CN113833406A - 钻具、旋挖钻机及分级钻进施工方法 - Google Patents

钻具、旋挖钻机及分级钻进施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钻具、旋挖钻机及分级钻进施工方法，其中，钻具包括：第一筒体，第一筒体的底部设置有第一进渣口，第一进渣口处设置有盖板，盖板适于打开或者关闭第一进渣口，第一筒体内形成容渣空间；第二筒体，第二筒体的下部具有开口，并且第二筒体环绕在第一筒体外设置；第一切削结构，设置在第二筒体的下边沿处。上述钻具实现了在扩孔施工的同时对渣土进行收集，扩孔完成后上提钻具即可捞出渣土，免去了在分级钻进中将钻筒更换为捞砂斗的步骤，大大提高了施工效率。因此本发明的技术方案解决了现有技术中的旋挖钻机在进行分级钻进施工时施工效率低的缺陷。

Description

钻具、旋挖钻机及分级钻进施工方法
技术领域
本发明涉及旋挖钻机技术领域，具体涉及一种钻具、旋挖钻机及分级钻进施工方法。
背景技术
旋挖钻机是一种常用的工程机械。目前旋挖钻机在硬岩地层大孔深桩结构中采用分级钻进工法进行施工。上述工法中，先采用小直径的筒钻进行取芯，保证钻孔垂直度，再逐级外扩施工。现有技术中的旋挖钻机在进行分级钻进外扩的过程中，钻筒施工后需要更换捞砂斗并进行捞渣，因此上述工法需多次将钻筒更换成捞砂斗进行捞渣作业，耗时耗力，严重影响施工效率。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的旋挖钻机在进行分级钻进施工时施工效率低的缺陷，从而提供一种钻具、旋挖钻机及分级钻进施工方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种钻具，包括：第一筒体，第一筒体的底部设置有第一进渣口，第一进渣口处设置有盖板，盖板适于打开或者关闭第一进渣口，第一筒体内形成容渣空间；第二筒体，第二筒体的下部具有开口，并且第二筒体环绕在第一筒体外设置；第一切削结构，设置在第二筒体的下边沿处。
可选地，钻具还包括连接板，连接板的两端分别与第一筒体的外壁和第二筒体的内壁连接。
可选地，钻具还包括第二切削结构，第二切削结构设置在连接板上。
可选地，钻具还包括第三切削结构，第三切削结构设置在第一筒体的底部。
可选地，第一筒体的侧壁上设置有第二进渣口。
可选地，第二筒体位于第一筒体的上部。
可选地，盖板的第一端铰接在第一筒体内，盖板的第二端为摆动端，钻具还包括锁定结构，锁定结构适于与盖板的第二端配合，用于打开或者关闭第一进渣口。
可选地，第一筒体的顶部设置有安装孔，锁定结构包括：摆杆，摆杆的中部可转动地连接在第一筒体上，摆杆的一端设置有适于与盖板的第二端配合的锁钩；推杆，推杆穿过安装孔与摆杆的另一端连接，推杆适于驱动摆杆摆动。
本发明还提供了一种旋挖钻机，包括上述的钻具。
本发明还提供了一种分级钻进施工方法，包括：步骤S1：使用钻筒进行取芯，取芯后进行清孔；步骤S2：使用上述的钻具进行扩孔，钻具的第一筒体与孔底接触时，使用与钻具直径适配的钻筒施工至孔底；步骤S3：增加钻具的直径并重复步骤S2，直至孔体达到预设直径。
本发明具有以下优点：
利用本发明的技术方案，当利用钻进进行钻孔时，第二筒体上的第一切削结构对岩土进行切削，切削后的渣土通过第一筒体底部的第一进渣口进入至第一筒体内，因此上述钻具实现了在扩孔施工的同时对渣土进行收集，扩孔完成后上提钻具即可捞出渣土，免去了在分级钻进中将钻筒更换为捞砂斗的步骤，大大提高了施工效率。因此本发明的技术方案解决了现有技术中的旋挖钻机在进行分级钻进施工时施工效率低的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的钻具的结构示意图；
图2示出了图1中钻具的剖视示意图；
图3示出了图1中钻具的俯视示意图；以及
图4示出了本发明的分级钻进施工方法的流程示意图。
附图标记说明：
10、第一筒体；11、第一进渣口；12、第二进渣口；20、第二筒体；30、第一切削结构；40、连接板；50、第二切削结构；60、第三切削结构；70、盖板；80、锁定结构；81、摆杆；811、锁钩；82、推杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1至图3所示，本实施例的钻具包括第一筒体10、第二筒体2以及第一切削结构30。其中，第一筒体10的底部设置有第一进渣口11，第一进渣口11处设置有盖板70，盖板70适于打开或者关闭第一进渣口11。并且第一筒体10内形成容渣空间。第二筒体20的下部具有开口，并且第二筒体20环绕在第一筒体10外设置。第一切削结构30设置在第二筒体20的下边沿处。
利用本实施例的技术方案，当利用钻进进行钻孔时，第二筒体20上的第一切削结构30对岩土进行切削，切削后的渣土通过第一筒体10底部的第一进渣口11进入至第一筒体10内，因此上述钻具实现了在扩孔施工的同时对渣土进行收集，扩孔完成后上提钻具即可捞出渣土，免去了在分级钻进中将钻筒更换为捞砂斗的步骤，大大提高了施工效率。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的旋挖钻机在进行分级钻进施工时施工效率低的缺陷。
