CN111963062B - 限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头 - Google Patents
限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111963062B CN111963062B CN202010868297.9A CN202010868297A CN111963062B CN 111963062 B CN111963062 B CN 111963062B CN 202010868297 A CN202010868297 A CN 202010868297A CN 111963062 B CN111963062 B CN 111963062B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ring
- retainer ring
- scraper
- height
- hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 title description 3
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 title description 3
- 210000004681 ovum Anatomy 0.000 title description 3
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头，它包括顶部的接头、位于接头下方的芯管、位于芯管底端的钻尖、多把水平肋板和多把刮刀，每把刮刀内端和每把水平肋板的内端均与芯管固定；钻尖和刮刀设有多个截齿；该刮刀钻头还包括相互滑动套合的内挡圈和外挡圈，每把刮刀外端和每把水平肋板的外端均与内挡圈焊接；内挡圈底环面也设有多个截齿；内挡圈的侧壁径向外凸有限位凸环，外挡圈的侧壁径向内凸有上卡环和下卡环，限位凸环位于上卡环和下卡环之间；该刮刀钻头还设有用于将外挡圈与内挡圈沿高度向重叠锁紧的电磁铁。该钻头既能防止在卵砾石层钻进时塌孔，又能降低非卵砾石层钻进的阻力，且能有效降低钻头的整体高度。
Description
技术领域
本发明涉及桩基施工技术领域，具体讲是一种在限高空间施工成孔灌注桩时钻进卵砾石层用的刮刀钻头。
背景技术
成孔灌注桩是非常成熟的桩基技术，它的施工步骤为，钻机成孔且同步泥浆护壁，待钻进到孔底标高后清孔，然后下放钢筋笼，浇捣混凝土。
常规的刮刀钻头，它包括顶部的用于与钻杆连接的接头、位于接头下方的芯管、位于芯管底端的钻尖和多把外高内低的刮刀，每把刮刀内端与芯管固定，每把刮刀外端均与同一个挡圈焊接，该挡圈与芯管之间还设有多把加固用的水平肋板。
现有技术的刮刀钻头在普通土层中钻进工效优良，但在卵砾石层中钻进时存在较大的塌孔风险，虽然刮刀钻进时也同步采用了泥浆护壁，但往往泥浆尚未形成稳固的泥皮时塌孔就已经发生了。所以，有人提出将高度小的挡圈替换成高度大的钢护筒的方案，以增大护壁高度，对孔壁提供了持续一段时间的直接的物理性支撑，使得泥浆有足够的时间在孔壁形成牢固的泥皮，明显降低了塌孔的概率。
然而，上述替换钢护筒的钻头在实际使用中出现了以下不足：首先，超高的钢护筒虽然增大了在卵砾石层钻进的护壁面积，但地层往往是复杂的，在非卵砾石层的普通地层如土层或岩层中钻进时，超高的钢护筒由于摩擦面积的增大同步增大了钻进的阻力，导致普通地层钻进效率不理想；而且，超高的钢护筒增大了该钻头的整体高度，钻进前，是需要将钻头吊运至桩机动力头下方的，超高的钻头需要匹配大型的桩机和桩架，这会增大台班费、劳动强度、人力成本等，尤其是在某些限高场地，如高架桥下方打桩时，大型桩机由于高度原因根本无法摆放，造成限高场地使用受限，无法作业。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种既能防止在卵砾石层钻进时塌孔，又能降低非卵砾石层钻进的阻力，且能有效降低钻头的整体高度，确保在限高场地能正常安装使用的限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头。
本发明的技术解决方案是，提供一种限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头，它包括顶部的接头、位于接头下方的芯管、位于芯管底端的钻尖、多把水平肋板和多把刮刀，每把刮刀内端和每把水平肋板的内端均与芯管固定；钻尖和刮刀设有多个截齿；该刮刀钻头还包括相互滑动套合的内挡圈和外挡圈，每把刮刀外端和每把水平肋板的外端均与内挡圈焊接；内挡圈底环面也设有多个截齿；内挡圈的侧壁径向外凸有限位凸环，外挡圈的侧壁径向内凸有上卡环和下卡环，限位凸环位于上卡环和下卡环之间；该刮刀钻头还设有用于将外挡圈与内挡圈沿高度向重叠锁紧的电磁铁。
