专利名称：一种旋挖钻机及其旋挖钻具的制作方法
技术领域：
一种旋挖钻机及其旋挖钻具技术领域[0001]本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种用于旋挖钻机的旋挖钻具。 此外，本实用新型还涉及一种包括上述旋挖钻具的旋挖钻机。
背景技术：
[0002]随着我国基础设施建设及其施工技术的蓬勃发展，旋挖钻机已经广泛应用于基 础工程的建设中。[0003]在基础工程的建设中，需要在岩溶地层施工的情况越来越多。以往针对岩溶地 层的施工主要是利用冲击钻进行钻进，但是受岩溶地层的特殊结构的影响，很容易导致 在施工过程中，钻具偏离预定方向，导致斜孔现象的发生。[0004]针对上述问题，现有技术中，在岩溶地层进行施工时，一旦出现斜孔的现象， 采取的解决办法主要是回填片石、灌注低标号混凝土、采用全护筒甚至双护筒以及减 少冲程等。但是，上述方法只是在斜孔产生后，采取辅助工作以便消除斜孔带来的负效 果，不能有效地预防斜孔的产生，从而导致了施工过程中的辅助工作量较大，施工工作 效率较低。[0005]近几年来，旋挖钻机在各种地层施工的效率以及可靠性越来越明显，旋挖钻机 在基础工程的施工中所占的比例越来越大，但是，受岩溶地层的影响，目前还没有旋挖 钻机在岩溶地层施工的成功案例，在这一地层的施工经验比较少。[0006]由于钻具是旋挖钻机的关键部件之一，钻具结构是否优异，决定了钻机能否充 分发挥效能。因此，旋挖钻机能否应用于岩溶地层的施工，主要取决于钻具，针对岩溶 地层的特殊性，需要配备适合于该地层的钻具，以满足施工要求。[0007]因此，如何改进旋挖钻机的钻具结构，使旋挖钻机能够应用于岩溶地层的施 工，防止斜孔现象的发生，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。实用新型内容[0008]本实用新型提供了一种旋挖钻具，该旋挖钻具能够有效地解决岩溶地层施工中 产生的斜孔问题，提高施工效率。本实用新型还提供了一种包括上述旋挖钻具的旋挖钻 机。[0009]为解决上述技术问题，本实用新型提供的旋挖钻具，包括旋挖钻斗，还包括与 所述旋挖钻斗固定连接的筒钻，所述筒钻的轴线与所述旋挖钻斗的轴线重合；且所述旋 挖钻斗的钻头的截割面重合于或者高于所述筒钻的钻头的截割面。[0010]优选地，还包括导向板，所述导向板的上端连接于所述旋挖钻斗的连接部件， 其下端连接于所述旋挖钻斗的顶板，且所述导向板的切线与所述旋挖钻斗的轴线的夹角 大于0度小于90度。[0011]优选地，还包括加强筋，所述加强筋的第一侧壁与所述连接部件的侧壁固定连 接，所述加强筋的第二侧壁与所述导向板固定连接，所述加强筋的第三侧壁与所述旋挖钻斗的顶板固定连接。[0012]优选地，所述导向板为平面板或者外凸的弧面板。[0013]优选地，所述加强筋和所述导向板的数目均为多个，且沿所述旋挖钻斗的周向 均勻设置。[0014]优选地，所述导向板与至少两个相邻的所述第二侧壁固定连接。[0015]优选地，所述旋挖钻斗为嵌岩双底捞砂斗。[0016]优选地，所述筒钻的上方设置有与所述嵌岩双底捞砂斗的进砂口相对应的延长 片，所述延长片穿过所述进砂口与所述嵌岩双底捞砂斗的侧壁固定连接。[0017]优选地，所述筒钻焊接于所述旋挖钻斗。[0018]本实用新型还提供一种旋挖钻机，包括旋挖钻具和与所述旋挖钻具连接的钻 杆，所述旋挖钻具为以上所述的旋挖钻具。[0019]本实用新型提供的旋挖钻具，在旋挖钻斗上加装筒钻，使筒钻成为旋挖钻斗的 一部分。当旋挖钻具工作时，筒钻先钻进，在施工面先打开一个环形凹槽，随后旋挖钻 斗跟进，将环形凹槽所包围的岩土钻除，筒钻和旋挖钻斗持续钻进，实现对施工面的截 割。由于旋挖钻斗的钻头的截割面重合于或者高于所述筒钻的钻头的截割面，使得旋挖 钻机在施工过程中，可以利用筒钻在施工面打开一个环形凹槽，从而环形凹槽内的岩土 隔断于外部岩层，不受外部岩层的影响，再利用旋挖钻斗将环形凹槽以内的岩土整体钻 除，从而避免了由于岩层孔洞、岩石硬度不均等导致的钻头偏位，避免了斜孔的产生； 更进一步地，当旋挖钻斗的钻头的截割面高于所述筒钻的钻头的截割面时，筒钻增加了 旋挖钻斗的轴向长度，从而增强了钻具的导向性，从另一方面避免了斜孔的产生。。[0020]在一种优选实施方式中，本实用新型提供的旋挖钻具还包括导向板，导向板的 上端连接于旋挖钻斗的连接部件，其下端连接于旋挖钻斗的顶板，且导向板的切线与旋 挖钻斗的轴线的夹角大于O度小于90度，即导向板的板面形状由上端到下端逐渐平滑过 渡。当旋挖钻具从钻孔中上提时，导向板的板面与钻孔侧壁或者钻孔中的岩土相接触， 由于导向板的板面形状是平滑的，使得其能够很好地顺应钻孔的走势以及溶洞的复杂 性，使旋挖钻具能够顺利上提，从而预防了卡钻的发生。
