一种钻头组合装置及其在高铁硬岩桩基的成孔方法与流程

本发明涉及桩基领域，具体来说，涉及一种钻头组合装置及其在高铁硬岩桩基的成孔方法。

背景技术：

目前传统的高铁桩基成孔中多采用冲击钻、反循环钻、旋挖桶钻。冲击钻作为万能型冲孔设备，虽无所不能，但硬岩施工中工效较底，增加工程成本，成孔时间长且施工过程噪音较大。反循环钻、旋挖桶钻虽在淤泥地质、粉质黏土、粗圆粒土、全风化花岗岩中进尺较快，但不适用于强风化花岗岩、弱风化花岗岩地质。牙轮钻对硬岩有较好的效果，但费时费力。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种钻头组合装置及其在高铁硬岩桩基的成孔方法，能够解决上述问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种钻头组合装置，其包括桶钻和均匀间隔设置在所述桶钻底部的侧壁上的若干个牙轮钻头，所述牙轮钻头包括牙轮掌和牙轮头，其中所述的牙轮掌焊接于所述桶钻底部的侧壁上，相邻两个所述的牙轮头在所述桶钻的径向朝上为内外交替排布；所述桶钻上部的内壁上焊接有楔铁，所述楔铁远离所述牙轮钻头的一端较厚。

进一步的，所述牙轮头为合金头。

进一步的，所述牙轮掌与所述桶钻的焊缝要求为一级焊缝。

进一步的，所述楔铁与所述桶钻的焊缝要求为二级焊缝。

进一步的，所述桶钻的外壁设置有螺纹状凸筋。

一种适用于上述任一项所述的钻头组合装置在高铁硬岩桩基的成孔方法，包括步骤：

1）对钻头组合装置持续施加压力并使其旋转，使所述牙轮头一边自转一边绕所述桶钻公转，将硬岩与从母体分离，使硬岩逐步进入所述桶钻的内部；

2）在硬岩未达到所述楔铁的高度时，继续钻进，直至达到所述楔铁的高度；

3）由于钻头组合装置不停旋转，所述楔铁对硬岩产生朝向所述桶钻径向方向且不停变化的挤压力，所述桶钻的内壁与硬岩之间也产生摩擦力，两股力的综合作用使硬岩底部与母体连接处断裂分离；

4）使用钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头组合装置提出孔外卸岩，这样循环往复，不断地取岩卸岩，直至钻至设计深度。

本发明的有益效果：本发明设置有楔铁，使钻孔深度控制更加准确，硬岩更容易与母体分离。且相比牙轮钻需要将整个硬岩孔全部钻碎，本发明减少了需钻取的硬岩，造成不必要的牙轮钻头磨耗，提高了工作效率。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是钻头组合装置的结构示意图；

图2是桶钻的结构示意图；

图3是牙轮钻头的结构示意图；

图4是桶钻的俯视图。

图中：1.桶钻，2.牙轮钻头，21.牙轮掌，22.牙轮头，3.楔铁。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种钻头组合装置，其包括桶钻1和均匀间隔设置在所述桶钻1底部的侧壁上的若干个牙轮钻头2，所述牙轮钻头2包括牙轮掌21和牙轮头22，其中所述的牙轮掌21焊接于所述桶钻1底部的侧壁上，相邻两个所述的牙轮头22在所述桶钻1的径向朝上为内外交替排布；所述桶钻1上部的内壁上焊接有楔铁3，所述楔铁3远离所述牙轮钻头2的一端较厚。

在本发明的一个具体实施例中，所述牙轮头22为合金头。

在本发明的一个具体实施例中，所述牙轮掌21与所述桶钻1的焊缝要求为一级焊缝。

在本发明的一个具体实施例中，所述楔铁3与所述桶钻1的焊缝要求为二级焊缝。

在本发明的一个具体实施例中，所述桶钻1的外壁设置有螺纹状凸筋。

一种适用于上述任一项所述的钻头组合装置在高铁硬岩桩基的成孔方法，包括步骤：

1）对钻头组合装置持续施加压力并使其旋转，使所述牙轮头22一边自转一边绕所述桶钻1公转，将硬岩与从母体分离，使硬岩逐步进入所述桶钻1的内部；

2）在硬岩未达到所述楔铁3的高度时，继续钻进，直至达到所述楔铁3的高度；

3）由于钻头组合装置不停旋转，所述楔铁3对硬岩产生朝向所述桶钻1径向方向且不停变化的挤压力，所述桶钻1的内壁与硬岩之间也产生摩擦力，两股力的综合作用使硬岩底部与母体连接处断裂分离；

4）使用钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸岩，这样循环往复，不断地取岩卸岩，直至钻至设计深度。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本发明的一种钻头组合装置，对钻头持续施加压力并使其旋转，牙轮头22一边自传一边绕桶钻1公转，将硬岩与从母体分离，使硬岩逐步进入桶钻1内部。在硬岩未达到楔铁3高度时，继续钻进，直至达到楔铁3的高度，通过楔铁3对硬岩的向心挤压力使硬岩底部与母体连接处分离。然后再用钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸岩，这样循环往复，不断地取岩卸岩，直至钻至设计深度。

为降低牙轮钻头2的损耗，间歇将牙轮钻头2通过钻机提升装置提出孔外，进行牙轮头22的温度冷却。检查牙轮头22转动情况，避免牙轮头22停止转动后，既降低了施工工效，又增加了其他牙轮头22的损耗，并及时采用清水降温及润滑油润滑轴承。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种钻头组合装置及其在高铁硬岩桩基的成孔方法，其包括桶钻和均匀间隔设置在桶钻底部的侧壁上的若干个牙轮钻头，牙轮钻头包括牙轮掌和牙轮头，其中的牙轮掌焊接于桶钻底部的侧壁上，相邻两个的牙轮头在桶钻的径向朝上为内外交替排布；桶钻上部的内壁上焊接有楔铁，楔铁远离牙轮钻头的一端较厚。本发明设置有楔铁，使钻孔深度控制更加准确，硬岩更容易与母体分离。且相比牙轮钻需要将整个硬岩孔全部钻碎，本发明减少了需钻取的硬岩，造成不必要的牙轮钻头磨耗，提高了工作效率。

技术研发人员：马栋;朱卫东;杨晋文;樊国良;靳海彦;吕志军;张伟莹;程正敏;张强;尹斌;郭琪;范思豪;曾顺利
受保护的技术使用者：中铁十六局集团第五工程有限公司;中铁十六局集团有限公司
技术研发日：2019.01.24
技术公布日：2019.05.03