一种安装柔性可控扫孔范围装置的沉井扫底钻头的制作方法

本实用新型涉及土建新建施工领域，具体涉及一种安装柔性可控扫孔范围装置的沉井扫底钻头。

背景技术：

沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式，是先在地表制作成一个井筒状的结构物(沉井)，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。

目前广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础；水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井，但是目前大型沉井多采用不排水下沉施工，采用循环钻机开挖，沉井在施工现场浇筑占用大幅的路面，此工艺施工工艺较多，技术要求高，质量控制难，且施工工期较长，带来粉尘、噪音等，不仅污染环境，制造噪音，而且往往容易造成城市道路的拥堵，给城市交通及居民生活带来不便。

目前沉井下沉一定深度后，由于泥土的握裹力比较大，导致沉井很难继续下沉，必须通过向上施加一定的压力才能够继续下沉，目前这种方式需要动用较大的设备，耗时耗力。

因沉井往往需穿透不同土层，往往越往深处遇到卵石岩层或破碎岩层较为普遍，下沉变得越来越困难，在采用常规辅助法(如空气幕助沉、粗变泥浆套助沉等)下沉时极易产生突沉，造成沉井歪斜，导致沉井顶部钻进设备出现险情，在沉井下沉到较深位置，下沉困难时需要对沉井刃脚部位土石逐步清除，替代强行清土，实现四周均匀下沉，又不对刃脚部位原土造成较大扰动造成沉井突沉，这对沉井开挖施工设备提出了新的功能性要求。

针对沉井开挖施工设备提出的新功能要求，若采用多种形式和硬度的钻头，更换起来较为频繁，也会浪费较多的时间，同时钻头成本投入太大，个别类型的钻头使用率低，造成很大浪费，而且各种类型钻头效果适配性差。

技术实现要素：

本实用新型设计开发了一种安装柔性可控扫孔范围装置的沉井扫底钻头。本实用新型目的是在常规刚性钻头之上安装柔性扫孔装置，形成刚性与柔性结合的沉井下沉除土装置，使钻头和柔性扫孔装置协同作业，达到扩大沉井刃脚处扫底范围、代替不同钻头更换、低强度渐进式扫底以减小对井筒外土层扰动的目的。

本实用新型提供的技术方案为：

一种安装柔性可控扫孔范围装置的沉井扫底钻头，包括：

钻杆；

多个支撑杆，其一端与所述钻杆相连接，所述多个支撑杆呈锥形分布向外侧延伸；

第一支撑架，其为中空圆柱形结构，所述第一支撑架设置在所述多个支撑杆的中部位置，并且所述第一支撑架与所述钻杆相垂直；

第二支撑架，其为中空圆柱形结构，所述第二支撑架固定在所述多个支撑杆的另一端，且所述第二支撑架与所述第一支撑架平行设置；

多个钻头，其为圆锥形结构，并且其间隔设置在所述第二支撑架的底部；

多个连接绳，其设置在所述第一支撑架和所述第二支撑架的外侧壁；

多个扫孔头，其为具有中心通孔的结构，所述多个扫孔头与所述多个连接绳分别一一对应连接。

优选的是，还包括：

连接法兰，其一侧连接所述钻杆，另一侧的中空位置固定多个支撑杆。

优选的是，所述钻杆另一端安装在循环钻机上。

优选的是，所述多个支撑杆穿过所述第一支撑架后与所述第二支撑架固定连接。

优选的是，所述多个连接绳的长度大于沉井外壁厚度，所述多个连接绳的长度范围为500mm-3000mm。

优选的是，所述多个扫孔头的尺寸范围均为100mm-200mm。

优选的是，所述多个扫孔头材质均为q235钢或者q345钢。

本实用新型与现有技术相比较所具有的有益效果：

本实用新型设计了一种安装柔性可控扫孔范围装置的沉井扫底钻头，实现了利用既有钻头情况下，通过刚性钻头及柔性扫孔装置构成整体除土装置，从而实现了将单一钻头变为一种同时具备柔性扫孔和钻孔清渣功能的多用途钻头目的，既能够低强度对刃脚部位土体清理，又能最大限度的减小了对井筒外土层的扰动。

附图说明

图1为本实用新型所述的整体结构示意图。

图2为本实用新型所述的局部结构示意图。

图3为本实用新型所述的第二支撑架与其他部分连接的结构示意图。

图4为本实用新型所述的工作时结构示意图。

图5为本实用新型所述的扫孔头的立体结构示意图。

图6为本实用新型所述的扫孔头的主视图结构示意图。

图7为本实用新型所述的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本实用新型提供了一种安装柔性可控扫孔范围装置的沉井扫底钻头，包括：钻杆110、连接法兰120、四个支撑杆130、第一支撑架140、第二支撑架150、多个钻头160和柔性扫孔装置，如图2所示，柔性扫孔装置包括：多个连接绳170和多个扫孔头180，通过在刚性钻头上安装柔性扫孔装置，形成刚性与柔性结合的沉井下沉除土装置，使钻头和柔性扫孔装置协同作业。

