挤土式跟管偏心钻头的制作方法

本发明属于土层锚孔施工技术领域，涉及一种锚杆预先成孔施工用的钻头，具体涉及一种挤土式跟管偏心钻头。

背景技术：

在众多的复杂地层钻进施工中，尤其是面对地质构造疏松或含气量偏高的地层时，塌孔、埋钻是施工人员经常碰到且又十分头疼的问题，常规的钻进工具及工艺方法无法保障钻孔的扩径率及钻进速度，并且普通的钻头在工作时采用将土从土层中取出的办法，这样做的破坏性较强，使施工环境的整洁度降低，后期需要人工清洁，给现场钻进作业带来了一定的困难。此外，普通钻头在工作时需要其他设备的跟进，如水管、电泵等，在实地施工时没有固定的工作地点，这些其他设备随着主设备钻机的转移也需要大量的人力物力来转移，延长了施工时间的同时也加大了施工成本。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种挤土式跟管偏心钻头，该钻头将圆锥形挤土式钻头与偏心跟管钻头结合应用于地质构造疏松的土层打孔技术中，在无需弃土保持施工场地的整洁的基础上解决了孔径不准确、成孔效果差的问题。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种挤土式跟管偏心钻头，包括圆锥形挤土体，所述挤土体的尾部设有通过偏心轴与其相连的扩土体，所述扩土体设有与偏心轴配合的偏心孔，所述偏心轴远离挤土体的一端设有与挤土体同轴的导正器，所述导正器远离偏心轴的一端通过螺纹与钻机钻杆同轴相连。

进一步地，所述偏心轴的中心线为偏心轴线，所述扩土体沿偏心轴线的两侧钢体或胎体呈不对称分布，所述的扩土体是一个不对称且具有一定厚度和高度的圆环，在扩土体远离偏心轴线的一侧侧面上设有多圈半球形凸起，当钻头由收敛状态旋转成打开状态时，半球形凸起将挤土体打成的孔洞由内侧再向外挤压，在所述扩土体的偏心孔上设置有轴向卡条。

更进一步地，所述偏心轴并非一个完整的圆柱体，其侧壁上距离底面一定距离处设有与轴向卡条嵌入的半圆形卡槽，扩土体内壁的卡条与偏心轴的卡槽呈配合关系，其作用是在钻头已经打开变成工作状态时停止旋转，又回到收敛状态，由于钻头是由0°旋转180°变成工作状态，因此对应的卡槽的可旋转角度也是180°，即卡槽呈半圆形。

再进一步地，所述导正器的外部且与导正器同轴设置有管靴及通过管靴连接的套管。

上述方案中，所述挤土体、偏心轴、导正器、钻机钻杆、管靴及套管绕同一中心轴线旋转，所述扩土体围绕偏心轴的偏心轴线旋转。

上述方案中，所述管靴和套管的直径大于挤土体、扩土体及导正器的直径，工作状态时扩土体的成孔直径大于管靴和套管的直径，当打孔完成后，反转钻头，使扩土体恢复到收敛状态，此时取处钻头即可将套管留在土壤内以保护锚孔内壁；若想收回套管，可以直接在扩土体呈打开状态时拔出。