采用以上结构的限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头与现有技术相比，具有以下优点。
初始状态下，该钻头在非卵砾石层的普通地层钻进时，内挡圈和外挡圈相互重叠，且两者由电磁铁锁紧，这样，整个护壁高度内收缩减了一半，与桩侧土体的接触面积也缩减了一半，故实现了钻进阻力减半，提高了普通土层中的钻进效率；而且，同样，成孔作业前吊运安装该钻头时，由于两个挡圈高度向相互重叠，故该钻头的整体高度也大幅度缩短，这样，使得桩机动力头下方空间足以吊运该钻头，确保该钻头能匹配小型的桩机和桩架，降低了台班费、劳动强度和人力成本，尤其适应限高场地如高架桥下方的施工作业，避免现有技术中适配桩机太高无法摆放的问题；而该钻头遭遇到卵砾石层时，对电磁铁通电以解除内外挡圈之间的约束，这样，内挡圈随着钻头本体继续下钻，而外挡圈受到孔侧土体的摩擦阻碍暂停在原高度，两个挡圈发生高度向的相对运动，被拉开，从而使得护壁高度相比重叠时增大一倍，进而对孔壁提供了持续一段时间的直接的物理性支撑，使得泥浆有足够的时间在孔壁形成牢固的泥皮，明显降低了卵砾石层塌孔的概率。
电磁铁的具体结构优选为，电磁铁包括通电状态下缩回的芯轴，芯轴外端固定有承压端头，内挡圈侧壁贯通有通孔，外挡圈侧壁设有与通孔对应的销孔，断电重叠锁紧状态下，该芯轴外端的承压端头穿过通孔伸入对应的销孔内；这样，对电磁体通电，芯轴缩回，带动承压端头脱离外挡圈的销孔，实现两挡圈在高度向解锁，动作执行精准稳定；还需要强调的是，芯轴起到连接并驱动承压端头的作用，锁定状态下，承压端头卡入通孔和销孔起到受力承压锁紧的作用，而承压端头强度大，能牢固锁紧内外挡圈，避免外挡圈受土体阻力提前脱离，也避免了芯轴直接卡入通孔和销孔内受力过大变形断裂的隐患。
作为优选，水平肋板数目与电磁铁的数目相等，每根水平肋板上焊接有一个保护壳，每个电磁铁内收容置在对应的保护壳内且芯轴伸出保护壳外端板的过孔；这样，电磁铁内置在保护壳内，防水防尘，隔绝泥浆，且电磁铁经保护壳固定在水平肋板上，整个结构稳定性好，能进一步加强电磁铁对两个挡圈的锁紧效果。
作为进一步优选，外挡圈的底环面也设有多个截齿；外挡圈的侧壁内表面径向内凹有一圈卡位槽，限位凸环的底环面设有压力传感器；当限位凸环与下卡环抵靠且电磁铁断电时，芯轴外端的承压端头穿过通孔伸入卡位槽内，且卡位槽内设有用于卡住承压端头以阻止内挡圈和外挡圈相对转动的限位块。先分析解锁后两个挡圈的动作过程，内挡圈随钻头本体下钻，而外挡圈受土体阻力沿高度向停滞，这样，限位凸环会不断下降与下卡环靠拢，直至两者完全抵靠时，会促发压力传感器，压力传感器对主控制器报警，主控制器对电磁铁断电，使芯轴外推，使芯轴外端的承压端头穿过内挡圈的通孔伸入外挡圈卡位槽内，而外挡圈受土体摩阻力仍然保持静止而内挡圈却在继续旋转，这样，承压端头沿卡位槽周向运动，势必会与限位块抵靠，从此，外挡圈会跟随内挡圈同步转动。这样设计的目的，是由于内外挡圈外径的差值会形成的台阶形的孔壁，对外挡圈构成阻碍，而正是由于外挡圈获得了旋转的动力，与外挡圈底环面的截齿结合，使得外挡圈也具备了较强的钻进能效，能克服台阶孔壁的阻碍，顺利下钻，进而保证整个钻头的钻进效率。最后，还需要强调的是，在内外挡圈撑开状态下锁紧的过程中，仍然是承压端头穿通孔和卡位槽内起到承压受力，轴向锁紧、周向传动的作用，而电磁铁的芯轴依然只是为承压端头提供径向的驱动力，故避免电磁铁芯轴直接卡入通孔和卡位槽受力过大变形断裂的隐患。
附图说明
图1是本发明刮刀钻头重叠锁紧时的结构示意图。
图2是本发明刮刀钻头重叠锁紧时内挡圈、外挡圈、右侧保护壳各去掉一半后的结构示意图。
图3是本发明刮刀钻头撑开锁紧时的结构示意图。
图4是本发明刮刀钻头撑开锁紧时内挡圈和外挡圈各去掉一半后的结构示意图。
图5是本发明刮刀钻头撑开锁紧时去掉完整的内挡圈和一半的外挡圈后的结构示意图。
图6是本发明刮刀钻头的外挡圈去掉一半后的结构示意图。
图中所示1、接头，2、芯管，3、钻尖，4、水平肋板，5、刮刀，6、外挡圈，7、截齿，8、内挡圈，9、限位凸环，10、上卡环，11、下卡环，12、电磁铁，13、芯轴，14、通孔，15、销孔，16、保护壳，17、承压端头，18、卡位槽，19、限位块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1～图6所示，本发明限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头，它包括顶部的用于与钻杆连接的接头1、位于接头1下方的芯管2、焊接在芯管2底端的钻尖3、多把水平肋板4和多把刮刀5，本实施例中，水平肋板4为4把，刮刀5也为4把，所述的水平肋板4和刮刀5均沿周向均匀分布。该刮刀钻头还包括相互滑动套合且同轴心的内挡圈8和外挡圈6。
每把刮刀5内端与芯管2焊接固定，而每把刮刀5外端与内挡圈8侧壁内表面焊接。每把水平肋板4的内端与芯管2焊接固定；而每把水平肋板4外端与内挡圈8侧壁内表面焊接。上述的水平肋板4高于刮刀5。
