用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头，该钻头包括钻头尖（1）和钻头管（2），钻头管（2）上设有喷浆口（4），钻头管（2）外可转动套合有一个定子套筒（5），定子套筒（5）与钻头管（2）之间设有轴承（6），定子套筒（5）的前、后端分别固定有前隔板（7）和后隔板（8），每块隔板的中心孔与钻头管（2）之间设有密封圈（11）。该钻头能简化施工步骤、提高施工效率、缩短工期。
【专利说明】用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土木工程领域中的土锚杆施工技术，具体讲是一种用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头。
【背景技术】
[0002]土层锚杆简称土锚杆，是基坑支护体系的一部分，它是在深基坑侧壁的土体内钻孔，达到一定深度后，在孔内放入钢绞线等材料，旋喷注入水泥浆，使其与土层结合成为抗拔承载力强的锚杆。土锚杆外端与护壁桩连接，用于防止侧壁土体坍塌或滑坡。随着国家经济建设的发展及深基坑的广泛应用，土锚杆技术也不断研发和应用，其中，高压旋喷式土锚杆技术在近几年得到快速的推广和应用。
[0003]现有技术的高压旋喷式土锚杆的施工装置包括钻头、带中心孔的钻杆、液压钻机以及搅拌水泥浆的水泥搅拌筒和灌浆用的高压泵等。钻头由钻头尖和带中心孔的钻头管组成，钻头尖与钻头管的前端焊接固定，钻头管后段设有外螺纹，钻杆中心孔的前段设有内螺纹，钻头管后段与钻杆中心孔螺接旋紧，钻杆的后端与钻机连接；它还包括一个与多条钢绞线前端铆接的封头盘板和一根带中心孔的注浆管，注浆管后端设有用于与钻杆的中心孔的内螺纹旋合的外螺纹，注浆管上设有喷浆口，封头盘板的中心孔间隙套合在注浆管上，注浆管的外壁设有用于阻止封头盘板沿着注浆管轴向后移的限位台阶，水泥浆从水泥搅拌筒经钻杆的中心孔和注浆管的中心孔从喷浆口喷出。
[0004]现有技术的高压旋喷式土锚杆的施工方法为:先将钻头旋紧安装在钻杆上，再用钻头在土体的预定位置钻孔，钻到孔底设计深度后将钻头及钻杆从孔中完全退出，然后将钻头从钻杆拆卸，将注浆管旋紧在钻杆前端，并在注浆管上套合一个封头盘板，该封头盘板与多根钢绞线的前端铆接固定且封头盘板的后端面与注浆管的限位台阶的前端面抵住，再然后将整个注浆管不旋转的平推入孔底，注浆管的限位台阶能将封头盘板及各根钢绞线也前推至孔底，随后，注浆管开始旋转喷射水泥浆，即旋喷注浆，注浆管一边喷浆一边旋转后退，封头盘板与注浆管分离留在孔底，注浆管旋喷后退，直至注浆管全部从孔中退出，此时，水泥浆将孔填满，水泥浆与土体形成水泥土，待水泥土干硬后，再用千斤顶施加预应力张紧各根钢绞线并封锚固定，最后拆卸掉千斤顶。
[0005]上述的施工方法存在以下缺陷:首先，该方法必须两次施工，即第一次钻孔，再将钻头从孔中退出，然后更换注浆管并套好封头盘板并将其推入孔底，再后退注浆管并旋喷注浆，而土锚杆的深度大，一般超过20m，这样，施工过程必须从孔里进出两次，而且每施工一根土锚杆需要更换一次钻头和一次注浆管，施工过程繁琐复杂、工效低、工期长、机械台班费和人工成本高；而且，钻头及钻杆成孔并从孔中退出后，孔壁的土体存在坍塌隐患，为避免坍塌，钻孔时需要向孔壁注水护壁，但土体沾水后会在孔壁形成孔周隔离层，后续旋喷注浆时，孔周隔离层会妨碍水泥浆向孔壁土体扩散渗透，影响水泥浆与土体的粘结，降低整个土锚杆的抗拔承载力。实用新型内容
[0006]本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能简化施工步骤、提高施工效率、缩短工期、降低机械台班费和人工成本、提高土锚杆抗拔承载力的用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头。
