专利名称：一种低重心三轴螺旋钻机及其钻孔方法
技术领域：
本发明涉及一种螺旋钻机及其钻孔方法，尤其涉及一种低重心三轴螺旋钻机及其 钻孔方法。
背景技术：
目前，钻孔中常用到一种SMW工法，该工法也叫柱列式土壤水泥墙工法，即利用多 轴式长螺旋钻孔机在土壤中钻孔，钻孔的同时从钻头端部注入适合不同工程连续墙的水泥 浆，达到预定深度后，反转提升并继续输送水泥浆液，充分进行搅拌，在原位置上建成一段 水泥土连续墙，然后再进行第二段墙施工，使相邻的土壤水泥墙彼此有重合段，连续施工即 可做成地下连续墙。同时根据不同需要插入H型钢，作深开挖基础维护或止水之用。这种工法的特点在于防水性好，施工深度大，挡土性能好，施工费用低，属于国内 领先技术。可广泛用于地下工事开挖中作防水挡土墙，埋设管道时作保护墙，江河大坝的防 水，防渗墙以及其他软地基的加固等工程。SMW工法的典型钻机多为螺旋钻搅拌钻机，以三轴型为主，其配套使用的桩架以往 使用较多的一般为三点打桩机式长导架的钻机。该机种虽然钻机深度深(达26m)，但须使 用高达33m导架。另外由于该机的结构是把荷重较大的3轴减速机等动力装置设置在导架 的顶部，所以整机的重心较高(达9. lm)。当施工现场存在应定的坡度或者进行移动时，由 于惯性力的原因，钻机存在倾倒的可能性。另外台风和地震均会使该机发生倾倒。由此可见，现有螺旋钻机的重心较高，存在倾倒的危险性(稳定度不高)，这些给 施工现场周边的居民、单位、过路行人均构成了一定的威胁。尽管该机采取了一定的措施， 但也给施工带来不少的麻烦。此外，有些施工现场场地上方存在高压供电设施或者高架道路，这些环境条件均 要求钻机的高度要低。为了避免上述弊病，满足环境条件要求，提高施工的安全性，改善作业环境，开发 导架高度低、同时又具有同样施工效率和大深度施工能力的低重心三轴螺旋钻机及其钻孔 方法就显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低重心三轴螺旋钻机及其钻孔方法，其在不减小钻孔 深度的情况下解决钻机重心高的问题，克服现有技术中螺旋钻机重心太高的问题。为实现上述目的，本发明公开了一种低重心三轴螺旋钻机，其包括本体、橡皮管、 橡皮管导向轮、橡皮管卷绕机、动力头、钻杆、旋转接头和螺旋钻头；其特征在于钻杆为可 伸缩的套筒式钻杆，该套筒式钻杆上端连接钻进动力头，下端连接螺旋钻头；橡皮管的一端 通过旋转接头连接至螺旋钻头内，另一端卷绕在该橡皮管卷绕机上。其中，套筒式钻杆为三节，包括第一节伸缩钻杆、第二节伸缩钻杆和第三节螺旋伸 缩钻杆。
其中，各伸缩钻杆之间通过接合销进行固定。其中，该套筒式钻杆有三根，且三根橡皮管分别通入三根套筒式钻杆内。其中，两侧橡皮管为注浆管，中间的一根橡皮管为注气管。还公开了一种低重心三轴螺旋钻机的钻孔方法，该钻机包括本体、橡皮管、橡皮管 导向轮、橡皮管卷绕机、动力头、钻杆、旋转接头和螺旋钻头；其中钻杆为可伸缩的套筒式钻 杆，该套筒式钻杆为三节，包括第一节伸缩钻杆、第二节伸缩钻杆和第三节螺旋伸缩钻杆， 该套筒式钻杆上端连接钻进动力头，下端连接螺旋钻头；橡皮管的一端通过旋转接头连接 至螺旋钻头内，该方法包括(1)钻孔准备把螺旋钻头调节到中心托架的下方，关闭下部中心托架；(2)在套筒式钻头全部收缩时采用第一节进行钻孔，钻孔结束后打开下部中心托 架，把钻杆预置在托架上，拔出接合销；(3)第一节钻杆钻孔结束后把钻杆预置在托架上，拉出第二节钻杆，插入接合销， 采用第二节钻杆进行钻孔；(4)第二节钻杆钻孔结束后把钻杆预置在托架上，拔出接合销；伸出第三节钻杆， 把钻杆预置在托架上，拉出第三节钻杆，插入接合销，采用第三节钻杆进行钻孔；(5)到达预定深度后钻孔结束，改变旋转方向，上提钻杆，即一副钻孔结束。