一种具有排土增强功能的连续旋挖钻杆及旋挖钻机的制作方法

1.本发明属于旋挖钻机的技术领域，尤其是涉及一种具有排土增强功能的连续旋挖钻杆及旋挖钻机。


背景技术：

2.旋挖钻机作为一种先进的桩基施工设备，可以对地面进行钻进施工，在地面上旋挖出打桩用的深孔，具有许多其它打桩技术无法比拟的优点，被广泛应用于各种规模的基础建设工程。
3.目前市场上可以看到的旋挖钻机一般是按照以下工艺流程实现钻进成孔的。第一步，旋挖钻机通过自身的行走机构到达施工位置；第二步，利用旋挖钻机桅杆变幅机构将旋挖机钻具调整至桩位；第三步，桅杆导向往下放钻杆，将带有活门的桶式钻具头部对准要打孔的位置；第四步，旋挖钻机的动力头为钻杆、钻头提供回转力矩和向下的压力，钻头回转并向下运动，钻头下面的岩土被破碎；第五步，被破碎的岩土被装入带有活门的桶式钻头内，直至装满桶式钻头；第六步，旋挖钻机的提升装置将桶式钻头从已旋挖的孔中提出来，打开桶式钻具的活门将岩土卸掉。旋挖钻机完成第一次取土、卸土。以上工艺流程全部完成后，旋挖钻机需要重复进行上述的第一步到第六步流程，完成第二次取土、卸土。如此这样，旋挖钻机不停的重复循环以上六步工艺流程，先完成取土，再完成卸土，直至需要的桩孔深度。
4.根据现有旋挖钻机的工艺流程，在桶式钻头装满岩土后，必须将桶式钻头从已旋挖的孔中提出来并将岩土卸掉。这一工艺流程必然导致钻机旋挖的不连续。也就是说，在将桶式钻头从桩孔中提出来倒土、再将桶式钻头送到已旋挖桩孔的底部，这段时间旋挖钻机是不旋挖的。一般来讲，将桶式钻头从孔中提出来再到将钻头送到桩孔底部所耗费的时间与已旋挖的孔的深度成正比。特别是在桩孔达到一定的深度之后，将桶式钻头从孔中提出来再送进去的时间会比较长。
5.现有的旋挖钻机之所以采用上述工艺流程完成装土、卸土等工序，是由旋挖钻机所固有的机械结构所决定的。也就是说，旋挖钻机钻杆所固有的机械结构决定了钻机旋挖的不连续。所以，要实现旋挖钻机的连续旋挖就必须改进旋挖钻机钻杆的结构。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种具有排土增强功能的连续旋挖钻杆及旋挖钻机。通过该钻杆特定的机械结构，可以连续不断地将旋挖的岩土运送排放至旋挖钻机以外特定的地方，实现旋挖钻机的连续旋挖。采用该钻杆的旋挖钻机只需要通过行走机构到达施工位置，将旋挖机钻具对准桩位，在动力头的作用下，钻杆和钻头就可以连续的回转并向下运动。
7.本发明提供一种具有排土增强功能的连续旋挖钻杆，包括钻齿、钻齿架、钻齿桶、外钻管、内钻管、给水/给气装置、联结套、排土增强装置；钻齿桶包括内桶和外桶，内桶安装在外桶内部；钻齿架包括多根钻齿安装梁，多根
钻齿安装梁的底部相互连接构成圆锥状镂空结构，钻齿安装梁的顶部连接内桶的底部开口和外桶的底部开口，钻齿安装梁与内桶和外桶之间间隙对应的位置设置有排水/排气孔；钻齿安装在钻齿安装梁上；内钻管和外钻管均为中空圆管，内钻管安装在外钻管内部，内钻管的底部与内桶的顶部开口和外桶的顶部开口密封固定连接，外钻管的底部与外桶的顶部密封固定连接，外钻管的顶部封闭；外桶与内钻管和外钻管之间间隙对应的位置设置有过水/过气孔；内钻管和外钻管之间间隙、过水/过气孔、内桶和外桶之间间隙、排水/排气孔组成高压水/气通道；给水/给气装置固定设置在外钻管外，设置有内腔和进水/进气口，内腔与内钻管和外钻管之间间隙连通，进水/进气口连通内腔和供水/供气装置ⅰ；联结套为锥形套，安装在外钻管的顶部；过渡套的底部设置锥形接口，锥形接口与联结套相对设置，锥形接口与联结套的锥形角度相同；排土增强装置固定设置在联结套和过渡套外，设置有内腔和进水/进气口，内腔与联结套和过渡套之间间隙连通，进水/进气口连通内腔和供水/供气装置ⅱ。
8.进一步地，上述具有排土增强功能的连续旋挖钻杆，还包括联结盘和排土软管；排土软管的底部与过渡套的顶部通过联结盘密封连接。
9.进一步地，给水/给气装置的进水/进气口上密封连接有给水/给气管。
10.进一步地，排土增强装置的进水/进气口上密封连接有排土增强给水/给气管。
11.进一步地，外钻管的外部安装有动力头。
12.进一步地，联结套上锥形面与钻杆中心线的夹角为β；当工作介质是高压水时，夹角β的取值范围为15
°‑
25
°
；当工作介质是高压气体时，夹角β的取值范围一般为10
°‑
20
°
。
13.本发明还提供一种旋挖钻机，安装有上述具有排土增强功能的连续旋挖钻杆。
