一种钢护筒的制作方法

本实用新型涉及钢护筒护壁施工领域，特别涉及一种降低钢护筒整体的抱死或丢弃风险、解决钢护筒快速连接问题的钢护筒。

背景技术：

钢护筒护壁在岩土工程钻孔施工领域中应用越来越广泛，目前上下节钢护筒之间连接均为刚性连接，一旦出现抱死或者卡死情况只能寄希望于驱动钻机输出足够大的扭转力和起拔力来抵消钢护筒全长的静摩擦力，如此就要求驱动钻机功率和能耗非常大，这样严重制约了钢护筒护壁工艺的应用。另外目前上下节钢护筒之间的接头多是采用螺纹、螺栓连接或者l型接头等形式连接。螺纹连接可靠度低，安拆不便，且限制钢护筒只能单方向回转，使用不便利；螺栓连接无论是拉式还是压式均存在安拆不便的问题，需要消耗大量人工且不安全；l型接头只能进行一个方向回转，如果需要两个方向回转就存在加塞铁的问题，可靠性不高且容易变形。

技术实现要素：

实用新型目的：

为解决上述问题，本实用新型提供一种快速连接的钢护筒，采用承插凸榫凹槽形式连接，可以通过钢护筒两端公母接头之间扭转间隙和提升间隙来降低施工需求扭转力和起拔力。

技术方案：

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种钢护筒，包括筒壁，筒壁一端为公接头，筒壁的另一端为母接头；公接头上设有凸榫，母接头上设有t形凹槽。

进一步的，两个钢护筒之间通过公接头的凸榫和另一钢护筒上的母接头的t形凹槽连接。

进一步的，母接头外径与筒壁外径相等；公接头外径与母接头内径相匹配。

进一步的，公接头外侧壁周向均匀设有若干个凸出的凸榫，凸榫插入t形凹槽中。

进一步的，母接头内侧壁上设有能够插入凸榫的t形凹槽。

进一步的，t形凹槽上连通外侧的竖向凹槽与内侧的横向凹槽垂直，横向凹槽两端设有竖向短凹槽。

进一步的，两端的竖向短凹槽之间设为转动间隙，横向凹槽长度大于凸榫宽度，使凸榫在横向凹槽内左右移动。

进一步的，竖向短凹槽设有固定凸榫的起拔间隙；横向凹槽高度加上起拔间隙的高度大于凸榫高度，使凸榫在横向凹槽两端上下移动。

进一步的，竖向凹槽的宽度与凸榫的宽度相匹配，转动间隙宽度大于凸榫宽度。

优点及效果：

本实用新型具有如下优点及有益效果：

1.本实用新型钢护筒接头通过在接头之间设置扭转间隙和起拔间隙，实现分段扭转和起拔钢护筒，降低了对驱动钻机扭转力和起拔力的要求，降低了对钢护筒壁厚和材质的要求。降低了钢护筒施工的成本，降低抱死或丢弃的风险，扩大钢护筒护壁的适用性。

2.本实用新型所述的钢护筒接头，无需外加螺栓，可以通过承插转动实现钢护筒的快速连接，安拆方便，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型钢护筒示意图；

图2为本实用新型转动间隙和起拔间隙示意图；

图3为本实用新型正常扭转工况示意图；

图4为本实用新型反向转动压缩ⅰ、ⅱ节间扭转间隙示意图；

图5为本实用新型反向转动压缩ⅱ、ⅲ节间扭转间隙示意图；

图6为本实用新型反向转动压缩ⅲ、ⅳ节间扭转间隙示意图；

图7为本实用新型起拔压缩ⅰ、ⅱ节间起拔间隙示意图；

图8为本实用新型起拔压缩ⅱ、ⅲ节间起拔间隙示意图；

图9为本实用新型起拔压缩ⅲ、ⅳ节间起拔间隙示意图；

图10为本实用新型起拔压缩全部起拔间隙示意图；

附图标记说明：

1、筒壁；2、公接头；3、凸榫；4、母接头；5、t形凹槽；5-1、竖向凹槽；5-2、横向凹槽；5-3、竖向短凹槽；5-4、转动间隙；5-5、起拔间隙。

具体实施方式

由于传统钢护筒之间是刚性连接的，接头之间没有间隙，停机再启动时需要驱动钻机输出扭转力和起拔力大于钢护筒全深度全周长范围内的最大静摩擦力，这就要求在复杂地质条件、超深钢护筒以及大直径钢护筒等情况下施工需要大功率的驱动钻机，否则就容易出现抱死以及丢弃问题。为解决上述问题，本实用新型钢护筒在两端的公接头、母接头之间设置扭转间隙和起拔间隙，钢护筒扭转起拔时可以充分利用扭转间隙和起拔间隙。正常转动时，相邻两节钢护筒通过接头连接可以同步转到和升降。

如图1所示，本实用新型钢护筒两端分别设置公接头2和母接头4。钢护筒母接头4外径与钢护筒的筒壁外径相同，母接头4内壁上设置t形凹槽5，t形凹槽5包括竖向凹槽5-1和横向凹槽5-2两部分。竖向凹槽5-1宽度与公接头2外部凸榫3宽度相匹配，横向凹槽5-2中间部位宽度与凸榫3高度相匹配，横向凹槽5-2两端设置平行竖向凹槽5-1的竖向短凹槽5-3。横向凹槽5-2长度大于凸榫3宽度，在钢护筒转动时公接头2外侧壁的凸榫3能够在母接头4内侧横向凹槽5-2内左右移动，形成转动间隙5-4；起拔间隙5-5的高度大于凸榫3高度，在钢护筒起拔时公接头2外部凸榫3可以在母接头4内侧横向凹槽5-2两端上下移动，形成起拔间隙5-5。

如图2所示，相邻钢护筒对接时，公接头2外侧壁上的凸榫3沿着母接头4内部t形凹槽5的竖向凹槽5-1滑动至横向凹槽5-2，转动母接头4使得横向凹槽5-2与凸榫3侧壁贴合可以使公母接头4实现同步回转和升降。

如图3~6所示，当出现扭转或者起拔困难时，驱动钻机可以驱动顶节钢护筒反方向扭转，压缩与次顶节钢护筒之间接头中的转动间隙5-4，次顶节钢护筒不动。如此顶节钢护筒在转动之初仅为单节转动，此时驱动钻机输出扭转力仅需要克服顶节钢护筒与周边土体之间静摩擦力即可，当顶节钢护筒转动起来，则其外部所受的周边土体的最大静摩擦力迅速降低为动摩擦力，驱动钻机负荷同步降低。当顶节与次顶节钢护筒之间转动间隙5-4全部压缩后，接头中凸榫3和t形凹槽5完全贴合，驱动次顶节与顶节钢护筒同步转动，次顶节钢护筒继续压缩与第三节钢护筒之间接头中的转动间隙5-4，第三节钢护筒不动。如此次顶节钢护筒在转动之初同样为单节转动，此时驱动钻机输出扭转力仅需要克服顶节钢护筒与周边土体之间动摩擦力以及次顶节钢护筒所受周边土体的最大静摩擦力之和即可，当次顶节钢护筒转动起来，则其外部所受的周边土体的最大静摩擦力迅速降低为动摩擦力，驱动钻机负荷同步降低，继续驱动第三节钢护筒转动。

以此类推，通过相邻钢护筒之间接头中的转动间隙5-4，可以实现全深度范围内钢护筒的扭转分段启动。这样驱动钻机最大需求输出扭转力仅需大于次底节以上所有套管所受转动摩擦力和底节钢护筒所受最大静摩擦力之和即可，实际扭转力远远小于钢护筒全长所受的最大静摩擦力。如此将大幅度减低钢护筒工艺对驱动钻机的扭转力矩要求以及对钢护筒壁厚和材质的要求，使得钢护筒抱死或者丢弃的风险大大降低，极大地扩展了钢护筒护壁工艺的应用范围。

如图7~10所示，与接头中扭转间隙同样原理，相邻钢护筒接头之间还存在起拔间隙5-5，在钢护筒正/反方向完全转动起来之后，可以向上起拔钢护筒，同样可以利用相邻钢护筒之间接头中的起拔间隙5-5，实现分节起拔钢护筒，使得实际起拔力远小于钢护筒全长所受的最大静摩擦力，这也就使得钢护筒抱死或者丢弃的风险进一步降低。

如图1所示，一种钢护筒，包括筒壁1，筒壁1一端为公接头2，筒壁1的另一端为母接头4；公接头2上设有凸榫3，母接头4上设有t形凹槽5。中空筒状结构的钢护筒两端分别设置公接头2和母接头4，用于与其他钢护筒之间连接。

