一种钻头及钻杆的制作方法

本发明具体涉及一种用于锚孔钻设的钻头及安装有该钻头的钻杆。

背景技术：

目前，锚索安装普遍采用的先形成钻孔，并将钻杆撤离钻孔后，再将锚索下放到钻孔内，最好浇注混凝土或水泥土形成桩体。但是由于部分区域的土质较为松散，在将钻杆撤离钻孔的过程中，经常会发生孔壁塌落的情况，造成部分钻孔堵塞，使锚索无法到达设定位置，影响桩体的整体强度。另外，在浇注混凝土或水泥土的过程中，会有部分泥土进入到混凝土或水泥土中，影响桩体的质量。

在浇注混凝土或水泥土的过程中，需要对混凝土或水泥土进行搅拌，以使桩体的密度均匀，且避免空心现象，在目前，需要采用专用的搅拌杆对混凝土或水泥土进行搅拌，在搅拌过程中，由于搅拌杆常常碰撞到锚索，使锚索偏离钻孔的中心位置，有时锚索还会部分暴露在混凝土或水泥土的外侧，严重影响锚索桩体的质量。

技术实现要素：

为解决上述问题，本申请首先提出了一种钻头，利用该钻头可以较为方便地将锚索安放到设定位置，并避免泥土进入到混凝土或水泥土中，对桩体的质量造成影响，具体的技术方案为：

一种钻头，其包括一空心管和一切割头，该空心管呈沿一轴线延伸且两端开口的筒状，空心管的一端形成为安装端，空心管的另一端形成为切割端；该切割头经一铰接件连接在空心管的切割端上，经该铰接件，该切割头能够在打开位置与关闭位置之间转动；在外力作用下，切割头能够由关闭位置向打开位置转动；

该切割头具有一本体，该本体具有一内侧面和与该内侧面相背的外侧面，当该切割头位于关闭位置时，本体的内侧面抵靠在空心管的切割端的端面上；当该切割头位于打开位置时，沿空心管的轴线方向观察，切割头未封闭空心管的内腔，空心管的内腔与切割头之间具有一通道；

在本体的外侧面上形成有用于切削土体的切削刀，切削刀的刀刃突出本体的外侧面。

优选地，在本体的外侧面上至少形成有两个切削刀，该至少两个切削刀以本体的中央部为中心呈辐射状布置在本体的外侧面上。

该钻头在使用时，是安装在空心杆的底部，且使空心杆的内腔与该钻头的空心管的内腔相连通，形成一个具有上下贯通的空心内腔的钻杆。在利用该钻杆完成钻孔的挖掘后，暂不向上提升钻杆，然后将锚索插入到杆体的通孔内，锚索的下端会抵靠在钻头的切割头上，然后向上缓慢提升钻杆，切割头在自重以及锚索的抵压下会绕铰接件向外翻转，从而将空心管的切割端打开，使锚索向下穿出空心管，到达设定位置，然后将钻杆向上提升出地面，并脱离锚索。利用本申请中的钻头，可以在将锚索下沉到设定位置后，在将钻杆提升出地面，在将钻杆提升出地面的过程中，即使发生钻孔的孔壁塌落的情况，也不再对锚索的下沉造成影响。

在使用采用本申请中的钻头和空心杆所制成的钻杆钻孔时，在完成锚索的下沉后，可以在向上提升钻杆的同时，将混凝土或水泥土浇注到钻孔内，并使钻杆在提升过程中保持转动，对混凝土或水泥土进行搅拌，一次性地完成钻孔、锚索下沉以及浇注，可有效地缩短锚索桩的制作时间，并提升锚索桩的质量。由于在浇注混凝土或水泥土的过程中，钻杆仍保留在钻孔内，且在钻杆提升的过程中完成混凝土或水泥土的搅拌和浇注，能够使锚索保持在桩孔的中心位置，使锚索桩的质量得到了保证。

在向上提升钻杆的过程中，同时向钻孔内浇注混凝土或水泥土时，混凝土或水泥土可以从钻杆和钻孔之间的间隙中注入到内。

进一步，当切割头位于关闭位置时，所述切削刀呈沿空心管的径向延伸的长条状，相对于一垂直于上述轴线且切割空心管的第一平面，至少一个切削刀的刀刃与该第一平面之间的距离从本体的中央部朝本体的边缘方向逐渐减少。