通过上述结构和方法，本发明的低重心三轴螺旋钻机的主要优点及积极效果如 下一方面优化了三轴减速机(动力头)内部各部件的性能，保证在能输出同等功率 前提下，尽可能的减小各部件尺寸，从达到减轻三轴减速机的整体重量；另一方面在较低的 桩架下，通过伸缩套筒式钻杆的伸缩功能，以实现低打桩架配置情况下加大施工深度的目 的，它可以实现在导架15m和17m时，对应的钻孔深度为25m和27m，有效的降低了施工设备 的整体高度，同时具有和原来的3轴螺旋钻机几乎同等的施工效率。本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
图1是本发明的低重心三轴螺旋钻机的示意图。图2是本发明的动力头及钻杆正面图(钻杆全部缩进状态下)。
具体实施例方式参见图1和图2，本发明的低重心三轴螺旋钻机包括本体(未示出)、橡皮管卷绕 架1、橡皮管2、橡皮管导向轮3、钻进动力头4、第三节伸缩钻杆5、第二节伸缩钻杆6、第一 节螺旋伸缩钻杆7、旋转接头8、螺旋钻头9构成，橡皮管卷绕架1、橡皮管导向轮3、钻进动 力头4安装在本体上；第三节伸缩钻杆5、第二节伸缩钻杆6、第一节螺旋伸缩钻杆7共同组 成可以伸缩的套筒式组合钻杆，其中，该套筒式组合钻杆也可以为两节或四节等不同的组 合，优选为该实施例中的三节，在伸缩钻杆之间通过接合销进行固定，在伸出和缩回时均通 过接合销进行定位，在缩回时，第三节伸缩钻杆5缩回第二节伸缩钻杆6中，第二节伸缩钻 杆6缩回第一节伸缩钻杆中。该套筒式组合钻杆上端连接钻进动力头，下端连接螺旋钻头。橡皮管2为中空软管，通过橡皮管卷绕架1控制橡皮管2的伸长和缩回，该卷绕架1可自橡皮管导向轮3根据需要进行安装，控制橡皮管2的走向，橡皮管2的端部通过螺旋 接头8连接至钻头，可根据需要输送浆料或气体，另一端卷绕在该橡皮管卷绕机上。参见图2，显示了钻杆全部缩进状态下的动力头及钻杆正面图，在该实施例中，具 有三根套筒式钻杆，三根橡皮管11、12分别伸入相应钻杆内，其中，两根橡皮管11为注浆 管；中间的橡皮管12为注气管，钻杆上端具有上支撑架13，保证钻杆间相对位置，下端连接 螺旋钻头9，通过下支撑架14保证钻杆间相对位置，同时兼做钻杆伸缩时的固定托架。钻进动力头4为钻机提供动力，其包括动力系统和传动系统，该动力系统和传动 系统均采用最常用的如电机、减速器等常用的设备，在这里就不再一一详细描述。在进行钻孔时，详细地步骤如下(1)钻孔准备把螺旋钻头调节到中心托架的下方，关闭下部中心托架；(2)在套筒式钻头全部收缩时采用第一节进行钻孔，钻孔结束后打开下部中心托 架，把钻杆预置在托架上，拔出接合销；(3)第一节钻杆钻孔结束后把钻杆预置在托架上，拉出第二节钻杆，插入接合销， 采用第二节钻杆进行钻孔；(4)第二节钻杆钻孔结束后把钻杆预置在托架上，拔出接合销；伸出第三节钻杆， 把钻杆预置在托架上，拉出第三节钻杆，插入接合销，采用第三节钻杆进行钻孔；(5)到达预定深度后钻孔结束，改变旋转方向，上提钻杆，即一副钻孔结束。