内挡圈8的侧壁外表面径向外凸有一个限位凸环9，该限位凸环9同时位于该内挡圈8的侧壁上边缘。外挡圈6的侧壁内表面径向内凸有上卡环10和下卡环11，限位凸环位于上卡环10和下卡环11之间。
钻尖3底部和刮刀5下边缘设有多个截齿7；内挡圈8底环面也设有多个截齿7；外挡圈6的底环面也设有多个截齿7。
该刮刀钻头还设有用于将外挡圈6与内挡圈8沿高度向重叠锁紧的电磁铁12。具体的说，本实施例中，电磁铁12为4个，沿周向均匀分布。每个电磁铁12包括一根通电状态下缩回的芯轴13，该芯轴13外端固定有一个承压端头17，内挡圈8侧壁贯通有与电磁铁一一对应的四个通孔14，外挡圈6侧壁设有与通孔14对应的四个销孔15，电磁铁12断电且外挡圈6与内挡圈8重叠并锁紧的状态下，该芯轴13穿过对应的通孔14伸入对应的销孔15内，从而将相互重叠的外挡圈6与内挡圈8沿高度向锁死。而通电后，则芯轴13缩回，外挡圈6与内挡圈8解锁，可以沿高度向自由滑动。
每根水平肋板4上焊接有一个由高强度材料构成保护壳16，每个电磁铁12内收容置在对应的保护壳16内且芯轴13伸出保护壳16外端板的过孔。
该刮刀钻头还能将内挡圈8和外挡圈6在撑开状态下锁紧，其相关结构为：外挡圈6的侧壁内表面径向内凹有一圈卡位槽18，限位凸环9的底环面设有压力传感器；当然，由常识可知，该刮刀钻头还包括主控制器如PLC芯片，主控制器与压力传感器和电磁铁12信号连接；当限位凸环9与下卡环11抵靠且电磁铁12断电时，芯轴13外端的承压端头17穿过内挡圈8的通孔14伸入外挡圈6的卡位槽18内，且卡位槽18内设有用于卡住承压端头17以阻止内挡圈8和外挡圈6相对转动的限位块19。上述限位块19与承压端头17一一对应，也为4个，且沿卡位槽18周向均匀分布，且上述的承压端头17直接焊接固定在卡位槽18内。
当然，由常识可知，为给电磁铁12及压力传感器供电，本申请的刮刀钻头内部还需要设置电源，如直流电池。较佳的设置方式是，在水平肋板4上设置高强度材料构成的中空的安装壳体，直流电池收容保护在安装壳体内。
Claims (2)
1.一种限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头，它包括顶部的接头(1)、位于接头(1)下方的芯管(2)、位于芯管(2)底端的钻尖(3)、多把水平肋板(4)和多把刮刀(5)，每把刮刀(5)内端和每把水平肋板(4)的内端均与芯管(2)固定；钻尖(3)和刮刀(5)设有多个截齿(7)；其特征在于：该刮刀钻头还包括相互滑动套合的内挡圈(8)和外挡圈(6)，每把刮刀(5)外端和每把水平肋板(4)的外端均与内挡圈(8)焊接；内挡圈(8)底环面也设有多个截齿(7)；内挡圈(8)的侧壁径向外凸有限位凸环(9)，外挡圈(6)的侧壁径向内凸有上卡环(10)和下卡环(11)，限位凸环(9)位于上卡环(10)和下卡环(11)之间；该刮刀钻头还设有用于将外挡圈(6)与内挡圈(8)沿高度向重叠锁紧的电磁铁(12)；
电磁铁(12)包括通电状态下缩回的芯轴(13)，芯轴(13)外端固定有承压端头(17)，内挡圈(8)侧壁贯通有通孔(14)，外挡圈(6)侧壁设有与通孔(14)对应的销孔(15)，断电重叠锁紧状态下，该芯轴(13)外端的承压端头(17)穿过通孔(14)伸入对应的销孔(15)内；
外挡圈(6)的底环面也设有多个截齿(7)；外挡圈(6)的侧壁内表面径向内凹有一圈卡位槽(18)，限位凸环(9)的底环面设有压力传感器；当限位凸环(9)与下卡环(11)抵靠且电磁铁(12)断电时，芯轴(13)外端的承压端头(17)穿过通孔(14)伸入卡位槽(18)内，且卡位槽(18)内设有用于卡住承压端头(17)以阻止内挡圈(8)和外挡圈(6)相对转动的限位块(19)。
2.根据权利要求1所述的限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头，其特征在于：水平肋板(4)数目与电磁铁(12)的数目相等，每根水平肋板(4)上焊接有一个保护壳(16)，每个电磁铁(12)内收容置在对应的保护壳(16)内且芯轴(13)伸出保护壳(16)外端板的过孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010868297.9A CN111963062B (zh) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | 限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010868297.9A CN111963062B (zh) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | 限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111963062A CN111963062A (zh) | 2020-11-20 |
| CN111963062B true CN111963062B (zh) | 2022-09-16 |
