一種圓筒導向型衝擊鑽頭的製作方法

2023-12-10 23:08:47

專利名稱：一種圓筒導向型衝擊鑽頭的製作方法
技術領域：
一種圓筒導向型衝擊鑽頭技術領域[0001]本實用新型涉及一種嵌巖斜樁工程用的衝擊鑽頭，更具體地說，涉及一種圓筒導向型衝擊鑽頭。
背景技術：
[0002]—般樁工機械只適合垂直樁孔施工,而在建設工程中常會有傾斜嵌巖灌注樁的施工需求。[0003]鑽孔灌注樁成孔工藝方法現今可歸納為兩大類:一是衝擊鑽進成孔；二是迴轉鑽進成孔。現實中既可以打大直徑斜樁又可以打硬巖的鑽機只有RCD反循環迴轉鑽機，而這種鑽機每臺售價在數百萬元以上，主機重達30t以上，每天的設備租賃費也在I萬元以上，高昂的生產費用，笨重的機械設備，限制了它的推廣使用。[0004]衝擊鑽進一般只能用於垂直孔施工，是由於斜孔鑽進中衝擊鑽頭不能轉動和無良好的導向，所以先前無人嘗試利用它來打斜孔。[0005]常規衝擊鑽頭，其結構特徵是鑽頭上小下大、上輕下重，錘體由鋼絲繩牽引，鑽頭體的下部用低碳鋼鑄造成一字型、十字形或五爪衝擊刃，刃部焊接耐磨塊。這種鑽頭體設計為變截面形態，由於重心垂直向下，上下衝擊運動時會由鋼絲繩螺旋擰向聚集能量，小角度轉動鑽頭。鑽頭在上下衝擊運動中，不斷改變鑽頭空間朝向，保證數量不多的衝擊刃能有效覆蓋和破碎全孔底斷面。但它應用於斜孔便失去了鑽頭自動轉向的條件。發明內容[0006]本實用新型目的是為了解決衝擊鑽打斜孔，實現輕便、高效、低成本的衝擊鑽進工藝應用於傾斜鑽孔灌注樁的施工，提供了一種實用方便的圓筒導向型衝擊鑽頭，替代大型斜樁施工設備。[0007]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案如下所述:一種圓筒導向型衝擊鑽頭，包括鑽頭體和提引器，提引器固定在鑽頭體上方，其特徵在於:所述鑽頭體為圓筒鑽頭體，鑽頭體圓筒外壁上設有轉向螺旋鋼筋，轉向螺旋鋼筋傾斜環繞在鑽頭體上，鑽頭體的底部設有鑽頭肋板，鑽頭肋板底部設有梳齒狀形排列的衝擊刃。[0008]所述鑽頭體底部鑽頭肋板外壁上設有保徑塊。[0009]所述衝擊刃上設有8個邊錘牙和多個梳齒狀中錘牙。[0010]所述鑽頭體長度大於6m，鑽頭體長=所鑽嵌巖深度+lm。[0011]所述圓筒導向型衝擊鑽頭的質量m滿足如下公式:[0012]Go= [ (mXg)/L]Xk[0013]式中:Go——相對重力值，單位:N/cm，取300N/cnT800N/cm ；[0014]g——工作地段的重力加速度,單位:cm/s2 ；[0015]L——鑽頭衝擊刃的總長度，單位:cm ；[0016]k——斜孔摩擦係數。[0017]在衝擊軟巖時，所述圓筒導向型衝擊鑽頭的相對重力值Go取25(T300N/cm ；[0018]在衝擊中硬巖時，所圓筒導向型衝擊鑽頭的相對重力值Go取35(T400N/cm ；[0019]在衝擊硬巖時，所述圓筒導向型衝擊鑽頭的相對重力值Go取50(T600N/cm ；[0020]在衝擊極硬巖時，所述圓筒導向型衝擊鑽頭的相對重力值Go取65(T800N/cm。[0021]本實用新型有益效果在於:實現了衝擊打斜樁，達到了採用輕便、高效、低成本的衝擊鑽機,替代大型迴轉鑽機施工嵌巖斜樁的目的,擴大了大口徑嵌巖斜樁的應用範圍，有利於水域作業安全。


