻分别设置在挡水板上下两侧，电机电机轴通过挡水板上的通孔与挡水板上方的内冷麻花平头钻相连，并在电机电机轴与通孔之间设置水封，能够防止向上钻孔时废水往下流进电机中造成电机的损坏。另外利用加压供水系统向内冷麻花平头钻内供水，用于冷却内冷麻花平头钻并减小钻孔阻力和灰尘。冷却内冷麻花平头钻并减小钻孔阻力和灰尘。冷却内冷麻花平头钻并减小钻孔阻力和灰尘。
