CN117432326A - 一种异构地表基质的开挖装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异构地表基质的开挖装置及方法，开挖装置包括钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头，于辊压式挤密机构和钻进头之间构造有旋挖式敲击破碎机构，旋挖式敲击破碎机构的上端构造有升降机构，升降机构与辊压式挤密机构连接，于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头之间构造有供排通道；方法包括：Step1、将钻进杆与动力头连接；Step2、开启钻机和旋挖式敲击破碎机构，进行开挖作业；Step3、钻进头向下旋挖，同时旋挖式敲击破碎机构对地表基质进行破碎；Step4、当遇到不同的地表基质时，进行相对应操作，实现顺利开挖作业。本发明可适应不同地表基质的开挖作业，无需更换设备，操作简单、方便，具有极高的开挖效率。本发明适用于地表基质开挖的技术领域。

Description

一种异构地表基质的开挖装置及方法

技术领域

本发明属于地表基质开挖的技术领域，具体地说，涉及一种异构地表基质的开挖装置及方法。

背景技术

地表基质具有多种形态，有松软的泥土、沙土基质，有硬质的岩石、碎石基质，还有含有积水的基质。在对上述的地表基质进行开挖时，需要采用不同的开挖设备及相应的措施，以实现顺利开挖的目的。然而，在一些特殊的地带，其地表基质较为复杂，可能为上述的多种形态的地表基质共同组成，这样，无法进行针对性的开挖作业，即需要更换不同的开挖设备。即在对松软的地表基质进行开挖时，能够对地表基质进行挤密，使得开挖处密实，不易出现坍缩的情况。在对硬质的地表基质进行开挖时，需要对岩石层或者大块的碎石进行破碎，进而实现顺利开挖的作业。在开挖遇到积水时，需要对积水进行抽离，以便于后续将积水处加固，并确保开挖的顺利进行。由此可知，在对具有多样性的地表基质进行开挖时，需要更换不同的开挖设备来完成，不但工作量大，而且操作麻烦，作业效率低。

发明内容

本发明提供一种异构地表基质的开挖装置及方法，用以适应不同的地表基质的开挖作业，无需更换设备，操作简单、方便，并具有极高的开挖效率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种异构地表基质的开挖装置，包括自上而下依次可拆卸连接的钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头，于所述辊压式挤密机构和钻进头之间构造有旋挖式敲击破碎机构，所述旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头的下端，所述旋挖式敲击破碎机构的上端构造有升降机构，所述升降机构与辊压式挤密机构连接，且升降机构带动旋挖式敲击破碎机构升降并驱动辊压式挤密机构做开合运动，于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头之间构造有与外界连通的供排通道。

进一步的，所述辊压式挤密机构包括上下两端分别与钻进杆和钻进头可拆卸连接的装配筒，所述升降机构同轴设置于装配筒内，且多个挤密辊的上端分别与升降机构铰接，这些挤密辊的下端与装配筒的下部铰接，挤密辊沿装配筒的周向均匀设置。

进一步的，于所述装配筒的周向均匀地开设有多个装配口，各所述装配口沿竖直方向延伸，挤密辊装配于相对应的装配口内，且挤密辊转动连接于与其轴线重合的轴杆上，所述轴杆的上端通过第一铰接轴与连接臂铰接，所述连接臂远离第一铰接轴的一端与升降机构铰接，轴杆的下端通过第二铰接轴铰接于装配口的下部处。

进一步的，于所述挤密辊的轴向两端分别构造有装配槽，于各所述装配槽内转动连接有波形弹簧，所述波形弹簧的一端伸出装配槽并与轴杆固定连接。

进一步的，所述升降机构包括下端与旋挖式敲击破碎机构连接的活动套，一连接杆的下端沿活动套的轴线伸入活动套内，且连接杆的下端构造有与活动套内壁相适配的活塞，所述活塞将活动套的内腔分隔成下腔室和上腔室，连接杆的上部通过多个连接条与装配筒的上端连接，于连接杆的上端构造有连接头，所述连接头插装于钻进杆下端的连接槽内；于钻进杆上开设有第一液压通道和第二液压通道，于连接杆上开设有第三液压通道和第四液压通道，所述第一液压通道与第三液压通道连通，所述第二液压通道与第四液压通道连通，且第三液压通道和第四液压通道分别与下腔室和上腔室连通。

