CN102704858A - 一种具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁工程中钻孔桩基础施工的技术领域，具体涉及一种具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，解决了现有钻孔桩施工方法在含有岩石的地层中施工进度慢的问题。其包括储石系统、捞石系统、卸石系统，储石系统包括钻斗、上封口板、下封口板；捞石系统包括进石导向圆筒、捞石构件；卸石系统包括卸石仓门、锁口钢板；钻进系统包括扩孔刀头。本发明的有益效果：提供了一种新的反循环钻进方式，通过捞石系统和传统反循环两种方式排渣；钻孔过程中，较大的石块被挤入钻具，其余钻渣被抽出，减少了钻进中破碎石块的时间，提高了钻进效率；钻具结构简单，制作方便；适用性广，通过连接各种回转反循环钻机，对大部分含卵石或石块的土质地层都能适用。

Description

一种具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具

技术领域

本发明属于桥梁工程中钻孔桩基础施工的技术领域，具体涉及一种具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具。

背景技术

在含有岩石的地层中进行钻孔桩施工，目前主要有三种方式：一种是采用旋挖钻机施工，当石块坚硬且较大时对钻机钻斗损害较大，且进度较慢；第二种是采用冲击钻机，该方式在土层条件差的情况下易塌孔；第三种是采用回转钻机，当石块坚硬且较大时进度较慢。

发明内容

本发明的发明目的是为了解决现有钻孔桩施工方法在含有岩石的地层中施工进度慢的问题，提供了一种具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，配合回转反循环钻机使用，操作简便、效率高、经济实用。

本发明采用如下技术方案实现：

具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，包括钻进系统，所述的钻进系统包括刀架以及设置于刀架下部合金钢刀头，所述的钻具还包括储石系统、捞石系统、卸石系统，

所述的储石系统包括圆筒式的钻斗、钻斗上部设置的上封口板以及钻斗下部设置的下封口板；所述的捞石系统包括进石导向圆筒以及进石导向圆筒上部设置的用于捞石的捞石构件；所述卸石系统包括卸石仓门以及锁口钢板；所述的钻进系统还包括设置于钻斗下端的扩孔刀头；

上封口板顶部设置有与钻斗内部相通的圆筒状的用于与钻杆连接的接头，接头轴线与钻斗轴线重合；

下封口板底部设置有与钻斗内部联通的进石导向圆筒，进石导向圆筒的轴线与钻斗的轴线重合，进石导向圆筒上部设置的捞石构件为网状的钢丝绳，

钻斗底部沿直径方向焊接连接双翼刮板式的刀架，刀架位于下封口板的下方，钻斗的下端外侧对称布置两个扩孔刀头；

钻斗的中部设置有可以转动也可以固定的卸石仓门。

钻斗内部上端设置有由钢筋焊制而成的隔离网，隔离网的网格尺寸小于等于钻杆内径的2/3。

进石导向圆筒的顶部圆周方向上均布有6-8个由钢筋弯制而成的固定环，固定环与下封口板保持25~45°的角度，捞石构件固定于各固定环上。

卸石仓门通过转轴、连接转轴与卸石仓门的转舌与钻斗转动连接，转轴和转舌各设置两件。

刀架竖直部分焊接有加劲钢板Ⅰ，加劲钢板Ⅰ共两块，分别位于刀架两翼的竖直部分，并在刀架的两侧布置。

扩孔刀头侧面焊接有三角形形状的加劲钢板Ⅱ。

卸石仓门可开启的一侧设置有锁口钢板，锁口钢板位于卸石仓门外侧，锁口钢板及钻斗上都设有可重合的仓门锁孔，并配设有锁闭用的螺杆。

使用本发明，依照下列步骤进行钻孔桩施工：①回转反循环钻机就位，泥浆制备；②安装钻具，校正平面位置及倾斜度；③钻机钻进，普通钻渣通过泥浆反循环排出，较大石块利用捞石构件将其捞进钻斗储存；④当成孔或钻斗内石块储存满时，提钻，卸下钻具，打开卸石仓门，人工将石块清除，关闭卸石仓门，进入步骤②。

本发明具有如下有益效果：①提供了一种新的反循环钻进方式，通过捞石系统和传统反循环两种方式排渣；②钻孔过程中，较大的石块被挤入钻具，其余钻渣被抽出，减少了钻进中破碎石块的时间，提高了钻进效率；③钻具结构简单，制作方便；④该方法适用性广，通过连接各种回转反循环钻机，对大部分含卵石或石块的土质地层都能适用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为本发明的半剖图，

