一种砾石钻的制作方法

本发明涉及各类建筑工程地基建设用的钻具，尤其涉及砾石为主要对像的钻头，当然本发明钻头也适用于风化较高的岩石层和土层地层的钻探。

背景技术：

目前在各类建筑或交通桥梁、护坡等工程等钻孔(地基及基坑桩基工程)施工中，需要使用适合的钻头，砾石层仍然是目前钻具在钻探施工中难以解决的问题，主要原因在于，砾石本身的硬度太大，又夹杂着砂土层，靠钻头的硬质合金硬度硬杠也不太可行(砂土层并非能固定砾石)，砾石会松动，钻头在工作中不易控制；砾石为主要对像的钻头虽然多有公开：如cn2018212359485涉及一种可快速清除钻孔中大直径砾石的钻头，属于钻孔装置技术领域，包括筒体、设置在筒体下端的刮刀以及设置在筒体的底部内侧的沿其周向均布的多根钢丝绳段，筒体内部中空设置，筒体内滑动套设有两端开口的套管，多根钢丝绳段设置在套管的底部内侧，筒体上设置有用于将套管固定在筒体底部使得套管的底部与筒体的底部持平的固定件，套管上设置有用于驱动套管沿着筒体的轴向方向滑动的驱动组件。清除钻孔中大直径砾石后，套管以及驱动组件的设置使得钻头在钻孔的同时能够将堆积在套管内的砾石掏出，掏出砾石所花费的时间少，从而增加了钻孔效率，使得工作进程较为顺利。此方案需要不断清理砾石，施工效率存疑。

cn2017211815575公开了一种可在卵砾石层中钻进的搅拌桩螺旋钻钻头，包括连接法兰、铸钢叶片、钻尖，所述连接法兰的顶端中部设有法兰中间孔，所述法兰中间孔的外侧环绕有若干个螺孔，所述连接法兰底端设有钻杆，所述钻杆的外侧壁上设有呈螺旋状环绕的铸钢叶片，在所述铸钢叶片的底部设有若干个a型合金凸头，所述钻杆底端设有钻尖。在螺旋钻头体、螺旋叶片上安装合金头，增强遇卵砾石或卵砾石地层时的剋取能力，采用了合金体材料作为切削土体的主要工具，并通过在不同的径向的合理分布，来充分搅拌土体，采用合金体材料对侧面的螺旋叶片进行保护。

采用牙轮钻头钻穿砾岩层段，再换回pdc钻头继续钻砾岩以下地层是现有技术的方法，但牙轮钻头钻井效率低且抗磨损能力差，在砾岩中的钻井效率低钻井时间长，大大增加了钻井成本。

cn2014107986878公开了一种抗砾石钻头，包括钻头体和刀翼，钻头体的冠部由直线段、平圆弧段和直线段组成，直线段安装球形齿，平圆弧段安装勺型齿和锥形齿，直线段安装金刚石复合片，钻头体上设有7个喷嘴，喷嘴与刀翼之间形成排屑槽，刀翼设有5片。采用该抗砾石钻头，钻头体上采用外锥勺形齿，内锥金刚石复合片的布置结构，充分利用勺形齿的抗冲击性能，增强钻头的稳定性，克服了传统pdc钻头崩齿，使用寿命短的问题。

cn2017109463638公开了一种砂砾石地层钻孔灌浆施工的方法，包括，(1)钻孔及跟管钻进下入护壁套管；(2)下入灌浆管管路；(3)安装孔口阻塞器；(4)按灌浆程序采取适宜水灰比开灌、变浆直至灌浆结束；(5)灌浆施工。本发明的有益效果为：解决了花管进入砾石地层的问题。埋入深度可控，相比插打法容易；防止了拔出套管过程中，砂砾石地层坍塌，造成花管堵塞问题，解决了砂砾石地层不能有效注浆的问题；简化了止浆塞安装操作难度；对灌浆扩散半径影响较小；克服了工艺缺陷，灌浆质量可靠；适用于任意砂砾石地层，不需要工艺试验即可实施，尤其对地层复杂的地区具有十分明显的优势。

