翼片式扩孔套管跟管钻具的制作方法

文档序号:5403295阅读:273来源:国知局
专利名称:翼片式扩孔套管跟管钻具的制作方法
技术领域
翼片式扩孔套管跟管钻具所属领域本发明属于隧道及地下工程开挖中在不良地质地段采用超前预 加固注浆支护大管棚施工钻孔作业时的钻具类,如铁路隧道、公路隧 道、城市地铁隧道不良地质段大管棚施工的钻具。
技术背景在隧道及地下工程施工中,经常遇到断层、破碎带、节理发育、 富水浅埋等松软地质段,为了预防塌方、地面沉陷及地表结构物损坏, 确保安全施工,施工单位常采用超前预加固注浆支护的大管棚施工, 形成有力的临时支护。目前国内铁路隧道及地下工程施工中尚未见翼 片式扩孔套管跟管钻具,在需要做临时支护的软弱地质段一般采用下 述方式施工1)在能成孔的地质段,采用大钻头钻进,退钻后,插 入套管。2)在不能成孔的地质段采用镶有硬质合金的钻管直接钻进, 达到要求深度后再用小钻头在套管内清孔。3)粘土或砂粘土段套管 直接顶入。4)采用偏心扩孔套管跟管钻具或对心扩孔套管跟管钻具。 上述大管棚施工采用的钻具除第4种外都存在共同的缺点及不足,主 要问题是①在破碎围岩管棚施工中不能防止卡钻及塌孔,下管难度 大,废孔多。②施工时间长,效率低。③不能满足设计对孔深度和角 度的要求。偏心扩孔跟管钻具由于加工难度大,偏心结构的刚度及强 度差,使用成本较高,退钻时偏心不易回位,钻具退出较难。对心扩
孔跟管钻具由于扩孔钻是一次性产品,不能回收使用,故而造成使用 成本较高。在国外隧道及地下工程施工中只见到釆用单动力头回转装置及 潜孔锤配翼片式扩孔套管跟管钻具的报道,未见到铁路隧道大管棚施 工使用双作用动力头驱动的翼片式扩孔套管跟管钻具施作大管棚的 信息。实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种翼片式扩孔套管跟 管钻具,适宜在软弱破碎不良围岩中施工,可一次实现完成钻孔、套 管安装、钻具回收等相关工序,施工速度快、工效高、成孔率可达 100%,技术简便、可靠、低成本、适用范围广。本实用本新型的技术解决方案是 一种翼片式扩孔套管跟管钻 具,由钻头、管靴、套管和钻杆组成,其技术特征是它还包括扩孔 翼片,钻头顶面对称布置该扩孔翼片,在钻头的顶面开有若干个可使 扩孔翼片旋转的槽,当钻头逆时针旋转时,扩孔翼片以翼片转动点为 轴心旋转,正向打开并进行扩孔,此时扩孔直径大于套管;当钻头顺 时针旋转时,扩孔翼片以翼片转动点为轴心旋转,逆时针旋转回位收 縮,其扩孔翼片与钻头在回位时应在同一平面,外径小于管靴内孔。本实用新型与现有技术相比具有如下优点1)成孔速度快,工 效高,钻孔及下管速度比先成孔,后插管的施工方法提高了十倍左右。 2)成孔率高,由于套管跟进起着护壁作用,不存在塌孔、卡钻现象, 在断层、破碎带及覆盖层中施工成孔率可达100%。 3)操作简便,可
靠,可保证设计要求的深度及角度,在注浆加固大管棚施工中可保证施工安全和质量要求。4)比偏心扩孔套管跟管钻具加工容易,比对 心扩孔套管跟管钻具使用费用低,故可降低施工费用。5)适用范围 广,既能在铁路、公路隧道断层、破碎带及覆盖层施工,又可在其它 基础加固中应用。6)是针对石质围岩软弱、破碎、断层、节理发育 等不良地质段铁路隧道及地下工程超前预注浆加固大管棚施工用的 钻具,是对现有扩孔套管跟管钻具的补充和完善,弥补了偏心及对心 扩孔套管跟管钻具的不足,达到钻进时,套管与钻具同步跟进,退钻 时钻具与套管分离。并从套管内退出。