[0022]
以下結合附圖以及實施例對本實用新型做進一步的說明。[0023]圖1為本實用新型剖面圖；[0024]圖中:1、鑽頭體；2、提引器；3、轉向螺旋鋼筋；4、鑽頭肋板；5、保徑塊；6、邊錘牙；7、中錘牙具體實施方式
[0025]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖對實用新型進行進一步詳細說明。[0026]一種圓筒導向型衝擊鑽頭，包括鑽頭體I和提引器2，提引器2固定焊接在鑽頭體I上方，用以連接卷揚鋼絲繩，所述鑽頭體I為圓筒鑽頭體，一般長度在6米以上，上下直徑相同，長筒的作用是導向保直，防止斜樁向下延深出現孔斜、拋物線孔形等弊病；鑽頭體I圓筒外壁上設有轉向螺旋鋼筋3，轉向螺旋鋼筋3傾斜環繞焊接在鑽頭體I圓筒上，轉向螺旋鋼筋3的作用是促使鑽頭體I在上下衝擊時，轉向螺旋鋼筋3沿孔壁運動會協力鑽頭體I進行小角度的變位，解決衝擊刃有效覆蓋樁孔全斷面而不留盲區的問題，轉向螺旋鋼筋3還能減少鑽頭體與孔壁的接觸面，減少上下運動的摩擦阻力，同時形成鑽頭體I在孔壁間的外環空隙，有利於鑽頭衝擊下行時泥漿排洩上返，減小水阻，提高衝擊功。鑽頭體的底部為8組鑽頭肋板4，鑽頭肋板4上設有梳齒狀形排列的衝擊錘牙，6和7鑽頭體I圓筒底部外壁設有保徑塊5，鑽頭體I採用厚壁鋼管，鑽頭體外徑比鋼管樁內徑小100mm。所述鑽頭體長度大於6m，具體鑽頭體I長=嵌巖深度+lm，所述鑽頭體I採用厚壁鋼管，厚度為16_18mm。[0027]決定衝擊鑽進相對重力值的重要參數是衝擊鑽頭本身的質量。設計長筒型衝擊鑽頭體1，除了加長導向之外，本身也有加大鑽頭重力的功能，而且鑽頭質量是可調可控的，依據巖石性質，因地制宜加以調整。[0028]所述的圓筒導向型衝擊鑽頭生產效率取決於鑽頭體I的重力，實際計算時採用單位釐米鑽頭刃長上的鑽具的相對重力，即相對重力值G0.所述圓筒導向型衝擊鑽頭的質量m滿足如下公式:[0029]Go= [ (mXg)/L]Xk[0030]式中:Go-相對重力值，N/cm ；[0031]m——鑽頭工作部分的質量，包括鑽頭、導向、繩索連接器等，kg ；[0032]g——工作地段的重力加速度，cm/s2 ；[0033]L——鑽頭衝擊刃的總長度，cm ；[0034]k—斜孔摩擦係數。[0035]相對重力值Go在軟巖中取25(T300N/cm ;在中硬巖中取35(T400N/cm ;在硬巖中取 50(T600N/cm ;在極硬巖中取 65(T800N/cm。[0036]鑽頭下衝時所受阻力包括:鑽頭體I與孔壁的摩擦阻力、泥漿的粘滯阻力和鑽頭下行時泥漿排洩上返阻力。要特別注意，儘量加大洩水斷面，以減小衝擊時泥漿對鑽頭的下行阻力，提聞衝擊功。[0037]鑽頭體I的底部設有梳齒狀形排列的衝擊刃，斜樁衝擊鑽頭要求的衝擊刃儘可能多刃，以實現全斷面的有效破碎巖石，但增加衝擊刃數量和滿足相對重力值的要求是相矛盾的。通常衝擊鑽頭的衝擊刃是十字形的(4爪)，斜樁衝擊刃考慮覆蓋全斷面，不留盲區，衝擊刃要有所增加，這必然帶來相對重力值的下降，直接影響生產效率。為解決這個矛盾，將斜樁鑽頭的衝擊刃設計為梳齒狀形排列，並改變錘牙形狀，用小型錘牙替代大型錘牙，衝擊刃上設計有8個梳齒狀邊錘牙6和多個梳齒狀中錘牙7，這樣就把原本常規的十字型的衝擊刃，改進成不同半徑多圓點分布梳齒狀錘牙，在滿足增加衝擊刃的情況下，控制衝擊刃的總長度，以滿足破碎巖石的相對重力值的要求。