该设计能够使切割头上的切削刀形成中间向外突出的锥状体，有利于切割头向下切入到土体中，同时在对土体切割时，能够推动切削下来的土体向周围移动朝背离切割头的方向移动，即当切割头沿竖直方向向下挖掘时，有利于切削下来的土体向上移动，以被送出到地面。

优选地，为使切削刀能够插入到土体中，当切割头位于关闭位置时，所述切削刀呈沿空心管的径向延伸的长条状，在切屑刀上沿切削刀的延伸方向间隔设置有凹槽，该凹槽贯穿切削刀的刀刃。

优选地，所述切削刀为多个间隔设置且以本体的中央部为中心呈辐射状布置的凸起。进一步，在本体上设置多个刀槽，切削刀可拆卸地安装在本体上，当切削刀被磨损时，可以直接更换切削刀，以保证施工的顺利进行，而无需更换整个钻头。将切削刀设置为呈辐射状且间隔设置，能够在本体的外侧面上开设长条状的刀槽，以降低设备的加工难度，同时也降低切削刀在刀槽上的安装难度，切削到可以采用螺栓固定在本体上。或将刀槽加工成燕尾状，并在切削刀上设置相应的安装部，以将切削刀直接插到刀槽内即可使切削刀与本体紧固地连接在一起，当然采用燕尾状的刀槽时，也可增设紧固螺栓，以进一步将切削刀固定在本体上。

进一步，在本体的内侧面上形成有一凸台，当切割头位于关闭位置时，该凸台伸入到空心管的内腔中。更进一步，空心管的切割端的内壁形成有向外扩大的内倾斜面，所述凸台具有与上述内倾斜面相适应的外倾斜面，当切割头位于关闭位置时，该外倾斜面与该内倾斜面相贴合。

凸台伸入到空心管的内腔后，可以增强切割头与空心管在径向方向的连接强度，避免在施工过程中，切割头与空心管发生分离现象，在设置能够相互贴合在一起的内倾斜面与外倾斜面后，在施工过程中，在空心管以及土体的双向推动下，能够使切割头非常紧密地贴合在空心管上，不但有利于切割头与空心管之间的连接强度，而且还能利用切割头对空心管的内腔进行封闭，以最大限度地减少土体进入到空心管的量，避免土体对空心管的内腔造成堵塞。

具体地，为便于连接，在空心管的切割端上设置有第一固定耳，在切削头的本体上设置有能够与该第一固定耳可拆卸地连接的第二固定耳；该第一固定耳和第二固定耳共同形成为所述铰接件。

进一步，为使挖掘出的土方顺利地导出到地面，在空心管的外壁上形成有螺旋片，该螺旋片朝向切割端的一端沿轴向向外伸出切割端的端面后形成端面切削刀。在挖掘过程中，别钻头切削出的土方会被向上推送，然后沿螺旋片之间的螺旋槽向上移动，到达设定位置或被输出到地面。

其次，本申请还提供一种钻杆，其包括螺旋杆和安装在螺旋杆的一端钻头，该钻头为上述技术方案中的任意一项，该螺旋杆包括杆体和环绕在该杆体外周面上的杆体螺旋片，所述杆体具有一贯穿杆体的两端的端面的通孔，该通孔连通空心管的内腔。

利用该钻杆在挖掘钻孔时，当完成钻孔的挖掘后，暂不向上提升钻杆，然后将锚索插入到杆体的通孔内，锚索的下端会抵靠在钻头的切割头上，然后向上缓慢提升钻杆，切割头在自重以及锚索的抵压下会绕铰接件向外翻转，从而将空心管的切割端打开，使锚索向下穿出空心管，到达设定位置，然后将钻杆向上提升出地面，并脱离锚索。然后将水泥土或混凝土向钻孔内浇注，完成锚杆的制作。或者在锚索到达设定位置后，在向上提升钻杆的同时，将水泥土或混凝土浇注到钻孔内，在向上提升钻杆的同时，并转动钻杆，以对水泥土或混凝土进行搅拌，以缩短锚杆的施工时间。

由于在安放锚索时，钻杆仍保留在钻孔内，避免了钻杆在提升过程中所可能产生的由于孔壁塌落而堵塞钻孔的问题。同时利用钻杆的搅拌功能，可以提高锚杆的杆体的均匀性，也可缩短锚杆的施工时间。由于在浇注混凝土或水泥土的过程中，钻杆仍保留在钻孔内，且在钻杆提升的过程中完成混凝土或水泥土的搅拌和浇注，能够使锚索保持在桩孔的中心位置，使锚索桩的质量得到了保证。