附图1是本实用新型翼片式扩孔套管跟管钻具钻进状态示意图;附图2是本实用新型翼片式扩孔套管跟管钻具退钻状态示意图;附图3是本实用新型扩孔原理示意图;附图4是本实用新型钻头示意图;附图5是图4A-A方向示意图;附图6是本实用新型扩孔翼片主视图;附图7是本实用新型扩孔翼片俯视图; 具体实施方案
以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。本实用新型钻具结构特点如附图1所示,利用现有的钻孔台车或 锚固钻机为机体,通过钻杆导向联结套8把钻机回转及冲击动力经钻 杆7、易返形联结套6、导向体3传至钻头2上,钻头受轴向推力抵
紧岩面反转时,扩孔翼片1以固定轴为中心逆向打开扩孔,此时扩孔直径大于套管直径,导向体3传递的推力同时作用在管靴斜面上使管 靴4牵拉着套管5与钻具跟进,附图1是钻进状态。退钻时停止冲击,正转钻机,扩孔翼片1在孔壁摩擦力作用下以 扩孔翼片固定轴为轴心反转复位。此时扩孔翼片直径小于管靴4的内 孔,钻机退位就可带钻具退出,套管留在孔内,完成管棚孔及安放套 管任务。套管5采用矩形罗纹联结。深孔钻进时,须提前在有关工厂 加工好。附图2是退钻状态。本实用新型安装在现有的钻孔台车或锚固钻机的推进导轨上,通 过钻杆导向联结套联结动力装置,并将扭矩、冲击功传至钻头及扩孔 翼片上,当钻头受轴向推力抵紧岩面并在旋转扭力作用下反转时(逆 时针),扩孔翼片以固定轴为中心顺时针张开扩孔,扩孔直径大于套 管直径,导向体3的环形台阶压在管靴4的环形台阶上,钻进时导向 体3牵拉着套管与钻具同步跟进。退钻时先停止冲击,孔底钻屑冲洗干净后顺时针方向旋转钻机, 扩孔翼片1在孔壁摩擦力作用下以扩孔翼片固定轴为轴心反转回位。 此时扩孔翼片直径小于管靴4的内径,钻具可顺利退出,完成管棚施 作任务。
权利要求1、一种翼片式扩孔套管跟管钻具,由钻头(2)、管靴(4)、套管(5)和钻杆(7)组成,其技术特征是它还包括扩孔翼片(1),钻头(2)顶面对称布置该扩孔翼片(1),在钻头(2)的顶面开有若干个可使扩孔翼片(1)旋转的槽,当钻头逆时针旋转时,扩孔翼片(1)以固定轴心为中心旋转,正向打开并进行扩孔,此时扩孔直径大于套管(5);当钻头(2)顺时针旋转时,扩孔翼片(1)以固定轴心为中心旋转,逆时针旋转回位收缩,其扩孔翼片(1)与钻头(2)在回位时应在同一平面,外径小于管靴(4)内孔。
2、 根据权利要求1所述的翼片式扩孔套管跟管钻具,其特征是: 所述的扩孔翼片(1)为扇形。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于地下工程开挖时在石质围岩软弱、等不良地质段进行超前预加固注浆大管棚施工用的钻具。一种翼片式扩孔套管跟管钻具,由钻头2、管靴4、套管5和钻杆7组成,其技术特征是它还包括扩孔翼片1,钻头2顶面对称布置该扩孔翼片1,在钻头2的顶面开有若干个可使扩孔翼片1旋转的槽,当钻头逆时针旋转时,扩孔翼片1以固定轴心为中心旋转,正向打开并进行扩孔,此时扩孔直径大于套管5;当钻头2顺时针旋转时,扩孔翼片1以固定轴心为中心旋转,逆时针旋转回位收缩,其扩孔翼片1与钻头2在回位时应在同一平面,外径小于管靴4内孔。本实用新型可一次实现完成钻孔、套管安装、钻具回收等相关工序,施工速度快、技术简便、可靠、低成本、适用范围大。
文档编号E21B10/26GK201025046SQ200720103398
公开日2008年2月20日 申请日期2007年1月31日 优先权日2007年1月31日
发明者于鼎拯, 张照亮, 温向东, 王慨慷 申请人:于鼎拯
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