图3为图1的Ⅰ-Ⅰ剖面图，

图4为图1的Ⅱ-Ⅱ剖面图，

图中：1-钻斗，2-接头，3-卸石仓门， 4-转轴，5-转舌，6-仓门锁孔，7-上封口板，8-下封口板，9-进石导向圆筒，10-加劲钢板1，11-扩孔刀头，12-加劲钢板2，13-刀架，14-合金钢刀头，15-固定环，16-捞石构件，17-隔离网，18-锁口钢板。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

1、本发明的结构。

具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具包括钻进系统、捞石系统、储石系统、卸石系统；钻进系统包括刀架、刀架下部的合金钢刀头以及钻斗下端的扩孔刀头；捞石系统包括进石导向圆筒及其上部用于捞石的捞石构件；储石系统包括钻斗、钻斗上部的上封口板、钻斗下部的下封口板；卸石系统包括卸石仓门、锁口钢板。其中：

钻斗圆筒上部有上封口板，上封口板上固定有接头，用于连接钻机钻杆，接头与钻斗轴线重合；

钻斗圆筒下部有下封口板，下封口板中间有进石导向圆筒，用于将较大的石块向捞石构件聚拢，进石导向圆筒与钻斗轴线重合，进石导向圆筒上部有捞石构件，用于将较大石块挤入钻斗，当石块挤入钻斗后有将石块托住并不使其坠落的作用；

钻斗的下封口板下部沿直径方向焊接有合金钢刀头的双翼刮板式刀架，钻斗的圆筒下部外侧对称布置两个扩孔刀头；

钻斗的中部有卸石仓门，卸石仓门可以转动以便于开仓卸石，可开启的一侧有锁口钢板，锁口钢板位于仓门外侧。

钻斗上端距离上封口板20cm左右的位置有隔离网，隔离网由钢筋焊制而成，网格尺寸略小于钻杆内径的2/3，防止较大的石块进入钻杆而引起堵塞。

捞石构件通过固定环固定并编织成网状，固定环由钢筋弯制而成，固定环与下封口板保持30°左右的角度，圆环位于下封口板上并尽量靠近进石导向圆筒，固定环有6-8个，沿进石导向圆筒周围均匀布置。

卸石仓门通过转轴、连接转轴与仓门的转舌实现仓门的转动，转轴、转舌各有两件。

刀架竖直部分焊接有加劲钢板1，加劲钢板1共两块，分别位于刀架两翼的竖直部分，并在刀架的两侧布置。

扩孔刀头侧面焊接有有类似三角形的加劲钢板2。

锁口钢板及钻斗上有仓门锁孔，当卸石仓门关闭时，锁孔重合，锁孔内有丝扣，可通过螺杆实现仓门的锁闭。

2、本发明的制作。

按照设计的直径将钢板卷制成圆筒状作为钻斗，焊接接缝。在钻斗中间位置按照卸石要求切割出卸石窗口，切割下的钢板作为卸石仓门。在卸石窗口长边一侧切割两个矩形凹槽，切割位置在距离卸石窗口上下短边1/3处。取一块钢板切割成圆形，直径为钻斗内径，然后在钢板中心切割出进石导向圆筒外径大小的圆形作为下封口板，将进石导向圆筒焊接于该钢板上，保证圆筒一侧与钢板平齐，在圆筒与钢板接头的一面沿圆筒焊接7个固定环，固定环由钢筋弯制而成，固定环与钢板保持30°左右的角度，圆环位于下封口板一侧。用钢丝绳作为捞石构件，将钢丝绳利用固定环进行编织，织成网状，钢丝绳接头使用卡具固定。将下封口板焊接于钻斗底部，在下封口板直径方向焊接双翼式刮板刀架，在刀架上焊接合金钢刀头。在刀架上竖直部分焊接加劲钢板1，加劲钢板共两块，分别位于刀架两翼的竖直部分，并在刀架的两侧布置。用Φ25钢筋焊接钢筋网片，网格大小略小于钻杆内径的2/3，钢筋网片平面的外部轮廓为圆形，直径与钻斗内径相同，焊接好网片后将其焊接于钻斗远离下封口板的一端，距离上封口板约20cm。用钢板切割成圆形，直径为钻斗内径，然后在钢板中心切割出接头外径大小的圆形作为上封口板，将接头焊接于该钢板上，接头由钢管制成，上端有与钻杆连接的条件。将上封口板焊接于钻斗上部，确保接头与钻斗同心。在切割卸石仓口时切割下的钢板长边一端焊接转舌，转舌由钢板切割而成，形状为“菜刀形”，“刀把”一端与卸石仓门焊接，另一端开有圆孔，圆孔直径略大于转轴直径，转舌焊接的位置要与钻斗凹槽位置对应，在卸石仓门另一长边中间位置焊接一块矩形锁口钢板，矩形钢板一半伸出仓门，在伸出仓门部分的中心开一圆孔，圆孔内有丝扣，转舌与锁口钢板均焊接于仓门外侧。将卸石仓门的转舌圆孔内各套一个转轴，转轴由圆钢制成，然后将仓门转轴焊接于钻斗预留凹槽的两侧，确保仓门能够转动。关闭卸石仓门，在钻斗上对应于锁口钢板锁孔的位置开一圆孔，圆孔内有丝扣，使用时用螺杆将仓门锁闭。在下封口板一端钻斗外侧焊接扩孔刀头，扩孔刀头对称布置，共两个，在扩孔刀头背部焊接加劲钢板2。

