CN205036298U - 一种双层十字自钻式锚杆钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型介绍了一种双层十字自钻式锚杆钻头，包括主切削刃、4个副切削刃、4个对称上排渣槽、4个对称下排渣槽、1个上水孔、2个侧水孔、钻头裤体、内螺纹、过渡孔；主切削刃为刃部相连的十字刃，4个副切削刃呈十字状均布于裤体四周，刃部朝钻头顶部方向；上排渣槽与十字刃间隔分布，呈V型结构；下排渣槽与上排渣槽相连，同为V型结构；上水孔为通孔，其轴线与钻头轴线重合；所述侧水孔为通孔一端贯入过渡孔，另一端位于上排渣槽与下排渣槽交界点；所述内螺纹位于钻头尾部，过渡孔位于内螺纹的底部。本实用新型可增强钻头部位的导向能力和排屑能力，从而改善在软土层钻进的塌孔现象和增加钻进深度。

Description

一种双层十字自钻式锚杆钻头

技术领域

本实用新型涉及钻头领域，特别是一种双层十字自钻式锚杆钻头。

背景技术

因自钻式锚杆具有集钻进、注浆、锚固为一体的功能，与普通钢筋锚杆相比，无需退钻杆和插锚杆的工序，能大大缩短建设工期；另外，随着岩土锚固技术的发展，锚杆所使用的地质条件也越来越苛刻，普通钢筋锚杆已无法解决在一些特殊的地址条件施工时面临的问题，尤其是在破碎松散的岩土中钻进所面临的塌孔问题。自钻式锚杆做为一种提高岩土工程稳定性的最有效的方法，在国内外铁路、公路、隧道施工、地下基础建设、采矿业和建筑基坑、滑坡治理、山体支护中大量使用，解决了普通锚杆施工时的塌孔问题，能够保证在复杂地质条件下的注浆效果。

自钻式锚杆施工过程中，根据不同的地形及岩土特征，选择不同的钻头，一般在软土层使用十字钻头，且使用过程中大多边钻进边注浆，但当遇到含有沙土和砾石的软土层，钻进过程中容易发生塌孔，严重影响注浆质量。

现有技术中的自钻式锚杆十字钻头包括：切削刃、上排渣槽、下排渣槽、上水孔、钻头裙部、过渡盲孔和内螺纹。该十字钻头的切削刃位于钻头顶部，切削刃在一个平面上呈十字状分布；由于切削刃处于一个平面上，在钻进过程中容易出现钻偏及摆动的现象，另外十字钻头排渣槽较小导致排渣不畅，在钻进时加剧了钻头与孔壁岩土的阻力；以上原因一方面会导致在松散的软土层中钻进容易出现塌孔，另一方面由于阻力较大导致钻头过早磨损，影响钻进深度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双层十字自钻式锚杆钻头，能增强钻头部位的导向能力和排屑能力，从而改善在软土层钻进的塌孔现象和增加钻进深度。

为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种双层十字自钻式锚杆钻头，包括主切削刃、4个副切削刃、4个对称上排渣槽、4个对称下排渣槽、1个上水孔、2个侧水孔、钻头裤体、内螺纹、过渡孔；

所述主切削刃为刃部相连的十字刃，刃部位于钻头顶部，且处于同一平面；

所述副切削刃设置在主切削刃下方的裤体上，刃部朝钻头顶部方向，4个副切削刃呈十字状均布于裤体四周，副切削刃刃部与裤体轴线处于同一平面，刃部位于同一平面；主切削刃刃部所处圆周小于副切削刃刃部所处圆周；

所述上排渣槽与十字刃间隔分布，呈V型结构，槽底由十字刃中心开始，斜向下与水平面成60～70°夹角；下排渣槽同为V型结构，与上排渣槽相连，下排渣槽槽底斜向下与水平线成75～85°夹角；

所述上水孔为通孔，其轴线与钻头轴线重合，一端位于钻头顶部，另一端通入过渡孔，上水孔直径小于过渡孔；所述侧水孔为通孔，一端通入过渡孔，另一端位于上排渣槽与下排渣槽交界点；侧水孔轴线斜向上与中心线成30°～40°夹角，两个侧水孔对称设置；

所述内螺纹位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3-4倍；所述过渡孔位于内螺纹的底部，且过渡孔直径小于内螺纹孔直径。

进一步的，所述主切削刃刃部所处圆周直径约为裤体直径的1.1-1.4倍，刃部圆周方有向下1°～2°的隙角，通过与轴线呈120-130°的向下倒角与钻头裙部相接。

更进一步的，所述主切削刃刃部所处圆周直径约为裤体直径的1.2倍。

进一步的，所述副切削刃为长方体结构，该副切削刃位于钻头中部偏上，副切削刃的截面为正方形且长度方向与裤体轴线垂直，副切削刃刃部朝钻头顶部且刃部两侧的面均与裤体轴线呈45°角，4个副切削刃所处圆周直径约为裤体直径的1.8-2.1倍。