Family
ID=73390942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010868297.9A Active CN111963062B (zh) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | 限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111963062B (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104088589B (zh) * | 2014-07-01 | 2016-08-24 | 北京市三一重机有限公司 | 钻具和旋挖钻机 |
| CN205154025U (zh) * | 2015-11-06 | 2016-04-13 | 宁波易通建设有限公司 | 一种施工钻孔灌注桩用的钻头 |
| CN209228307U (zh) * | 2018-12-17 | 2019-08-09 | 中国建筑第五工程局有限公司 | 一种交叉密齿钻头 |
| CN110228492B (zh) * | 2019-06-21 | 2020-09-22 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 变轨距轮对用牵引电磁铁及变轨距轮对用锁紧机构 |
| CN111155950A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-15 | 吉林大学 | 一种可控伸缩式低摩阻满筒取心的岩心套 |
-
2020
- 2020-08-26 CN CN202010868297.9A patent/CN111963062B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111963062A (zh) | 2020-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104763328B (zh) | 一种液压扩孔循环钻机及其扩孔桩施工工艺 | |
| CN109267944B (zh) | 一种深水表层导管装置 | |
| CN105569560B (zh) | 全套管式长螺旋钻孔桩机及利用该桩机施工的方法 | |
| CN103547765B (zh) | 膨胀锥组件、设定衬管悬挂器的方法和衬管悬挂器系统 | |
| CN102400465A (zh) | 一种静压中掘压桩机及静压中掘压桩施工方法 | |
| CN105649083A (zh) | 全套管一次性旋切式清桩装置及其清桩方法 | |
| CN104832120A (zh) | 钻孔桩钻头打捞器及方法 | |
| CN111963062B (zh) | 限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头 | |
| CN205117214U (zh) | 一种旋挖挤扩钻机 | |
| CN104929555A (zh) | 用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具 | |
| JP2008019679A (ja) | 穴の掘削方法及び集水井の施工方法 | |
| JP2012112160A (ja) | 掘削装置及び掘削工法 | |
| CN204591197U (zh) | 钻孔桩钻头打捞器 | |
| CN108005581A (zh) | 松软破碎厚托顶煤巷道顶板锚固孔成孔装置及其使用方法 | |
| KR100940786B1 (ko) | 수직천공구 천공장치 | |
| CN207660543U (zh) | 一种松软破碎厚托顶煤巷道顶板锚固孔成孔装置 | |
| CN212774152U (zh) | 限高空间施工时钻进卵砾石层用的刮刀钻头 | |
| CN216110510U (zh) | 超厚覆盖层大直径嵌岩灌注桩钻进设备 | |
| JP6588585B2 (ja) | 杭施工管理方法 | |
| JPH0718665A (ja) | 地下穿孔機用のスクリューロッド | |
| CN210152541U (zh) | 一种旋挖机护筒回转装置及具有该装置的旋挖机 | |
| CN113669003B (zh) | 深厚填石和淤泥地区护壁成孔施工方法 | |
| JP6839880B1 (ja) | 掘削装置及びその方法 | |
| CN117927170B (zh) | 建筑工程地质勘探钻探设备及方法 | |
| CN114622548B (zh) | 用于复杂地层的灌注桩成孔施工结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |