專利名稱：粘土層大管棚施工用的鉆具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在隧道等地下工程開挖中，對常遇到的粘土或砂粘土不良地質段，超前預支護加固，大管棚鉆孔作業用的沖擊擴孔跟管鉆具。
目前，開挖粘土或砂粘土地層時，開挖前超前預支護加固，大管棚鉆孔通常采用土錨桿機或土星、全星鉆機施鉆，該類鉆具基本上為螺旋鉆具。螺旋鉆具在粘土或砂粘土中鉆進排土時，孔底鉆削下的土屑在鉆桿螺旋作用下，對孔口的土屑有擠密作用，因而在深孔鉆進中，已排到孔口段的土屑易被擠密、壓緊而且緊裹在螺旋鉆桿上不易排出，致使鉆進速度緩慢、效率低下。
本實用新型的目的是設計一種在粘土或砂粘土層超前預支護加固大管棚鉆孔施工中，鉆屑下的土屑不會因排土不暢而被擠密，壓緊而緊裹在鉆桿上的鉆具。
本實用新型的目的這樣實現設計一種沖擊擴孔跟管鉆具。該鉆具利用已有的回轉驅動頭提供的旋轉扭矩及聯接在鉆桿前部的空氣沖擊器、沖體和套裝在沖體上且可與沖體分離的沖頭，實現沖擊為主的功能，使沖頭擠密孔底周圍的泥土成孔，可解決因為孔底鉆屑下來的土屑緊裹在鉆桿上，不易排出而造成鉆進速度慢、效率低的問題。本實用新型，由于導管鉆進時跟進，不存在塌孔現象，成孔率可達100％；由于孔底鉆屑下來的土屑被擠密成孔，成孔速度快，特別在粘土或砂粘土層深孔水平施工中，成孔工效比螺旋類鉆具高1-3倍；由于利用現有的回轉驅動頭提供旋轉扭矩且將其配置在現有的鉆孔設備上，可以一機多用，且不影響原機的性能，設備購置費低。
即本實用新型成孔速度快，工效高，成孔率可達100％，技術簡便而可靠，施工成本低且適應范圍廣可用于粘土層大管棚鉆孔施工外，還適于相同地質段的其它基礎加固工程施工。
下面結合實施例及其附圖對本實用新型作進一步詳細說明
圖1本實用新型結構示意圖圖2螺旋鉆具結構示意圖圖3本實用新型鉆進狀態結構示意圖圖4本實用新型退鉆狀態結構示意圖一種粘土或砂土地層使用的沖擊擴孔跟管具是由水泥沖頭1、沖體2、管靴3、導向器4、套管5、空氣沖擊器6、鉆桿7、鉆桿導向聯接套8組成，該鉆具的鉆桿7一端利用鉆桿導向聯接套8，用波形螺紋與已有的回轉驅動頭9聯接，另一端用波形螺紋聯接一個空氣沖擊器6；園柱形的導向器4二端分別用波形螺紋與空氣沖擊器6和沖體2聯接，沖頭1的環形臺階套壓裝在沖體2環形臺階內，且可自由分離開；園柱形導向器4上開有排除殘留泥土的螺旋槽，其環形臺階同時壓在管靴3的環形接觸面上；管靴3與套管5采用焊接聯接，采用矩形標準螺紋聯接的導管5的內斜面與導向器4的外斜面，以45°的斜面接觸；回轉驅動頭9可選液壓動力頭或電動驅動裝置。施工時，將本實用新型配置在已有鉆機如潛孔鉆機或鉆孔臺車的推進導軌10上，使回轉驅動頭9能夠沿鉆桿7的軸向方向移動。沖頭1采用鋼筋混凝土預制件，與沖體2接觸的園柱部分為鑄鋼件。進鉆時，空氣沖擊器6產生的沖擊功經導向器4、沖體2傳遞到沖頭1上，使沖頭1沖擊前部土坯，擠密沖頭1園周前的土坯成孔。導向器4的環形臺階壓在管靴3的環形臺階上，鉆進時，在空氣沖擊器6的沖擊作用下套管5在導向器4的牽拉下與水泥沖頭1同步跟進。空氣沖擊器6作功后的廢氣將孔底少量的土屑經導向器4的螺旋斜槽排出套管5外。
退鉆時，空氣沖擊器6先停止沖擊，后退，推進導軌10上的回轉驅動頭9，使孔底的沖體2與沖頭1分離脫開，沖頭1及套管5留在孔內，其余鉆具回位退出，完成大管棚孔的施作任務。
權利要求1.一種粘土或砂土地層大管棚施工用的沖擊擴孔跟管鉆具，其特征在于由沖頭(1)、沖體(2)、管靴(3)、導向器(4)、套管(5)、空氣沖擊器(6)、鉆桿(7)、鉆桿導向聯接套(8)構成；由鉆桿導向聯接套(8)把鉆桿(7)與已有的回轉驅動頭(9)聯接起來，鉆桿(7)前部與空氣沖擊器(6)聯接，由導向器(4)將空氣沖擊器(6)與沖體(2)聯接起來，沖頭(1)的環形臺階套壓裝在沖體(2)的另一端口環形臺階內，且可自由退出，導向器(4)的環形臺階同時壓在管靴(3)的環形臺階上；管靴(3)與導管(5)焊在一起；回轉驅動頭(9)設置在已有鉆孔設備的推進導軌(10)上，且能夠沿鉆桿(7)的軸向方向移動。
2.如權利要求1所述的沖擊擴孔跟管鉆具，其特征在于園柱形的導向器(4)上開有排除殘留泥土用的螺旋槽，其外斜面與焊有管靴(3)的套管(5)的內斜面，以45°的斜面接觸。
3.如權利要求1所述的沖擊擴孔跟管鉆具，其特征在于沖體(2)、導向器(4)、空氣沖擊器(6)、鉆桿(7)、鉆桿導向聯接套(8)和回轉驅動頭(9)采用波形螺紋順次聯接；套管(5)之間采用矩形螺紋聯接；
4.如權利要求1所述的沖擊擴孔跟管鉆具，其特征在于沖頭(1)采用鋼筋混凝土預制件，其與沖體(2)接觸的園柱部份為鑄鋼件。
專利摘要一種隧道等地下工程不良地質段如粘土或砂粘土地層,開挖前的大管棚施工用的沖擊擴孔跟管鉆具。該鉆具利用已有的回轉驅動頭9提供的旋轉扭矩及空氣沖擊器6提供的沖擊功,共同作用在水泥沖頭1上,使孔底周圍的泥土被擠密實成孔。可防止塌孔、卡鉆、施工中實現一次完成鉆孔,套管安裝、鉆具回收等相關工序。施工速度快,成孔工效比螺旋鉆具高1—3倍;工效高,且技術簡便、成本低、應用廣,既可作粘土及砂粘土地質段隧道及地下工程大管棚孔施工,又能作相同地質段的其它基礎加固工程施工。
文檔編號E21B1/00GK2298338SQ9725065
公開日1998年11月25日 申請日期1997年8月14日 優先權日1997年8月14日
發明者于鼎拯 申請人:鐵道建筑研究設計院