需要说明的是，第一筒体10具有一个侧壁，第一筒体10的底部也即第一筒体10的侧壁的底部。在钻具进行施工时，渣土可以通过第一筒体10的底部的第一进渣口11进入至第一筒体10内的容渣空间，进而使得第一筒体10具有携渣的作用。
同时，上述的第一筒体10也具有钻进时进行导向的作用。
需要说明的是，第二筒体20具有一个侧壁，并且第二筒体20的下部为敞口结构。结合图2和图3，本领域技术人员可以理解，上述的“第二筒体20环绕在第一筒体10外设置”指的是第二筒体20的侧壁环绕在第一筒体10外。进一步地，上述的第一切削结构30设置在第二筒体20的侧壁的下端，并且第一切削结构30为多个，第一切削结构30沿着周向间隔设置。因此在钻具施工时，第二筒体20起到了切削岩环作用。
优选地，上述的第一切削结构30为截齿，当然，第一切削结构30也可以为斗齿等其他常用的切削结构。
如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中钻具还包括连接板40，连接板40的两端分别与第一筒体10的外壁和第二筒体20的内壁连接。具体而言，第二筒体20的直径大于第一筒体10的直径，进而使得第二筒体20可以环绕在第一筒体10外设置。并且上述的设置方式使得第二筒体20和第一筒体10之间具有一定的间隙。上述的连接板40的两端分别与第一筒体10的外壁和第二筒体20的内壁进行连接，从而能够加强第一筒体10和第二筒体20之间的连接强度，并增加钻具的整体连接强度。
进一步地，从图3可以看到，连接板40设置为多个，多个连接板40沿着第一筒体10的周向间隔设置。连接板40的具体数量本领域技术人员可以根据实际工作需要来进行调整。
如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，钻具还包括第二切削结构50，第二切削结构50设置在连接板40上。具体而言，第二切削结构50可以对第一筒体10和第二筒体20之间的间隙的岩土进行切削，进而提高分级钻进过程中岩环破碎效率。
如图3所示，进一步地，上述多个连接板40中，每个连接板40上均设置有第二切削结构50。当然，本领域技术人员可以根据实际工作需要，仅在部分连接板40上设置上述的第二切削结构50。
优选地，上述的第二切削结构50为截齿，当然，第二切削结构50也可以为斗齿等其他常用的切削结构。
如图1至图3所示，在本实施例的技术方案中，钻具还包括第三切削结构60，第三切削结构60设置在第一筒体10的底部。具体而言，第三切削结构60可以在钻具钻进的过程中对盖板70起到保护的效果。
当然，在一些未示出的实施方式中，第一筒体10的底部也可以不设置上述的第三切削结构60。
优选地，上述的第三切削结构60为截齿，当然，第三切削结构60也可以为斗齿等其他常用的切削结构。
如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，第一筒体10的侧壁上设置有第二进渣口12。具体而言，第二进渣口12大致呈方形结构，上述的第二进渣口12使得在钻具进行钻进时，方便渣土掉入第一筒体10内，并可以减少切削阻力。
如图2所示，进一步地，本实施例中第二进渣口12设置有多个，多个第二进渣口12沿着第一筒体10的周向间隔设置。进一步地，第二进渣口12的具体数量，本领域技术人员可以根据实际需要来进行调整。
如图2所示，进一步地，上述的第二筒体20遮挡与第二进渣口12具有重合部分。
如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，第二筒体20位于第一筒体10的上部。具体而言，第一筒体10和第二筒体20同心设置，二者上端平齐设置并设置有顶板。第一筒体10的下端向下凸出于第二筒体20。当钻具施工时，第一筒体10起到导向和携渣的作用，第二筒体20起到切削岩环作用。
如图2所示，在本实施例的技术方案中，盖板70的第一端铰接在第一筒体10内，盖板70的第二端为摆动端。钻具还包括锁定结构80，锁定结构80适于与盖板70的第二端配合，以使盖板70保持在关闭位置。具体而言，上述结构使得盖板70形成可开闭结构。锁定结构80与盖板70的第二端配合时，锁定结构80可以使盖板70保持在关闭位置。当锁定结构80与盖板70的第二端分离时，盖板70可以从关闭位置运动至打开位置，从而使得渣土可以从第一进渣口11处进入至第一筒体10内。
如图2所示，在本实施例的技术方案中，第一筒体10的顶部设置有安装孔。锁定结构80包括摆杆81和推杆82。其中，摆杆81的中部可转动地连接在第一筒体10上，摆杆81的第一端设置有适于与盖板70的第二端配合的锁钩811。推杆82的第一端与摆杆81的第二端连接，推杆82内的第二端穿过安装孔，推杆82适于驱动摆杆81摆动。具体而言，推杆82可以沿着竖直方向移动，结合图2本领域技术人员可以理解，当推杆82向下移动时，推杆82可以带动摆杆81的第二端向外摆动，进而使得锁钩811与盖板70的第二端分离。当推杆82向上移动时，推杆82可以带动摆杆81的第二端向内摆动，进而使得锁钩811与盖板70的第二端配合。
