CN103939024B - 一种硬砂质土钻头 - Google Patents

Abstract

一种硬砂质土钻头，包括钻头中心组件、下刀体、内刀体、叶片、外刀体、支撑板和耐磨板；下刀体和内刀体分别固定在钻头本体下端部及下部外周面上，叶片有2～6个，呈放射状围绕钻头本体均布地固定在其外周面上；外刀体固定叶片下边，且在每一叶片上安装有2～8个，除叶片自由端上的外刀体外，每一叶片上的外刀体的位置与另一叶片上外刀体的位置在旋转位置上是交叉排列的；支撑板将叶片与钻头本体固定；耐磨板分别固装于叶片自由端弧面、最外端外刀体侧面及内刀体侧面；下刀体、内刀体和外刀体的安装方向是使下刀头、内刀头和外刀头面向钻头本体的旋转方向。本发明有效提高作业效率，刀头和刀把结合强度高，减缓刀体和叶片磨损，保证施工质量。

Description

一种硬砂质土钻头

技术领域

本发明属于建筑行业施工的一种钻头，具体涉及一种硬砂质土钻头，可广泛运用于高层建筑地下设施、地铁车站基坑围护和江河堤坝加固等地下深基础工程。

背景技术

在城市高层建筑、地铁车站深基坑围护、江河堤坝防渗加固和软土基改良加固等地下基础工程的建设过程中，目前大量采用SMW工法设备建造地下连续墙，即使用多轴钻机进行连续钻掘，并将土和水泥浆在原位置混合搅拌并插入型钢来建造地下挡土防水墙的技术，起到挡土、防渗作用。

在现有技术中，多轴钻机的钻头一般采用经过改进的长螺旋钻机钻具和钻头，如中国实用新型专利号ZL200720070011.2、名称为一种新型钻具，它是采用两片螺旋叶片固定在钻杆前端部、三排刀体交叉排列固定在2个螺旋叶片底边、刀体头部堆焊碳化钨等技术；当多轴钻机在硬质砂地层进行钻孔作业时，会导致刀头刃口磨损严重、刀头脱落、叶片磨损断裂等质量问题，不仅影响钻孔作业的施工效率，而且使钻孔质量不稳定，直接影响地下连续墙施工质量。再如中国发明专利号ZL201010128294.8、名称为一种高强度复合钻头，它采用下刀体固定在钻管的下端部，内刀体固定在钻管下部的外周面上，2～4个叶片固定在钻管下部的外周面上、且每个叶片上交叉排列固定多个外刀体，而在下刀体、内刀体和外刀体采用感应钎焊工艺焊接硬质合金刀头，以及叶片自由端的圆弧面设有网状耐磨层等技术，当多轴钻机使用该钻头在硬砂质土地层进行地下连续墙钻掘施工时，作业效率得到较大的提高，刀头磨损情况得到一定的减缓，但翼片或叶片由于受到较大钻掘阻力出现翘曲变形、磨损严重的情况，同时刀把也出现磨损严重的质量问题，从而导致地下连续墙成墙质量得不到保障，影响了施工进度。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术中存在的不足，提供一种钻掘能力强、刀头强度高，刀体和叶片耐磨、抗变形性好，地下连续墙成墙质量高和作业效率大幅提高的硬砂质土钻头。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种硬砂质土钻头，包括：

钻头中心组件，包括钻头本体、设置在钻头本体内或钻头本体上的注浆管、螺塞、挡片和接头；

下刀体，包括下刀头和下刀把；

内刀体，包括内刀头和内刀把；

外刀体，包括外刀头和外刀把；

叶片，包括叶面和下边；

若干支撑板和多个耐磨板；

其特征在于：

所述钻头本体中的注浆管的下部设有沿其径向方向圆周均布或对称布置的并与注浆管（11）连通的横向管，其端部安装螺塞；所述挡片安装于钻头本体的下端面上的注浆管的沉坑中；

所述下刀体有2～6个，它们通过下刀把圆周均布或径向对称焊接固定在钻头本体的下部的外周面上，并使其下刀头安装成面向钻头本体的旋转方向；

所述内刀体有2～6个，它们通过内刀把圆周均布或径向对称焊接固定在钻头本体的下端面处，并使其内刀头安装成面向钻头本体的旋转方向；

所述叶片有2～6个，它们呈放射状态围绕钻头本体均布地固定在其下部的外周面上、且位于内刀体的上方；

所述支撑板的一端与钻头本体外壁固定，另一端与叶片的叶面固定；

所述外刀体通过外刀把焊接固定在叶片的下边上，且外刀体在每一叶片上安装有2～8个，除了叶片自由端上的外刀体外，每一叶片上的外刀体的位置与另一叶片上外刀体的位置在旋转位置上是交叉排列的；

