CN113622826A - 一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,涉及桩基施工技术领域。该复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,包括钻杆,所述钻杆下端外壁固定设置有螺旋刀片,所述钻杆下端固定连接有安装座,所述安装座内部固定设置有冲击钻头,所述钻杆上端外壁固定套设有定位套筒,所述定位套筒上端和下端均固定设置有固定环,两个所述固定环外壁均固定连接有四个连接杆,四个所述连接杆远离固定环的一端固定连接有辅助护圈。本发明提供一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头。该钻头的钻孔工作更加快速,并且对硬岩的冲击钻孔效率更高,也方便将钻孔产生的钻渣从冲击杆顶部抽吸出,对钻渣进行排出,能够适应较为复杂地质条件下桩基的施工。
Description
技术领域
本发明涉及桩基施工技术领域,具体为一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头。
背景技术
桥梁桩基础主要有以下几种形式:沉入桩、钻孔灌注桩和挖孔桩,其中钻孔灌注桩是使用最为广泛的一种桩基础。
目前,国内外常规桥梁桩基成孔施工技术比较成熟,对于复杂海域环境下,桥梁桩基施工一般借助钢护筒施工,国外对钢护筒的研究开始的较早也较全面,数值模拟、实验研究及理论分析三个部分的研究都较为深入具体,而国内对钢护筒的研究成果主要集中在施工关键技术方面,并在钢护筒精确定位、插打下沉及下沉过程中的常见问题的解决措施方面取得了一定的成果,但是,关于在海洋复杂环境下、复杂地质条件下桩基施工的理论和施工关键技术的研究相对缺乏。
随着我国经济实力和商品货物交流的不断增强,对于交通运输能力的要求也与日俱增,我国幅员辽阔,江河纵横,作为交通干线上重要结点的桥梁建设也变得日益重要,特别是在“五纵七横”国道主干线中有多座大桥成为路网的控制结点,对于位于沿海的入海口的城市和在海上的岛屿来说,跨海大桥是解决跨海湾、跨海峡交通运输的最佳方式。
近年来,我国在海上修建了许多大型桥梁结构,取得了不少有益的工程经验,但由于海洋环境复杂多变,不同区域的海上气候、海水性质及海底地质情况存在巨大差异,至今没有形成成套的海洋环境桥梁桩基础施工及设计关键技术,海洋环境中修建桥梁桩基础,由于复杂的地质、水文条件、多变的气象条件、海水的腐蚀及风浪等因素,加之混凝土运输困难、设计基准期年限长且混凝土腐蚀、工程量浩大和施工过程持续性差等不利的工程问题,致使海洋环境桩基础设计和施工较陆地桩基础工程而言难度更大,因此,对海洋环境桥梁桩基础设计和施工进行***研究具有非常重要的工程实际意义,应用前景很广。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,解决了由于复杂的地质、水文条件、多变的气象条件、海水的腐蚀及风浪等因素,加之混凝土运输困难、设计基准期年限长且混凝土腐蚀、工程量浩大和施工过程持续性差等不利的工程问题,致使海洋环境桩基础设计和施工较陆地桩基础工程而言难度更大的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,包括钻杆,所述钻杆下端外壁固定设置有螺旋刀片,所述钻杆下端固定连接有安装座,所述安装座内部固定设置有冲击钻头,所述钻杆上端外壁固定套设有定位套筒,所述定位套筒上端和下端均固定设置有固定环,两个所述固定环外壁均固定连接有四个连接杆,四个所述连接杆远离固定环的一端固定连接有辅助护圈,所述钻杆外壁顶部固定设置有连接外螺纹,所述钻杆内部滑动设置有内部冲击杆,所述内部冲击杆内部固定开设有抽渣通道,所述内部冲击杆下端固定连接有冲击头;
所述冲击钻头顶部固定连接有主连接头,所述主连接头上端固定连接有辅助连接头,所述主连接头和辅助连接头均通过连接螺纹与安装座螺纹连接,所述冲击钻头下端固定设置有钻尖,所述钻尖上固定设置有硬质合金冲击头。
优选的,所述安装座上螺纹设置有四个锁紧螺杆。
优选的,所述主连接头上固定设置有四个螺纹槽,四个所述锁紧螺杆分别螺纹旋入四个螺纹槽内部。
优选的,两个所述辅助护圈之间固定连接有多个连接钢筋。
优选的,所述钻杆内壁顶部固定设置有第一连接内螺纹。
优选的,所述冲击钻头靠前端固定开设有多个抽渣孔。
优选的,所述主连接头和辅助连接头内部均开设有连接孔,所述连接孔与多个抽渣孔相连通。
优选的,所述钻杆上端螺纹连接有加长钻杆,所述加长钻杆下端固定连接有连接座,所述连接座内壁固定设置有第二连接内螺纹,所述连接座通过第二连接内螺纹和连接外螺纹的螺纹连接作用与钻杆螺纹连接。
优选的,所述连接座内部固定设置有密封圈。
