CN102041968A - 一种适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头 - Google Patents

一种适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头 Download PDF

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王自强
杨述起
王文明
凡后奇
张辉
周团正
丁红波
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Abstract

一种适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头，涉及地下施工技术领域，所解决的是提高钻进效率的技术问题。该钻头包括旋转的刀盘，及均匀布设在刀盘上的多个滚刀、多个刮刀。所述刀盘的盘面为平面，且其盘面开有用于排放渣土的排渣口，所述刮刀与滚刀一一对应，每个刮刀均顺着刀盘钻进时的旋转方向安装在紧随其对应滚刀的后序位置；所述刮刀包括刮刀板、加强肋板和硬质合金刀头，所述刮刀板的底边与刀盘固接，其板面垂直于刀盘的盘面，所述硬质合金刀头固定在刮刀板的顶端，所述加强肋板与刀盘、刮刀板分别固接，其板面垂直于刀盘的盘面及刮刀板的板面。本发明提供的钻头，适用于泥包砾地层的大直径、大深度的钻孔施工。

Description

一种适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头
技术领域
本发明涉及建设工程桩基施工技术，特别是涉及一种用于泥质胶结漂卵石地层的大直径成孔钻进的钻头结构技术。
背景技术
在桩基、矿山竖井等大直径、大深度钻孔施工中经常会遇到泥质胶结的卵砾石或漂卵石地层，这种泥质胶结的卵砾石、漂卵石层多为冰水沉积物，地层颗粒极不均一，大至漂卵石、小至粘土混杂沉积在一起，分选性极差，地层密实，可钻性极差。随着钻孔向超深和超大直径方向的发展，如何提高回转钻机在泥质胶结漂卵地层中的钻进效率是施工中亟需解决的一道难题。
现有回转钻机所使用的大直径钻头主要有两种，一种为刀盘上装有多个滚刀的滚刀钻头，另一种为刀盘上装有多个刮刀的梳齿刮刀钻头。
采用滚刀钻头钻进泥质胶结卵砾石、漂卵石地层时，坚硬的漂卵石会被刀盘上各滚刀的刀齿冲击压碎和剪切，形成粒径较小的颗粒后从钻头上的排渣口排出。但是由于滚刀的刀齿齿距都较小，且滚刀的转动速度非常缓慢，因此滚刀的刀齿压入地层后，胶结漂卵石的粘性土容易粘附在刀齿之间，会导致滚刀刀齿的有效齿高减小，从而降低其破岩效率，增加了施工成本，情况严重时甚至整个滚刀被附着粘性土全部包裹，从而无法转动并破碎漂卵石，这一现象在施工中俗称“糊钻”。
采用梳齿刮刀钻头钻进泥质胶结卵砾石、漂卵石地层时，刮刀刀头会在轴向压力作用下契入地层对粘性胶结土进行回转切削，且一些粒径较小的卵砾石可被刮刀从地层中剥离出来后通过反循环从排渣口直接排出，但是对于一些粒径大的卵石或漂石，处于回转切削状态的刮刀刀头不但难以将其破碎，反而容易因与漂卵石的振磕而使刮刀刀头崩裂或振脱，从而影响有效钻进，且缩短了刀具的使用寿命，增加了施工成本，未能被破碎的漂卵石也易于堵塞钻杆，影响顺利排渣。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种钻进效率高，能延长刀具的使用寿命，减少施工成本的尤其适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头，包括旋转的刀盘，及均匀布设在刀盘上的多个滚刀，所述刀盘的盘面为平面，且其盘面开有用于排放渣土的排渣口，其特征在于：所述刀盘上设有多个刮刀，其数量与滚刀的数量一致，一个刮刀对应一个滚刀，每个刮刀均顺着钻进时的刀盘旋转方向安装在刀盘上紧随其对应滚刀的后序位置；
所述刮刀包括刮刀板、加强肋板和硬质合金刀头，所述刮刀板的底边与刀盘固接，其板面垂直于刀盘的盘面，所述硬质合金刀头固定在刮刀板的顶端，所述加强肋板与刀盘、刮刀板分别固接，其板面垂直于刀盘的盘面及刮刀板的板面。
进一步的，所述刮刀板的厚度是30±5mm。