更进一步的，所述的4个副切削刃所处圆周直径约为裤体直径的2倍。

双层十字中空锚杆钻头的使用时，在钻进过程中，主切削刃在前，预先钻出一个直径较小的孔，起到精确定位作用，减小钻进过程的摆动，较大的副切削刃在后，副切削刃在钻进时对主切削刃钻的小孔进行扩孔，减小主切削面圆周直径和以及副切削刃进行扩孔均能减少切削刃的钻进阻力，进而减小钻头磨损速度增加钻进深度；可有效减小刃部的阻力，主切削刃较小，钻出的碎屑也较少，可通向水孔注水或压缩空气有效排屑，副切削刃处下排渣槽较大，能够顺利排屑，从而钻进过程中对土层孔壁产生的力较小，减小塌孔的倾向；侧水孔位于上排渣槽与下排渣槽交界点的一端与副切削刃大致处于同一平面上，钻进时水或泥浆从侧水孔流出可有效降低副切削刃与岩土摩擦时产生的热量，大幅提高副切削刃的寿命，进一步增加钻孔深度。

通过采用上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

本实用新型的一种双层十字自钻式锚杆钻头，通过将常规十字钻头一个切削面改为一个较小的主切削刃和4个较大的副切削刃共两个切削面，使在钻进过程中，较小的主切削面对土层进行预先定位并钻孔、较大的副切削刃进行扩孔，且副切削刃之间具有较大的间隙，大幅提高钻进过程的排屑能力，进而能够有效减小钻头刃部所受阻力达到提高钻头寿命增加钻进深度的效果，同时主切削刃的定位作用和很好的排屑效果能够减少钻进过程中孔壁的受力，在含有沙土、小砾石的松散土层可有效减少塌孔倾向或塌孔程度，达到更好的注浆效果。

附图说明

图1为本实用新型的双层十字自钻式锚杆钻头的结构示意图。

图2为本实用新型的双层十字自钻式锚杆钻头的俯视图。

图3为本实用新型的图2的A-A剖视图。

图4为本实用新型的双层十字自钻式锚杆钻头的立体图。

图中：1-主切削刃，2-上排渣槽，3-下排渣槽，4-副切削刃，5-钻头裤体，6-上水孔，7-过渡孔，8-侧水孔，9-内螺纹。

具体实施方式

下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

如图1、图2所示，本专利的一种双头十字自钻式锚杆钻头，包括主切削刃1、4个对称上排渣槽2、4个对称下排渣槽3、4个副切削刃4、1个上水孔6、2个侧水孔8、钻头裤体5、内螺纹9、过渡孔7；所述的主切削刃1为刃部相连的十字刃，位于钻头顶部，主切削刃1刃部处于同一平面，刃部所处圆周直径约为裤体5直径的1.2倍，刃部圆周方有向下1°～2°的隙角，通过与轴线呈120-130°的向下倒角与钻头裤体5相接；4个副切削刃4形状相同，均布于钻头裤体5中上部刃部朝向顶部且4个副切削刃4刃部处于同一平面上，且主切削刃1刃部所处圆周小于副切削刃4刃部所处圆周，副切削刃4为长方体结构，该副切削刃4位于钻头中部偏上，副切削刃4的截面为正方形且长度方向与钻头裤体5轴线垂直，副切削刃4刃部朝钻头顶部且刃部两侧的面均与裤体轴线呈45°角，副切削刃4刃部与裤体5轴线处于同一平面，副切削刃4共4个呈十字状均布于钻头裤体5四周，副切削刃4刃部位于同于平面，4个副切削刃4所处圆周直径约为裤体5直径的2倍。所述4个上排渣槽2与十字刃间隔分布，且上排渣槽2呈V型，上排渣槽2槽底由十字刃中心开始，斜向下与水平面成60～70°夹角；所述下排渣槽3紧接着上排渣槽2，同样呈V型，且下排渣槽3槽底斜向下与水平线成75～85°夹角；所述内螺纹9位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3-4倍；所述过渡孔7位于内螺纹9的底部，且过渡孔7直径小于内螺纹9孔直径；所述上水孔6为通孔，其轴线与钻头轴线重合，一端通入过渡孔7，另一端与钻头顶部相接，且上水孔6直径小于过渡孔7。所述侧水孔8为通孔一端通入过渡孔7，另一端斜向上与中心线成30°～40°夹角且通入上排渣槽2与下排渣槽3交界点，两个侧水孔8对称分布。侧水孔8位于上排渣槽2与下排渣槽3交界点的一端与副切削刃4大致处于同一平面上。

