CN106437699A - 一种浅层取土器钻头及其取土方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种浅层取土器钻头及其取土方法，包括钻杆接头、排气部件、钻头本体、隔土环。所述钻杆接头可与钻杆和动力装置连接；所述排气部件位于钻头本体和钻杆接头的连接处，即钻肩位置，其作用是排出钻土时钻头内的气体，同时可以防止外部气体进入钻头内；所述隔土环位于钻头尖处。该装置对于浅层取土时，具有很强的适用性，效率高，取芯率高，土样受扰动小，且可有效解决软弱土取土困难的问题。

Description

一种浅层取土器钻头及其取土方法

技术领域

本申请涉及岩土工程勘察技术领域的一种浅层取土器钻头及其取土方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，基础建设的加快，岩土工程勘察工作中，针对浅层的取土勘察越来越多，尤其是试验需求、浅层固化工程的勘察等等，机械钻机由于其使用费用较高，且在浅层钻孔中，效率较低，取芯率不高，尤其是软土地基。为了能够进行便捷的浅层取土工作，目前市面上也相继出现各种汽动和电动的动土土钻取土器，但由于其钻头采用常规钻头，设计不够合理，使得在软土地基上，很难保证较高的取芯率。2016年9月28-29日，我们试验人员针对计划进行浅层真空排水的软土场地，利用市面上的电动动力土钻取土器进行取土作业，原计划取土2m，现场通过多个点取土，表面0.5m的土可取出，但大于0.5m深度的土均没有取出。

发明内容

本申请的目的就是提供一种新型浅层取土器钻头及其取土方法，通过使用本发明的新型浅层取土器钻头及其取土方法，可以轻松取出深度在2-3m的浅层土体，取芯率均在90%以上，尤其是在软土地区，相比传统的浅层取土器钻头，它适用性更好，取芯率更高。

为了实现上述技术目的，本申请是通过以下技术方案实现的：

一种浅层取土器钻头，包括钻头本体及钻杆接头，所述钻杆接头一端与钻杆连接，另一端与钻头本体连接，所述钻头本体一端开口，另一端封口，封口端上连接所述钻杆接头，所述开口端上设有用于切削土体的切削部，钻头本体内部设有用于盛土的空腔，在钻头本体的封口端上设有至少一个与钻头本体内部空腔相连通的排气部件，所述排气部件与钻头本体之间可拆卸连接；每个所述排气部件均包括：排气通道、设于排气通道内的橡胶活塞，所述排气通道内位于橡胶活塞的底部设有用于支撑所述橡胶活塞在排气通道内上、下移动的弹性支撑体，排气通道内位于橡胶活塞的上方设有用于对橡胶活塞进行限位的阻塞块，阻塞块上开有通气孔。

所述排气部件为螺杆，所述螺杆具有多边形结构的非螺纹端，用于与扳手连接；螺杆内部沿螺杆轴向设有贯穿整个螺杆的所述排气通道；所述钻头本体封口端上设有用于与所述螺杆螺纹配合的内螺纹孔。

所述螺杆螺纹端的底部开有与排气通道相连通的第一排气孔，所述多边形非螺纹端上开有与排气通道相连通的第二排气孔。

所述第一排气孔和第二排气孔均为多个。

所述弹性支撑体包括弹簧、以及设置在弹簧外部的弹簧护筒。

所述切削部包括隔土环，所述隔土环呈环状凸出于所述钻头本体的外壁。

所述第一排气孔及第二排气孔中均设有防堵纱网。

本发明还公开了所述浅层取土器钻头的取土方法，包括以下几个步骤：

第一步：将动力装置与钻杆接头连接，将钻头垂直地面，启动动力装置，将钻头均速打入土中，打入深度不能超过钻头的最大取土长度；

第二步：利用三脚架和定滑轮将钻头提起，提起过程保持垂直，防止造成洞壁土体的坍塌；

第三步：提出钻头后，平放地面，将排气部件从钻头本体上拆卸下来，并将打气筒出气头插入钻头本体，使打气筒出气头与钻头本体内部盛土腔相连通，缓慢打气，使钻头本体内土体挤出。

本申请采用上述技术方案具有如下优点：

第一、本申请所述的新型浅层取土器钻头包括钻杆接头、排气部件、钻头本体和隔土环。通过排气部件只排气不进气的特点，隔土环将钻头本体周围土体与钻头本体之间隔出一定的间隙，可使大气较快进入孔底，在钻头本体内土柱上、下面形成气压差，在大气压的作用下，土柱能够轻易的随钻头本体一起提出，此外其间隙可有效减小孔径收缩对后续深部钻孔的影响，从而很好的解决了传统浅层取土器钻头取芯率不高，效率较低，适应性不好的缺点，尤其是在软土地基上，本新型浅层取土器钻头更是具有优越的适应性。

第二、相对于传统使用水冲出土体的方法，本申请取土方法采用气冲出，能够避免影响土体含水率、更易成型，可以更大程度的保持土体原状特性。

附图说明

图1为本发明浅层取土器钻头的结构示意图；

图2为排气部件的内部结构示意图；

图3为多边形结构非螺纹端第二排气孔的结构示意图；

图4为螺杆底部第一排气孔的结构示意图；

图5为本发明取土方法的步骤图；

图中：1-钻杆接头；2-排气部件；3-钻头本体；4-隔土环；5-多边形结构的非螺纹端；6-螺杆；7-弹簧；8-弹簧护筒；9-第一排气孔；（10，14）-防堵纱网；11-排气通道；12-橡胶活塞；13-第二排气孔；15-阻塞块；16-通气孔；17-三脚架；18-定滑轮；19-打气筒。

