[发明专利]一种地连墙施工斜岩槽段矩形冲击钻钻头和施工方法

说明书

技术领域

本发明属于地连墙施工领域，尤其涉及斜岩槽段成槽施工。

背景技术

地连墙施工中，地连墙槽段遇有岩结构时，成槽机无法完成成槽作业，必须采用冲击钻完成成槽作业，通用型的冲击钻钻头一般为梅花型端面钻锤。地质条件复杂的情况下，槽内岩石面标高变化较大，梅花型端面钻锤冲击过程中端面受力不均容易产生侧滑。

钻锤在冲击过程中产生侧滑的主要原因是槽内岩面倾斜，钻锤冲至槽底时端面受力不均而引起锤体向受力较小一侧滑移，且随着冲击作业进行，侧滑逐渐增大，造成槽内岩面突出一侧欠冲而软土一侧则超冲，影响成槽尺寸和垂直度。

对于地连墙施工槽段内出现斜岩情况下通常采用处理办法有：

①在槽内回填片石重新冲击，此方法成本增大工期延长，且回填片石后，岩石一侧承载力性能上仍然大于软土一侧，只能部分解决端面受力不均的现象，冲锤仍然出现侧滑，费时费力成槽质量仍然无法保证；

②在槽段内施作一排牵引孔用来辅助冲击钻导向，将极大增加成本，工期延长。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种地连墙施工斜岩槽段矩形冲击钻钻头和施工方法，适合冲击槽内存在斜岩的钻锤以保证成槽尺寸及垂直度。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种地连墙施工斜岩槽段矩形冲击钻钻头，包括梅花型冲击钻，还包括侧板、圆锥体锤牙、锤板，侧板为一侧边为锯齿边的平板，四块侧板环绕梅花型冲击钻的钻锤冲击面的侧面而围成矩形，各侧板底边为锯齿边，且各底边平齐而形成的平面与梅花型冲击钻的钻锤冲击面平齐，梅花型冲击钻的钻锤冲击面以平行某一侧板的直线为分割线，将冲击面平分为两半，一半冲击面上布置若干圆锥体锤牙，另一半冲击面上覆盖固定锤板，锤板为一平板，其平面与各侧板底边形成的平面平齐，圆锥体锤牙高出锤板平面。

作为选择，侧板的锯齿边为矩形锯齿，矩形锯齿为间隔50mm的50mm*50mm缺口连续构成。

作为选择，圆锥体锤牙在梅花型冲击钻的钻锤冲击面上均匀分布，圆锥体锤牙底面直径50mm，锥体高50mm，圆锥体锤牙高出锤板平面20mm。

一种地连墙施工斜岩槽段成槽施工方法，采用前述的矩形冲击钻钻头，方法在于：梅花型冲击钻的钻锤冲击面朝向斜岩槽段冲击成槽，且将带圆锥体锤牙的一侧对应槽段内岩石突出一侧，锤板对应槽段内软土一侧，进行冲槽作业。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

工作过程为：带圆锥体锤牙的一侧对应槽段内岩石突出一侧，锤板对应槽段内软土一侧，进行冲槽作业。锤牙顶面高于钢板面，冲击至槽底时锤牙率先与岩石面接触，利用锤牙顶端的应力集中效应对岩石产生破坏，而钢板面为平面与槽底土层接触时受力较均匀，对土地破坏力较小。以端面受力面结构形式的不同来抵消钻锤端面冲击力不均匀影响。

特别地，本发明中结合工程施工实际，整体钻头设计为矩形形状，为便于地连墙矩形槽段施工。进一步的，矩形钢板还进一步发挥了以下作用：

(1)防止锤在槽内旋转导致带锥体的半个冲击钻头端面偏离要冲击的岩面部位。

(2)对冲击面四周土体产生切割作用，尽可能保证冲击面周围土体不受破坏,从而确保冲槽的垂直度及槽壁土体的稳定性。

而钢板上的锯齿则进一步具有以下特殊作用：

(1)辅助破碎土体。

(2)为已冲碎的渣土提供出渣空隙，通过锯齿空隙，便于碎渣从锤面侧挤出，随着泥浆排放，提高清渣效率。

(3)增加钻锤端面与槽底土体附着力，防止锤体旋转和滑移。

此外，圆锥体锤牙高出锤板平面20mm，便于钻头锤牙侧提前接触槽底的岩石，集中整体锤头应力，增大冲击力度。

本发明的有益效果：本发明通过简单易行的方式巧妙解决现实难题：通过改变钻钻锤端面结构形式使其与槽底岩石突出侧和软土侧具有不同的接触面积，从而抵消岩土性状不同对锤体产生反冲力的差值，有效解决地连墙施工斜岩槽段成槽施工问题。同时，本发明所用的梅花形钻锤、锤板、锤牙易采购易，用量少，加工起来也非常方便，在施工现场即可加工，并且冲击槽段不需要做任何处理措施即可实施冲槽作业，既高效且经济，克服现有技术其他方法的高成本长工期的严重缺陷。

附图说明