进一步的，所述硬质合金刀头的顶部与刀盘盘面之间的间距，比滚刀顶端与刀盘盘面之间的间距多20±5mm。
本发明提供的尤其适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头，由于在刀盘上紧随各滚刀的后序位置均装有一个刮刀，利用滚刀可破碎粒径较大、坚硬的漂卵石，利用刮刀可切削细粒的粘性土和砂土，由于滚刀先于刮刀接触到粒径较大、坚硬的漂卵石，因此粒径较大、坚硬的漂卵石不会与刮刀发生振磕，在刮刀的切削作用下，粘性土也不容易粘附在滚刀的刀齿之间，通过滚刀和刮刀的配合，能充分发挥两种破岩刀具的优势，大大提高泥包砾地层的钻进速度及钻进效率，并能延长各刀具的使用寿命，降低施工成本。
附图说明
图1是本发明实施例的适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头的俯视图；
图2是本发明实施例的适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头中的一个刮刀及其对应的滚刀的侧视图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头，包括旋转的刀盘1，及均匀布设在刀盘1上的多个滚刀2，所述刀盘1的盘面为平面，且其盘面开有用于排放渣土的排渣口4，其特征在于：所述刀盘1上设有多个刮刀3，其数量与滚刀2的数量一致，一个刮刀3对应一个滚刀2，每个刮刀3均顺着钻进时的刀盘旋转方向安装在刀盘上紧随其对应滚刀2的后序位置；
如图2所示，所述刮刀3包括刮刀板31、加强肋板32和硬质合金刀头33，所述刮刀板31的底边与刀盘1固接，其板面垂直于刀盘1的盘面，所述硬质合金刀头33固定在刮刀板31的顶端，所述加强肋板32与刀盘1、刮刀板31分别固接，其板面垂直于刀盘1的盘面及刮刀板31的板面。
本发明实施例中，所述刮刀板的厚度是30±5mm，所述硬质合金刀头是YG8系列硬质合金，硬质合金刀头的顶部与刀盘盘面之间的间距，比滚刀顶端与刀盘盘面之间的间距多20±5mm。
本发明实施例配合带有中空钻杆的钻机使用，其施工方法采用反循环回转钻进方法，使用时将钻机的中空钻杆与刀盘轴接，钻杆的内腔与刀盘上的排渣口连通，通过钻机的钻杆带动刀盘转动并钻进，地层中粒径较大的漂卵石由刀盘上各滚刀的刀齿冲击压碎、剪切为粒径较小的颗粒，紧随滚刀的刮刀的硬质合金刀头在钻压作用下切入地层，并回转切削漂卵石周围的胶结土层，剥离部分粒径相对较小的砾石以及被滚刀破碎的岩粒碎屑，被滚刀和刮刀破碎、切削及剥离的岩土颗粒随同钻进泥浆，经开设于刀盘盘面的排渣口排入中空钻杆的内腔，再以反循环方式及时排出钻孔外部。
本发明实施例中所述的反循环回转钻进方法为现有技术。
本发明实施例结合反循环排渣工艺，可广泛应用于钻孔灌注桩、污水处理超深曝气井、矿山竖井等大直径、大深度的钻孔施工中，对提高钻进效率、降低施工成本具有明显的比较优势。 

Claims (3)

1.一种适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头，包括旋转的刀盘及均匀布设在刀盘上的多个滚刀，所述刀盘的盘面为平面，且其盘面开有用于排放渣土的排渣口，其特征在于：所述刀盘上设有多个刮刀，其数量与滚刀的数量一致，一个刮刀对应一个滚刀，每个刮刀均顺着钻进时的刀盘旋转方向安装在刀盘上紧随其对应滚刀的后序位置；
所述刮刀包括刮刀板、加强肋板和硬质合金刀头，所述刮刀板的底边与刀盘固接，其板面垂直于刀盘的盘面，所述硬质合金刀头固定在刮刀板的顶端，所述加强肋板与刀盘、刮刀板分别固接，其板面垂直于刀盘的盘面及刮刀板的板面。
2.根据权利要求1所述的适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头，其特征在于：所述刮刀板的厚度是30±5mm。
3.根据权利要求1所述的适用于在泥质胶结漂卵石地层中成孔的大直径钻头，其特征在于：所述硬质合金刀头的顶部与刀盘盘面之间的间距，比滚刀顶端与刀盘盘面之间的间距多20±5mm。
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