进一步的，所述旋挖式敲击破碎机构包括安装于升降机构下端的液压马达，所述液压马达的输出轴朝下设置，且于所述输出轴的下端同轴连接有驱动盘，于所述钻进头内间隔设置多个顶杆，各所述顶杆竖直设置并与钻进头弹性连接，顶杆在驱动盘的驱动下沿竖向往复运动，且顶杆的下端伸出或者缩回钻进头内。

进一步的，所述钻进头包括具有安装腔的钻头本体，于所述钻头本体的外周面上构造有沿其轴线螺旋延伸的螺旋钻齿，于钻头本体的安装腔内构造有分隔板，所述分隔板与钻头本体下端之间形成介质腔，顶杆的下端穿过介质腔并伸出钻头本体的下端；所述供排通道包括供给通道和排出通道，所述供给通道包括分别构造于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头上的第一供给通道、第二供给通道及第三供给通道，且第一供给通道、第二供给通道及第三供给通道依次连通，第三供给通道与介质腔连通，所述排出通道包括分别构造于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头上的第一排出通道、第二排出通道及第三排出通道，且第一排出通道、第二排出通道及第三排出通道依次连通，第三排出通道与介质腔连通。

进一步的，所述顶杆的上端伸出分隔板并伸至驱动盘的下端处，于顶杆的上端构造有承接头，于顶杆外套装有回位弹簧，所述回位弹簧的两端分别与分隔板和承接头的相对应端固定连接，于所述驱动盘的下端面上间隔构造有多个顶压凸起，各所述顶压凸起与驱动盘的下端面平缓过渡。

进一步的，于所述顶杆的下端构造有破碎头，于所述钻进头下端构造有多个孔道，破碎头穿过相对应的孔道并伸出钻进头，且顶杆随钻进头同步旋转，相邻破碎头的运动轨迹的边沿相互重叠。

本发明还公开了一种利用上述的异构地表基质的开挖装置的开挖方法，包括如下步骤：

Step1、将钻进杆的上端与钻机的动力头连接；

Step2、之后，开启钻机和旋挖式敲击破碎机构，对预定区域进行开挖作业；

Step3、钻进头向下旋挖，同时旋挖式敲击破碎机构对钻进头下方的地表基质进行破碎；

当旋挖过程中遇到松软地表基质时，

Step4-1-1、控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头，将速凝混凝土浆通过供排通道供应至钻进头，并由钻进头的下端射流而出，随着钻进头的旋挖，混凝土浆逐渐渗入周围的地表基质内；

Step4-1-2、根据地表基质的松软程度，控制升降机构使之驱动辊压式挤密机构逐渐打开到预定的程度，辊压式挤密机构随钻进杆转动并逐渐将钻孔周壁的地表基质挤密于其周边范围内；

Step4-1-3、当辊压式挤密机构通过松软地表基质后，控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，将清洗水通入供排通道，并排至外界，使得供排通道内的混凝土浆被逐渐排出；

当旋挖过程中遇到地下积水时，

Step4-2-1、控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头，将抽水泵与供排通道连通；

Step4-2-2、开启抽水泵，地下积水通过钻进头和供排通道后被抽离而出；

Step4-2-3、当地下积水被完全抽离后，控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，将清洗水通入供排通道，并排至外界，使得供排通道内的泥渣被逐渐排出；

当旋挖过程中遇到硬质地表基质时，

Step4-3-1、控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，且辊压式挤密机构处于闭合的状态；

Step4-3-2、将冷却水通过供排通道供应至钻进头，使之对钻进头进行持续的冷却；

Step4-3-3、控制旋挖式敲击破碎机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端对硬质地表基质进行旋挖、敲击破碎，直至钻进头通过硬质地表基质为止。

本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明通过钻进头对地表基质进行钻进，实现地表基质的开挖作业；在遇到松软地表基质时，可通过升降机构控制辊压式挤密机构打开，使得辊压式挤密机构的辊压范围大于钻进头钻进的径向范围，进而在辊压式挤密机构的辊压下钻孔周围的地表基质被逐渐挤压而变得密实，与此同时，可将速凝混凝土浆通过供排通道供应至钻进头，之后由钻进头射流至钻孔内，配合着辊压式挤密机构的辊压，使得钻孔的孔壁被加固，并且在完成混凝土浆注浆作业后，需及时冲刷供排通道，以避免出现堵塞的情况；在遇到硬质的地表基质时，控制旋挖式敲击破碎机构动作，使其对硬质地表基质进行敲击、破碎作业，而且由于在对硬质地表基质开挖时会产生大量的热量，这时，需要将冷却水通过供排通道与外界形成循环，进而将钻进头及旋挖式敲击破碎机构进行冷却，使得开挖作业的顺利进行；在遇到地下积水时，控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头的下端，这样，钻进头的下端将地下积水与供排通道连通，供排通道与抽水泵连接，抽水泵将地下积水通过供排通道抽离钻孔；综上可知，本发明能够适应不同的地表基质的开挖作业，无需更换设备，操作简单、方便，并且具有极高的开挖效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例另一角度的结构示意图；

