CN108005583A - 用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻及自制破芯钻 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自制取芯钻及破芯钻，尤其是公开了一种用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻及破芯钻，属于水利水电工程建设基础设备配件设计制造技术领域。提供一种方便在钻制基孔的过程中出渣的用于在水利水电工程基础上成孔的自制取芯钻。所述的自制取芯钻包括斗齿和带有取芯腔的钻具本体，所述的斗齿布置在所述钻具本体的下端面上，所述的自制取芯钻通过所述钻具本体的顶部与外部的钻杆连接；桩孔制备过程中的渣芯通过所述的取芯腔，在外部钻杆的配合下随钻具本体排出桩孔。所述的自制破芯钻包括钻切刀片和具有一个锥形尖端的钻架，钻切刀片沿锥形尖端的锥面顺序布置成子弹头形的钻切锥面，自制破芯钻通过钻架的后端与外部的钻杆连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种自制取芯钻及自制破芯钻，尤其是涉及一种用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻及自制破芯钻，属于水利水电工程建设基础设备配件设计制造技术领域。
背景技术
水电水利工程中在钢筋混凝土结构或坚硬整体基岩中快速成孔的施工方法作为基础处理的一种工程措施，在我国的公路、铁路、矿山、房建等工程中得到不同程度的应用。目前除了用于一般土层及岩石较软的基础工程外，在一些高层建筑、桥梁、铁路、矿山、公路工程建设中用来作为承重基础或挡土墙的支撑。在水电水利工程中主要用来穿入坚硬地层对结构物起到防冲、抗渗的作用和主体结构的基础，可以用来承担挡土、挡水结构物支撑的水平、垂直、抗扭荷载，也可以作为水中钢筋混凝土结构的加固处理。
在我国水电水利工程中，采用在钢筋混凝土结构或坚硬整体基岩中快速成孔的施工方法，可以解决普通钻孔不能达到的质量、工期、安全效果。但是这种施工方法，目前在我国水电水利工程中尚无先例可寻，使这些施工技术的瓶颈多年来一直困扰着施工建筑行业，使得钢筋混凝土结构或坚硬岩石成孔难以得到推广。如何结合目前施工技术手段，对其结构物进行合理优化，既能满足结构物本身要求的同时又有利于快速施工，一直是行业中苦苦追求的目标。而要推广在钢筋混凝土结构或坚硬岩石成孔的施工方法，其中十分重的的钻具又是无法避开的一环，现有技术中采用的钻具无法满足上述施工方法的推广应用。于是设计一套可以用于在钢筋混凝土结构或坚硬岩石成孔便成为了本领域技术中急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种方便在钻制基孔的过程中出渣的用于在水利水电工程基础上成孔的自制取芯钻；本发明还提供了一种便于对需要钻制基孔的基础出现出渣不方便时，能对渣芯进行破碎的用于在水利水电工程基础上成孔的自制破芯钻。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻，所述的自制取芯钻包括斗齿和带有取芯腔的钻具本体，所述的斗齿布置在所述钻具本体的先端部，所述的自制取芯钻通过所述钻具本体的后端与外部的钻杆连接；桩孔制备过程中的渣芯，通过所述的取芯腔在外部钻杆的配合下随钻具本体一起排出桩孔。
本发明的有益效果是：本申请通过设置一套包括斗齿和带有取芯腔的钻具本体构成的自制取芯，并将所述的斗齿布置在所述钻具本体的先端部，然后将所述的自制取芯钻通过所述钻具本体的后端与外部的钻杆连接。这样，桩孔制备过程中的渣芯便可以通过所述的取芯腔，在外部钻杆的配合下随钻具本体一起排出该桩孔。实现钻孔、排渣同时进行的功能，克服了现有技术中既没有用于钢筋混凝土结构或坚硬整体基岩中成孔的钻具的技术问题，同时又克服了现有技术中的钻具不具有排渣功能，排渣必须单独进行了的技术问题。
进一步的是，所述的钻具本体为由抗热耐磨钢制成的筒体，所述的取芯腔为所述筒体的内腔，所述筒体具有一个敞开的先端面，所述的斗齿布置在该先端面上。