每两个钢护筒之间通过公接头2的凸榫3和另一钢护筒上的母接头4的t形凹槽5连接。

母接头4外径与筒壁1外径相同；公接头2外径与母接头4内径相匹配。钢护筒上的公接头2与另一钢护筒上的母接头4连接，为了能够保证连接，公接头2的外径略小于母接头4内径，使得两个钢护筒相互对接时保证上下连接。

公接头2外侧壁周向均匀设有若干个凸出的凸榫3，凸榫3插入t形凹槽5中。

母接头4内侧壁上设有能够插入凸榫3的t形凹槽5。从图2可以看出，凸榫3先从竖向凹槽5-1插入进去，到达横向凹槽5-2，如果保持在同一方向转动时，上下两个钢护筒形成稳定的连接，如果再进行反向转动时，先是上一节钢护筒转动，待凸榫3通过转动间隙5-4到达另一端的竖向短凹槽5-3时，再带动下一节钢护筒转动，实现分段扭转钢护筒，降低了对驱动钻机扭转力的要求，扩大钢护筒护壁的适用性。

如图2所示，t形凹槽5上连通外侧的竖向凹槽5-1与内侧的横向凹槽5-2垂直，横向凹槽5-2两端设有竖向短凹槽5-3。凸榫3从竖向凹槽5-1进入t形凹槽5内部，在横向凹槽5-2上可以进行横向转动或者上下运动。由此可知，t形凹槽5在两个钢护筒之间连接处形成的凹槽，凸榫3在形成的凹槽内运动。

横向凹槽5-2两端的竖向短凹槽5-3之间设为转动间隙5-4，横向凹槽5-2长度大于凸榫3宽度，使凸榫3在横向凹槽5-2内左右移动。转动间隙5-4是用于凸榫3在横向凹槽5-2内进行左右转动时的空间。

竖向短凹槽5-3设有固定凸榫3的起拔间隙5-5；横向凹槽5-2高度加上起拔间隙5-5的高度大于凸榫3高度，使凸榫3在横向凹槽5-2两端上下移动。横向凹槽5-2与转动间隙5-4的高度都大于等于凸榫3的高度。设置起拔间隙5-5是用于凸榫3上下运动。

竖向凹槽5-1的宽度与凸榫3的宽度相匹配，转动间隙5-4宽度大于凸榫3宽度。而横向凹槽5-2的宽度等于左右两个竖向短凹槽5-3的宽度加上转动间隙5-4的宽度，横向凹槽5-2的宽度也大于凸榫3宽度。

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，两个相互连接的钢护筒，钢护筒包括圆筒状的筒壁1，筒壁1一端为公接头2，筒壁1的另一端为母接头4；公接头2上设有凸榫3，母接头4上设有t形凹槽5。两个钢护筒之间通过公接头2的凸榫3和另一钢护筒上的母接头4的t形凹槽5连接。接头外径与筒壁1外径相同；公接头2外径与母接头4内径相匹配。

公接头2外侧壁周向均匀设有四个凸出的凸榫3，凸榫3插入t形凹槽5中。母接头4内侧壁上也设有四个能够插入凸榫3的t形凹槽5。

如图2所示，t形凹槽5上连通外侧的竖向凹槽5-1与内侧的横向凹槽5-2垂直，横向凹槽5-2两端设有竖向短凹槽5-3。两端的竖向短凹槽5-3之间设为转动间隙5-4，横向凹槽5-2长度大于凸榫3宽度，使凸榫3在横向凹槽5-2内左右移动。竖向短凹槽5-3设有固定凸榫3的起拔间隙5-5；横向凹槽5-3高度加上起拔间隙5-5的高度大于凸榫3高度，使凸榫3在横向凹槽5-3两端上下移动。