图3为本发明实施例钻进杆的局部结构示意图；

图4为本发明实施例钻进杆另一角度的结构示意图；

图5为本发明实施例钻进杆与液压转接件连接的局部结构剖视图；

图6为本发明实施例钻进杆与液压转接件连接的另一角度局部结构剖视图；

图7为本发明实施例钻进杆与供排转接件连接的局部结构剖视图；

图8为本发明实施例辊压式挤密机构与升降机构连接的结构示意图；

图9为本发明实施例辊压式挤密机构与升降机构连接的另一角度的结构示意图；

图10为本发明实施例辊压式挤密机构与升降机构连接的轴向结构剖视图；

图11为本发明实施例升降机构、液压马达、驱动盘及多个挤密辊连接的结构示意图；

图12为本发明实施例装配筒和升降机构连接的局部结构示意图；

图13为本发明实施例升降机构的轴向结构剖视图；

图14为本发明实施例挤密辊、轴杆及波形弹簧连接的结构示意图；

图15为本发明实施例挤密辊、轴杆及波形弹簧连接的结轴向结构剖视图；

图16为本发明实施例钻进头的结构示意图；

图17为本发明实施例钻进头另一角度的结构示意图；

图18为本发明实施例钻进头和旋挖式敲击破碎机构相对应设置的轴向结构剖视图。

标注部件：100-钻进杆，101-钻杆本体，102-第一液压通道，103-第二液压通道，104-液压孔A，105-液压孔B，106-第一供给通道，107-第一排出通道，108-连接槽，200-辊压式挤密机构，201-装配筒，202-挤密辊，203-轴杆，204-第一铰接轴，205-第二铰接轴，206-装配槽，207-波形弹簧，208-连接臂，209-活动套，210-连接杆，211-活塞，212-下腔室，213-上腔室，214-第三液压通道，215-第四液压通道，216-液压马达，217-第一液压管，218-第二液压管，219-液压孔C，220-液压孔D，221-驱动盘，222-顶压凸起，223-护套，224-装配口，225-第二供给通道，226-第二排出通道，227-连接头，228-连接条，300-钻进头，301-钻头本体，302-螺旋钻齿，303-顶杆，304-破碎头，305-分隔板，306-介质腔，307-第三供给通道，308-第三排出通道，309-承接头，310-回位弹簧，400-液压转接件，401-第一液压腔，402-第二液压腔，403-第三液压腔，404-第四液压腔，405-第一液压接头，406-第二液压接头，407-第三液压接头，408-第四液压接头，500-供排转接件，501-第一环形腔，502-第二环形腔，503-第一接头，504-第二接头。