例如在钻进含有沙土、小砾石的松散土层过程中，较小的主切削刃1对土层进行预先定位并钻孔、较大的副切削刃4进行扩孔，且副切削刃4之间具有较大的间隙，大幅提高钻进过程的排屑能力，进而能够有效减小钻头刃部所受阻力达到提高钻头寿命增加钻进深度的效果，同时主切削刃1的定位作用和很好的排屑效果能够减少钻进过程中孔壁的受力，在含有沙土、小砾石的松散土层可有效减少塌孔倾向或塌孔程度，达到更好的注浆效果。

对比例1

现有技术中的自钻式锚杆钻头包括：十字刃、钻头裙部、上排渣槽4个、下排渣槽4个、内螺纹、过渡盲孔和上水孔4个。其中所述十字刃位于钻头的头部，向下有3°的隙角，通过圆弧与钻头裙部相接；所述上排渣槽共4个，与十字刃间隔分布，且上排渣槽呈V型，上排渣槽槽底由十字刃中心开始，斜向下与水平面成33°夹角；下排渣槽紧接着上排渣槽，同样呈V型，且下排渣槽槽底斜向下与水平线成80°夹角；所述内螺纹位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3-4倍；所述过渡盲孔位于内螺纹的底部，且过渡盲孔直径小于内螺纹孔直径，深度10～15mm；上水孔为通孔，一端通入过渡盲孔，另一端斜向上与中心线成35°夹角且通入上排渣槽与下排渣槽交界点。

例如在钻进含有沙土、小砾石的松散土层过程中，常规钻头因只有一个切屑面且排渣槽较小，钻进过程中钻头会因排渣不畅产生较大的阻力，该阻力会作用于孔壁，因孔壁土层较松散，容易出现塌孔现象，另外较大的阻力会加剧钻头磨损，降低钻头使用寿命和钻进深度。

可见，在实施过程中，现有的自钻式锚杆钻头钻进过程中，因排屑能力不足，导致钻头与碎屑产生较大的摩擦力，该摩擦力作用于孔壁，一方面严重加剧了钻头的磨损速度降低了钻进深度，另一方面在松软的土层钻进，极易产生塌孔。而本专利的改进后的双重十字自钻式锚杆钻头可以改善这方面的缺陷。

Claims (5)

1.一种双层十字自钻式锚杆钻头，其特征是：包括主切削刃、4个副切削刃、4个对称上排渣槽、4个对称下排渣槽、1个上水孔、2个侧水孔、钻头裤体、内螺纹、过渡孔；

所述主切削刃为刃部相连的十字刃，刃部位于钻头顶部，且处于同一平面；

所述副切削刃设置在主切削刃下方的裤体上，刃部朝钻头顶部方向，4个副切削刃呈十字状均布于裤体四周，副切削刃刃部与裤体轴线处于同一平面，刃部位于同一平面；主切削刃刃部所处圆周小于副切削刃刃部所处圆周；

所述上排渣槽与十字刃间隔分布，呈V型结构，槽底由十字刃中心开始，斜向下与水平面成60～70°夹角；下排渣槽同为V型结构，与上排渣槽相连，下排渣槽槽底斜向下与水平线成75～85°夹角；

所述上水孔为通孔，其轴线与钻头轴线重合，一端位于钻头顶部，另一端通入过渡孔，上水孔直径小于过渡孔；所述侧水孔为通孔一端通入过渡孔，另一端位于上排渣槽与下排渣槽交界点，侧水孔轴线斜向上与中心线成30°～40°夹角；两个侧水孔对称设置；

所述内螺纹位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3-4倍；所述过渡孔位于内螺纹的底部，且过渡孔直径小于内螺纹孔直径。

2.根据权利要求1所述的双层十字自钻式锚杆钻头，其特征是：所述主切削刃刃部所处圆周直径约为裤体直径的1.1-1.4倍，刃部圆周方有向下1°～2°的隙角，通过与轴线呈120-130°的向下倒角与钻头裙部相接。

3.根据权利要求2所述的双层十字自钻式锚杆钻头，其特征是：所述的主切削刃刃部所处圆周直径为裤体直径的1.2倍。

4.根据权利要求1所述的双层十字自钻式锚杆钻头，其特征是：所述副切削刃为长方体结构，该切削刃位于钻头中部偏上，切削刃的截面为正方形且长度方向与裤体轴线垂直，切削刃刃部朝钻头顶部且刃部两侧的面均与裤体轴线呈45°角，4个副切削刃所处圆周直径约为裤体直径的1.8-2.1倍。

5.根据权利要求4所述的双层十字自钻式锚杆钻头，其特征是：所述的4个副切削刃所处圆周直径为裤体直径的2倍。