竖向凹槽5-1的宽度与凸榫3的宽度相匹配，横向凹槽5-2长度大于凸榫3宽度；横向凹槽5-2中间的转动间隙5-4宽度与凸榫3高度相匹配。

钢护筒的具体实施方法：

在使用时，先将两个钢护筒连接，使凸榫3与t形凹槽5连接。然后进行施工作业，在停机再启动或者是出现扭转困难的情况时，驱动钻机驱动顶节钢护筒反方向扭转，压缩与次顶节钢护筒之间接头中的转动间隙5-4，次顶节钢护筒固定不动。顶节钢护筒在转动之初仅为单节转动，此时驱动钻机输出扭转力仅需要克服顶节钢护筒与周边土体之间静摩擦力即可，当顶节钢护筒转动起来，则其外部所受的周边土体的最大静摩擦力迅速降低为动摩擦力，驱动钻机负荷同步降低。当顶节与次顶节钢护筒之间转动间隙5-4全部压缩后，也就是两个钢护筒之间的接头中凸榫3和t形凹槽5完全贴合，驱动次顶节与顶节钢护筒同步转动。

当起拔困难时，相邻钢护筒接头之间存在起拔间隙5-5，在钢护筒正/反方向完全转动起来之后，可以向上起拔钢护筒，同样可以利用两个钢护筒之间接头中的起拔间隙5-5，实现分节起拔钢护筒，使得实际起拔力远小于钢护筒全长所受的最大静摩擦力，这也就使得钢护筒抱死或者丢弃的风险进一步降低。

实施例2

如图3~图10所示，四个相互连接的钢护筒进行连接，与实施例1相同的钢护筒结构，每两个钢护筒通过凸榫3和t形凹槽5连接。

钢护筒安放时，将相邻连接钢护筒公接头2、母接头4承插在一起，使得下节钢护筒公接头2的外侧凸榫3插入上节钢护筒母接头4内侧t形凹槽5内，利用旋挖钻机顺时针转动钢护筒，使得凸榫3与t形凹槽5紧密贴合在一起，这样就可以实现钢护筒的连接操作。依次承插转动安放钢护筒，旋挖钻机顺时针转动驱动四节钢护筒一起回转下压，如图3所示。

如果在完成四节钢护筒安放之后，突然出现钢护筒抱死现象，旋挖钻机无法转动及起拔钢护筒，面临钢护筒丢弃风险。此时可以利用本实用新型中接头之间的扭转间隙和起拔间隙5-5优势。

如图4所示，首先旋挖钻机驱动ⅰ节钢护筒反向转动，反向压缩ⅰ、ⅱ节间扭转间隙，实现ⅰ节钢护筒扭转起来。

如图5所示，然后旋挖钻机继续驱动ⅰ节钢护筒反向转动，继续反向压缩ⅱ、ⅲ节间扭转间隙，实现ⅰ、ⅱ节钢护筒扭转起来。

如图6所示，以此类推，旋挖钻机继续驱动ⅰ节钢护筒反向转动，将所有钢护筒接头之间扭转间隙全部反向压缩干净，四节钢护筒分节回转起来，最终完成全部转动。

在全部钢护筒反向转动后，如果需要继续回转下压安放钢护筒，则可以停机之后再顺时针驱动钢护筒转动，正向压缩各节钢护筒接头之间扭转间隙，钢护筒顺时针分节回转起来，可以实现钢护筒全部正向转动起来。

如图7所示，如果钢护筒顺转动起来之后无法拔起，则继续将钢护筒反向转动起来。将所有钢护筒接头之间扭转间隙全部反向压缩干净，凸榫3左侧与t形凹槽5贴合在一起，开始利用旋挖钻机起拔钢护筒。

如图8所示，首先旋挖钻机起拔ⅰ节钢护筒，压缩ⅰ、ⅱ节间起拔间隙5-5，实现ⅰ节钢护筒起拔活动。

如图9所示，然后旋挖钻机继续起拔ⅰ节钢护筒，继续压缩ⅱ、ⅲ节间起拔间隙5-5，实现ⅰ、ⅱ节钢护筒起拔活动。

以此类推，旋挖钻机继续起拔ⅰ节钢护筒，将所有钢护筒接头之间起拔间隙5-5全部压缩干净，四节钢护筒分节起拔活动，最终完成全部钢护筒起拔，如图10所示。

从图3~图7可以看出，凸榫3从上到下依次进行向左侧运动，而在图7~图10中，凸榫3从上到下依次向下运动。图7是凸榫3都设置在了右侧的竖向短凹槽5-3，图8中ⅰ、ⅱ节钢护筒之间的凸榫3向下运动，图9中ⅱ、ⅲ钢护筒之间的凸榫3向下运动，图10是ⅲ、ⅳ节钢护筒之间的凸榫3向下运动。