CN211573521U - 一种冷冻管钻杆及冷冻法施工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地下隧道施工技术领域，公开了一种冷冻管钻杆及冷冻法施工装置。所述冷冻管钻杆包括依次连接的钻刀、连接件及冷冻管，所述钻刀焊接于所述连接件上，所述连接件与所述冷冻管螺纹连接，所述冷冻管能够与钻机连接，所述钻刀包括两个片状锥形结构的刀片，两个所述刀片的片头表面垂直交叉设置。本实用新型的冷冻管钻杆使用时不易出现塌陷或者涌水的问题，且钻刀结构简单、强度高。冷冻法施工装置包括钻机和冷冻管钻杆，所述钻机的输出轴与所述冷冻管可拆卸连接，该冷冻法施工装置，施工流程简单且不易出现钻孔塌陷或者涌水的问题。

Description

一种冷冻管钻杆及冷冻法施工装置

技术领域

本实用新型涉及地下隧道施工技术领域，尤其涉及一种冷冻管钻杆及冷冻法施工装置。

背景技术

目前城市铁路、排污、供水供电及通讯等多个领域均涉及到地下隧道工程。开发利用地下隧道不仅可以充分利用地下空间，也能避免设备仪器受到狂风暴晒等自然天气和人为的破坏。

盾构法是一种边挖掘边施工的方法，广泛应用于隧道施工中。但在沙卵石或者其他富含地下水的地质条件下，直接施工会导致周围土体坍塌、坑内涌水等问题。针对这类问题，现有技术中常采用冷冻法进行辅助施工，即先通过钻杆在盾构机施工位置的周围进行钻孔，抽出钻杆之后将冷冻管插入钻孔中，再向冷冻管中通冷却介质，以将钻孔周围土体冻结，从而有效避免因地下水而导致的塌陷、涌水的问题。上述冷冻法中，在抽出钻杆和插入冷冻杆的过程中周围土质仍然具有塌陷或者涌水的风险，且现有技术中的刀头多采用在钻头端部布置多个齿的形式，这种钻头效率低，且在遇到坚硬的石块时无法下钻的问题。

因此，亟需发明一种冷冻管钻杆及冷冻法施工装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种冷冻管钻杆，使用时不易出现塌陷或者涌水的问题，且钻刀结构简单、强度高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种冷冻管钻杆，包括依次连接的钻刀、连接件及冷冻管，所述钻刀焊接于所述连接件上，所述连接件与所述冷冻管螺纹连接，所述冷冻管能够与钻机连接，所述钻刀包括两个片状锥形结构的刀片，两个所述刀片的片头表面垂直交叉设置。

可选地，所述连接件靠近所述钻刀的端部设置有定位槽，所述钻刀卡入所述定位槽后焊接于所述连接件上。

可选地，所述冷冻管钻杆还包括过渡接头，所述过渡接头的一端与所述冷冻管螺纹连接，另一端与所述钻机螺纹连接。

可选地，所述过渡接头为中空结构，所述冷冻管通过所述过渡接头与所述钻机相连通。

可选地，所述过渡接头的外壁上设置有卡钳槽。

可选地，所述连接件内设置有单向阀，所述单向阀只允许水从所述冷冻管的内部向外部流动。

可选地，所述钻刀的表面焊接有耐磨焊条。

可选地，所述钻刀的边缘设置有截齿。

本实用新型的另一个目的在于提出一种冷冻法施工装置，包括钻机和上述的冷冻管钻杆，所述钻机的输出轴与所述冷冻管可拆卸连接。

可选地，所述钻机的输出轴沿轴向设置有通道，所述通道一端与所述冷冻管相连通，另一端与冷却介质相连通。

本实用新型有益效果为：

本实用新型的冷冻管钻杆包括依次连接的钻刀、连接件及冷冻管，故可以实现在钻孔的过程中将冷冻管插入孔中，能够省去抽出钻杆再插入冷冻管的过程，短了施工环节，且能够避免钻孔发生坍塌、涌水的问题；钻刀由两个锥形结构的刀片垂直交叉设置，该结构易于钻动较硬的地质且遇到坚硬石块后易将其钻透，钻孔效率高；钻刀先焊接在连接件上再通过连接件与冷冻管连接，便于钻刀的焊接操作，连接件和冷冻管之间通过螺纹连接，使现场施工时钻刀拆装便捷。

本实用新型的冷冻法施工装置通过上述冷冻管钻杆，施工效率高，且能够避免插入冷冻管前钻孔出现塌陷或者涌水的问题，且钻刀连接方便，钻孔效率高。

附图说明

图1是本实用新型提供的冷冻法施工装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的冷冻法施工装置的剖视图；

