CN211314111U - 适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，所述钻头呈圆管状，一端是与钻机的岩芯管连接的连接端，另一端是用于冲洗液循环回旋钻进的前端；所述前端呈环形的端部侧壁上均布有若干U型水槽，每两个所述U型水槽之间形成一个齿；每一所述齿在钻进时切入土层的一侧侧面与相应的所述齿的端面之间的夹角a的角度均为100°至120°。本实用新型不但能够在不损坏管线的前提下高效率地探摸管线，还能达到钻探采取芯样和重要地下管线监测成孔的效果。

Description

适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头

技术领域

本实用新型涉及浅部土层钻探技术领域，特别涉及适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头。

背景技术

随着城市化建设的不断发展，各种新材料管线的应用，当前市政道路(特别是老城区道路)地下管线密集，新旧管网上下交错，情况复杂。常规物探手段受当前设备配置、技术方法、基本原理的限制，对各类尺寸较大、埋藏较深、非金属材质和具有电磁屏蔽的管线准确探测存在一定的局限性；另外在一些电磁干扰较大的区域，探测成果也存在一定的偏差。

目前在市政线路上岩土工程勘察中，钻探使用常规的金刚石钻头、复合片钻头或硬质合金钻头，在施工过程中，由于物探方面提供的地下管线资料存在的局限性和局部偏差，打破地下管线的情况时有发生，不但造成了不良的社会影响，同时也给勘察单位带来了很大的经济损失。

出于工程安全和设计施工的需要，有些情况下物探方面常规的管线探测方法无法准确探明管线，必须进行精准定位(如大尺寸、大埋深的输油管、输气管、供水管及压力污水管等)，受到技术方法的局限性，为排除干扰因素准确探明这些管线平面位置和埋深，经常需要钻探成孔配合。常规勘察机具易损坏管线，且目前在管线专项探测方面，采用的设备机械化程度低、施工手段原始、工作效率低下，探摸效果不佳。

一些重大管线受周边工程施工影响，可能产生一定的水平位移和沉降，为保证重要管线的安全，在施工过程中，需埋观测点进行周边重要地下管线的位移、变形的监测。直接点埋设需成孔接触到重要管线顶部或其附近土层，当前监测孔成孔工艺采用的是钻探方法，在成孔过程中可能对重大管线造成损伤，直接或间接造成了不良影响或安全隐患。

现有技术中存在以下几种仅用于物探方面管线探摸的解决方案：

方案1：专利号为201210160529.0的中国实用新型专利公开了一种物探专用钻头，该实用新型采用钻杆连接带有出水孔的空心管体水冲法进行探摸管线。

方案2：专利号为201010221056.1的中国实用新型专利公开了一种防破坏钻孔装置，该实用新型为通过夹箍将橡皮件套固定于钻杆钻头外侧，进行水冲法探摸。

方案3：专利号为201410237250.7的中国实用新型专利公开了一种地下管线勘查专用钻头，该实用新型通过带有射水孔的ABS硬质塑料钻头连接钻杆，钻头射水孔内径45mm，钻头壁厚30mm，具有两个引水槽、两个排水槽。通过水冲法进行探摸管线。

通过对以上三种方案的分析可知：

方案1在探摸时不能旋转，空心管体较长，在土层中阻力较大，探摸动力主要依靠钻杆冲击力和水压力，此方法空心管体水孔虽多，但水眼小，仅适用于软弱土层，且探摸深度和厚度极其有限，工作效率极低，仅适用于基本确定管线位置，且上部已联排开孔或开槽后的管线探摸。

方案2钻杆钻头外侧包裹橡皮件套，水冲钻进过程中，橡皮件套与侧壁土层直接接触，摩擦力过大，且橡皮件套有一定的柔软度，水冲时易使钻头处橡皮件套折叠，堵塞出水口，影响探摸效率，降低了实用价值，也仅适用于基本确定管线位置的探摸，且探摸深度浅、探摸厚度薄。