[0021]图1是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
的主视示意图；[0022]图2是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
的仰视示意图；[0023]图3是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中嵌岩双底捞砂斗的主视 示意图；[0024]图4是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中嵌岩双底捞砂斗的仰视 示意图；[0025]图5是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中筒钻的主视示意图；[0026]图6是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中筒钻的仰视示意图；[0027]图7是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中导向板的主视示意图；[0028]图8是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中导向板的俯视示意图。
具体实施方式
[0029]本实用新型的核心是提供一种旋挖钻具，该旋挖钻具能够应用于岩溶地层的施 工，避免斜孔的产生。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述旋挖钻具的旋挖钻 机。[0030]为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，
以下结合附图和具体实 施方式对本实用新型作进一步的详细说明。[0031]请参考图1和图2，图1是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
的主视 示意图，图2是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
的仰视示意图。[0032]在一种具体实施方式
中，本实用新型所提供的旋挖钻具包括旋挖钻斗1和筒钻 2，筒钻2与旋挖钻斗1固定连接，筒钻2的轴线与旋挖钻斗1的轴线重合；且旋挖钻斗 1的钻头的截割面重合于或者高于筒钻2的钻头的截割面。本文所述的“截割面”，是 指钻头最端部垂直于旋挖钻具轴线的平面，此平面最先触抵施工面。[0033]旋挖钻斗1可以是任何能够与筒钻2连接的旋挖钻斗，本文以嵌岩双底捞砂斗为 例进行说明。[0034]请参考图3和图4，图3是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中嵌岩 双底捞砂斗的主视示意图，图4是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中嵌岩 双底捞砂斗的仰视示意图。[0035]嵌岩双底捞砂斗主要包括钻底11、钻体12、斗顶13和解锁机构14。钻底11、 钻体12和斗顶13顺次连接形成一个整体。钻底11可以设置有旋转底板111，旋转底板 111上设置有第一钻头112和可闭合的进砂口 113，旋挖钻斗1的钻头在嵌岩双底捞砂斗 中具体为第一钻头112。解锁机构14设置在钻体12上，用于限定旋转底板111的不同工 作位置。