其中，钻杆110的一端安装在循环钻机上，能够随着循环钻机移动，并且可以在沉井内部旋转移动清土，在钻杆110的另一端固定安装有连接法兰120，如图2所示，在连接法兰120的另一侧中空位置固定安装四个支撑杆130，四个支撑杆130等间隔呈锥形向外侧延伸，四个支撑杆130结构相同，长度相同，第一支撑架140设置在四个支撑杆130的中部位置，并且四个支撑杆130穿过第一支撑架140，第一支撑架140为中空圆柱体结构，并且第一支撑架130与连接法兰120平行设置，如图3所示，第二支撑架150固定安装在四个支撑杆130的另一端，并且第二支撑架150为中空圆柱形结构，第二支撑架150和第一支撑架140相互平行设置，在第二支撑架150的另一侧可拆卸的安装有多个钻头160，多个钻头160为常规钻机配套钻头，多个钻头160等间距的设置在第二支撑架150上，在第一支撑架140的侧面和第二支撑架150的侧面可拆卸的安装有柔性扫孔装置，多个连接绳170等间距的安装在第一支撑架140和第二支撑架150的侧面，多个连接绳170的材质为柔性材料，其长度大于沉井外壁厚度，长度范围为500mm-3000mm，在多个连接绳170的另一端分别一一对应设置多个扫孔头180，多个扫孔头180为具有中心通孔的结构，扫孔头的尺寸范围为100mm-200mm，扫孔头的材质为q235钢或q345钢制作而成，在本实施例中，如图5、图6所示，扫孔头180为具有中心通孔的立方体结构，其结构便于装置的扫底，中心通孔便于浮土的漏出；并且多个扫孔头170可拆卸的安装在多个连接绳170上，本实施例中第一支撑架140和第二支撑架150与多个连接绳170采用焊接吊环及绳扣连接，多个连接绳170与多个扫孔头180采用绳扣连接，连接结构简单可靠易操作，在施工现场即可完成加工；作为优选的第一支撑架140和第二支撑架150与多个连接绳170可以采用绳卡连接，多个连接绳170与多个扫孔头180采用绳卡连接。

如图7所示，沉井200进入原土体中时，沉井200的井壁下端的刃脚210下降到一定高度时，由于各种因素致使下沉变得困难，循环钻机带动本实用新型所述的沉井扫地钻头100下降到刃脚210的位置，对刃脚210附近的土石逐步清除，低强度对刃脚210部位土体清理，逐渐扫孔同时，最大限度减小了对井筒外土层的扰动。

在另一种实施例中，沉井尺寸为6640cm×5500cm×2600cm，刃脚部位厚220cm，需要坐落在中密状的卵石层中，下沉过程采用反循环钻机及配套单孔钻头，选择中空的方形扫孔头，扫孔头的尺寸为135mm，采用的连接绳长度为50cm，使得沉井正常下沉速度稳定在每天15cm～50cm，其他常规方式在此地层的沉井下沉速度通常不是很稳定，或是出现停滞不前，或是出现突沉。

在另一种实施例中，沉井尺寸为7000cm×6300cm×6750cm，刃脚部位厚240cm，需要坐落在局部密实的卵石层中，下沉过程采用循环钻机及配套单孔钻头，选择中空的方形扫孔头，扫孔头的尺寸为185mm，采用的连接绳长度为125cm，使得正常下沉速度稳定在每天15cm～50cm，其他常规方式在此地层的沉井下沉速度通常不是很稳定，或是出现停滞不前，或是出现突沉，带来极大安全隐患。

本实用新型通过在刚性钻头上分层安装由钢丝绳及扫孔头构成的柔性扫孔装置，达到扩大钻头扫孔范围、低强度对刃脚部位土体清理，逐渐扫孔同时，最大限度减小了对井筒外土层的扰动。

本实用新型可以根据现场土质、沉井姿态和下沉要求等情况，更换不同的刚性钻头，根据不同刚性钻头类型以及不同的土质情况，可以改变连接绳长度及材质、扫孔头材质形状及大小，如土质较硬较难清除，在设计时可以对柔性扫孔装置予以加密，扫孔头略增大，钢丝绳适当减段的方式解决，调整时只需将钻头提出水面略作处理，适应于除土过程中的不同工况和施工环境，替代刃脚部位需更换钻头的做法，提高了工效。

本实用新型可以调节柔性扫孔装置的各种特性来保证其适用性更强，扫底安全性更高，从而产生更好的清土扫底效果，满足沉井逐步均衡下沉施工安全要求，并取得更好的经济效益。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。