进一步地，上述的推杆82的上端可以直接与旋挖钻机的动力头配合，进而使得用动力头下压推杆82时可以实现打开盖板70。
优选地，盖板70的第二端可以设置与上述的锁钩811配合的凹部或者环形结构。
本实施例还提供了一种旋挖钻机，包括上述的钻具。
如图4所示，本实施例还提供了一种分级钻进施工方法，包括：
步骤S1：使用钻筒进行取芯，取芯后进行清孔；
步骤S2：使用上述的钻具进行扩孔，钻具的第一筒体10与孔底接触时，使用与钻具直径适配的钻筒施工至孔底；
步骤S3：增加钻具的直径并重复步骤S2，直至孔体达到预设直径。
具体而言，在步骤S1中，先用小直径(例如直径为R)的钻筒进行取芯，取芯后进行清孔。在步骤S2中，采用上述的钻具(直径为R+a)进行扩孔施工，施工至第一筒体10接触到孔底时，将钻具取出。由于上述的第一筒体10向下凸出于第二筒体20，因此孔壁内底部部分内壁没有经过第一切削结构30切削，因此需要采用相同直径(直径为R+a)的钻筒施工至孔底，保证孔壁都被进行切削施工，然后进行清孔。在步骤S3中，更换直径稍大的钻具(也即a增加)进行施工，从而实现分级钻进，直至钻孔完成。
在上述施工方法中，钻具在进行钻进扩孔的同时进行携渣，免去了将钻具更换为捞砂斗并捞渣的步骤，大大提高了施工效率。
根据上述描述，本专利申请具有以下优点：
1、通过给第一筒体加装盖板，实现了导向钻携渣功能；
2、通过给第一筒体第二筒体的连接板上布设截齿，实现了提高导向钻切削岩环能力；
3、通过上述施工工法，减少分级钻进过程中更换钻斗耗时，提高旋挖钻机工作效率；
4、通过第一筒体设置第二进渣口，减少钻进阻力，提高入岩能力及钻进效率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种钻具，其特征在于，包括：
第一筒体(10)，所述第一筒体(10)的底部设置有第一进渣口(11)，所述第一进渣口(11)处设置有盖板(70)，所述盖板(70)适于打开或者关闭所述第一进渣口(11)，所述第一筒体(10)内形成容渣空间；
第二筒体(20)，所述第二筒体(20)的下部具有开口，并且所述第二筒体(20)环绕在所述第一筒体(10)外设置；
第一切削结构(30)，设置在所述第二筒体(20)的下边沿处。
2.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述钻具还包括连接板(40)，所述连接板(40)的两端分别与所述第一筒体(10)的外壁和所述第二筒体(20)的内壁连接。
3.根据权利要求2所述的钻具，其特征在于，所述钻具还包括第二切削结构(50)，所述第二切削结构(50)设置在所述连接板(40)上。
4.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述钻具还包括第三切削结构(60)，所述第三切削结构(60)设置在所述第一筒体(10)的底部。
5.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述第一筒体(10)的侧壁上设置有第二进渣口(12)。
6.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述第二筒体(20)位于所述第一筒体(10)的上部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的钻具，其特征在于，所述盖板(70)的第一端铰接在所述第一筒体(10)内，所述盖板(70)的第二端为摆动端，所述钻具还包括锁定结构(80)，所述锁定结构(80)适于与所述盖板(70)的第二端配合，用于打开或者关闭所述第一进渣口(11)。
8.根据权利要求7所述的钻具，其特征在于，第一筒体(10)的顶部设置有安装孔，所述锁定结构(80)包括：
摆杆(81)，所述摆杆(81)的中部可转动地连接在所述第一筒体(10)上，所述摆杆(81)的一端设置有适于与所述盖板(70)的所述第二端配合的锁钩(811)；
推杆(82)，所述推杆(82)穿过所述安装孔与所述摆杆(81)的另一端连接，所述推杆(82)适于驱动所述摆杆(81)摆动。
9.一种旋挖钻机，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的钻具。
10.一种分级钻进施工方法，其特征在于，包括：
步骤S1：使用钻筒进行取芯，取芯后进行清孔；
步骤S2：使用如权利要求1至8中任一项所述的钻具进行扩孔，所述钻具的所述第一筒体(10)与孔底接触时，使用与所述钻具直径适配的钻筒施工至孔底；
步骤S3：增加所述钻具的直径并重复所述步骤S2，直至孔体达到预设直径。
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