cn2018114719117公开了一种新型复锥pdc牙轮复合钻头，其包括钻头体以及周向均匀间隔设置在所述钻头体上的巴掌和pdc刀翼，所述巴掌沿钻头轴向突出的自由端轴承密封连接有牙轮，所述pdc刀翼的冠部设有pdc切削齿；其中，所述巴掌沿钻头轴向突出延伸的长度大于pdc刀翼沿钻头轴向突出延伸的长度，且牙轮沿钻头径向突出的工作面直径小于pdc切削齿沿钻头径向突出的工作面直径，因此，所述新型复锥pdc牙轮复合钻头的扭矩处于牙轮钻头和pdc钻头之间，且其与常规的pdc钻头相比较，更加有利于稳定钻进，适用于定向井在稳斜和造斜时使用，特别是在软硬交替的夹层、砾石类夹层地层中，其具有较好的地层适应性和钻进可控性。

尤其是与本发明申请人和发明人发明的变直径钢筋笼在软硬交替的夹层、砾石类夹层地层中扩大孔施工时需求高，本申请人的在先申请专利包括但不限于：cn2017211488836、一种变直径钢筋笼及锚杆，cn2017213763240一种囊袋扩张变直径钢筋笼及锚杆，cn2017211496584一种锚杆杆件，cn2017208194362一种克服抗浮抗拉锚杆施工变形的装置等。变直径钢筋笼在置入钻孔前需要在钻孔的下端进行扩大直径的钻孔，便于变直径钢筋笼在下端的大直径释放。因此，钻孔夹层、砾石类夹层地层中时必须要在钻孔以及下端扩孔时使用砾石钻头，下端形成大直径的钻孔，现有的砾石钻具不能解决此问题。cn202866658u公开了组装式砾石钻头。总体而言，现有组装式砾石钻头钻探的效率低，达不到预期效果，钻头浪费大，难以解决施工中的问题。

技术实现要素：

本发明目的，提出一种可采用经济可靠的旋挖钻机配用钻杆连接的砾石钻(钻头、钻具)，经钻杆传递轴压力与回转扭力给钻具，解决砾石层的入岩难、进钻难、施工效率慢、成本高、桩孔质量难以保证等问题。且在通常的钻孔直径内投入钻具可以在下端进钻并有部分扩孔的功能，可以在砾石层掏孔，在孔底回转剪切力大，孔的垂直度得以保证，且能进行深度入岩。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种砾石钻，包括圆台状钻座、尖端钻头；在圆台状钻座的外周均布固定三棱或四棱长棱钻臂，三棱或四棱长棱钻臂的上端的间隙内再均匀分布固定三棱或四棱短棱钻臂；三棱或四棱长棱钻臂、短棱钻臂以垂直或倾斜一定角度的范围内固定在圆台状钻座的外周。圆台与垂直线倾斜角度为8-45度，尤其是12-25度。

尖端钻头也可以是品字型(三个尖牙)。三棱或四棱长棱钻臂长度上基本与圆台状钻座的高度持平，也可以在圆台状钻座6的上端略低于短棱钻臂。

有益效果：由于采用本发明上述结构，本发明是安装在旋钻钻杆的砾石钻头，尖钻头或定位端，也可以是品字型(三个尖牙)。本发明的工作过程：钻进一点深度后，三棱或四棱长棱钻臂沿锥度下钻，三棱或四棱长棱钻臂用于切钻或强力拨动砾石，喷水孔喷水将砾石层中砂土、细碎砂石冲开及对钻头散热，钻头棱与岩石接触面较小，切钻或强力拨动力量大，钻进效率高，钻头可重复使用，成本低。本发明提供一种经济可靠的砾石旋挖钻机，入岩快、施工效率高、成本低、桩孔质量好，使得桩基领域中旋挖钻机功能增强。