进一步的是，所述的斗齿包括一排齿尖向外倾斜布置的钻削齿和一排齿尖向内倾斜布置的切断齿，所述的钻削齿沿所述钻具本体先端面的周向均布在该钻具本体先端面的外侧，由各件所述钻削齿的齿尖构成的圆环的直径大于所述筒体的先端面的外径；所述的切断齿沿所述钻具本体先端面的周向均布在该钻具本体先端面的内侧，各件所述切断齿的齿尖构成的圆环的直径小于所述筒体的先端面的内径。
进一步的是，在所述筒体的侧壁上还设置有散热结构和降摩擦凸起。
上述方案的优选方式是，在筒体的所述先端面上还设置有斗齿安装架，各件所述的斗齿通过所述的斗齿安装架沿径向均匀的安装在所述的先端面上，成孔过程中的松散渣土通过所述的斗齿安装架限制在所述的取芯腔内。
进一步的是，所述的斗齿安装架为一个包含有渣芯入口的桁架，所述桁架的一侧与所述的先端面连接，所述桁架的另一侧安装所述的斗齿。
进一步的是，所述的斗齿由高强耐磨合金钢制成，所述的斗齿与所述的筒体结构之间为可拆卸结构连接。
一种用于在水利水电工程基础上成孔的自制破芯钻，所述的自制破芯钻包括钻切刀片和具有一个锥形尖端的钻架，所述的钻切刀片沿所述锥形尖端的锥面顺序布置，沿所述锥形尖端的锥面顺序布置的各件所述钻切刀片的切削端构成子弹头形的钻切锥面，所述的自制破芯钻通过所述钻架的后端与外部的钻杆连接。
进一步的是，所述的钻架包括过渡桁架和固装在该过渡桁架前端的高强耐磨支撑架，所述锥形尖端设置在所述高强耐磨支撑架的自由端，所述的自由端在其横截面内的投影呈十字型结构，各件所述的钻切刀片沿该十字型结构的两条十字边顺序布置，所述钻架通过呈锥台形结构的所述过渡桁架的小端与外部的钻杆连接。
进一步的是，所述的高强耐磨支撑架由高强耐磨钢铸造或锻造而成，由高强耐磨合金钢制成的所述钻切刀片与所述的高强耐磨支撑架之间为焊接连接。
附图说明
图1为本发明用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻的三维结构示意图；
图2为本发明用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻的主视图；
图3为本发明用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻的另一种结构的三维示意图；
图4为本发明用于在水电工程基础上成孔的自制破芯钻的结构示意图。
图中标记为：斗齿1、取芯腔2、钻具本体3、钻削齿4、切断齿5、散热结构6、防摩擦凸起7、斗齿安装架8、渣芯入口9、钻切刀片10、钻架11、过渡桁架12、高强耐磨支撑架13。
具体实施方式
如图1、图2以及图3所示是本发明提供的一种方便在钻制基孔的过程中出渣的用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻。所述的自制取芯钻包括斗齿1和带有取芯腔2的钻具本体3，所述的斗齿1布置在所述钻具本体3的先端部，所述的自制取芯钻通过所述钻具本体3的后端与外部的钻杆连接；桩孔制备过程中的渣芯，通过所述的取芯腔2在外部钻杆的配合下随钻具本体3一起排出桩孔。本申请通过设置一套包括斗齿1和带有取芯腔2的钻具本体3构成的自制取芯，并将所述的斗齿1布置在所述钻具本体3的先端部，然后将所述的自制取芯钻通过所述钻具本体3的后端与外部的钻杆连接。这样，桩孔制备过程中的渣芯便可以通过所述的取芯腔2，在外部钻杆的配合下随钻具本体3一起排出该桩孔。实现钻孔、排渣同时进行的功能，克服了现有技术中既没有用于钢筋混凝土结构或坚硬整体基岩中成孔的钻具的技术问题，同时又克服了现有技术中的钻具不具有排渣功能，排渣必须单独进行了的技术问题。
上述实施方式中，为了提高渣芯通过所述的取芯腔2，在外部钻杆的配合下随钻具本体3排出桩孔的效果，同时又保证在高强度工作状态下本申请所述自制取芯钻的钻孔功能，所述的钻具本体3为由抗热耐磨钢制成的筒体，所述的取芯腔2为所述的筒体的内腔，所述筒体具有一个敞开的先端面，所述的斗齿1布置在该先端面上。进一步的，本申请还将所述的斗齿1设置成双排的结构，即包括一排齿尖向外倾斜布置的钻削齿4和一排齿尖向内倾斜布置的切断齿5，其中所述的钻削齿4沿所述钻具本体3先端面的周向均布在该钻具本体3先端面的外侧，由各件所述钻削齿4的齿尖构成的圆环的直径大于所述筒体结构的先端面的外径；所述的切断齿5沿所述钻具本体3先端面的周向均布在该钻具本体3先端面的内侧，各件所述切断齿5的齿尖构成的圆环的直径小于所述筒体结构的先端面的内径。这样，由于两排斗齿1在钻孔过程中可以分别在内外两侧切出大于筒体结构侧壁的间隙，从而可以有效的提高渣芯通过所述的取芯腔2，在外部钻杆的配合下随钻具本体3排出桩孔的效果，同时又尽量避免渣芯和/或孔壁与筒体结构的侧壁产生摩控而发热。