当嵌岩双底捞砂斗工作时，旋转底板111关闭，解锁机构14将其锁定在钻体12 上，第一钻头112钻进时，进砂口 113处于开启状态，破除的岩土通过进砂口 113进入钻 体12中，当钻体12中岩土达到一定量时，关闭进砂口 113，将整个嵌岩双底捞砂斗从钻 孔中取出，通过解锁机构14解锁，将旋转底板111打开，岩土从钻体12中排出，完成一 个循环的钻土取土工作。[0036]请参考图5和图6，图5是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中筒钻 的主视示意图，图6是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中筒钻的仰视示意 图。[0037]筒钻2通常设计成具有一定厚度的圆环体，圆环体底部设置有若干钻头，为叙 述方便将筒钻2的钻头称为第二钻头21。该第二钻头21可以沿圆环体底部周向均勻分 布，在均勻分布的情况下可以使筒钻2在钻进时承载均勻，有利于筒钻2的导向定位。筒 钻2顶部用于与旋挖钻斗1的底部连接，连接的具体位置需要根据旋挖钻斗1底部的具体 结构而定，以保证旋挖钻斗1的钻头(在嵌岩双底捞砂斗中具体为第一钻头11 与筒钻 2上的第二钻头21都能够自由转动为准。[0038]对于嵌岩双底捞砂斗而言，筒钻2固定连接在旋转底板111上。筒钻2顶部可 以固定连接在旋转底板111的边缘处，当然也可以将筒钻2的内侧壁固定连接在旋转底板 111的外侧壁上，在保证第一钻头112和第二钻头21互不干涉的情况下，可以选择任何适 于连接的其他位置。5[0039]筒钻2的轴线与旋挖钻斗1的轴线重合，以保证两者同轴转动。在嵌岩双底捞砂 斗中，具体为筒钻2的轴线与嵌岩双底捞砂斗的轴线重合。在纵伸方向上，即在轴线方 向上，第一钻头112的截割面高于筒钻2上第二钻头21的截割面，或者两截割面重合， 这样设置可以保证在工作时第二钻头21先接触施工面或者至少保证第二钻头21与第一钻 头112同时接触施工面。[0040]在第一钻头112的截割面高于第二钻头21的截割面的情况下，当旋挖钻具工作 时，先锁定旋转底板111，然后启动旋挖钻具，钻进时，第二钻头21先钻进，在施工面 先打开一个环形凹槽，随后第一钻头112跟进，将环形凹槽中包围的岩土钻除，并通过 进砂口 113将岩土装入钻体12内，第二钻头21和第一钻头112持续钻进，实现对施工 面的截割。当钻体12内的岩土积累到一定量以后，将旋挖钻具提升出钻孔口，移至卸 渣处，打开旋转底板111，岩土在自身重力的作用下排出钻体12外。然后锁定旋转底板 111，将旋挖钻具下放至钻孔内施工面，开始新一轮的钻进，如此循环往复，不断地取土 卸土，直至钻进至预定深度。在这种设置方式中，第二钻头21与第一钻头112可以同时 启动，或者第二钻头21先于第一钻头112启动。[0041]第一钻头112的截割面与第二钻头21的截割面重合时，第一钻头112与第二钻 头21同时接触施工面，第一钻头112与第二钻头21同时启动，共同钻进，第二钻头21 在外围钻进形成环形凹槽，进行导向定位的同时，第一钻头112破除圆环钻孔内岩土。[0042]将筒钻2固定连接于嵌岩双底捞砂斗的底部，使得整个旋挖钻具的钻体12部分 加长，增加了旋挖钻具的轴向长度，从而增强了钻具的导向性，使得旋挖钻具能够很好 地适应了溶洞的施工，另外整个旋挖钻具的重量也有所加重，有利于在穿越溶洞顶板硬 岩层的钻进。[0043]此外，筒钻在钻进时，在施工面打开一个环形凹槽，使得环形凹槽内的岩土隔 断于环形凹槽外的岩土，能够将环形凹槽内的岩土整体钻除，避免了由于岩层孔洞、硬 度不均等导致的钻头偏位；筒钻在钻进时形成的环形凹槽，处于旋挖钻具的外周部，这 对整个旋挖钻具也能够起到导向定位的作用。[0044]为了进一步加固筒钻2与嵌岩双底捞砂斗的连接，以满足施工强度要求，可以 在筒钻2顶部设置延长片22，该延长片22的位置与进砂口 113的位置相对应，该延长片 22可以伸进进砂口 113固接于旋转底板111。筒钻2与嵌岩双底捞砂斗的连接可以采用焊 接的方式，由于钻具承载比较大，采用焊接的方式可以避免对钻具本身造成应力破坏。[0045]本文所述的旋挖钻斗1并不限于嵌岩双底捞砂斗，其他可以与筒钻2固定连接的 旋挖钻斗1，都在本文所述的旋挖钻斗1范围内。