所述下刀头、内刀头和外刀头分别与下刀把、内刀把和外刀把焊接成一体；

所述耐磨板分别固装于叶片与钻头本体同轴心的自由端弧面、最外端外刀体侧面以及内刀体侧面；

所述外刀头的底边与钻头本体的轴向中心线之间的夹角γ=α+2～5°，其中，α为所述叶片（4）的叶面（40）各自是朝同一方向倾斜的，与钻头本体（1）轴向中心线之间的夹角，α=45～75°。

本发明可以是，所述叶片的叶面各自是朝同一方向倾斜的，与钻头本体轴向中心线之间的夹角α=45～75°；所述叶片的下边与钻头本体横截面之间的夹角或者叶片的下边延伸线与钻头本体下端面的交角β=15～45°，且叶片的叶面是与水平面成相同的倾角沿径向对称焊接固定在钻头本体下部的外周面上。

本发明还可以是，所述下刀头、内刀头和外刀头采用硬质合金块制成。

本发明还可以是，所述下刀把、内刀把、叶片和外刀把采用碳钢或低合金钢材质制成。

本发明还可以是，所述下刀头、内刀头和外刀头采用感应钎焊工艺分别焊接固定在下刀把、内刀把和外刀把的端部。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明硬砂质土钻头的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的仰视图；

图4为图1的右视图；

图5为图1的A-A向剖视图；

图6为图1的B-B向剖视图；

图7为图4的C-C向剖视图。

具体实施方式

如图1-7所示，一种硬砂质土钻头，包括：钻头中心组件，包括钻头本体1、设置在钻头本体1内或钻头本体1上的注浆管11、螺塞12、挡片14和接头17；下刀体2，包括下刀头21和下刀把22；内刀体（3），包括内刀头31和内刀把32；外刀体5，包括外刀头51和外刀把52；叶片4，包括叶面40和下边42；若干支撑板6和多个耐磨板7；其中：所述钻头本体1中的注浆管11的下部设有沿其径向方向圆周均布或对称布置的并与注浆管（11）连通的横向管112，其端部安装螺塞12；所述挡片14安装于钻头本体1的下端面上的注浆管11的沉坑中；所述下刀体2有2～6个，它们通过下刀把22圆周均布或径向对称焊接固定在钻头本体1的下部外周面，并使其下刀头21安装成面向钻头本体1的旋转方向；所述内刀体3有2～6个，它们通过内刀把32圆周均布或径向对称焊接固定在钻头本体1的下端面处，并使其内刀头31安装成面向钻头本体1的旋转方向；所述叶片4有2～6个，它们呈放射状态围绕钻头本体1均布地固定在其下部的外周面上、且位于内刀体3的上方；所述叶片4的叶面40各自是朝同一方向倾斜的，与钻头本体1轴向中心线之间的夹角α=45～75°；所述叶片4的下边42与钻头本体1横截面之间的夹角或者叶片4的下边42延伸线与钻头本体1下端面的交角β=15～45°，且叶片4的叶面40是与水平面成相同的倾角沿径向对称焊接固定在钻头本体1下部的外周面上；所述外刀头51的底边与钻头本体1的轴向中心线之间的夹角γ=α+2～5°，其中，α为上述叶片4的叶面40与钻头本体1的轴向中心线之间的夹角。所述支撑板6的一端与钻头本体1外壁固定，另一端与叶片4的叶面40固定，可有效提高叶片4的刚性和强度，避免叶片翘曲变形；所述外刀体5通过外刀把52焊接固定在叶片4的下边42上，且外刀体5在每一叶片4上安装有2～8个，除了叶片4自由端上的外刀体5外，每一叶片4上的外刀体5的位置与另一叶片4上外刀体5的位置在旋转位置上是交叉排列的，以保证钻进过程中能全部并均匀地钻掘土层；所述下刀头21、内刀头31和外刀头51分别与下刀把22、内刀把32和外刀把52焊接成一体；所述下刀头21、内刀头31和外刀头51采用硬质合金块制成，它们的前端分别具有下切削刃、内切削刃和外切削刃；所述下刀头21、内刀头31和外刀头51采用感应钎焊工艺分别焊接固定在下刀把22、内刀把32和外刀把52的端部，有效增加下刀头21与下刀把22、内刀头31与内刀把32以及外刀头51与外刀把52的粘结强度，防止下切削刃、内切削刃和外切削刃在钻掘时出现刀头脱落断裂的情况；所述下刀把22、内刀把32、叶片4和外刀把52采用碳钢或低合金钢材质制成，可提高其强度；所述耐磨板7分别固装于叶片4与钻头本体1同轴心的自由端弧面、最外端外刀体5侧面以及内刀体3侧面，以减缓叶片4、外刀体5以及内刀体3的磨损情况，提高其耐磨性能，从而进一步改进地下连续墙成墙质量。