上述的这种双排斗齿结构的自制取芯钻主要适用于如钢筋混凝土结构或坚硬岩石等硬质地基上成孔。而当需要在岩石不坚硬或柔软地质上成孔时，由于对斗齿的要求相对较低，主要需要考虑的是便于快速的将松散渣土清出桩机孔底。为此，如附图3所示，本申请提供了另一种结构的自制取芯钻，即此时，在筒体的所述先端面上再设置一个斗齿安装架8，各件所述的斗齿1通过所述的斗齿安装架8沿径向均匀的安装在所述的先端面上，成孔过程中的松散渣土通过所述的斗齿安装架8限制在所述的取芯腔2内。此时，所述斗齿安装架8优选结构为一个包含有渣芯入口9的桁架，所述桁架的一侧与所述的先端面连接，所述桁架的另一侧安装所述的斗齿1。
同时，为了最大限度的避免渣芯和/或孔壁与筒体结构的侧壁产生摩控而发热，在所述筒体结构的侧壁上设置有散热结构6，在所述筒体结构的侧壁上还设置有防摩擦凸起7。当然，在本申请所述的自制取芯钻中，斗齿作为关键结构，必须保证其有足够了的强度和耐磨性，本申将所述的斗齿1采用高强耐磨钢制成，并且将所述的斗齿1设置成与所述的筒体结构之间为可拆卸结构连接，以方便后续使用中磨损后的更换。
与上述结构的自制取芯钻相对应，本申请还提供了一种用于在钢筋混凝土结构或坚硬岩石地基上成孔，尤其是在纵向钢筋太长，混凝土芯样无法或不方便取起时，对芯样进行破碎处理的自制破芯钻，如图4所示。所述的自制破芯钻包括钻切刀片10和具有一个锥形尖端的钻架11，所述的钻切刀片10沿所述锥形尖端的锥面顺序布置，沿所述锥形尖端的锥面顺序布置的各件所述钻切刀片10的切削端构成子弹头形的钻切锥面，所述的自制破芯钻通过所述钻架11的后端与外部的钻杆连接。采用结构的自制破芯钻，由于整个钻削锥面为呈弹头形，并且所述的钻削锥面为多件所述钻切刀片10切削端断续性的构成，从而既可以提高切削的功能，同时又可以避免钻切刀片10出现重大损伤，以及整体切削面造成的切削力过大的缺陷，实现破芯钻的功能。当将成孔基础上的沿深度方向存在的一段一段的如钢筋混凝土结构或坚硬岩石的基础破碎后，便可以再重新使用上述的自制取芯钻进行快速成孔和出渣。
当然，为了提高本申请所述的自制破芯钻的钻削能力，简化结构，所述的钻架11包括过渡桁架12和固装在该过渡桁架12前端的高强耐磨支撑架13，所述锥形尖端设置在所述高强耐磨支撑架13的自由端，所述的自由端在其横截面内的投影呈十字型结构，各件所述的钻切刀片10沿该十字型结构的四个顶点顺序布置，所述钻架11通过呈锥台形结构的所述过渡桁架12的小端与外部的钻杆连接。同时，将所述的高强耐磨支撑架13设置成由高强耐磨钢铸造或锻造而成，并使由高强耐磨合金钢制成的所述钻切刀片10与所述的高强耐磨支撑架13之间通过焊接连接为一个整天体。
综上所述，本申请提供的自制取芯钻的抗热耐磨钢板具有保护钻具及斗齿的功能；向内倾斜布置的第一排斗齿可以使取芯芯样直径变小，减少钻具内部与芯样之间的摩擦，使芯样更长，出渣次数少，施工效益高；向外倾斜布置的第二排斗齿可以使钻具与原结构物的距离增大，减小钻具与原结构物的摩擦，提高了钻具的使用寿命，节约了换钻具的次数，加快了施工进度；而采用长筒体结构并在侧壁上分别散热孔和防摩擦凸起这种特定的几何结构，可以使芯样更长，芯样取出速度快，减小芯样与钻具内顶部的摩擦，延长了钻具的使用寿命，节约了施工成本，加快施工进度，保证了成孔质量；而采用合金钢齿具有抗高温耐磨，且对坚硬的岩石混凝土钢筋的切割力更强，切割速度更快，节约换齿时间，提高了钻孔速度，节约了施工成本。同时，本申请采用的另一种结构的自制取芯钻，可以适用于对岩石不坚硬或柔软地质，能快速取出渣土；能迅速清出桩机孔底的松散渣土。总之，采用此自制钻具取芯时，芯样长，钻时扭矩大，取芯底部与下一原芯容易断开，芯样一次性取出率高，同时使得钻杆与钻具接触时压力增大，扭矩减小，很好地避免了钻杆头扭断，并防止了钻具掉入孔中，极大节约了施工成本，并提高和保证了成孔质量及速度。