附图说明

图1为本发明的尖部向上看的仰视示意图。

图2为本发明图1的俯视示意图。

图3为本发明尖部向上三棱长棱钻臂钻头截面示意图。

图4为本发明尖部向上三棱长棱钻臂钻头外表面示意图。

图5为本发明尖部向上三棱长棱钻臂钻头外表面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。如图1-5所示，砾石钻，包括圆台状钻座、尖端钻头1；在圆台状钻座的外周均布固定三棱或四棱长棱钻臂2，三棱或四棱长棱钻臂2的上端的间隙内再均匀分布固定三棱或四棱短棱钻臂3；三棱或四棱长棱钻臂、短棱钻臂以垂直或倾斜一定角度的范围内固定在圆台状钻座的外周。

图1-2与图3-5的三棱长棱钻臂与短棱钻臂3并非保持相同的比例，对于含砾石高的较坚硬的地层，三棱长棱钻臂与短棱钻臂3凸出于圆台状钻座的尺寸并不大于5厘米(图1、2已经变形夸张，只是一种示意)，当然此钻的直径一般取20厘米左右规格为常用，当然不限于这个尺寸。圆台状钻座上的三棱或四棱长、短棱的数量、尺寸大小可以调整。

图1-2与图3-5的三棱长棱钻臂与短棱钻臂3垂直于水平面，但实际制备中，长棱钻臂、短棱钻臂以倾斜一定角度(与垂线的角度)的范围内固定在圆台状钻座的外周也完全可行，试验中5-15度之内的倾斜是完全可用，这并没有地凸出本发明的范围。

本发明尤其是采用三棱长棱钻臂，在圆台状钻座上基本上从底到顶的钻臂。在三棱长棱钻臂2的上端的间隙内再均匀分布固定三棱短棱钻臂3。

圆台侧线与垂直线倾斜角度为8-45度，尤其是12-25度。

尖端钻头也可以是品字型(三个尖牙，中心点为空隙)。三棱或四棱长棱钻臂长度上基本与圆台状钻座的高度持平，也可以在圆台状钻座的上端略低于短棱钻臂。

本发明的改进还包括，圆台状钻座上设有喷水孔，喷水孔的通水通道沿钻杆到地面工作面。

中轴的下端为尖端钻头为尖钻头或定位端，也可以是品字型(三个尖牙，最中央为空隙)。

三棱或四棱长棱钻臂是凸出在圆台状钻座表面固定，钻臂的外侧或全部钻臂是硬质或合金金属，尤其是焊接多块合金块或一根(整根)合金钢条或硬质合金，用于切钻或强力拨动砾石，也可以采用硬质钢。

本发明的改进是，设有控制喷水孔异物进出的阀门，尤其是单向阀(未画出)，单向阀设在喷水孔4(只能向外喷出水流，阻止异物进入)；圆台状钻座最底端也可以再装尖秃杆、尖钻头或定位端，也可以是品字型(三个尖牙)。本发明的工作过程：钻进一点深度后，三棱或四棱长棱钻臂沿锥度下钻，三棱或四棱长棱钻臂用于切钻或强力拨动砾石，加上喷水孔，喷水孔可以大于一个，设在圆台状钻座最底端或圆台状钻座上的三棱或四棱长棱钻臂之间，由于三棱或四棱长棱钻臂之间有较大的空隙，利于强力拨动砾石，圆台状钻座上的三棱或四棱长、短棱的数量、尺寸大小可以调整。

圆台状钻座6上顶端是与钻杆结合的转接接头或转接螺纹5；转接接头可以是套状结构，套状结构上可以加工内螺纹和/或外螺纹，用于与钻杆连接，单向阀亦可以设置在钻座顶端与钻杆结合部。

本发明的附图与实施例只是示意与示例，并非完全覆盖本发明的保护范围，本发明的保护范围应该延伸到权利要求给定的范围。