对于设置有旋转底板111的旋挖钻斗， 筒钻2通常固定连接于旋转底板111，这样设置简便易行，有利于在施工现场改进完成。 筒钻2也可以固定连接于旋挖钻斗1的其他位置，此连接位置的应该保证旋挖钻斗1钻头 与筒钻2钻头不互相干涉，并且旋挖钻斗1钻头的截割面重合于或者高于筒钻2钻头的截 割面。[0046]对于没有设置旋转底板111的旋挖钻斗，筒钻2可以固定连接于旋挖钻斗1的外 侧壁，也可以在旋挖钻斗1上设置支撑装置，将筒钻2固定连接于该支撑装置，例如，可 以在旋挖钻斗1上设置数个支撑架，该支撑架以旋挖钻斗1的转轴为圆心沿周向均勻分 布，该支撑架的外端部可以固定连接于筒钻2的侧壁，也可以固定连接于筒钻2的顶部端[0047]请参考图7和图8，图7是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中导向 板的主视示意图，图8是本实用新型提供的旋挖钻具一种具体实施方式
中导向板的俯视 示意图。[0048]在一种具体实施方式
中，本实用新型还可以在斗顶13设置导向板134，导向板 134的上端连接于斗顶13上的连接部件132，连接部件是旋挖钻具与钻杆相连接的部件， 连接部件132通常设置在旋挖钻具的顶部，导向板134的下端可以连接于斗顶13的顶板 131，导向板134的设置还需要满足一定的条件，即导向板134的切线与旋挖钻斗1的轴 线的夹角大于0度小于90度，以此保证导向板134的板面形状由上端到下端逐渐平滑过 渡。[0049]具体地，本文所述的导向板134的切线与旋挖钻斗1的轴线的夹角大于0度小于 90度是指，除导向板134与连接部件132和顶板131的连接点以外的部分的切线与旋挖钻 斗1的轴线的夹角在0度和90度之间，以保证当旋挖钻斗1从钻孔中上提时，为旋挖钻 斗1的运动，提供导向作用。[0050]当旋挖钻具从钻孔中上提时，导向板134的板面与钻孔侧壁或者钻孔中的岩土 相接触，由于导向板134的板面形状是平滑的，使得其能够很好地顺应钻孔的走势以及 溶洞的复杂性，使旋挖钻具能够顺利上提，从而预防了卡钻的发生。[0051]导向板134可以为平面板，以有利于加工制造；也可以为外凸的弧面板，“外 凸”指的是导向板134的弧面的圆心指向旋挖钻斗1的轴线。[0052]在满足设置要求的情况下，导向板134可以一体设置也可以分体设置。在一体 设置的情况下，导向板134的形状可以为自上而下逐渐外扩的梯台形状，也可以为圆台 形状或者半球面形状。以半球面形状的导向板134为例，可以在导向板134的顶部中心处 设置连接通孔，通过螺栓与连接部件132固定连接在一起，这种设置方式，结构简单， 安装方便。[0053]旋挖钻斗1通常都设置有加强筋133，加强筋133通常为具有一定厚度的平板， 加强筋133具有一定的厚度，能够起到加固连接关系的作用。由于加强筋133具有一定 的厚度，在其外边缘垂直于加强筋133的板面方向上形成具有一定宽度的面，可称之为 侧壁，加强筋133依其形状可以具有数个侧壁。加强筋133的第一侧壁1331可以与旋挖 钻斗1的连接部件132的侧壁固定连接，加强筋133的第二侧壁1332可以与导向板134 固定连接。为了进一步加固加强筋133，可以使加强筋133的第三侧壁1333与旋挖钻斗 1的顶板131固定连接。[0054]可以在现有加强筋133的基础上进行改进，利用现有加强筋133设置的导向板 134可以采用分体设置的方式。分体设置的导向板134数目为多个，每一导向板134都与 加强筋133固定连接，而每一导向板134之间可以不相互连接，导向板134可以与现有的 加强筋133—一对应，即每一导向板134对应一块加强筋133，导向板134直接连接在现 有的加强筋133上；也可以在现有基础上增设加强筋133，使每一导向板134对应至少两 块加强筋133，这样设置，可以增强加强筋133对导向板134的支撑作用，使导向板134 不会因岩层的挤压等原因导致变形，能够更好地保证导向板134的板面保持平滑过渡的 趋势，进而能够更好地起到导向作用。