3、本发明的使用

①回转反循环钻机就位，泥浆制备；②将制作好的钻具连接在回转反循环钻机上，用螺栓将卸石仓门拧紧，校正平面位置及倾斜度；③钻机钻进，在钻杆的带动下，刀架上的合金刀头及钻斗底部的扩孔刀头对地层进行切割钻进，普通钻渣通过泥浆反循环排出，较大的石块在进石导向圆筒的引导下，挤压捞石构件（柔性）而进入钻斗，在离心力作用下石块向四周移动，钻斗上下部均有封口钢板，在上封口板附近还有隔离网防止较大的石块进入钻杆而引起堵塞，此时石块被捞石构件托住而不坠落至孔内；④当成孔或钻斗内石块储存满时，提钻，卸下钻具，卸下锁闭卸石仓门的螺杆，打开卸石仓门，人工将石块清除，关闭卸石仓门，进入步骤②。

Claims (7)

1.一种具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，包括钻进系统，所述的钻进系统包括刀架（13）以及设置于刀架（13）下部合金钢刀头（14），其特征在于所述的钻具还包括储石系统、捞石系统、卸石系统，

所述的储石系统包括圆筒式的钻斗（1）、钻斗（1）上部设置的上封口板（7）以及钻斗（1）下部设置的下封口板（8）；所述的捞石系统包括进石导向圆筒（9）以及进石导向圆筒（9）上部设置的用于捞石的捞石构件（16）；所述卸石系统包括卸石仓门（3）以及锁口钢板（18）；所述的钻进系统还包括设置于钻斗（1）下端的扩孔刀头（11）；

上封口板（7）顶部设置有与钻斗（1）内部相通的圆筒状的用于与钻杆连接的接头（2），接头（2）轴线与钻斗（1）轴线重合；

下封口板（8）底部设置有与钻斗（1）内部联通的进石导向圆筒（9），进石导向圆筒（9）的轴线与钻斗（1）的轴线重合，进石导向圆筒（9）上部设置的捞石构件（16）为网状的钢丝绳，

钻斗（1）底部沿直径方向焊接连接双翼刮板式的刀架（13），刀架（13）位于下封口板（8）的下方，钻斗（1）的下端外侧对称布置两个扩孔刀头（11）；

钻斗（1）的中部设置有可以转动也可以固定的卸石仓门（3）。

2.根据权利要求1所述的具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，其特征在于钻斗（1）内部上端设置有由钢筋焊制而成的隔离网（17），隔离网（17）的网格尺寸小于等于钻杆内径的2/3。

3.根据权利要求1所述的具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，其特征在于进石导向圆筒（9）的顶部圆周方向上均布有6-8个由钢筋弯制而成的固定环（15），固定环（15）与下封口板（8）保持25~45°的角度，捞石构件（16）固定于各固定环（15）上。

4.根据权利要求1所述的具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，其特征在于卸石仓门（3）通过转轴（4）、连接转轴（4）与卸石仓门（3）的转舌（5）与钻斗（1）转动连接，转轴（4）和转舌（5）各设置两件。

5.根据权利要求1所述的具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，其特征在于刀架（13）竖直部分焊接有加劲钢板Ⅰ（10），加劲钢板Ⅰ（10）共两块，分别位于刀架两翼的竖直部分，并在刀架的两侧布置。

6.根据权利要求1所述的具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，其特征在于扩孔刀头（11）侧面焊接有三角形形状的加劲钢板Ⅱ（12）。

7.根据权利要求1所述的具有捞石功能的钻孔桩施工用钻具，其特征在于卸石仓门（3）可开启的一侧设置有锁口钢板（18），锁口钢板（18）位于卸石仓门（3）外侧，锁口钢板（18）及钻斗（1）上都设有可重合的仓门锁孔（6），并配设有锁闭用的螺杆。

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