实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种异构地表基质的开挖装置，如图1-18所示，包括钻进杆100、辊压式挤密机构200、旋挖式敲击破碎机构、升降机构及钻进头300。其中，钻进杆100、辊压式挤密机构200及钻进头300自上而下依次可拆卸连接在一起，而且钻进杆100的上端与钻机的动力头连接，通过动力头来控制钻进杆100的旋转及下行运动，使得钻头进行向下旋挖的作业。本发明的旋挖式敲击破碎机构构造在述辊压式挤密机构200和钻进头300之间，该旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头300的下端。升降机构构造在旋挖式敲击破碎机构的上端，该升降机构与辊压式挤密机构200连接，并且在升降机构的动作下，升降机构带动旋挖式敲击破碎机构升降，进而使得升降机构驱动辊压式挤密机构200做开合运动。本发明还设置有供排通道，该供排通道构造在钻进杆100、辊压式挤密机构200及钻进头300之间，并且供排通道与外界相连通。本发明的工作原理及优势在于：本发明通过钻进头300对地表基质进行钻进，实现地表基质的开挖作业；在遇到松软地表基质时，可通过升降机构控制辊压式挤密机构200打开，使得辊压式挤密机构200的辊压范围大于钻进头300钻进的径向范围，进而在辊压式挤密机构200的辊压下钻孔周围的地表基质被逐渐挤压而变得密实，与此同时，可将速凝混凝土浆通过供排通道供应至钻进头300，之后由钻进头300射流至钻孔内，配合着辊压式挤密机构200的辊压，使得钻孔的孔壁被加固，并且在完成混凝土浆注浆作业后，需及时冲刷供排通道，以避免出现堵塞的情况；在遇到硬质的地表基质时，控制旋挖式敲击破碎机构动作，使其对硬质地表基质进行敲击、破碎作业，而且由于在对硬质地表基质开挖时会产生大量的热量，这时，需要将冷却水通过供排通道与外界形成循环，进而将钻进头300及旋挖式敲击破碎机构进行冷却，使得开挖作业的顺利进行；在遇到地下积水时，控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头300的下端，这样，钻进头300的下端将地下积水与供排通道连通，供排通道与抽水泵连接，抽水泵将地下积水通过供排通道抽离钻孔；综上可知，本发明能够适应不同的地表基质的开挖作业，无需更换设备，操作简单、方便，并且具有极高的开挖效率。

作为本发明一个优选的实施例，如图8-11所示，辊压式挤密机构200包括装配筒201和多个挤密辊202。其中，装配筒201的上下两端（轴向两端）分别与钻进杆100的下端和钻进头300的上端可拆卸连接在一起，升降机构设置在装配筒201内，并且升降机构与装配筒201的轴线重合。本实施例所述的多个挤密辊202均与升降机构连接，并且这些挤密辊202沿装配筒201的周向均匀设置。每个挤密辊202的上端与升降机构铰接，挤密辊202的下端与装配筒201的下部相对应部位铰接。本实施例的工作原理为：驱动升降机构升降时，升降机构带动挤密辊202的上端远离或者靠近其轴线，进而实现所有的挤密辊202的上端同步外张或者闭合；当遇到松软的地表基质时，挤密辊202的上端呈外张的形态，这样，在挤密辊202随装配筒201转动的过程中，挤密辊202的旋转轨迹为圆台的形状，随着钻进头300的向下钻进，挤密辊202自下而上逐渐地对钻孔孔壁进行挤密，使得钻孔逐渐地被挤压外扩，同时钻孔附近的地表基质呈递进式地被挤压密实。当对硬质的地表基质进行开挖时，升降机构驱动挤密辊202闭合，减少了挤密辊202与钻孔内壁的接触面积，从而避免了挤密辊202干扰向下钻进的进程。

作为本发明一个优选的实施例，如图11-12所示，在装配筒201的周向均匀地开设有多个装配口224，每个装配口224沿竖直方向延伸，挤密辊202装配在相对应的装配口224内。其中，挤密辊202转动连接在轴杆203上，挤密辊202与轴杆203的轴线重合，该轴杆203的上端和下端分别连接有第一铰接轴204和第二铰接轴205，第一铰接轴204与连接臂208铰接，连接臂208远离第一铰接轴204的一端与升降机构铰接，第二铰接轴205铰接在装配口224的下部处。本实施例的工作原理为：在升降机构升降过程中，升降机构通过连接臂208驱动轴杆203的上端外张或者闭合，使得挤密辊202随轴杆203同步动作；当挤密辊202随装配筒201转动时，挤密辊202辊压在钻孔的孔壁上，使得钻孔孔壁被辊压密实。本实施例为了避免钻孔中的地下积水、淤泥、碎石等对升降机构的下端及旋挖式敲击破碎机构上部部件造成损坏，所采取的措施为，在装配筒201内设置有护套223，该护套223套装在升降机构的中下部的位置处，并且升降机构可在护套223内滑动。该护套223起到阻挡杂质进入升降机构下端的作用，进而起到保护升降机构的下端及旋挖式敲击破碎机构上部部件的目的。而且护套223还起到支撑、导向的作用，使得升降机构升降稳定，且在升降机构承受外力时，护套223能够分担较大一部分外力的作用。该护套223与装配筒201固定连接，这样，护套223所承受的外力被逐渐转移至装配筒201上，从而有效地削弱其所受的外力，确保了辊压式挤密机构200的稳定运行，并且提高了辊压式挤密机构200及护套223的使用寿命。