导向板134可以沿旋挖钻斗1的周向均勻设置，这样设置可以使导向板134承载均勻，在提钻时有利于保持预定的提取方向，进而能够 更好地避免卡钻的发生；这样设置的导向板134，每一导向板134对应一块加强筋133也 可以对应多块加强筋133。[0055]在设置加强筋133的情况下，导向板134也可以采用一体设置的方式，采用一体 设置的导向板134与采用分体设置的导向板134的不同之处在于，采用一体设置，每一 导向板134之间相互连接，使导向板134成为一个整体部件；而在分体设置的导向板134 中，每一导向板134都是一个独立的部件，各导向板134分别独立地连接于斗顶13，而各 导向板134之间可以互不连接。[0056]除了以上所述的旋挖钻具，本实用新型还提供了一种旋挖钻机，包括以上所述 的旋挖钻具，且该旋挖钻具连接于钻杆，需要说明的是，该旋挖钻机其他部分的结构请 参考现有技术，本文不再赘述。[0057]本实用新型提供的旋挖钻机及其旋挖钻具，特别适用于岩溶地层施工，但不限 于此，可想而知，对于适用于施工难度大的岩溶地层的旋挖钻机及其钻具而言，其也可 以适用于其他施工难度相对较小的地层。[0058]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种旋挖钻具，包括旋挖钻斗(1)，其特征在于，还包括与所述旋挖钻斗(1)固定 连接的筒钻0)，所述筒钻( 的轴线与所述旋挖钻斗(1)的轴线重合；且所述旋挖钻斗 (1)的钻头的截割面重合于或者高于所述筒钻O)的钻头的截割面。
2.根据权利要求1所述的旋挖钻具，其特征在于，还包括导向板(134)，所述导向板 (134)的上端连接于所述旋挖钻斗(1)的连接部件(13 ，其下端连接于所述旋挖钻斗(1) 的顶板(131)，且所述导向板(134)的切线与所述旋挖钻斗(1)的轴线的夹角大于O度小 于90度。
3.根据权利要求2所述的旋挖钻具，其特征在于，还包括加强筋(133)，所述加强筋(133)的第一侧壁(1331)与所述连接部件(13 的侧壁固定连接，所述加强筋(13 的第 二侧壁(133 与所述导向板(134)固定连接，所述加强筋(133)的第三侧壁(133 与所 述旋挖钻斗的顶板(131)固定连接。
4.根据权利要求2或3所述的旋挖钻具，其特征在于，所述导向板(134)为平面板或 者外凸的弧面板。
5.根据权利要求3所述的旋挖钻具，其特征在于，所述加强筋(13 和所述导向板(134)的数目均为多个，且沿所述旋挖钻斗(1)的周向均勻设置。
6.根据权利要求5所述的旋挖钻具，其特征在于，所述导向板(134)与至少两个相邻 的所述加强筋(13 的第二侧壁(133 固定连接。
7.根据权利要求1至3任一项所述的旋挖钻具，其特征在于，所述旋挖钻斗(1)为嵌 岩双底捞砂斗。
8.根据权利要求7所述的旋挖钻具，其特征在于，所述筒钻( 的上方设置有与所述 嵌岩双底捞砂斗的进砂口(11 相对应的延长片0幻，所述延长片0 穿过所述进砂口 113)与所述嵌岩双底捞砂斗的旋转底板(111)固定连接。
9.根据权利要求1至3任一项所述的旋挖钻具，其特征在于，所述筒钻(2)焊接于所 述旋挖钻斗(1)。
10.—种旋挖钻机，包括旋挖钻具和与所述旋挖钻具连接的钻杆，其特征在于，所述 旋挖钻具为权利要求1至9任一项所述的旋挖钻具。
专利摘要本实用新型公开了一种旋挖钻具，包括旋挖钻斗，还包括与所述旋挖钻斗固定连接的筒钻，所述筒钻的轴线与所述旋挖钻斗的轴线重合；且所述旋挖钻斗的钻头的截割面重合于或者高于所述筒钻的钻头的截割面。工作时筒钻先钻进，在施工面打开一个环形凹槽，将环形凹槽内的岩土隔断于外部岩层，随后旋挖钻斗跟进，将环形凹槽内的岩土整体钻除。在旋挖钻斗上加装筒钻，使筒钻成为旋挖钻斗的一部分，这一合理组合增加了旋挖钻具的轴向长度，从而增强了钻具的导向性，此外筒钻的钻进，也使得环形凹槽以内的岩土免受外部岩层的影响，从而有效避免了岩层孔洞等所导致的钻头偏位，避免了斜孔的产生。本实用新型还公开了一种包括上述旋挖钻具的旋挖钻机。
文档编号E21B10/42GK201810207SQ20102055136
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者康长春, 水俊峰, 陈智 申请人:北京市三一重机有限公司