CN113006678B - 一体化成孔机具及其采用该机具在漂卵砾石层钻进成孔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化成孔机具，包括由空心轴电机带动工作的挤压破碎盘，挤压破碎盘的中部设置有通孔；垂直设置在空心轴电机上方的排渣管的下端管口与空心轴电机的空心工作轴上端密封转动连接，空心工作轴下端穿过挤压破碎盘的中部通孔，与挤压破碎盘的底面相齐平并固定连接；位于空心轴电机上方的排渣管上水平固定有导向环。本发明还公开了该一体化成孔机具在漂卵砾石层钻进成孔的方法。由于本发明将动力源直接置于钻具底部，钻进时带动挤压破碎盘进行工作，动力损失小，扭矩大，挤压破碎效果好；将排渣管通过空心工作轴直接与挤压破碎盘的下表面连通，可将碎渣及时吸入排渣管内，并通过反循环泵将碎渣从孔底抽排出去，钻进效率高，适应性强。

Description

一体化成孔机具及其采用该机具在漂卵砾石层钻进成孔的方法

技术领域

本发明涉及漂卵砾石层钻进成孔技术，尤其是涉及一种适用于漂卵砾石层钻进成孔的一体化成孔机具；本发明还涉及采用该种一体化成孔机具在漂卵砾石层钻进成孔的方法。

背景技术

漂卵砾石指的是结构松散、分布不均匀且卵石和漂石粒径大于20cm的卵砾石。卵砾石岩性坚硬，且无规律散乱的分布于地层中，局部有架空现象，使得钻进过程中钻头受力不均，动力损失较大，易卡钻，极易造成孔壁坍塌等孔内事故。

目前在建筑施工过程中，钻进成孔的方法和设备机具很多。但由于漂卵砾石结构地层的特殊性，尤其是在级配不均的漂卵砾石层施工，钻进成孔过程中孔壁不稳定，非常容易坍孔。目前主要的施工方法是采用冲击方法进行钻进成孔，即依靠锤头自身重量对漂卵砾石层进行冲击，将漂卵砾石击碎后，再换取其他工具对击碎后的漂卵砾石渣进行清除（掏出孔外）。该方法钻进速率低，冲击振动大，冲击频率较低，锤头磨损快，机具维修频繁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于漂卵砾石层钻进成孔的一体化成孔机具；本发明还提供采用该机具在漂卵砾石层钻进成孔的方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的一体化成孔机具，包括由空心轴电机带动工作的挤压破碎盘，所述挤压破碎盘的中部设置有通孔；垂直设置在所述空心轴电机上方的排渣管的下端管口与所述空心轴电机的空心工作轴上端密封转动连接，所述空心工作轴下端穿过所述挤压破碎盘的中部通孔，与所述挤压破碎盘的底面相齐平并固定连接；位于空心轴电机上方的排渣管上水平固定有导向环。

所述导向环的直径与所述挤压破碎盘的直径一致。

所述挤压破碎盘的下底面上布设有齿牙。

所述挤压破碎盘的下底面呈内凹面。

所述齿牙包括沿所述挤压破碎盘周边间隔布设的边齿和置于所述挤压破碎盘内环面上的内齿，所述内齿的连线呈以挤压破碎盘中心为圆心的放射曲线,相邻两放射曲线之间形成排渣通道。

所述边齿和内齿的大小、间距、高度可以相同也可以不同，一般来说，边齿要略小些，内齿较大些。

一种在漂卵砾石层钻进成孔的方法，采用本发明特殊设计的一体化成孔机具；其钻进成孔方法包括下述步骤：

第一步，将排渣管上端与地面反循环钻机上的反循环水泵通过软管进行连接，将一体化成孔机具放置于预开挖的孔底，空心轴电机的动力电缆固定在排渣管外侧；

第二步，启动反循环水泵，反循环水泵通过排渣管向上抽水，同时地面预先设置的集水坑不断往预开挖孔内注水，使其满足反循环水泵的抽水量；

第三步，启动空心轴电机，空心工作轴带动挤压破碎盘转动，底面上的齿牙撬动下方的卵砾石，并通过挤压破碎盘的强力转动对松动后卵砾石其进行挤压破碎，破碎后的卵砾石渣则会沿挤压破碎盘内凹曲面排渣通道进入排渣管中；

第四步，反循环泵持续抽水工作，将进入排渣管内的卵砾石渣通过反循环泵的吸力随水排出管外；此时，导向环保证一体化成孔钻具始终处于垂直状态，不会出现钻偏孔的后果；

第五步，一体化成孔机具不断向下钻进的同时不断增加排渣管的长度；直至完成钻进成孔工作。

本发明的优点在于将动力源直接置于钻具底部，钻进时带动挤压破碎盘进行工作，动力损失小，扭矩大，挤压破碎效果好；将排渣管通过空心工作轴直接与挤压破碎盘的下表面连通，可将碎渣及时吸入排渣管内，并通过反循环泵将碎渣从孔底抽排出去，钻进效率高，适应性强。

附图说明

图1是本发明一体化成孔机具的结构示意图。

图2是图1中挤压破碎盘的侧视图。

图3是图1中挤压破碎盘的底面图。

图4a-图4c是钻孔时的工作实景图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更加详细的说明，以便于本领域技术人员的理解。