工作原理:该复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头使用时,采用在钻杆的外壁设置螺旋刀片,使用钻杆和螺旋刀片进行配合,由钻杆钻动带动螺旋刀片快速旋转,从而对岩石进行钻孔成型,成型速度较快,成型孔也比较完整,并且钻头采用硬质合金钢制作,在钻尖的端部设置有硬质合金冲击头,使钻头对硬岩的冲击钻孔更加容易,钻孔工作更加快速,在钻杆的内部设置有冲击杆,冲击杆的端头连接有冲击头,当遇到比较坚硬的岩石时,冲击杆带动冲击头开始工作,使冲击头能够在钻杆内部下端作往复冲击运动,配合钻头的运动和冲击,可以很容易就将坚硬的岩石击碎,对岩石的冲击钻孔效率更高,通过在冲击杆的内部设置抽渣通道,钻头上的连接座内部开设连接孔,钻头表面开设有多个抽渣孔,通过连接孔将抽渣孔与抽渣通道相连接,可以将冲击杆连接外部的抽渣装置,方便将钻孔产生的钻渣从冲击杆顶部抽吸出,在钻杆外部设置有定位套筒,并且在套筒外部设置两个辅助护圈,在钻孔过程中,能够达到上下两层限位作用,面对不均匀地质时,更能保证成孔垂直度,并且辅助护圈增加了自重,在减小钻头转速的同时增大了钻进过程中钻杆的惯性,使钻进过程中钻杆的振动更小,能够在水上钻孔平台上作业时,减小钻机振动对钻孔平台的不良影响,进而提高钻孔的质量。
(三)有益效果
本发明提供了一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头。具备以下有益效果:
1、本发明提供了一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,采用在钻杆的外壁设置螺旋刀片,使用钻杆和螺旋刀片进行配合,由钻杆钻动带动螺旋刀片快速旋转,从而对岩石进行钻孔成型,成型速度较快,成型孔也比较完整,并且钻头采用硬质合金钢制作,在钻尖的端部设置有硬质合金冲击头,使钻头对硬岩的冲击钻孔更加容易,钻孔工作更加快速,效率更高。
2、本发明提供了一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,在钻杆的内部设置有冲击杆,冲击杆的端头连接有冲击头,当遇到比较坚硬的岩石时,冲击杆带动冲击头开始工作,使冲击头能够在钻杆内部下端作往复冲击运动,配合钻头的运动和冲击,可以很容易就将坚硬的岩石击碎,对岩石的冲击钻孔效率更高。
3、本发明提供了一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,通过在冲击杆的内部设置抽渣通道,钻头上的连接座内部开设连接孔,钻头表面开设有多个抽渣孔,通过连接孔将抽渣孔与抽渣通道相连接,可以将冲击杆连接外部的抽渣装置,方便将钻孔产生的钻渣从冲击杆顶部抽吸出,方便对钻渣进行排出。
4、本发明提供了一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,在钻杆外部设置有定位套筒,并且在套筒外部设置两个辅助护圈,在钻孔过程中,能够达到上下两层限位作用,面对不均匀地质时,更能保证成孔垂直度,并且辅助护圈增加了自重,在减小钻头转速的同时增大了钻进过程中钻杆的惯性,使钻进过程中钻杆的振动更小,能够在水上钻孔平台上作业时,减小钻机振动对钻孔平台的不良影响,提高钻孔的质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的正剖视图;
图3为图2中A处的放大图;
图4为本发明的冲击钻头结构示意图;
图5为本发明的钻杆连接结构示意图。
其中,1、钻杆;2、螺旋刀片;3、安装座;4、锁紧螺杆;5、冲击钻头;6、定位套筒;7、固定环;8、连接杆;9、辅助护圈;10、连接钢筋;11、连接外螺纹;12、内部冲击杆;13、冲击头;14、抽渣通道;15、第一连接内螺纹;16、主连接头;17、辅助连接头;18、连接螺纹;19、连接孔;20、螺纹槽;21、抽渣孔;22、钻尖;23、硬质合金冲击头;24、加长钻杆;25、连接座;26、第二连接内螺纹;27、密封圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
实施例:
如图1-5所示,本发明实施例提供一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,包括钻杆1,钻杆1下端外壁固定设置有螺旋刀片2,钻杆1下端固定连接有安装座3,安装座3内部固定设置有冲击钻头5,使用钻杆1和螺旋刀片2进行配合,由钻杆1钻动带动螺旋刀片2快速旋转,从而对岩石进行钻孔成型,成型速度较快,成型孔也比较完整,钻杆1上端外壁固定套设有定位套筒6,定位套筒6上端和下端均固定设置有固定环7,两个固定环7外壁均固定连接有四个连接杆8,四个连接杆8远离固定环7的一端固定连接有辅助护圈9,在钻孔过程中,能够达到上下两层限位作用,面对不均匀地质时,更能保证成孔垂直度,并且辅助护圈9增加了自重,在减小冲击钻头5转速的同时增大了钻进过程中钻杆1的惯性,使钻进过程中钻杆1的振动更小,钻杆1外壁顶部固定设置有连接外螺纹11,钻杆1内部滑动设置有内部冲击杆12,内部冲击杆12内部固定开设有抽渣通道14,内部冲击杆12下端固定连接有冲击头13,当遇到比较坚硬的岩石时,内部冲击杆12带动冲击头13开始工作,使冲击头13能够在钻杆1内部下端作往复冲击运动,配合冲击钻头5的运动和冲击,可以很容易就将坚硬的岩石击碎;