[0007]本实用新型的技术解决方案是，提供一种用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头，它包括钻头尖和带中心孔的钻头管，钻头尖与钻头管的前端固定，钻头管设有用于与钻杆螺接的外螺纹，钻头管上设有喷浆口，钻头管外可转动套合有一个定子套筒，定子套筒与钻头管之间设有轴承，定子套筒的前、后端分别固定有前隔板和后隔板，每块隔板的中心孔与钻头管之间设有密封圈。
[0008]利用本实用新型钻头施工高压旋喷式土锚杆的方法，其步骤包括:
[0009]a、将封头盘板与多根钢绞线的前端铆接固定，再将封头盘板的中心孔可转动套合在钻头的钻头管上，封头盘板的后端面抵住定子套筒的前隔板；
[0010]b、钻头在土体的预定位置开始钻孔，钻头旋转前进，钻头的定子套筒和套合在钻头管上的封头盘板均不旋转，钻头钻进的过程中，钻头管的喷浆口向外喷射水泥浆；
[0011]C、当钻头的钻头尖钻进至孔底设计深度时，钻头保持在该深度继续旋喷注浆
1.5?4.5分钟,再将整个钻头旋转后退,封头盘板与钻头脱离并留在孔底,钻头在旋转后退的过程中，钻头管的喷浆口补喷水泥衆，将钻头及钻杆抽出后的空间填满，直至钻头完全从孔中退出；
[0012]d、待孔内的水泥土干硬达到设计强度后，对每条钢绞线后端施加预应力以张紧钢绞线。
[0013]本实用新型用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头与现有技术相比，具有以下优点和效果:
[0014]由于该钻头的钻头管上可转动套合有一个定子套筒，即该定子套筒与钻头管经轴承可转动套合，这样钻头旋转的时候，定子套筒不转动，而套合在钻头管外的封头盘板与钻头管的接触面积小，仅仅是封头盘板的中心孔位置最高的一条线，属于线接触，而封头盘板的后端面与定子套筒的前隔板相互抵靠，属于面接触，其接触面积明显更大，故在钻头旋转时，封头盘板不会跟着钻头管转动，而是与定子套筒一样不旋转；又由于钻头旋转同时，钻头管的喷浆口不断喷射水泥浆，水泥浆会包覆住封头盘板及与封头盘板铆接固定的钢绞线前端，水泥浆与封头盘板和钢绞线的粘结力也会阻碍封头盘板及钢绞线转动，进一步保证钻头钻进的过程中，封头盘板始终保持平直地向孔底前进，而不会跟随钻头旋转，封头盘板上铆接的各根钢绞线也自然不会被搅成麻花状；正是由于采用了本实用新型的设有定子套筒的钻头，才是实现了钻头钻进过程中将钢绞线及封头盘板同步放置入孔中的施工方法，实现了钻孔、放置钢绞线及封头盘板、旋喷注浆同步进行一次成型土锚杆的过程；由于该土锚杆是一次成型的，相比现有技术需要装钻头、钻孔、退钻杆、更换喷浆管、再将喷浆管以及封头盘板和钢绞线推进孔底，再退喷浆管并旋喷注浆的二次成型过程，本实用新型的施工步骤得到明显简化、施工效率明显更高、施工速度快、工期短，机械台班费和人工成本也显著降低，以20米深的土锚杆为例，每根土锚杆的机械台班费和人工成本省略了 1300块，产生了良好的经济效益；况且，正是由于一次成型，自然不存在钻头及钻杆退出后孔壁土体坍塌的隐患，故无需在钻孔时注水护壁，也就不会形成孔周隔离层，本实用新型旋喷注浆时，水泥浆能有效扩散渗透到孔壁周围土体中，强化水泥浆与土体的粘结，提高整个土锚杆的抗拔承载力。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头的正视剖视结构示意图。
[0016]图中所示1、钻头尖，2、钻头管，3、钻杆，4、喷浆口，5、定子套筒，6、轴承，7、前隔板，