作为本发明一个优选的实施例，如图14-15所示，在挤密辊202的轴向两端分别构造有装配槽206，在每个装配槽206内装配有波形弹簧207，轴杆203的两端分别穿过这两个波形弹簧207，该波形弹簧207的一端与挤密辊202转动连接，波形弹簧207的另一端伸出装配槽206并与轴杆203固定连接。本实施例的工作原理为：在挤密辊202在对地表基质进行挤密的过程中，挤密辊202遇到硬质物体或者软硬程度不同的地表基质，这时，挤密辊202对钻孔孔壁的挤密程度也会发生相应的改变，即相对较硬的地表基质的挤密程度较弱，相对较软的地表基质的挤密程度较强，这样，挤密辊202发生一定的轴向位移，挤密辊202朝向相对较软的地表基质方向运动，此时两个波形弹簧207发生弹性形变，一个波形弹簧207弹性拉伸，另一个波形弹簧207弹性压缩，进而使得挤密辊202自动调整，并实现对软硬交汇的地表基质的辊压作业，避免挤密辊202承受较大的轴向外力，而且无法实现充分挤密的目的。

作为本发明一个优选的实施例，如图8-13所示，升降机构包括活动套209和连接杆210。其中，活动套209的下端与旋挖式敲击破碎机构连接，连接杆210的下端沿活动套209的轴线伸入活动套209内，并且在连接杆210的下端构造有活塞211，该活塞211与活动套209内壁相适配，活塞211将活动套209的内腔分隔成下腔室212和上腔室213。本实施例活动套209内腔的横截面为正多边形，活塞211的横截面亦为正多边形。连接杆210的上部通过多个连接条228与装配筒201的上端连接，连接杆210的上端构造有连接头227，在钻进杆100的下端的中心处开设有连接槽108，连接头227插装在连接槽108内。本实施例在钻进杆100上开设有第一液压通道102和第二液压通道103，在连接杆210上开设有第三液压通道214和第四液压通道215；其中，第一液压通道102与第三液压通道214连通，第二液压通道103与第四液压通道215连通，并且第三液压通道214与下腔室212连通，第四液压通道215与上腔室213连通。本实施例的工作原理为：由于本实施例的连接杆210通过连接条228与装配筒201固定，这样，在液压油的驱动下活动套209沿竖直方向运动，进而使得活动套209带动旋挖式敲击破碎机构沿竖直方向运动，从而实现旋挖式敲击破碎机构下端伸出或者缩回钻进头300。而且本实施例连接臂208的一端铰接在活动套209的上端处，在活动套209竖向运动的过程中，活动套209带动连接臂208动作，使得连接臂208驱动轴杆203和轴杆203上的挤密辊202做外张或者闭合的运动。具体地，液压油分为两个液压油路，一个液压油路与下腔室212连通，另一个液压油路与上腔室213连通。在一路液压油进入下腔室212，而且另一路液压油由上腔室213排出时，活动套209向下运动，进而使其驱动旋挖式敲击破碎机构向下运动，同时活动套209通过连接臂208带动挤密辊202逐渐闭合；在一路液压油由下腔室212排出，而且另一路液压油进入上腔室213内时，活动套209向上运动，进而使其驱动旋挖式敲击破碎机构向上运动，同时活动套209通过连接臂208带动挤密辊202逐渐外张。

作为本发明一个优选的实施例，如图10-11、18所示，旋挖式敲击破碎机构包括液压马达216、驱动盘221和多根顶杆303。其中，液压马达216安装在升降机构的下端，该液压马达216的输出轴朝下设置，并且驱动盘221连接在液压马达216的输出轴的下端，该驱动盘221与输出轴的轴线重合。本实施例所述的多根顶杆303间隔设置在钻进头300内，每根顶杆303竖直设置并与钻进头300弹性连接，顶杆303的上端可与驱动盘221接触，而且当顶杆303与驱动盘221接触时，液压马达216驱动驱动盘221转动，使得驱动盘221驱动顶杆303沿竖直方向往复运动，与此同时，顶杆303的下端伸出或者缩回钻进头300内，进而实现顶杆303对硬质的地表基质进行敲击破碎的目的。本实施例的液压马达216通过盘绕的第一液压管217和第二液压管218与液压孔C219和液压孔D220连通，液压孔C219和液压孔D220均开设在装配筒201内，在钻进杆100内构造有液压孔A104和液压孔B105,液压孔A104与液压孔C219连通，液压孔B105与液压孔D220连通，进而使得在液压油的作用下实现液压马达216的正常运转。本实施例第一液压管217和第二液压管218均为橡胶管，以便于活动套209带动液压马达216沿竖直方向运动，防止二者阻碍液压马达216的运动。

