[发明专利]冲击回转挤密钻头及钻进方法

说明书

本发明涉及一种主要是在第四系地层中进行基础锚固施工用的钻进机具及方法。

目前，在第四系地层中进行基础工程锚固施工中，普遍采用螺旋钻、反循环钻、正循环钻、冲击钻，这几种钻探机具都是通过钻进将孔中土取出成孔，留下空间以便下入锚杆体和注浆，在钻进过程中如遇到回填土或软弱层，极易发生孔壁坍塌，给注浆和下锚杆体带来困难，即使不坍塌，由于孔中的土已取出，只能靠锚杆体与注入的水泥构成的砼体与土层的摩擦力来固定，土层作用给砼体的挤压力很小，抗拔力不高，其缺点在于成孔效率低，钻孔质量不高和污染施工现场。

本发明的目的在于：提供一种采用贯通式气动潜孔锤配合冲击回转挤密钻头的挤密钻进方法，实现冲击回转挤密成孔，孔壁光滑、不坍塌，抗拔力强，钻进效率高，成孔质量好，施工现场无污染。

本发明的目的是通过将冲击式钻头改成锥体结构和采用挤密钻进方法来实现的。

本发明的技术方案，包括贯通式气动潜孔锤、中心通道、花键、硬质合金、连接螺纹、圆柱面、上锥面、内圆柱面和卡槽，其特征在于：

（1）、冲击回转挤密钻头前部是圆锥体，圆锥体的顶端嵌有硬质合金，表面上嵌焊有沿锥面顶角为20°-30°等角度分布的3-5条硬质合金条带;

（2）、圆锥体内有返风穴，其空间尺寸占圆锥体体积的20-30%;

（3）、冲击回转挤密钻头中部有6-9个直径为6-8mm的按圆心角等角度分布的放气孔，与前部用梯形连接螺纹连接，与后部用连接螺纹连接，连接后内圆柱面与后部构成环状空间，成为放气孔的排气通道。

钻进方法采用的是挤密成孔法。

附图是冲击回转挤密钻头侧视剖面图。

下面结合附图加以详细说明。

为了便于加工，钻头分为前、中、后三部分，钻头前部圆锥体2的顶端嵌焊硬质合金1，其顶角为22°，硬质合金条带6是沿圆锥面等角度纵向分布，任意两条硬质合金条带6与圆锥体顶点连线所成的顶角相等，其作用在于加强圆锥体2的强度。返风穴3在圆锥体2内，其空间大小占圆锥体2体积的四分之一。钻头的前部与中部通过梯形连接螺纹4、7连接，圆柱面5与圆柱面12构成钻头体的外圆柱面，上锥面8的作用是减少提升钻具的阻力。钻头中部有6-9个直径为6-8mm按等角度分布的放气孔10。钻头的中部与后部是通过连接螺纹11、13连接，连接后圆柱面9与后部构成环状空间，即为放气孔10的排气通道。

卡槽15和花键16是钻头体与贯通式风动潜孔锤的连接机构，防脱台阶17的作用是防止贯通式风动潜孔锤与钻头连接不牢。

本发明工作时，压缩空气由钻杆送入，驱动贯通式风动潜孔锤工作，潜孔锤内的活塞冲击砧子，将冲击功传递给冲击回转挤密钻头，钻头圆锥体2的锥面将冲击挤压前方的土层，钻头前方的土层不断被挤压到孔壁四周，类似于钉钉子。驱动潜孔锤的高压气体完成冲击过程后成废气，由砧子上的中心通道14进入圆锥体2内的返风穴3，沿返风穴3的边缘进入钻头中部的放气孔10，经内圆柱面9与后部构成环状排气通道排出。

本发明配合CN2048509U公开的贯通式风动潜孔锤，进行过3000米钻进试验，在亚粘土地层中钻进进尺平均14.6米/小时，在粘土质砂层或回填土地层中钻进进尺平均30米/小时，其结果，成孔质量好，孔壁光滑，密实，钻孔方向性好，便于锚杆体的插入和注浆，提高了锚杆的抗拔力和锚固质量以及钻进效率，在钻进过程中不出土，不污染施工现场，有效地解决了孔壁坍塌问题。实践证明，本发明与现有技术相比，具有显著的优越性。

附图说明：

1-硬质合金;2-圆锥体;

3-返风穴;4、7、11、13-连接螺纹;

5、12-圆柱面;6-硬质合金条带;

8-上锥面;9-内圆柱面;

10-放气孔;14-中心通道;

15-卡槽;16-花键;

17-防脱台阶。