具体实施方式

如图1所示，一种新型浅层取土器钻头，主要包括有：钻杆接头1、排气部件2、钻头本体3、隔土环4，所述排气部件位于钻肩处，由多边形结构的非螺纹端和螺杆组成，通过在钻肩预留螺纹孔与钻头连接；所述隔土环4是位于钻头本体底部切削部处，俯视图呈环状凸出钻头本体的器壁，剖面图呈倒立的直角三角形凸出钻头本体的器壁，与钻头本体的器壁连为一体。

如图2所示，排气部件2的内部结构包括弹簧7、弹簧护筒8、第一排气孔9、排气通道11、橡胶活塞12、第二排气孔13、阻塞块15和通气孔16，当钻头在动力装置作用下向下压入土中时，钻头本体器壁内的气体受压，通过排气通道11，顶开排气部件2内的橡胶活塞12，向外排气，同时橡胶活塞12上部的阻塞块15可以防止活塞脱离原来位置，通气孔16是为了防止橡胶活塞12被吸在阻塞块15上；

当向上提钻头取土时，外部气体不能通过排气部件2进入钻头本体器壁内部，故在钻头内土柱上下面形成气压差，在大气压的作用下，土柱能够轻易的随钻头提出。

如图3-4所示，分别为排气部件2的上、下面结构示意图，多边形结构的非螺纹端5为六边形结构，第二排气孔13分别等间距呈环形分布在六边形结构的非螺纹端上，第一排气孔9直径较第二排气孔大，按照内外排气孔总面积相等的原则确定排气孔的直径，为了防止土体堵塞了排气孔，排气孔上设置防堵纱网。

如图5所示，一种浅层取土器钻头的取土方法，可按如下步骤实现：

第一步：；将排气部件2的螺杆上缠上密封带，然后将其拧入钻肩上预留的螺纹孔；

第二步：将动力装置与钻杆接头1连接，将钻头垂直地面，启动动力装置，将钻头均速打入土中，打入深度不能超过钻头的最大取土长度；

第三步：利用三脚架17和定滑轮18将钻头提起，提起过程保持垂直，防止造成洞壁土体的坍塌；

第四步：提出钻头后，平放地面，将排气部件2从钻头本体上拧下，插入打气筒19出气头，缓慢打气，使钻头内土体挤出。

Claims (8)

1.一种浅层取土器钻头，包括钻头本体及钻杆接头，所述钻杆接头一端与钻杆连接，另一端与钻头本体连接，所述钻头本体一端开口，另一端封口，封口端上连接所述钻杆接头，所述开口端上设有用于切削土体的切削部，钻头本体内部设有用于盛土的空腔，其特征在于，在钻头本体的封口端上设有至少一个与钻头本体内部空腔相连通的排气部件，所述排气部件与钻头本体之间可拆卸连接；每个所述排气部件均包括：排气通道、设于排气通道内的橡胶活塞，所述排气通道内位于橡胶活塞的底部设有用于支撑所述橡胶活塞在排气通道内上、下移动的弹性支撑体，排气通道内位于橡胶活塞的上方设有用于对橡胶活塞进行限位的阻塞块，阻塞块上开有通气孔。

2.根据权利要求1所述的浅层取土器钻头，其特征在于，所述排气部件为螺杆，所述螺杆具有多边形结构的非螺纹端，用于与扳手连接；螺杆内部沿螺杆轴向设有贯穿整个螺杆的所述排气通道；所述钻头本体封口端上设有用于与所述螺杆螺纹配合的内螺纹孔。

3.根据权利要求2所述的浅层取土器钻头，其特征在于，所述螺杆螺纹端的底部开有与排气通道相连通的第一排气孔，所述多边形非螺纹端上开有与排气通道相连通的第二排气孔。

4.根据权利要求3所述的浅层取土器钻头，其特征在于，所述第一排气孔和第二排气孔均为多个。

5.根据权利要求1所述的浅层取土器钻头，其特征在于，所述弹性支撑体包括弹簧、以及设置在弹簧外部的弹簧护筒。

6.根据权利要求1所述的浅层取土器钻头，其特征在于，所述切削部包括隔土环，所述隔土环呈环状凸出于所述钻头本体的外壁。

7.根据权利要求3所述的浅层取土器钻头，其特征在于，所述第一排气孔及第二排气孔中均设有防堵纱网。

8.根据权利要求1~7中任一所述浅层取土器钻头的取土方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

第一步：将动力装置与钻杆接头连接，将钻头垂直地面，启动动力装置，将钻头均速打入土中，打入深度不能超过钻头的最大取土长度；

第二步：利用三脚架和定滑轮将钻头提起，提起过程保持垂直，防止造成洞壁土体的坍塌；

第三步：提出钻头后，平放地面，将排气部件从钻头本体上拆卸下来，并将打气筒出气头插入钻头本体，使打气筒出气头与钻头本体内部盛土腔相连通，缓慢打气，使钻头本体内土体挤出。