图3是本实用新型提供的冷冻管钻杆的钻刀的结构示意图；

图4是本实用新型提供的冷冻管钻杆的连接件的剖视图；

图5是本实用新型提供的冷冻管钻杆的连接件的左视图；

图6是本实用新型冷冻管钻杆的过渡接头的剖视图。

图中：

1-钻刀；11-刀片；

2-连接件；21-定位槽；

3-冷冻管；

4-过渡接头；41-卡钳槽；

5-单向阀；

6-钻机；61-输出轴；62-通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

盾构法广泛应用于隧道工程施工，在沙卵石或者其他富含地下水的地质条件下，直接施工会导致周围土体坍塌、坑内涌水等问题。现有技术中常采用冷冻法进行辅助施工，将钻孔周围土体冻结，从而有效避免因地下水而导致的塌陷、涌水的问题。现有技术中的冷冻法，在抽出钻杆和插入冷冻杆的过程中周围土质仍然具有塌陷或者涌水的风险，且现有技术中的刀头多采用在钻头端部布置多个齿的形式，这种钻头钻孔效率低，且在遇到坚硬的石块时无法下钻的问题。

针对上述问题，本实用新型提供了一种冷冻管钻杆及冷冻法施工装置，尤其适用于富含地下水的砂卵石或软弱土地质。如图1和图2所示，冷冻法施工装置包括钻机6及与钻机6的输出轴61可拆卸连接的冷冻管钻杆。具体地，如图2和图3所示，冷冻管钻杆包括依次连接的钻刀1、连接件2及冷冻管3，钻刀1焊接于连接件2上，连接件2与冷冻管3螺纹连接，冷冻管3与钻机6连接，钻刀1包括两个片状锥形结构的刀片11，两个所述刀片11的片头表面垂直交叉设置。

在施工过程中，钻机6驱动冷冻管钻杆转动，钻刀1和冷冻管3一起向土地中进给，从而在钻孔的过程中将冷冻管3插入孔中，能够省去抽出钻杆再插入冷冻管的过程，短了施工环节，且能够避免钻孔发生坍塌、涌水的问题；钻刀1由两个锥形结构的刀片11垂直交叉设置，该结构易于钻动较硬的地质且遇到坚硬石块后易将钻刀1的尖端易于将石头块钻透，钻孔效率高；在安装冷冻管钻杆时，可以提前将钻刀1焊接在连接件2上，连接件2较小便于钻刀1的焊接操作，施工现场直接将连接件2拧在冷冻管3上即可，连接件2和冷冻管3之间通过螺纹连接，使现场施工时钻刀拆装便捷。

具体而言，本实施例中，刀片11选用具有较高屈服强度和疲劳强度的弹簧钢，钻刀1使用寿命长且不易在较高的冲击力下发生脆断。优选地，钻刀1表面焊接有耐磨焊条，从而增加钻刀1的耐磨性，进一步提高钻刀1的使用寿命。可选地，刀片11的边缘设置有截齿，从而使得钻刀1更锋利，提高钻孔效率。本实施例中，冷冻管3为钢材质，其外径为89mm，壁厚为8mm，长度有0.5m、0.9m、1.2m及1.5m可供选择，在其他实施例中，可以根据实际需求选择不同规格的冷冻管3。如图4所示，连接件2为筒状结构，其与冷冻管3连接的一端设置有内螺纹，冷冻管3一端设置有与内螺纹长度、直径相匹配的外螺纹，冷冻管3的端部穿入连接件2后与其螺纹连接。本实施例中，连接件2的长度为200mm，在其他实施例中连接件2的长度可以结合冷冻管3的管径适当选取。

为了使钻刀1在连接件2焊接得更牢固，如图5所示，连接件2靠近钻刀1的端部设置有定位槽21，钻刀1卡入定位槽21后焊接于连接件2上。定位槽21不仅能够在钻刀1焊接的过程起到定位支撑的作用，在钻刀1工作时，钻刀1和连接件2通过与定位槽21接触的部位传递作用力，避免作用力全部作用在焊缝上，使得焊缝不易损坏，钻刀1和连接件2的连接牢固可靠，减少施工过程的维修成本。具体而言，本实施例中，连接件2端部的定位槽21为四个，且四个定位槽21沿连接件2的管壁均布，相对设置的两个定位槽21为一组，每组定位槽21卡接一个刀片11，从而实现对两个刀片11的定位支撑。优选地，定位槽21的宽度与刀片11的厚度一致，故刀片11的两侧壁和定位槽21的侧壁完全贴合，使钻刀1和连接件2之间力的传递均匀。