作为本发明一个优选的实施例，如图16-18所示，钻进头300包括钻头本体301，该钻头本体301具有安装腔，在钻头本体301的外周面上构造有螺旋钻齿302，该螺旋钻齿302沿钻头本体301的轴线螺旋延伸。本实施例在钻头本体301的安装腔内构造有分隔板305，分隔板305与钻头本体301下端之间形成介质腔306，顶杆303的下端穿过介质腔306并伸出钻头本体301的下端。其中，顶杆303的上端伸出分隔板305并伸至驱动盘221的下端处，在顶杆303的上端构造有承接头309，在顶杆303外套装有回位弹簧310，该回位弹簧310的两端分别与分隔板305和承接头309的相对应端固定连接。本实施例在驱动盘221的下端面上间隔构造有多个顶压凸起222，每个顶压凸起222与驱动盘221的下端面平缓过渡。本实施例在顶杆303的下端构造有破碎头304，在钻进头300下端构造有多个孔道，破碎头304穿过相对应的孔道并伸出钻进头300，而且顶杆303随钻进头300同步旋转，相邻破碎头304的运动轨迹的边沿相互重叠。本实施例的工作原理为：钻进杆100通过辊压式挤密机构200带动钻进头300转动并逐渐向下运动，进而实现对地表基质的开挖作业；当遇到硬质的地表基质时，升降机构驱动液压马达216下降，使得驱动盘221压迫各根顶杆303上的的承接头309，之后，液压马达216驱动驱动盘221旋转，使得驱动盘221上的顶压凸起222随之旋转，进而使顶压凸起222对其运动轨迹上的顶杆303进行顶压，同时在回位弹簧310的作用下，顶杆303沿竖直方向做往复运动，实现了破碎头304往复敲击硬质地表基质的目的，使得地表基质被逐渐地破碎。而且由于相邻破碎头304的运动轨迹的边沿相互重叠，进而避免出现破碎死角的情况，提高了破碎的充分性。

作为本发明一个优选的实施例，如图3、8、18所示，供排通道包括供给通道和排出通道。其中，供给通道包括分别构造在钻进杆100、辊压式挤密机构200及钻进头300上的第一供给通道106、第二供给通道225及第三供给通道307，并且第一供给通道106、第二供给通道225及第三供给通道307依次连通，第三供给通道307与介质腔306连通。排出通道包括分别构造在钻进杆100、辊压式挤密机构200及钻进头300上的第一排出通道107、第二排出通道226及第三排出通道308，并且第一排出通道107、第二排出通道226及第三排出通道308依次连通，第三排出通道308与介质腔306连通。当需要对钻进头300进行冷却时，开启供给通道和排出通道，冷却水通过供给通道进入到介质腔306内并对钻进头300进行冷却，之后通过排出通道排出。当需要将混凝土浆注入钻孔时，开启供给通道，关闭排出通道，混凝土浆进入到介质腔306内，之后由钻进头300下端的孔道射流进入钻孔内，使得混凝土浆被逐渐压入钻孔周围的地表基质内。当需要清洗供给通道时，开启供给通道和排出通道，清洗水依次通过供给通道、介质腔306及排出通道，进而实现清洗的目的，避免混凝土浆凝固而堵塞供给通道。

作为本发明一个优选的实施例，如图5-6所示，钻进杆100包括钻杆本体101，在该钻杆本体101外套装有液压转接件400，该液压转接件400与钻杆本体101转动连接，该液压转接件400具有相互独立的第一液压腔401、第二液压腔402、第三液压腔403及第四液压腔404，液压转接件400上还分别构造有第一液压接头405、第二液压接头406、第三液压接头407及第四液压接头408，其中，第一液压接头405、第二液压接头406、第三液压接头407及第四液压接头408分别与第一液压腔401、第二液压腔402、第三液压腔403及第四液压腔404连通。第一液压腔401和第二液压腔402分别与液压孔B105和液压孔A104连通，第三液压腔403和第四液压腔404分别与第二液压通道103和第一液压通道102连通。如图7所示，在钻杆本体101外套装有供排转接件500，该供排转接件500与钻杆本体101转动连接，该供排转接件500具有相互独立的第一环形腔501和第二环形腔502，在供排转接件500上构造有第一接头503和第二接头504，其中，第一接头503和第二接头504分别与第一环形腔501和第二环形腔502连通，第一环形腔501和第二环形腔502分别与第一供给通道106和第一排出通道107连通。本实施例在第一液压接头405、第二液压接头406、第三液压接头407、第四液压接头408、第一接头503及第二接头504上分别安装有控制阀，用于控制各个接头的启闭及通过各个接头的介质流量。并且通过启闭第一接头503和第二接头504上的控制阀，来实现供给通道和排出通道的启闭。

