[发明专利]一种用于隧道软岩开挖的自进式管棚钻具

说明书

本发明公开了一种用于隧道软岩开挖的自进式管棚钻具。包括：圆环结构的扩孔钻头、具有前钻进面和侧壁，前钻进面表面布置有扩孔齿，内表面布置有驱动槽，侧壁末端内侧设置有凹槽结构的卡槽；圆柱形中空结构的连接套件，后端与跟进管联接固定，前端具有与卡槽匹配环接的卡口；还包括与钻杆联接的主钻头，前端布置钻头齿，前端面沿周向边缘间隔布置与扩孔钻头驱动槽匹配的驱动齿；扩孔钻头卡槽与连接套件卡口相互嵌入形成扩孔钻头被主钻头驱动的旋转环。本发明可转动扩孔钻头结构，在软弱地层进行超前管棚支护施工具有较高的施工效率，驱动槽不影响主钻头结构，卡槽与卡口形成的旋转环使扩孔钻头结构特别适用于软弱地层的扩孔钻进。

技术领域

本发明属于建筑施工设备设计技术领域，尤其属于一种施工钻进设备的设计技术，特别涉及一种用于隧道软岩开挖超前钻进支护的自进式管棚钻具。

背景技术

在隧道工程施工中，常常需要对隧道围岩进行支护施工，对于IV和V类围岩，由于其属于软岩一类；采用普通的超前锚杆支护措施，每次超前支护有效长度为2m，工序为先钻孔再清孔及安装，对于软岩隧道通常在清孔过程中出现塌孔现象，这样需要再次钻孔，降低施工效率，费工又费时。

管棚超前支护是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。管棚钻进最早是作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌砂层发挥了重要作用。由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑，为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短，被认为是隧道施工中解决冒顶、塌陷的最有效最合理的施工技术。

如何做到快速管棚钻孔安装，同时又可以提高工作效率且满足施工质量，需要针对软岩支护施工设计一种新的钻进工具。

发明内容

本发明根据隧道软岩支护施工的特点设计公开了一种用于隧道软岩开挖的自进式管棚钻具。本发明要解决的问题是提供一种隧道软岩开挖自进式钻进工具，能够提高了施工效率，降低安全风险，提高施工便利性。

本发明提供以下技术方案实现：

用于隧道软岩开挖的自进式管棚钻具，钻具包括：扩孔钻头、连接套件、主钻头和跟进管；其特征在于：

所述扩孔钻头为圆环结构、具有前钻进面和侧壁，前钻进面表面布置有扩孔齿，圆环结构的内表面布置有驱动槽，侧壁末端内侧设置有凹槽结构的卡槽；

所述连接套件圆柱形中空结构，后端与跟进管联接固定，前端具有与扩孔钻头卡槽匹配环接的卡口；

所述主钻头后端与钻杆联接，前端布置钻头齿，前端面沿周向边缘间隔布置与扩孔钻头驱动槽匹配的驱动齿。

进一步所述扩孔钻头卡槽与连接套件卡口相互嵌入形成扩孔钻头被主钻头驱动的旋转环。

所述跟进管末端为螺旋结构用于与管棚延伸管联接。

所述主钻头外径小于或等于扩孔钻头、连接套件、跟进管、延伸管内径。

本发明的有益效果是，本发明采用可转动扩孔钻头结构，由主钻头驱动齿与扩孔钻头的驱动槽匹配驱动，在破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌砂层等软弱地层进行超前管棚支护施工具有十分明显的施工效率。在不改变现有钻头结构的情况下，可配合设计扩孔钻头匹配的驱动槽，极大地方便在不同情况环境下的施工要求，不影响主钻头结构；同时，卡槽与卡口形成的旋转环使扩孔钻头结构更简单特别适用于软弱地层的扩孔钻进。本发明结果设计简单实用，安全可靠，实用性强，能够提高施工效率，节约人力安装成本，将超前管棚施工技术应用到支护施工中，减少扩孔、清孔相关工序，能够大大缩短施工周期。

附图说明

图1是本发明钻具结构示意图；

图2是本发明钻具结构横截面剖视示意图；

图3是本发明钻具钻头部放大示意图；