權利要求1.一種圓筒導向型衝擊鑽頭，包括鑽頭體和提引器，提引器固定在鑽頭體上方，其特徵在於:所述鑽頭體為圓筒鑽頭體，鑽頭體圓筒外壁上設有轉向螺旋鋼筋，轉向螺旋鋼筋傾斜環繞在鑽頭體上，鑽頭體的底部設有鑽頭肋板，鑽頭肋板底部設有梳齒狀形排列的衝擊刃。
2.根據權利要求1所述的一種圓筒導向型衝擊鑽頭，其特徵在於:所述鑽頭體底部鑽頭肋板外壁上設有保徑塊。
3.根據權利要求1所述的一種圓筒導向型衝擊鑽頭，其特徵在於:所述衝擊刃上設有8個梳齒狀邊錘牙和若干個梳齒狀中錘牙。
4.根據權利要求1所述的一種圓筒導向型衝擊鑽頭，其特徵在於:所述鑽頭體長度>6m,鑽頭體長=所鑽嵌巖深度+lm。
5.根據權利要求1所述的一種圓筒導向型衝擊鑽頭，其特徵在於，所述圓筒導向型衝擊鑽頭的質量m滿足如下公式:Go= [ (mX g) /L] X k 式中:Go——相對重力值，單位:N/cm，取300N/cnT800N/cm ； g——工作地段的重力加速度，單位:cm/s2 ； L-鑽頭衝擊刃的總長度，單位:cm ； k-斜孔摩擦係數。
6.根據權利要求5所述的一種圓筒導向型衝擊鑽頭,在衝擊軟巖時,其特徵在於,所述圓筒導向型衝擊鑽頭的相對重力值Go取25(T300N/cm。
7.根據權利要求5所述的一種圓筒導向型衝擊鑽頭，在衝擊中硬巖時，其特徵在於，所圓筒導向型衝擊鑽頭的相對重力值Go取35(T400N/cm。
8.根據權利要求5所述的一種圓筒導向型衝擊鑽頭，在衝擊硬巖時，其特徵在於，所述圓筒導向型衝擊鑽頭的相對重力值 Go取50(T600N/cm。
9.根據權利要求5所述的一種圓筒導向型衝擊鑽頭，在衝擊極硬巖時，其特徵在於，所述圓筒導向型衝擊鑽頭的相對重力值Go取65(T800N/cm。
專利摘要本實用新型公開了一種圓筒導向型衝擊鑽頭，包括鑽頭體和提引器，所述鑽頭體為圓筒鑽頭體，提引器固定焊接在鑽頭體上方，連接卷揚鋼絲繩。鑽頭體圓筒外壁上設有轉向螺旋鋼筋，轉向螺旋鋼筋傾斜環繞焊接在鑽頭體圓筒上，鑽頭體的底部設有鑽頭肋板，鑽頭肋板底部設有梳齒狀形排列的衝擊刃，衝擊刃設有8個邊錘牙和多個梳齒狀中錘牙，鑽頭肋板外壁上設有保徑塊，鑽頭體長度一般大於6m，具體鑽頭體長=所鑽嵌巖孔段深度+1m。本實用新型有益效果在於採用輕便、高效、低成本的衝擊鑽進設備應用於傾斜鑽孔灌注樁的施工，成功替代大型迴轉鑽機斜樁施工設備，擴大了大口徑嵌巖斜樁的應用範圍，有利於水域作業安全。
文檔編號E21B10/36GK202970485SQ20122053617
公開日2013年6月5日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者李世京, 雷健, 陳珉皓, 劉延敏 申請人:深圳市孺子牛建設工程有限公司