[发明专利]一种正反循环防卡钻三翼刮刀钻头组件

说明书

本发明公开了一种正反循环防卡钻三翼刮刀钻头组件，包括钻头连接杆、螺旋锥体、配重、三翼刮刀钻头，钻头连接杆上设有连接杆泥浆通道，螺旋锥体与钻头连接杆相连，螺旋锥体的外表面设有螺旋切削条，相邻的螺旋切削条之间形成螺旋沟槽，在螺旋沟槽内设置有排渣孔，配重设置于螺旋锥体的下方，配重设有配重泥浆通道，配重泥浆通道与连接杆泥浆通道相连通，在配重上还设有垂直度测量装置，三翼刮刀钻头安装于配重的下方，三翼刮刀钻头包括一导管，导管与接杆泥浆通道及配重泥浆通道相匹配，且三者中心在一条竖直线上；导管上安装有一钻头骨架，钻尖设于导管的底部，钻尖上设有合金切削块，本发明能有效解决淤泥、砂砾和黏土地层所产生的卡钻问题。

技术领域：

本发明涉及一种正反循环防卡钻三翼刮刀钻头组件，属于土木工程学科中钻孔灌注桩领域。

背景分析：

随着社会经济的进步基础设施不断增多，大直径钻孔灌注桩广泛地应用于桥梁、铁路、核电站等大型工程，其成孔工艺以泥浆护壁正反循环为主，常用的钻头为三翼刮刀钻头。传统的施工工艺中，遇到砂层、淤泥层等粘结力很低且较松散的地层时，易发生塌孔和“埋钻”现象；对于大直径桩基为了避免此现象，采取埋设护筒后钻进，而钻进过程中，已钻的护筒侧壁会有残余，这部分残渣易剥落沉入钻头上。正反循环施工中泥浆性能难控制，因不可避免因素停工时钻机长时间不运转，泥浆沉淀促使上部比重过低，孔壁易发生坍塌，使得坍塌部分压在钻头上，导致钻头无法拔出。此外，当钻孔灌注桩施工中遇到溶洞地层时，一方面钻头从一侧穿过溶洞层，另一侧未钻穿的溶洞顶板将钻头卡住；另一方面钻头可能斜向进入横洞，导致钻头无法提起，产生吸钻。

为了解决上述卡钻的问题，传统的处理卡钻措施一般包括：①振动锤，卡钻后轻提不动时，利用震动锤松动钻头周围及上部的钻渣后拔出；②反复扫孔、清孔，通过不断地重复扫孔、清孔来清除钻头周围及上部的钻渣，清孔与提钻同时进行；③水下爆破提钻，将防水炸药放钻头的滑槽放到钻头底，之后引爆震松钻头，再利用卷扬机和其他提升设备同时提拉钻头。

上述处理措施虽然在一定程度上能够成功将钻头提出，但是施工过程中不仅增加了多余的劳动力和机械成本，还大大地耽误施工进度，并且很大程度上影响桩基的施工质量。因此，有必要通过改变钻头的形式，从而有效地预防“卡钻”现象。目前一些专利对其进行了相应改进，如CN204225772U、名称“一种防卡钻钻头”，其特征在于，利用钻头本体中部的两侧面相对位置设置的防卡切削齿，实现了在打钻过程中把钻孔形成的碎块利用钻头本体中部的防卡切削齿进行有效的研磨并排走，方便钻头退出钻孔。对于正循环钻孔，其不足之处在于：一是该钻头装置适用于采石打钻、隧道开钻或矿井打钻，不适用于灌注桩的钻孔；二是遇到黏土层，两侧相对位置的通水孔易被黏土粘住，失去排渣的功能，并且容易产生“糊钻”现象；三是该钻头装置只适用于较硬地层，在淤泥、砂砾及黏土地层中效率较低，影响钻孔效率。CN205154037U、名称“施工钻孔灌注桩用的钻头”，其特征在于在填土、淤泥、砂层等松散易垮地层中使用护筒钻进时，利用安装在挡圈上的刮泥板和钢刷组合件有效钻掉护筒和桩孔之间的沙土体。其不足之处在于：一是该钻头装置只是防止护筒侧壁钻渣的剥落，当发生塌孔时，钻头仍无法满足提出；二是遇到溶洞地层，该钻头易被卡住且无法拔出，增加经济成本且影响施工进度和桩基质量。

由此可见，传统处理卡钻措施会对桩基质量产生较大的影响，并且耽误工期，增加施工成本。而上述的两个已授权专利，虽然从某种程度上解决了卡钻的问题，但对于正反循环钻孔灌注桩的施工都存在一定的不足。

发明内容：

本发明的目的：为了有效地预防“卡钻”现象，避免传统处理措施增加的额外成本及对桩基质量的影响，另外，针对背景技术中两个授权专利的不足，设计了一种正反循环防卡钻三翼刮刀钻头组件。本钻头组件在钻孔灌注桩的成孔过程中能够有效解决淤泥、砂砾和黏土地层所产生的卡钻问题，同时在遇到溶洞地层所产生的卡钻时，能够迅速完成提钻，很大程度上降低了施工成本，并且在不影响钻孔效率的基础上保证了桩基的质量。

本发明采取的技术方案如下：