方案3钻头与钻杆直接连接，钻头射水孔内径45mm，钻头壁厚30mm，且仅有两个出水槽，回旋钻进的效率极低，此法仅适用于水冲钻进，受工法限制，该方法无法很好地清孔和泥浆护壁，钻孔的垂直度和孔壁的完整性差。

上述三种方案仅局限于地下管线探摸方面，其中方案1和方案2仅在地下管线位置大致清楚后，有一定可用性，探摸的土层厚度和深度有限；方案3与方案1和方案2相比，在探摸深度上有一定优势，但效率仍较低。除此之外，上述三种方案均无法解决在管线密集市政道路上安全钻进的问题，且无法满足重要地下管线监测成孔下护管和布设监测仪器的需求。

因此，需要对现有的用于浅部土层钻探的钻头进行改进，使其能够克服现有的技术缺陷，既能在管线密集的市政道路上安全取芯钻进，又能满足重要地下管线监测成孔需求，还大大提高管线探摸效率、增加管线探摸深度。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，实现的目的是可直接与岩土工程勘察市场上的岩芯管无缝对接，能够在管线密集的市政道路上，不但能够在不损坏管线的前提下高效率地探摸管线，还能达到钻探采取芯样和重要地下管线监测成孔的效果。

为实现上述目的，本实用新型公开了适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，所述钻头呈圆管状，一端是与钻机的岩芯管连接的连接端，另一端是用于冲洗液循环回旋钻进的前端。

其中，所述前端呈环形的端部侧壁上均布有若干U型水槽，每两个所述U型水槽之间形成一个齿；

每一所述齿在钻进时切入土层的一侧侧面与相应的所述齿的端面之间的夹角a的角度均为100°至120°。

优选的，呈圆管状的所述钻头的壁厚从所述前端开始逐渐变厚，所述前端端部的壁厚L1为所述钻头中部壁厚L2的2/3。

优选的，所述钻头与所述岩芯管籍由螺纹连接方式固定连接，所述连接端设有外螺纹，所述岩芯管设有内螺纹。

优选的，所述前端呈环形的端面上均布有八个U型水槽。

优选的，所述钻头采用聚四氟乙烯或聚丙烯材料，即PTFE或PP材料制成。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的齿端在钻进时是以钝角与土层或地下管线接触，避免损坏地下管线，同时使用本新型塑料钻头可在土层中进行回旋钻进，保证钻孔孔壁的垂直度；其齿的厚度由齿端至距螺纹连接一定距离处逐渐变厚，有利于减小齿端强度、增加钻进时钻头遇到地下管线时的弹性反应，达到及时探知地下管线的目的，同时有效提高了在浅部土层的钻进效率。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本实用新型一实施例的纵向剖面结构示意图。

图2示出本实用新型一实施例立体结构示意图。

具体实施方式

实施例

如图1和图2所示，适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，钻头呈圆管状，一端是与钻机的岩芯管5连接的连接端2，另一端是用于冲洗液循环回旋钻进的前端1。

其中，前端1呈环形的端部侧壁上均布有若干U型水槽4，每两个U型水槽4之间形成一个齿3；

每一齿3在钻进时切入土层的一侧侧面与相应的齿3的端面之间的夹角a的角度均为100°至120°。

本实用新型的原理如下：

钻头的前端1设置若干个齿3，每一齿3在钻进时切入土层的一侧侧面与相应的齿3的端面之间的夹角a的角度均为100°至120°；在钻进时，呈钝角的夹角a保证钻头一旦遇到管线，不会产生剪切破坏，起到保护管线的作用；在中软土层中可压入土层，切削钻进，大大提高了钻进效率，并保证了孔壁的垂直度。