冲击钻头5顶部固定连接有主连接头16,主连接头16上端固定连接有辅助连接头17,主连接头16和辅助连接头17均通过连接螺纹18与安装座3螺纹连接,冲击钻头5下端固定设置有钻尖22,钻尖22上固定设置有硬质合金冲击头23,使钻头对硬岩的冲击钻孔更加容易。
安装座3上螺纹设置有四个锁紧螺杆4,主连接头16上固定设置有四个螺纹槽20,四个锁紧螺杆4分别螺纹旋入四个螺纹槽20内部,通过锁紧螺杆4将冲击钻头5紧固在安装座(3)内部,防止在钻孔的过程中冲击钻头5脱落,影响钻孔的进行,两个辅助护圈9之间固定连接有多个连接钢筋10,钻杆1内壁顶部固定设置有第一连接内螺纹15,冲击钻头5靠前端固定开设有多个抽渣孔21,主连接头16和辅助连接头17内部均开设有连接孔19,连接孔19与多个抽渣孔21相连通,通过连接孔19将抽渣孔21与抽渣通道14相连接,可以将内部冲击杆12连接外部的抽渣装置,方便将钻孔产生的钻渣从内部冲击杆12顶部抽吸出,钻杆1上端螺纹连接有加长钻杆24,加长钻杆24下端固定连接有连接座25,连接座25内壁固定设置有第二连接内螺纹26,连接座25通过第二连接内螺纹26和连接外螺纹11的螺纹连接作用与钻杆1螺纹连接,连接座25内部固定设置有密封圈27。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,包括钻杆(1),其特征在于:所述钻杆(1)下端外壁固定设置有螺旋刀片(2),所述钻杆(1)下端固定连接有安装座(3),所述安装座(3)内部固定设置有冲击钻头(5),所述钻杆(1)上端外壁固定套设有定位套筒(6),所述定位套筒(6)上端和下端均固定设置有固定环(7),两个所述固定环(7)外壁均固定连接有四个连接杆(8),四个所述连接杆(8)远离固定环(7)的一端固定连接有辅助护圈(9),所述钻杆(1)外壁顶部固定设置有连接外螺纹(11),所述钻杆(1)内部滑动设置有内部冲击杆(12),所述内部冲击杆(12)内部固定开设有抽渣通道(14),所述内部冲击杆(12)下端固定连接有冲击头(13);
所述冲击钻头(5)顶部固定连接有主连接头(16),所述主连接头(16)上端固定连接有辅助连接头(17),所述主连接头(16)和辅助连接头(17)均通过连接螺纹(18)与安装座(3)螺纹连接,所述冲击钻头(5)下端固定设置有钻尖(22),所述钻尖(22)上固定设置有硬质合金冲击头(23)。
2.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,其特征在于:所述安装座(3)上螺纹设置有四个锁紧螺杆(4)。
3.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,其特征在于:所述主连接头(16)上固定设置有四个螺纹槽(20),四个所述锁紧螺杆(4)分别螺纹旋入四个螺纹槽(20)内部。
4.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,其特征在于:两个所述辅助护圈(9)之间固定连接有多个连接钢筋(10)。
5.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,其特征在于:所述钻杆(1)内壁顶部固定设置有第一连接内螺纹(15)。
6.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,其特征在于:所述冲击钻头(5)靠前端固定开设有多个抽渣孔(21)。
7.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,其特征在于:所述主连接头(16)和辅助连接头(17)内部均开设有连接孔(19),所述连接孔(19)与多个抽渣孔(21)相连通。
8.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,其特征在于:所述钻杆(1)上端螺纹连接有加长钻杆(24),所述加长钻杆(24)下端固定连接有连接座(25),所述连接座(25)内壁固定设置有第二连接内螺纹(26),所述连接座(25)通过第二连接内螺纹(26)和连接外螺纹(11)的螺纹连接作用与钻杆(1)螺纹连接。
9.根据权利要求8所述的一种复杂地质条件下桩基施工成孔专用钻头,其特征在于:所述连接座(25)内部固定设置有密封圈(27)。
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