专利名称：粘土层大管棚施工用的钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在隧道等地下工程开挖中，对常遇到的粘土或砂粘土不良地质段，超前预支护加固，大管棚钻孔作业用的冲击扩孔跟管钻具。
目前，开挖粘土或砂粘土地层时，开挖前超前预支护加固，大管棚钻孔通常采用土锚杆机或土星、全星钻机施钻，该类钻具基本上为螺旋钻具。螺旋钻具在粘土或砂粘土中钻进排土时，孔底钻削下的土屑在钻杆螺旋作用下，对孔口的土屑有挤密作用，因而在深孔钻进中，已排到孔口段的土屑易被挤密、压紧而且紧裹在螺旋钻杆上不易排出，致使钻进速度缓慢、效率低下。
本实用新型的目的是设计一种在粘土或砂粘土层超前预支护加固大管棚钻孔施工中，钻屑下的土屑不会因排土不畅而被挤密，压紧而紧裹在钻杆上的钻具。
本实用新型的目的这样实现设计一种冲击扩孔跟管钻具。该钻具利用已有的回转驱动头提供的旋转扭矩及联接在钻杆前部的空气冲击器、冲体和套装在冲体上且可与冲体分离的冲头，实现冲击为主的功能，使冲头挤密孔底周围的泥土成孔，可解决因为孔底钻屑下来的土屑紧裹在钻杆上，不易排出而造成钻进速度慢、效率低的问题。本实用新型，由于导管钻进时跟进，不存在塌孔现象，成孔率可达100％；由于孔底钻屑下来的土屑被挤密成孔，成孔速度快，特别在粘土或砂粘土层深孔水平施工中，成孔工效比螺旋类钻具高1-3倍；由于利用现有的回转驱动头提供旋转扭矩且将其配置在现有的钻孔设备上，可以一机多用，且不影响原机的性能，设备购置费低。
即本实用新型成孔速度快，工效高，成孔率可达100％，技术简便而可靠，施工成本低且适应范围广可用于粘土层大管棚钻孔施工外，还适于相同地质段的其它基础加固工程施工。
下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步详细说明
图1本实用新型结构示意图图2螺旋钻具结构示意图图3本实用新型钻进状态结构示意图图4本实用新型退钻状态结构示意图一种粘土或砂土地层使用的冲击扩孔跟管具是由水泥冲头1、冲体2、管靴3、导向器4、套管5、空气冲击器6、钻杆7、钻杆导向联接套8组成，该钻具的钻杆7一端利用钻杆导向联接套8，用波形螺纹与已有的回转驱动头9联接，另一端用波形螺纹联接一个空气冲击器6；园柱形的导向器4二端分别用波形螺纹与空气冲击器6和冲体2联接，冲头1的环形台阶套压装在冲体2环形台阶内，且可自由分离开；园柱形导向器4上开有排除残留泥土的螺旋槽，其环形台阶同时压在管靴3的环形接触面上；管靴3与套管5采用焊接联接，采用矩形标准螺纹联接的导管5的内斜面与导向器4的外斜面，以45°的斜面接触；回转驱动头9可选液压动力头或电动驱动装置。施工时，将本实用新型配置在已有钻机如潜孔钻机或钻孔台车的推进导轨10上，使回转驱动头9能够沿钻杆7的轴向方向移动。冲头1采用钢筋混凝土预制件，与冲体2接触的园柱部分为铸钢件。进钻时，空气冲击器6产生的冲击功经导向器4、冲体2传递到冲头1上，使冲头1冲击前部土坯，挤密冲头1园周前的土坯成孔。导向器4的环形台阶压在管靴3的环形台阶上，钻进时，在空气冲击器6的冲击作用下套管5在导向器4的牵拉下与水泥冲头1同步跟进。空气冲击器6作功后的废气将孔底少量的土屑经导向器4的螺旋斜槽排出套管5外。
退钻时，空气冲击器6先停止冲击，后退，推进导轨10上的回转驱动头9，使孔底的冲体2与冲头1分离脱开，冲头1及套管5留在孔内，其余钻具回位退出，完成大管棚孔的施作任务。
权利要求1.一种粘土或砂土地层大管棚施工用的冲击扩孔跟管钻具，其特征在于由冲头(1)、冲体(2)、管靴(3)、导向器(4)、套管(5)、空气冲击器(6)、钻杆(7)、钻杆导向联接套(8)构成；由钻杆导向联接套(8)把钻杆(7)与已有的回转驱动头(9)联接起来，钻杆(7)前部与空气冲击器(6)联接，由导向器(4)将空气冲击器(6)与冲体(2)联接起来，冲头(1)的环形台阶套压装在冲体(2)的另一端口环形台阶内，且可自由退出，导向器(4)的环形台阶同时压在管靴(3)的环形台阶上；管靴(3)与导管(5)焊在一起；回转驱动头(9)设置在已有钻孔设备的推进导轨(10)上，且能够沿钻杆(7)的轴向方向移动。
2.如权利要求1所述的冲击扩孔跟管钻具，其特征在于园柱形的导向器(4)上开有排除残留泥土用的螺旋槽，其外斜面与焊有管靴(3)的套管(5)的内斜面，以45°的斜面接触。
3.如权利要求1所述的冲击扩孔跟管钻具，其特征在于冲体(2)、导向器(4)、空气冲击器(6)、钻杆(7)、钻杆导向联接套(8)和回转驱动头(9)采用波形螺纹顺次联接；套管(5)之间采用矩形螺纹联接；
4.如权利要求1所述的冲击扩孔跟管钻具，其特征在于冲头(1)采用钢筋混凝土预制件，其与冲体(2)接触的园柱部份为铸钢件。
专利摘要一种隧道等地下工程不良地质段如粘土或砂粘土地层,开挖前的大管棚施工用的冲击扩孔跟管钻具。该钻具利用已有的回转驱动头9提供的旋转扭矩及空气冲击器6提供的冲击功,共同作用在水泥冲头1上,使孔底周围的泥土被挤密实成孔。可防止塌孔、卡钻、施工中实现一次完成钻孔,套管安装、钻具回收等相关工序。施工速度快,成孔工效比螺旋钻具高1—3倍;工效高,且技术简便、成本低、应用广,既可作粘土及砂粘土地质段隧道及地下工程大管棚孔施工,又能作相同地质段的其它基础加固工程施工。
文档编号E21B1/00GK2298338SQ9725065
公开日1998年11月25日 申请日期1997年8月14日 优先权日1997年8月14日
发明者于鼎拯 申请人:铁道建筑研究设计院