本发明硬砂质土钻头，通过在钻头本体的下端部、下端外圆和叶片上设置下刀体、内刀体和外刀体三层切削刀体，使得SMW工法钻机即多轴钻机钻进过程中能实现下刀体、内刀头和外刀头同步钻掘切削，钻孔作业效率成倍提高；固定于钻头本体外壁和叶片之间的支撑板有效提高叶片4的刚性和强度，避免叶片翘曲变形；由硬质合金块制成的刀头与刀把采用感应钎焊工艺焊接，有效提高刀头和刀把的结合强度，避免刀头脱落或崩裂、刀头磨损快的情况；固装于叶片与钻头本体同轴心的自由端弧面、最外端外刀体侧面以及内刀体侧面的耐磨板可减缓叶片、外刀体以及内刀体的磨损情况，提高其耐磨性能，进一步改进和提高地下连续墙成墙质量。

Claims (5)

1.一种硬砂质土钻头，包括：

钻头中心组件，包括钻头本体（1）、设置在钻头本体（1）内或钻头本体（1）上的注浆管（11）、螺塞（12）、挡片（14）和接头（17）；

下刀体（2），包括下刀头（21）和下刀把（22）；

内刀体（3），包括内刀头（31）和内刀把（32）；

外刀体（5），包括外刀头（51）和外刀把（52）；

叶片（4），包括叶面（40）和下边（42）；

若干支撑板（6）和多个耐磨板（7）；

其特征在于：

所述钻头本体（1）中的注浆管（11）的下部设有沿其径向方向圆周均布或对称布置的并与注浆管（11）连通的横向管（112），其端部安装螺塞（12）；所述挡片（14）安装于钻头本体（1）的下端面上的注浆管（11）的沉坑中；

所述下刀体（2）有2～6个，它们通过下刀把（22）圆周均布或径向对称焊接固定在钻头本体（1）的下部外周面上，并使其下刀头（21）安装成面向钻头本体（1）的旋转方向；

所述内刀体（3）有2～6个，它们通过内刀把（32）圆周均布或径向对称焊接固定在钻头本体（1）的下端面处，并使其内刀头（31）安装成面向钻头本体（1）的旋转方向；

所述叶片（4）有2～6个，它们呈放射状态围绕钻头本体（1）均布地固定在其下部的外周面上、且位于内刀体（3）的上方；

所述支撑板（6）的一端与钻头本体（1）外壁固定，另一端与叶片（4）的叶面（40）固定；

所述外刀体（5）通过外刀把（52）焊接固定在叶片（4）的下边（42）上，且外刀体（5）在每一叶片（4）上安装有2～8个，除了叶片（4）自由端上的外刀体（5）外，每一叶片（4）上的外刀体（5）的位置与另一叶片（4）上外刀体（5）的位置在旋转位置上是交叉排列的；

所述下刀头（21）、内刀头（31）和外刀头（51）分别与下刀把（22）、内刀把（32）和外刀把（52）焊接成一体；

所述耐磨板（7）分别固装于叶片（4）与钻头本体（1）同轴心的自由端弧面、最外端外刀体（5）侧面以及内刀体（3）侧面；

所述外刀头（51）的底边与钻头本体（1）的轴向中心线之间的夹角γ=α+2～5°，其中，α为所述叶片（4）的叶面（40）各自是朝同一方向倾斜的，与钻头本体（1）轴向中心线之间的夹角，α=45～75°。

2.根据权利要求1所述的硬砂质土钻头，其特征在于所述叶片（4）的叶面（40）各自是朝同一方向倾斜的，与钻头本体（1）轴向中心线之间的夹角α=45～75°；所述叶片（4）的下边（42）与钻头本体（1）横截面之间的夹角或者叶片（4）的下边（42）延伸线与钻头本体（1）下端面的交角β=15～45°，且叶片（4）的叶面（40）是与水平面成相同的倾角沿径向对称焊接固定在钻头本体（1）下部的外周面上。

3.根据权利要求1所述的硬砂质土钻头，其特征在于所述下刀头（21）、内刀头（31）和外刀头（51）采用硬质合金块制成。

4.根据权利要求1所述的硬砂质土钻头，其特征在于所述下刀把（22）、内刀把（32）、叶片（4）和外刀把（52）采用碳钢或低合金钢材质制成。

5.根据权利要求1或4所述的硬砂质土钻头，其特征在于所述下刀头（21）、内刀头（31）和外刀头（51）采用感应钎焊工艺分别焊接固定在下刀把（22）、内刀把（32）和外刀把（52）的端部。