本发明还公开了一种利用上述的异构地表基质的开挖装置的开挖方法，包括如下步骤：

Step1、将钻进杆100的上端与钻机的动力头连接；

Step2、之后，开启钻机和旋挖式敲击破碎机构，对预定区域进行开挖作业；

Step3、钻进头300向下旋挖，同时旋挖式敲击破碎机构对钻进头300下方的地表基质进行破碎；

当旋挖过程中遇到松软地表基质时，

Step4-1-1、控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头300，将速凝混凝土浆通过供排通道供应至钻进头300，并由钻进头300的下端射流而出，随着钻进头300的旋挖，混凝土浆逐渐渗入周围的地表基质内；

Step4-1-2、根据地表基质的松软程度，控制升降机构使之驱动辊压式挤密机构200逐渐打开到预定的程度，辊压式挤密机构200随钻进杆100转动并逐渐将钻孔周壁的地表基质挤密于其周边范围内；

Step4-1-3、当辊压式挤密机构200通过松软地表基质后，控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头300，将清洗水通入供排通道，并排至外界，使得供排通道内的混凝土浆被逐渐排出；

当旋挖过程中遇到地下积水时，

Step4-2-1、控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头300，将抽水泵与供排通道连通；

Step4-2-2、开启抽水泵，地下积水通过钻进头300和供排通道后被抽离而出；

Step4-2-3、当地下积水被完全抽离后，控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头300，将清洗水通入供排通道，并排至外界，使得供排通道内的泥渣被逐渐排出；

当旋挖过程中遇到硬质地表基质时，

Step4-3-1、控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头300，且辊压式挤密机构200处于闭合的状态；

Step4-3-2、将冷却水通过供排通道供应至钻进头300，使之对钻进头300进行持续的冷却；

Step4-3-3、控制旋挖式敲击破碎机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端对硬质地表基质进行旋挖、敲击破碎，直至钻进头300通过硬质地表基质为止。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：包括自上而下依次可拆卸连接的钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头，于所述辊压式挤密机构和钻进头之间构造有旋挖式敲击破碎机构，所述旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头的下端，所述旋挖式敲击破碎机构的上端构造有升降机构，所述升降机构与辊压式挤密机构连接，且升降机构带动旋挖式敲击破碎机构升降并驱动辊压式挤密机构做开合运动，于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头之间构造有与外界连通的供排通道。

2.根据权利要求1所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述辊压式挤密机构包括上下两端分别与钻进杆和钻进头可拆卸连接的装配筒，所述升降机构同轴设置于装配筒内，且多个挤密辊的上端分别与升降机构铰接，这些挤密辊的下端与装配筒的下部铰接，挤密辊沿装配筒的周向均匀设置。

3.根据权利要求2所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：于所述装配筒的周向均匀地开设有多个装配口，各所述装配口沿竖直方向延伸，挤密辊装配于相对应的装配口内，且挤密辊转动连接于与其轴线重合的轴杆上，所述轴杆的上端通过第一铰接轴与连接臂铰接，所述连接臂远离第一铰接轴的一端与升降机构铰接，轴杆的下端通过第二铰接轴铰接于装配口的下部处。

4.根据权利要求2所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：于所述挤密辊的轴向两端分别构造有装配槽，于各所述装配槽内转动连接有波形弹簧，所述波形弹簧的一端伸出装配槽并与轴杆固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述升降机构包括下端与旋挖式敲击破碎机构连接的活动套，一连接杆的下端沿活动套的轴线伸入活动套内，且连接杆的下端构造有与活动套内壁相适配的活塞，所述活塞将活动套的内腔分隔成下腔室和上腔室，连接杆的上部通过多个连接条与装配筒的上端连接，于连接杆的上端构造有连接头，所述连接头插装于钻进杆下端的连接槽内；于钻进杆上开设有第一液压通道和第二液压通道，于连接杆上开设有第三液压通道和第四液压通道，所述第一液压通道与第三液压通道连通，所述第二液压通道与第四液压通道连通，且第三液压通道和第四液压通道分别与下腔室和上腔室连通。