本领域技术人员应当理解的是，本节实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。虽然附图中的各部件之间是按一定比例关系绘制的，但是这种比例关系并非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、 “水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本发明所述的一体化成孔机具，包括由空心轴电机1带动旋转的挤压破碎盘2，垂直设置在空心轴电机1上方的排渣管3的下端管口与空心轴电机1的空心工作轴上端密封转动连接（空心工作轴转动，排渣管不动），为避免工作时碎石渣进入影响钻进，在两者的工作面处可以设置密封环；挤压破碎盘2的中部设置有通孔（通孔直径略大于空心工作轴外径，便于空心工作轴穿入），空心工作轴下端穿过挤压破碎盘的中部通孔，至位置与挤压破碎盘2的底面相齐平后将其固定连接在挤压破碎盘上；位于空心轴电机1上方的排渣管3上水平固定有导向环4。

制作时，导向环4可采用钢制环，与排渣管3焊接为一体，钻进过程中不跟随挤压破碎盘2转动，起稳定或扶直一体化成孔机具的垂直性，防止钻进过程中钻偏，具有纠偏的辅助功能，故导向环4的直径与挤压破碎盘2的直径要保持一致。

为保证钻进时挤压破碎盘对卵砾石的挤压破碎效果，便于碎石渣顺利进入排渣管3内，挤压破碎盘2的下底面呈内凹面，如图2所示；并在挤压破碎盘2的下底面镶嵌有多个齿牙，如图3：镶嵌的齿牙包括沿挤压破碎盘2周边间隔布设的边齿2.1以及镶嵌在挤压破碎盘2内环面上的内齿2.2，边齿2.1和内齿2.2大小、间距以及高度均可以不等，如果将内齿2.2的连线呈以挤压破碎盘中心为圆心的放射曲线，相邻两放射曲线之间就形成了排渣通道2.3，破碎后的碎石渣沿排渣通道2.3直接就可进入排渣管中。

采用本发明设计的一体化成孔机具在漂卵砾石层钻进成孔的方法如下：

第一步，将排渣管3上端与地面反循环钻机101上的反循环水泵通过软管进行连接，将一体化成孔机具放置于预开挖的孔底，空心轴电机1的动力电缆固定在排渣管3外侧，如图4a，完成准备工作；

第二步，启动反循环水泵，反循环水泵通过排渣管向上抽水，同时地面预先设置的集水坑不断往预开挖孔内注水，使其满足反循环水泵的抽水量；

第三步，启动空心轴电机1，空心工作轴带动挤压破碎盘转动，底面上的齿牙撬动下方的卵砾石，并通过挤压破碎盘的强力转动对松动后卵砾石其进行挤压破碎，破碎后的卵砾石渣则会沿挤压破碎盘内凹曲面排渣通道进入排渣管中；

第四步，反循环泵持续抽水工作，将进入排渣管内的卵砾石渣通过反循环泵的吸力随水排出管外；此时，固定在排渣管上的导向环4在钻孔过程中，始终起到稳定或扶直一体化成孔机具的作用，保证一体化成孔钻具始终处于垂直状态，防止钻进过程中钻偏，具有很好的纠偏功能，如图4b；

第五步，一体化成孔机具不断向下钻进的同时需要不断增加排渣管3的长度，如图4c；直至完成钻进成孔工作或穿出漂卵砾石层。

Claims (3)

1.一种一体化成孔机具，其特征在于：包括由空心轴电机带动工作的挤压破碎盘，所述挤压破碎盘的中部设置有通孔；垂直设置在所述空心轴电机上方的排渣管的下端管口与所述空心轴电机的空心工作轴上端密封转动连接，所述空心工作轴下端穿过所述挤压破碎盘的中部通孔，与所述挤压破碎盘的底面相齐平并固定连接；位于空心轴电机上方的排渣管上水平固定有导向环，所述导向环的直径与所述挤压破碎盘的直径一致；

挤压破碎盘的下底面呈内凹面，挤压破碎盘的下底面上布设有齿牙，所述齿牙包括沿挤压破碎盘周边间隔布设的边齿和置于挤压破碎盘内环面上的内齿，所述内齿的连线呈以挤压破碎盘中心为圆心的放射曲线，相邻两放射曲线之间形成排渣通道。

2.根据权利要求1所述的一体化成孔机具，其特征在于：所述边齿和内齿的大小、间距、高度不同。

3.一种在漂卵砾石层钻进成孔的方法，采用权利要求1~2任一项所述的一体化成孔机具；其钻进成孔方法包括下述步骤：

第一步，将排渣管上端与地面反循环钻机上的反循环水泵通过软管进行连接，将一体化成孔机具放置于预开挖的孔底，空心轴电机的动力电缆固定在排渣管外侧；

第二步，启动反循环水泵，反循环水泵通过排渣管向上抽水，同时地面预先设置的集水坑不断往预开挖孔内注水，使其满足反循环水泵的抽水量；

第三步，启动空心轴电机，空心工作轴带动挤压破碎盘转动，底面上的齿牙撬动下方的卵砾石，并通过挤压破碎盘的强力转动对松动后卵砾石其进行挤压破碎，破碎后的卵砾石渣则会沿挤压破碎盘内凹曲面排渣通道进入排渣管中；

第四步，反循环泵持续抽水工作，将进入排渣管内的卵砾石渣通过反循环泵的吸力随水排出管外；此时，导向环保证一体化成孔钻具始终处于垂直状态，不会出现钻偏孔的后果；

第五步，一体化成孔机具不断向下钻进的同时不断增加排渣管的长度；直至完成钻进成孔工作。

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