14.本发明具有以下有益效果：实际工作时，通过行走机构将旋挖钻机运送至施工位置，将上述旋挖钻杆对准桩位，在动力头的作用下，旋挖钻杆可以连续的回转并向下运动，实现对岩土的旋挖。压力为p1、流速为v1、流量为q1的外部高压水或高压气体通过给水/给气装置进入内钻管和外钻管之间间隙，经过过水/过气孔，进入内桶和外桶之间间隙，从排水/排气孔喷射出来，对旋挖下来的岩土进行冲击，与岩土混合在一起，并在高压水或高压气体的作用下，从相邻钻齿安装梁之间的空隙进入内桶，沿内钻管的内孔、过渡套、联结盘、排土软管，将岩土输送到指定位置。压力为p2、流速为v2、流量为q2的外部高压水或高压气体进入排土增强装置，通过锥形角为β的锥形喷口进入钻杆内部的排土通道，在排土通道内形成一个局部真空区，对岩土产生抽吸力，实现对岩土的排土增强作用；由上可知，旋挖钻机安装上述旋挖钻杆后，采用高压水或高压气体迫使所旋挖的岩土经过钻杆内部的孔道排送到外部，其旋挖岩土的过程是连续不断的，与现有的旋挖钻机相比，其工作效率更高。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为具有排土增强功能的连续旋挖钻杆的剖视图。
17.图2为图1的a向视图。
18.图3为图1中b-b方向的剖视图。
19.图标：1-钻齿，2-钻齿架，2.1-排水/排气孔，3-钻齿桶，3.1-过水/过气孔，4-外钻管，5-内钻管，6-动力头，7-给水/给气装置，8-联结套，9-排土增强装置，10-过渡套，11-联结盘，12-排土软管，13-排土增强给水/给气管，14-给水/给气管；15-高压水/气通道；16-排土通道。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
21.本实施例提供一种具有排土增强功能的连续旋挖钻杆包括钻齿1、钻齿架2、钻齿桶3、外钻管4、内钻管5、动力头6、给水/给气装置7、联结套8、排土增强装置9、过渡套10、联结盘11、排土软管12、排土增强给水/给气管13、给水/给气管14。
22.钻齿桶3包括内桶和外桶，内桶安装在外桶内部。
23.钻齿架2包括多根钻齿安装梁，多根钻齿安装梁的底部相互连接构成圆锥状镂空结构，钻齿安装梁的顶部连接内桶的底部开口和外桶的底部开口，钻齿安装梁与内桶和外桶之间间隙对应的位置设置有排水/排气孔2.1，本实施例中钻齿安装梁的数量为四根。
24.钻齿1安装在钻齿安装梁上。
25.内钻管5和外钻管4均为中空的圆钢管，内钻管5的外径小于外钻管4的内径，内钻管5安装在外钻管4内部，内钻管5的底部与内桶的顶部开口和外桶的顶部开口密封固定连接，外钻管4的底部与外桶的顶部密封固定连接，外钻管4的顶部封闭。
26.外桶与内钻管5和外钻管4之间间隙对应的位置设置有过水/过气孔3.1。
27.内钻管5和外钻管4之间间隙、过水/过气孔3.1、内桶和外桶之间间隙、排水/排气孔2.1组成高压水/气通道15。
28.给水/给气装置7固定设置在外钻管4外，设置有内腔和进水/进气口，内腔与内钻管5和外钻管4之间间隙连通，进水/进气口上密封连接有给水/给气管14，连通内腔和供水/供气装置ⅰ。
29.联结套8为锥形套，安装在外钻管4的顶部。
30.过渡套10的底部设置锥形接口，锥形接口与联结套8相对设置，锥形接口与联结套8的锥形角度相同。
31.排土增强装置9固定设置在联结套8和过渡套10外，设置有内腔和进水/进气口，内腔与联结套和过渡套之间间隙（即锥形喷口）连通，进水/进气口上密封连接有排土增强给水/给气管13，连通内腔和供水/供气装置ⅱ。
32.排土软管12的底部与过渡套10的顶部通过联结盘11密封连接。
33.内桶、内钻管5、过渡套10、联结盘11、排土软管12组成排土通道16。
34.进一步地，外钻管4的外部安装有动力头6，动力头6为钻管、钻齿桶3提供回转力矩和向下的压力。
35.进一步地，联结套上锥形面与钻杆中心线的夹角为β；当工作介质是高压水时，夹角β的取值范围为15
°‑
25
°
；当工作介质是高压气体时，夹角β的取值范围一般为10
°‑
20
°
。
36.本实施例还提供一种旋挖钻机，安装有上述具有排土增强功能的连续旋挖钻杆。
37.实际工作时，通过行走机构将旋挖钻机运送至施工位置，将上述旋挖钻杆对准桩位，在动力头6的作用下，旋挖钻杆可以连续的回转并向下运动，实现对岩土的旋挖。
38.外部的高压水或高压气体通过给水/给气装置7进入内钻管5外壁、外钻管4内壁之间间隙，经过过水/过气孔3.1，进入内桶和外桶之间间隙，从排水/排气孔2.1喷射出来，从排水/排气孔2.1喷出的高压水或高压气体迫使旋挖下来的岩土沿着内桶、内钻管内孔、过渡套10、联结盘11、排土软管12等管道排送到旋挖钻杆的外部。通过给水/给气装置7进入高压水/气通道的高压水或高压气体的压力为p1、流速为v1、流量为q1。
39.外部的高压水或高压气体通过排土增强给水/给气管13、排土增强装置9进入过渡套10、联结盘11、排土软管12内部。高压水或高压气体经排土增强装置9的内腔及锥形喷口进入排土通道，在排土通道内形成一个局部真空区，对岩土产生抽吸排土增强作用。通过排土增强装置9进入排土管道的外部的高压水或高压气体的压力为p2、流速为v2、流量为q2。
40.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。