为了便于冷冻管3与钻机6之间的连接，如图2和图6所示，冷冻管钻杆还包括过渡接头4，过渡接头4的一端与冷冻管3螺纹连接，另一端与钻机6螺纹连接。在冷冻管钻杆和钻机6安装时，先将过渡接头4与冷冻管3连接，再将钻机6的输出轴61对准过渡接头4，钻机6正转即可以与过渡接头4连接，钻机6接着正转即能够实现驱动冷冻管钻杆进给；在拆卸时，钻机6反转，过渡接头4和钻机6一起从冷冻管3上卸下，接着用卡钳夹住过渡接头4，钻机6继续反转即可以将固定接头过渡接头4从钻机6的输出轴61上卸下。冷冻管3和钻机6通过过渡接头4实现螺纹连接，便于拆装，且当冷冻管3的直径不同时，只需要更换与冷冻管3规格适配的过渡接头4即可。

具体而言，本实施例中，如图6所示，过渡接头4的一端设置有内螺纹。另一端设置有外螺纹，过渡接头4设置有外螺纹的一端与冷冻管3设置有内螺纹的一端连接，过渡接头4设置有内螺纹的一端与钻机6设置有外螺纹的输出轴61连接。

优选地，过渡接头4的外壁上设置有卡钳槽41，卡钳槽41用于卡钳对过渡接头4进行夹持，便于拆装。进一步优选地，过渡接头4为中空的结构，且分别与冷冻管3和能够提供冷却介质或水的钻机6相连通，便于在冷冻管3插入土地中后向冷冻管3中通入冷却介质，以对冷冻管周围的土地进行冷冻。

优选地，如图2所示，钻机6的输出轴61沿轴向设置有通道62，通道62的一端与冷冻管3相连通，另一端与冷却介质相连通。冷却介质通过输出轴61上的通道62进入冷冻管3，故不必在冷冻管3的外侧连接管道，避免冷冻管3在转动过程中发生干涉或缠绕的问题。本实施例中，输出轴61内的通道62通过过渡接头4与冷冻管3连通，以便于冷却介质通入里冷冻管3中。

当采用冷冻管钻杆对较为坚硬的土质进行作业时，为了降低冷冻管钻杆的钻进难度，可以在钻进过程中通过冷冻管3向进给前方通水对土质进行软化，但是水进入土中后会产生泥浆，为了防止水或泥浆倒流入冷冻管3中，如图2所示，连接件2内设置有单向阀5，单向阀5只允许水从冷冻管3的内部向外部流动，从而避免泥浆回流的问题。具体而言，本实施例中，单向阀5为逆止阀，单向阀5可以直接焊接在连接件2的内壁，也可以在连接件2的内壁及单向阀5的外壁上分别加工螺纹，使单向阀5和连接件2螺纹连接。在通水过程中，水与冷却介质进入冷冻管3的路径一致，均是从通道62流经过渡接头4进入冷冻管3，但水进入冷冻管3后会继续通过单向阀5流至钻刀1附近的土中，从而对土质进行软化，降低钻进难度。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷冻管钻杆，其特征在于，包括依次连接的钻刀(1)、连接件(2)及冷冻管(3)，所述钻刀(1)焊接于所述连接件(2)上，所述连接件(2)与所述冷冻管(3)螺纹连接，所述冷冻管(3)能够与钻机(6)连接，所述钻刀(1)包括两个片状锥形结构的刀片(11)，两个所述刀片(11)的片头表面垂直交叉设置。

2.如权利要求1所述的冷冻管钻杆，其特征在于，所述连接件(2)靠近所述钻刀(1)的端部设置有定位槽(21)，所述钻刀(1)卡入所述定位槽(21)后焊接于所述连接件(2)上。

3.如权利要求1所述的冷冻管钻杆，其特征在于，所述冷冻管钻杆还包括过渡接头(4)，所述过渡接头(4)的一端与所述冷冻管(3)螺纹连接，另一端与所述钻机(6)螺纹连接。

4.如权利要求3所述的冷冻管钻杆，其特征在于，所述过渡接头(4)为中空结构，所述冷冻管(3)通过所述过渡接头(4)与所述钻机(6)相连通。

5.如权利要求3所述的冷冻管钻杆，其特征在于，所述过渡接头(4)的外壁上设置有卡钳槽(41)。

6.如权利要求1-5任一项所述的冷冻管钻杆，其特征在于，所述连接件(2)内设置有单向阀(5)，所述单向阀(5)只允许水从所述冷冻管(3)的内部向外部流动。

7.如权利要求1-5任一项所述的冷冻管钻杆，其特征在于，所述钻刀(1)的表面焊接有耐磨焊条。

8.如权利要求1-5任一项所述的冷冻管钻杆，其特征在于，或所述钻刀(1)的边缘设置有截齿。

9.一种冷冻法施工装置，其特征在于，包括钻机(6)和权利要求1-8任一项所述的冷冻管钻杆，所述钻机(6)的输出轴(61)与所述冷冻管(3)可拆卸连接。

10.如权利要求9所述的冷冻法施工装置，其特征在于，所述钻机(6)的输出轴(61)沿轴向设置有通道(62)，所述通道(62)一端与所述冷冻管(3)相连通，另一端与冷却介质相连通。

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