8、后隔板,9、封头盘板,10、钢绞线，11、密封圈。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018]如图1所示，本实用新型用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头，它包括钻头尖I和带中心孔的钻头管2。钻头尖I与钻头管2的前端焊接固定。钻头管2设有用于与钻杆3螺接的外螺纹，具体的说，钻头管2的后段设有外螺纹，钻杆3的中心孔的前段设有内螺纹，钻头管2的后段与钻杆3中心孔前段螺接固定。钻杆3的后端与液压钻机连接。钻头管2上设有喷浆口 4，喷浆口 4经钻头管2的中心孔、钻杆3的中心孔与水泥搅拌筒连通，该实用新型的土锚杆为高压旋喷式，所述的高压是指为旋喷注浆提供动力的高压泵的压力大于20MPa。钻头管2外可转动套合有一个定子套筒5，定子套筒5与钻头管2之间设有轴承6，具体的说，钻头管2的管外壁与定子套筒5的中心孔孔壁之间存在间隙，钻头管2的管外壁与定子套筒5的中心孔孔壁之间设有轴承6。轴承为两对，每对为两个，一对设在定子套筒5中心孔内靠前的位置，一对设在定子套筒5中心孔内靠后的位置。定子套筒5的前、后端分别固定有前隔板7和后隔板8，每块隔板的中心孔与钻头管2之间设有密封圈11。该密封圈11为骨架油封式密封圈11，密封圈11的骨架与隔板固定，骨架内设有橡胶密封唇，橡胶密封唇与钻头管2的间隙存在油膜，该油膜实现橡胶密封唇与钻头管2的密封。前隔板7的外径大于封头盘板9的中心孔的孔径，而封头盘板9的中心孔的孔径大于钻头管2的外径。这样，封头盘板9的中心孔才能套合在钻头管2外且封头盘板9的后端面才会与前隔板7抵住。
[0019]如图1所示，利用该钻头施工高压旋喷式土锚杆的方法，其步骤如下。
[0020]a、将封头盘板9与多根钢绞线10的前端铆接固定，具体的说，封头盘板9上设有多个通孔，将钢绞线10前端穿过通孔并铆出铆头。再将封头盘板9的中心孔可转动套合在钻头的钻头管2上，封头盘板9的后端面抵住定子套筒5的前隔板7。这样，钻头前进时，钻头的钻头管2的前隔板7能向前推移封头盘板9，但钻头整体后退时，又能顺利与封头盘板9脱离。
[0021]b、液压钻机经钻杆3驱动钻头，钻头在基坑侧壁土体的预定位置开始钻孔，钻头旋转前进，钻头的定子套筒5和套合在钻头管2上的封头盘板9均不旋转，多条与封头盘板9铆接的钢绞线10也保持平直不打搅，钻头钻进的过程中，钻头管2的喷浆口 4向外喷射水泥浆，由于喷浆时钻头在不断旋转，故称旋喷注浆，旋喷过程中，高压驱动下喷出的浆液会不断切割孔壁的土体，使得浆液与土体均匀混合，就形成了水泥土。
[0022]C、当钻头的钻头尖I钻进至孔底设计深度时，钻头保持在该深度即钻头尖I保持在孔底继续旋喷注浆1.5?4.5分钟，优选3分钟，再将整个钻头旋转后退，封头盘板9与钻头脱离并留在孔底，使得各根钢绞线10也在孔底就位，钻头在旋转后退的过程中，钻头管2的喷浆口 4补喷水泥浆，将钻头及钻杆3抽出后的空间填满，直至钻头完全从孔中退出。
[0023]d、待孔内的水泥土干硬达到设计强度后，对每条钢绞线10后端施加预应力以张紧钢绞线10。具体的说，对各条钢绞线10后端采用千斤顶整体式施加预应力以张紧钢绞线10并封锚固定，最后卸出千斤顶。
【权利要求】
1.一种用于施工一次成型的高压旋喷式土锚杆的钻头，它包括钻头尖(I)和带中心孔的钻头管(2)，钻头尖(I)与钻头管(2)的前端固定，钻头管(2)设有用于与钻杆(3)螺接的外螺纹，其特征在于:钻头管(2)上设有喷浆口(4)，钻头管(2)外可转动套合有一个定子套筒(5)，定子套筒(5)与钻头管(2)之间设有轴承(6)，定子套筒(5)的前、后端分别固定有前隔板(7)和后隔板(8)，每块隔板的中心孔与钻头管(2)之间设有密封圈(11)。
【文档编号】E02D5/74GK203668930SQ201420034743
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】李福连, 陶灵聪 申请人:宁波鸿晨建设有限公司