本发明采用了套筒式钻杆，采用了三节进行伸缩，所以水泥浆供给管和供气管的 旋转接头也由原先安装于上部动力头移到第一节钻杆内部，旋转接头下部硬管跟随钻杆一 起旋转，而上部软管不转，并通过安装与主机后部的软管卷线机，伴随钻杆的伸缩自动反复 卷放。各管线直到螺旋头上的喷射出口构成一个完全闭合的回路，既可防止泄漏，又可以保 证施工的连续性，从而提高施工效率。把伸缩套筒式钻杆与旋转接头接合，使得钻孔过程中 水泥浆和压缩空气的输送不受钻杆伸缩的影响，并有效的节省钻杆续借时间，施工周期缩 短。
权利要求
一种低重心三轴螺旋钻机，其包括本体、橡皮管、橡皮管导向轮、橡皮管卷绕机、动力头、钻杆、旋转接头和螺旋钻头；其特征在于钻杆为可伸缩的套筒式钻杆，该套筒式钻杆上端连接钻进动力头，下端连接螺旋钻头；橡皮管的一端通过旋转接头连接至螺旋钻头内，另一端卷绕在该橡皮管卷绕机上。
2.如权利要求1所述的低重心三轴螺旋钻机，其特征在于套筒式钻杆为三节，包括第 一节伸缩钻杆、第二节伸缩钻杆和第三节螺旋伸缩钻杆。
3.如权利要求2所述的低重心三轴螺旋钻机，其特征在于各伸缩钻杆之间通过接合 销进行固定。
4.如权利要求1所述的低重心三轴螺旋钻机，其特征在于该套筒式钻杆有三根，且三 根橡皮管分别通入三根套筒式钻杆内。
5.如权利要求4所述的低重心三轴螺旋钻机，其特征在于两侧橡皮管为注浆管，中间 的一根橡皮管为注气管。
6.一种低重心三轴螺旋钻机的钻孔方法，该钻机包括本体、橡皮管、橡皮管导向轮、橡 皮管卷绕机、动力头、钻杆、旋转接头和螺旋钻头；其中钻杆为可伸缩的套筒式钻杆，该套筒 式钻杆为三节，包括第一节伸缩钻杆、第二节伸缩钻杆和第三节螺旋伸缩钻杆，该套筒式钻 杆上端连接钻进动力头，下端连接螺旋钻头；橡皮管的一端通过旋转接头连接至螺旋钻头 内，该方法包括(1)钻孔准备把螺旋钻头调节到中心托架的下方，关闭下部中心托架；(2)在套筒式钻头全部收缩时采用第一节进行钻孔，钻孔结束后打开下部中心托架，把 钻杆预置在托架上，拔出接合销；(3)第一节钻杆钻孔结束后把钻杆预置在托架上，拉出第二节钻杆，插入接合销，采用 第二节钻杆进行钻孔；(4)第二节钻杆钻孔结束后把钻杆预置在托架上，拔出接合销；伸出第三节钻杆，把钻 杆预置在托架上，拉出第三节钻杆，插入接合销，采用第三节钻杆进行钻孔；(5)到达预定深度后钻孔结束，改变旋转方向，上提钻杆，即一副钻孔结束。
全文摘要
本发明涉及一种低重心三轴螺旋钻机及其钻孔方法，该钻机包括本体、橡皮管、橡皮管导向轮、橡皮管卷绕机、动力头、钻杆、旋转接头和螺旋钻头；其中钻杆为可伸缩的套筒式钻杆，橡皮管的一端通过旋转接头连接至螺旋钻头，通过伸缩套筒式钻杆与旋转接头的接合，保持输送水泥浆液和气体的管路成封闭回路，能在不影响原有施工技术要求的前提下有效的降低了施工设备的重心高度。
文档编号E21B3/00GK101858196SQ201010195718
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者朱雪峰, 汤旭东, 章军平 申请人:中铁科工集团有限公司