6.根据权利要求1所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述旋挖式敲击破碎机构包括安装于升降机构下端的液压马达，所述液压马达的输出轴朝下设置，且于所述输出轴的下端同轴连接有驱动盘，于所述钻进头内间隔设置多个顶杆，各所述顶杆竖直设置并与钻进头弹性连接，顶杆在驱动盘的驱动下沿竖向往复运动，且顶杆的下端伸出或者缩回钻进头内。

7.根据权利要求6所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述钻进头包括具有安装腔的钻头本体，于所述钻头本体的外周面上构造有沿其轴线螺旋延伸的螺旋钻齿，于钻头本体的安装腔内构造有分隔板，所述分隔板与钻头本体下端之间形成介质腔，顶杆的下端穿过介质腔并伸出钻头本体的下端；所述供排通道包括供给通道和排出通道，所述供给通道包括分别构造于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头上的第一供给通道、第二供给通道及第三供给通道，且第一供给通道、第二供给通道及第三供给通道依次连通，第三供给通道与介质腔连通，所述排出通道包括分别构造于钻进杆、辊压式挤密机构及钻进头上的第一排出通道、第二排出通道及第三排出通道，且第一排出通道、第二排出通道及第三排出通道依次连通，第三排出通道与介质腔连通。

8.根据权利要求7所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：所述顶杆的上端伸出分隔板并伸至驱动盘的下端处，于顶杆的上端构造有承接头，于顶杆外套装有回位弹簧，所述回位弹簧的两端分别与分隔板和承接头的相对应端固定连接，于所述驱动盘的下端面上间隔构造有多个顶压凸起，各所述顶压凸起与驱动盘的下端面平缓过渡。

9.根据权利要求6所述的一种异构地表基质的开挖装置，其特征在于：于所述顶杆的下端构造有破碎头，于所述钻进头下端构造有多个孔道，破碎头穿过相对应的孔道并伸出钻进头，且顶杆随钻进头同步旋转，相邻破碎头的运动轨迹的边沿相互重叠。

10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的异构地表基质的开挖装置的开挖方法，其特征在于，包括如下步骤：

Step1、将钻进杆的上端与钻机的动力头连接；

Step2、之后，开启钻机和旋挖式敲击破碎机构，对预定区域进行开挖作业；

Step3、钻进头向下旋挖，同时旋挖式敲击破碎机构对钻进头下方的地表基质进行破碎；

当旋挖过程中遇到松软地表基质时，

Step4-1-1、控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头，将速凝混凝土浆通过供排通道供应至钻进头，并由钻进头的下端射流而出，随着钻进头的旋挖，混凝土浆逐渐渗入周围的地表基质内；

Step4-1-2、根据地表基质的松软程度，控制升降机构使之驱动辊压式挤密机构逐渐打开到预定的程度，辊压式挤密机构随钻进杆转动并逐渐将钻孔周壁的地表基质挤密于其周边范围内；

Step4-1-3、当辊压式挤密机构通过松软地表基质后，控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，将清洗水通入供排通道，并排至外界，使得供排通道内的混凝土浆被逐渐排出；

当旋挖过程中遇到地下积水时，

Step4-2-1、控制升降机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端脱离钻进头，将抽水泵与供排通道连通；

Step4-2-2、开启抽水泵，地下积水通过钻进头和供排通道后被抽离而出；

Step4-2-3、当地下积水被完全抽离后，控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，将清洗水通入供排通道，并排至外界，使得供排通道内的泥渣被逐渐排出；

当旋挖过程中遇到硬质地表基质时，

Step4-3-1、控制升降机构动作，使之驱动旋挖式敲击破碎机构的下端伸出钻进头，且辊压式挤密机构处于闭合的状态；

Step4-3-2、将冷却水通过供排通道供应至钻进头，使之对钻进头进行持续的冷却；

Step4-3-3、控制旋挖式敲击破碎机构动作，使得旋挖式敲击破碎机构的下端对硬质地表基质进行旋挖、敲击破碎，直至钻进头通过硬质地表基质为止。