在实际应用中U型水槽4的宽度与齿3的宽度基本相当，更有利于钻进时冲洗液循环清孔。

在某些实施例中，呈圆管状的钻头的壁厚从前端1开始逐渐变厚，前端1端部的壁厚L1为钻头中部壁厚L2的2/3。

前端1处的壁厚L1比钻头中部壁厚L2薄，增加了钻头齿的弹性，更能防止破坏管线，同时也保证了钻头螺纹处强度。

在某些实施例中，钻头与岩芯管5籍由螺纹连接方式固定连接，连接端2设有外螺纹，岩芯管5设有内螺纹。

在某些实施例中，前端1呈环形的端面上均布有八个U型水槽4。

通常在钻头前端1设置8个U型水槽4，深度为20mm。

在某些实施例中，钻头采用聚四氟乙烯或聚丙烯材料，即PTFE或PP材料制成。

在现有技术中，岩土工程勘察常用钻头，一般为金刚石钻头、复合片钻头或硬质合金钻头，针对管线密集的市政道路上工程勘察时，上述钻头很容易造成管线损坏，给勘察单位造成经济损失和不良的社会影响；而现有的管线精准探摸技术又无法用于岩土工程勘察中。

因此，需选择一种材质，该材质所制作的钻头需满足以下要求：

1、能在20m以浅土层中进行冲洗液循环冲击钻进、冲洗液循环无芯回旋钻进或无冲洗液取芯回旋钻进；

2、强度低于常见地下管线铸铁管、混凝土管、热浸塑钢管等，或对一些地下管线(如：PE管、PVC管、波纹管、MPP管、玻璃钢管等)一旦碰到有明显反应且短时间钻进不会造成损坏；

3、有一定的经济性、机械加工性、耐高温性和柔韧性。

由此，本实用新型选择聚四氟乙烯或聚丙烯材料，即PTFE或PP材料作为新型钻头的材质。

在实际应用中，本实用新型根据不同的用途，可采用不同的钻进工艺。

如在管线密集的市政道路上岩土工程勘察方面，可采用冲洗液循环无芯回旋钻进和无冲洗液取芯回旋钻进的工艺。

在物探管线精准探摸方面，可采用冲洗液循环冲击钻进和冲洗液循环无芯回旋钻进的工艺。

在地下重大管线监测成孔方面，可采用冲洗液循环无芯回旋钻进的工艺。

回旋钻进参数设置为：钻压1MPa，转速600r/min。

遇到地下管线等障碍物的表现形式为：钻头明显反弹、短时间(以2min之内为宜)内无进尺，循环返出的冲洗液中见聚丙烯碎屑漂浮物。

遇上述情况立即停止并提钻，然后根据钻进过程中钻机的反应以及冲洗液漂浮物的特点进行分析判断，确认下部障碍物类型，就能够合理避开管线。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，所述钻头呈圆管状，一端是与钻机的岩芯管(5)连接的连接端(2)，另一端是用于冲洗液循环回旋钻进的前端(1)；其特征在于：

所述前端(1)呈环形的端部侧壁上均布有若干U型水槽(4)，每两个所述U型水槽(4)之间形成一个齿(3)；

每一所述齿(3)在钻进时切入土层的一侧侧面与相应的所述齿(3)的端面之间的夹角a的角度均为100°至120°。

2.根据权利要求1所述的适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，其特征在于，呈圆管状的所述钻头的壁厚从所述前端(1)开始逐渐变厚，所述前端(1)端部的壁厚L1为所述钻头中部壁厚L2的2/3。

3.根据权利要求1所述的适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，其特征在于，所述钻头与所述岩芯管(5)籍由螺纹连接方式固定连接，所述连接端(2)设有外螺纹，所述岩芯管(5)设有内螺纹。

4.根据权利要求1所述的适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，其特征在于，所述前端(1)呈环形的端面上均布有八个U型水槽(4)。

5.根据权利要求1所述的适用于管线密集市政道路上钻进成孔的新型塑料钻头，其特征在于，所述钻头采用聚四氟乙烯或聚丙烯材料，即PTFE或PP材料制成。

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