本申请提供的自制破芯钻即尖斗钻，适用于纵向钢筋太长，混凝土芯样无法取起时，采用尖斗钻破坏芯样，局部取出混凝土渣及纵向钢筋。成孔时，纵向孤石直径略小于孔径时，纵向尺寸过深，采用此钻，可迅速破坏孤石，取出尘渣，快速成孔。
Claims (10)
1.一种用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻，其特征在于：所述的自制取芯钻包括斗齿(1)和带有取芯腔(2)的钻具本体(3)，所述的斗齿(1)布置在所述钻具本体(3)的先端部，所述的自制取芯钻通过所述钻具本体(3)的后端与外部的钻杆连接；桩孔制备过程中的渣芯，通过所述的取芯腔(2)在外部钻杆的配合下随钻具本体(3)一起排出桩孔。
2.根据权利要求1所述的用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻，其特征在于：所述的钻具本体(3)为由抗热耐磨钢制成的筒体，所述的取芯腔(2)为所述筒体的内腔，所述筒体具有一个敞开的先端面，所述的斗齿(1)布置在该先端面上。
3.根据权利要求2所述的用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻，其特征在于：所述的斗齿(1)包括一排齿尖向外倾斜布置的钻削齿(4)和一排齿尖向内倾斜布置的切断齿(5)，所述的钻削齿(4)沿所述钻具本体(3)先端面的周向均布在该钻具本体(3)先端面的外侧，由各件所述钻削齿(4)的齿尖构成的圆环的直径大于所述筒体的先端面的外径；所述的切断齿(5)沿所述钻具本体(3)先端面的周向均布在该钻具本体(3)先端面的内侧，各件所述切断齿(5)的齿尖构成的圆环的直径小于所述筒体的先端面的内径。
4.根据权利要求3所述的用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻，其特征在于：在所述筒体的侧壁上还设置有散热结构(6)和降摩擦凸起(7)。
5.根据权利要求2所述的用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻，其特征在于：在筒体的所述先端面上还设置有斗齿安装架(8)，各件所述的斗齿(1)通过所述的斗齿安装架(8)沿径向均匀的安装在所述的先端面上，成孔过程中的松散渣土通过所述的斗齿安装架(8)限制在所述的取芯腔(2)内。
6.根据权利要求5所述的用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻，其特征在于：所述的斗齿安装架(8)为一个包含有渣芯入口(9)的桁架，所述桁架的一侧与所述的先端面连接，所述桁架的另一侧安装所述的斗齿(1)。
7.根据权利要求2～6中任一项所述的用于在水电工程基础上成孔的自制取芯钻，其特征在于：所述的斗齿(1)由高强耐磨合金钢制成，所述的斗齿(1)与所述的筒体结构之间为可拆卸结构连接。
8.一种用于在水电工程基础上成孔的自制破芯钻，其特征在于：所述的自制破芯钻包括钻切刀片(10)和具有一个锥形尖端的钻架(11)，所述的钻切刀片(10)沿所述锥形尖端的锥面顺序布置，沿所述锥形尖端的锥面顺序布置的各件所述钻切刀片(10)的切削端构成子弹头形的钻切锥面，所述的自制破芯钻通过所述钻架(11)的后端与外部的钻杆连接。
9.根据权利要求8所述的用于在水电工程基础上成孔的自制破芯钻，其特征在于：所述的钻架(11)包括过渡桁架(12)和固装在该过渡桁架(12)前端的高强耐磨支撑架(13)，所述的锥形尖端设置在所述高强耐磨支撑架(13)的自由端，所述的自由端在其横截面内的投影呈十字型结构，各件所述的钻切刀片(10)沿该十字型结构的两条十字边顺序布置，所述钻架(11)通过呈锥台形结构的所述过渡桁架(12)的小端与外部的钻杆连接。
10.根据权利要求9所述的用于在水电工程基础上成孔的自制破芯钻，其特征在于：所述的高强耐磨支撑架(13)由高强耐磨钢铸造或锻造而成，由高强耐磨合金钢制成的所述钻切刀片(10)与所述的高强耐磨支撑架(13)之间为焊接连接。
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