翼片式擴孔套管跟管鑽具的製作方法

2023-06-11 09:55:16

專利名稱：翼片式擴孔套管跟管鑽具的製作方法
技術領域：
翼片式擴孔套管跟管鑽具所屬領域本發明屬於隧道及地下工程開挖中在不良地質地段採用超前預 加固注漿支護大管棚施工鑽孔作業時的鑽具類，如鐵路隧道、公路隧 道、城市地鐵隧道不良地質段大管棚施工的鑽具。
技術背景在隧道及地下工程施工中，經常遇到斷層、破碎帶、節理髮育、 富水淺埋等鬆軟地質段，為了預防塌方、地面沉陷及地表結構物損壞， 確保安全施工，施工單位常採用超前預加固注漿支護的大管棚施工， 形成有力的臨時支護。目前國內鐵路隧道及地下工程施工中尚未見翼 片式擴孔套管跟管鑽具，在需要做臨時支護的軟弱地質段一般採用下 述方式施工1)在能成孔的地質段，採用大鑽頭鑽進，退鑽後，插 入套管。2)在不能成孔的地質段採用鑲有硬質合金的鑽管直接鑽進， 達到要求深度後再用小鑽頭在套管內清孔。3)粘土或砂粘土段套管 直接頂入。4)採用偏心擴孔套管跟管鑽具或對心擴孔套管跟管鑽具。 上述大管棚施工採用的鑽具除第4種外都存在共同的缺點及不足，主 要問題是①在破碎圍巖管棚施工中不能防止卡鑽及塌孔，下管難度 大，廢孔多。②施工時間長，效率低。③不能滿足設計對孔深度和角 度的要求。偏心擴孔跟管鑽具由於加工難度大，偏心結構的剛度及強 度差，使用成本較高，退鑽時偏心不易回位，鑽具退出較難。對心擴
孔跟管鑽具由於擴孔鑽是一次性產品，不能回收使用，故而造成使用 成本較高。在國外隧道及地下工程施工中只見到釆用單動力頭迴轉裝置及 潛孔錘配翼片式擴孔套管跟管鑽具的報導，未見到鐵路隧道大管棚施 工使用雙作用動力頭驅動的翼片式擴孔套管跟管鑽具施作大管棚的 信息。實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題是提供一種翼片式擴孔套管跟 管鑽具，適宜在軟弱破碎不良圍巖中施工，可一次實現完成鑽孔、套 管安裝、鑽具回收等相關工序，施工速度快、工效高、成孔率可達 100%，技術簡便、可靠、低成本、適用範圍廣。本實用本新型的技術解決方案是 一種翼片式擴孔套管跟管鑽 具，由鑽頭、管靴、套管和鑽杆組成，其技術特徵是它還包括擴孔 翼片，鑽頭頂面對稱布置該擴孔翼片，在鑽頭的頂面開有若干個可使 擴孔翼片旋轉的槽，當鑽頭逆時針旋轉時，擴孔翼片以翼片轉動點為 軸心旋轉，正向打開並進行擴孔，此時擴孔直徑大於套管；當鑽頭順 時針旋轉時，擴孔翼片以翼片轉動點為軸心旋轉，逆時針旋轉回位收 縮，其擴孔翼片與鑽頭在回位時應在同一平面，外徑小於管靴內孔。本實用新型與現有技術相比具有如下優點1)成孔速度快，工 效高，鑽孔及下管速度比先成孔，後插管的施工方法提高了十倍左右。 2)成孔率高，由於套管跟進起著護壁作用，不存在塌孔、卡鑽現象， 在斷層、破碎帶及覆蓋層中施工成孔率可達100%。 3)操作簡便，可
靠，可保證設計要求的深度及角度，在注漿加固大管棚施工中可保證施工安全和質量要求。4)比偏心擴孔套管跟管鑽具加工容易，比對 心擴孔套管跟管鑽具使用費用低，故可降低施工費用。5)適用範圍 廣，既能在鐵路、公路隧道斷層、破碎帶及覆蓋層施工，又可在其它 基礎加固中應用。6)是針對石質圍巖軟弱、破碎、斷層、節理髮育 等不良地質段鐵路隧道及地下工程超前預注漿加固大管棚施工用的 鑽具，是對現有擴孔套管跟管鑽具的補充和完善，彌補了偏心及對心 擴孔套管跟管鑽具的不足，達到鑽進時，套管與鑽具同步跟進，退鑽 時鑽具與套管分離。並從套管內退出。