本发明的有益效果是：

1、采用圆锥形挤土体作为钻头，无需将钻头反复提出清理泥渣，节约了施工时间，提高了施工效率，并保持了施工场地的整洁；

2、在圆锥形挤土体的非工作面通过偏心轴设置扩土体，可在泥土层中通过挤压泥土层得到精确直径的孔洞；

3、在高效钻进的同时跟进套管以保护孔壁，防止坍塌及缩颈现象的发生，在施工时既方便了操作程序，又节省了劳动成本。

附图说明

图1是本发明一种挤土式跟管偏心钻头的整体结构示意图(非工作状态)。

图2是本发明的挤土体剖视图。

图3是本发明的偏心轴和导正器结构示意图。

图4是图3中偏心轴的a-a向剖面图。

图5是本发明的扩土体结构示意图。

图6是图5中b-b向剖面图。

图7是本发明一种挤土式跟管偏心钻头在工作状态时的示意图。

图中所示：1.挤土体，2.扩土体，3.导正器，4.管靴，5.套管，6.钻机钻杆，7.偏心轴，8.半球形凸起，9.偏心孔，10.卡条，11.卡槽，12.中心轴线，13.偏心轴线，14.螺纹。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明，应当理解的是此处所描写的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例一种挤土式跟管偏心钻头，其结构参见图1所示，包括圆锥形挤土体1，在挤土体1的非工作面上设有与挤土体1非同轴的偏心轴7，设有与偏心轴7配合的偏心孔9的扩土体2通过偏心孔9套设在偏心轴7上，所述偏心轴7远离挤土体1的一端设有与挤土体1同轴的导正器3，所述导正器3远离偏心轴7的一端通过螺纹14与钻机钻杆6同轴连接，导正器3的外部且与导正器3同轴设置有管靴4及通过管靴4连接的套管5。

如图5、图6所示，偏心轴7的中心线为偏心轴线13，扩土体2沿偏心轴线13的两侧钢体呈不对称分布，在扩土体2远离偏心轴线13的一侧侧面上设有多个半球形凸起8，所述扩土体2的内侧壁上设置有卡条10。

如图3、图4所示，所述偏心轴7并非一个完整的圆柱体，其侧壁上距离底面一定距离处设有半圆形卡槽11，扩土体2内壁的卡条10与偏心轴7的卡槽11呈配合关系，其作用是在钻头已经打开变成工作状态时停止旋转，又回到收敛状态，由于钻头是由0°旋转180°变成工作状态，因此对应的卡槽11的可旋转角度也是180°，即卡槽11呈半圆形。

如图1所示，所述挤土体1、偏心轴7、导正器3、钻机钻杆6、管靴4及套管5绕同一中心轴线12旋转，所述扩土体2围绕偏心轴7的偏心轴线13旋转。

本实施例中所述管靴4和套管5的直径大于挤土体1、扩土体2及导正体3的直径，工作状态时扩土体2的成孔直径大于管靴4和套管5的直径。

本实施例的工作原理是这样的：

将钻机的钻杆6与导正器3通过螺纹14连接，此时钻头为收敛状态(非工作状态)，见图1所示；启动钻机，在钻机带动的高速旋转前进中，挤土体1起主要挤土作用，形成一个孔洞，同时在旋转过程中，扩土体2因与土壤的摩擦力由收敛状态变成打开状态(工作状态)，打开状态见图7所示，扩土体2打开后通过半球形凸起8将挤土体1打成的孔洞由内侧再向外挤压，形成一个直径更大的孔洞；打孔完成后，反转钻头，使扩土体1恢复到收敛状态，此时取出钻头即可将套管5留在土壤内以保护锚孔内壁，若想回收套管5，可以直接在扩土体2呈工作状态时拔出即可。

本发明提供的一种挤土式跟管偏心钻头，可在较软弱的泥土层中得到精确直径的锚杆孔洞，在高效钻进的同时跟进套管以保护孔壁，避免其发生坍塌及缩颈现象，在施工时既方便了操作程序，又节省了劳动成本。

说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明属于土层锚孔施工技术领域，涉及一种挤土式跟管偏心钻头，包括圆锥形挤土体，所述挤土体的非工作面上设有与挤土体非同轴的偏心轴，设有与偏心轴配合的偏心孔的扩土体通过偏心孔套设在偏心轴上，所述偏心轴远离挤土体的一端设有与挤土体同轴的导正器，所述导正器远离偏心轴的一端通过螺纹与钻机钻杆同轴相连。本发明提供的一种挤土式跟管偏心钻头，可在较软弱的泥土层中得到精确直径的锚杆孔洞，在高效钻进的同时跟进套管以保护孔壁，避免其发生坍塌及缩颈现象，在施工时既方便了操作程序，又节省了劳动成本。

技术研发人员：杨学祥;杨语驿;胡银
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：2017.05.22
技术公布日：2017.09.15