附圖1是本實用新型翼片式擴孔套管跟管鑽具鑽進狀態示意圖；附圖2是本實用新型翼片式擴孔套管跟管鑽具退鑽狀態示意圖；附圖3是本實用新型擴孔原理示意圖；附圖4是本實用新型鑽頭示意圖；附圖5是圖4A-A方向示意圖；附圖6是本實用新型擴孔翼片主視圖；附圖7是本實用新型擴孔翼片俯視圖； 具體實施方案
以下結合附圖詳細描述本實用新型的實施例。本實用新型鑽具結構特點如附圖1所示，利用現有的鑽孔臺車或 錨固鑽機為機體，通過鑽杆導向聯結套8把鑽機迴轉及衝擊動力經鑽 杆7、易返形聯結套6、導向體3傳至鑽頭2上，鑽頭受軸向推力抵
緊巖面反轉時，擴孔翼片1以固定軸為中心逆向打開擴孔，此時擴孔直徑大於套管直徑，導向體3傳遞的推力同時作用在管靴斜面上使管 靴4牽拉著套管5與鑽具跟進，附圖1是鑽進狀態。退鑽時停止衝擊，正轉鑽機，擴孔翼片1在孔壁摩擦力作用下以 擴孔翼片固定軸為軸心反轉復位。此時擴孔翼片直徑小於管靴4的內 孔，鑽機退位就可帶鑽具退出，套管留在孔內，完成管棚孔及安放套 管任務。套管5採用矩形羅紋聯結。深孔鑽進時，須提前在有關工廠 加工好。附圖2是退鑽狀態。本實用新型安裝在現有的鑽孔臺車或錨固鑽機的推進導軌上，通 過鑽杆導向聯結套聯結動力裝置，並將扭矩、衝擊功傳至鑽頭及擴孔 翼片上，當鑽頭受軸向推力抵緊巖面並在旋轉扭力作用下反轉時(逆 時針)，擴孔翼片以固定軸為中心順時針張開擴孔，擴孔直徑大於套 管直徑，導向體3的環形臺階壓在管靴4的環形臺階上，鑽進時導向 體3牽拉著套管與鑽具同步跟進。退鑽時先停止衝擊，孔底鑽屑衝洗乾淨後順時針方向旋轉鑽機， 擴孔翼片1在孔壁摩擦力作用下以擴孔翼片固定軸為軸心反轉回位。 此時擴孔翼片直徑小於管靴4的內徑，鑽具可順利退出，完成管棚施 作任務。
權利要求1、一種翼片式擴孔套管跟管鑽具，由鑽頭(2)、管靴(4)、套管(5)和鑽杆(7)組成，其技術特徵是它還包括擴孔翼片(1)，鑽頭(2)頂面對稱布置該擴孔翼片(1)，在鑽頭(2)的頂面開有若干個可使擴孔翼片(1)旋轉的槽，當鑽頭逆時針旋轉時，擴孔翼片(1)以固定軸心為中心旋轉，正向打開並進行擴孔，此時擴孔直徑大於套管(5)；當鑽頭(2)順時針旋轉時，擴孔翼片(1)以固定軸心為中心旋轉，逆時針旋轉回位收縮，其擴孔翼片(1)與鑽頭(2)在回位時應在同一平面，外徑小於管靴(4)內孔。
2、 根據權利要求1所述的翼片式擴孔套管跟管鑽具，其特徵是: 所述的擴孔翼片(1)為扇形。
專利摘要本實用新型公開了一種適用於地下工程開挖時在石質圍巖軟弱、等不良地質段進行超前預加固注漿大管棚施工用的鑽具。一種翼片式擴孔套管跟管鑽具，由鑽頭2、管靴4、套管5和鑽杆7組成，其技術特徵是它還包括擴孔翼片1，鑽頭2頂面對稱布置該擴孔翼片1，在鑽頭2的頂面開有若干個可使擴孔翼片1旋轉的槽，當鑽頭逆時針旋轉時，擴孔翼片1以固定軸心為中心旋轉，正向打開並進行擴孔，此時擴孔直徑大於套管5；當鑽頭2順時針旋轉時，擴孔翼片1以固定軸心為中心旋轉，逆時針旋轉回位收縮，其擴孔翼片1與鑽頭2在回位時應在同一平面，外徑小於管靴4內孔。本實用新型可一次實現完成鑽孔、套管安裝、鑽具回收等相關工序，施工速度快、技術簡便、可靠、低成本、適用範圍大。
文檔編號E21B10/26GK201025046SQ200720103398
公開日2008年2月20日 申請日期2007年1月31日 優先權日2007年1月31日
發明者於鼎拯, 張照亮, 溫向東, 王慨慷 申請人:於鼎拯