即使是在完成锚索的下沉后，并将钻杆提升出钻孔后，再进行混凝土或水泥土的浇注，也会避免钻杆在提升过程中，由于对钻孔内壁的触碰，而发生孔壁塌落，也不再对锚索到达设定位置而产生影响。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的结构示意图。

图2是图1的主视图。

图3是切割头打开后的示意图。

图4是图3中沿a—a向视图。

图5是切削刀的一实施例的附图。

图6是切削刀的另一实施例的附图。

图7是钻杆的结构简图。

具体实施方式

参阅图1和图2，一种钻头100，其包括一空心管11和一切割头20，该空心管11呈沿一轴线101延伸且两端开口的筒状，空心管11的一端形成为安装端113，空心管11的另一端形成为切割端114；该切割头20经一铰接件30连接在空心管的切割端上，经该铰接件30，该切割头20能够在打开位置与关闭位置之间转动；在外力作用下，切割头能够由关闭位置向打开位置转动。

图1和图2中，切割头均处于关闭位置，图3和图4中，切割头均处于打开位置。

该切割头20具有一本体21，该本体大致呈圆形的板状，该本体具有一内侧面26和与该内侧面26相背的外侧面27，当该切割头20位于关闭位置时，本体2的内侧面26抵靠在空心管的切割端114的端面上；当该切割头位于打开位置时，沿空心管的轴线方向观察，切割头未封闭空心管的内腔，空心管的内腔与切割头之间具有一通道，该通道至少能够使一锚索穿过。在图3中，切割头20处于在重力作用下自由下垂的状态，切割头20处于完全打开的状态，使空心管11的内腔具有较大的打开状态。

在本体的外侧面27上形成有用于切削土体的切削刀22，切削刀22的刀刃222突出本体的外侧面27。当该切削头在空心管的带动下转动时，切削刀22能够向下切削土体，进行钻孔作业。

在本实施例中，在本体21的外侧面27上形成有四个切削刀，当切割头位于关闭位置时，切削刀呈沿空心管的径向延伸的长条状，相对于一垂直于上述轴线101且切割空心管的第一平面102，每条切削刀的刀刃与该第一平面之间的距离从本体的中央部朝本体的边缘方向逐渐减少。四个切削刀以本体的中央部为中心呈辐射状布置在本体的外侧面上，即四个切削刀对称地布置在本体的外侧面上。相对于第一平面102，切削刀的内侧一端较外侧一端具有更远的距离。

在本实施例中，设置了四个切削刀，并使四个切削刀22的朝向本体的中央部的一端连接在一起，形成一个共有端部223。各切削刀在本体的中央部相连接后，在表观上形成一个切削刀，但其本质还是多个切削刀的集合体。当然在其他实施例中，各切削刀的朝向本体的中央部的一端可以不连接在一起，即没有共有端部。

可以理解，在其它实施例中，还可以仅设置两个切削刀，并使两个切削刀呈对称设置，以使其在切削土体时，能够对本体形成较为均匀的力矩。本实施例中的切削刀沿一圆环布置，可以理解，当切割头的本体较大时，可以将切削刀沿两个圆环布置，请参阅图5，图5中，设置有两圈切削刀，其中第一切削刀310设置有四个，四个第一切削刀310环绕第一本体300的中央部呈辐射状均布，且位于靠近中央部的一个圆环内，即四个第一切削刀310布置成一圈。第二切削刀320有八个，该八个第二切削刀320环绕第一本体300的中央部呈辐射状均布，且位于靠近第一本体300的边缘的一个圆环内，即八个第二切削刀320布置成一圈。当然在其它实施例中，可以切削刀还可以设置三圈、四圈或更多圈。

请参阅图6，在其它实施例中，切削刀为多个间隔设置且以第二本体400的中央部为中心呈辐射状布置的凸起410。

在切屑刀上沿切削刀的延伸方向间隔设置有凹槽221，该凹槽221贯穿切削刀22的刀刃222。

请同时参阅图3和图4，在本体21的内侧面26上形成有一凸台25，当切割头20位于关闭位置时，该凸台25伸入到空心管的内腔中。空心管11的切割端的内壁111形成有一内倾斜面112，该内倾斜面112呈由内向外逐渐扩大的倾斜状。在凸台25上形成有与上述内倾斜面112相适应的外倾斜面251。在切割头盖合在空心管上时，内倾斜面112与外倾斜面251相贴合，能够使切削刀在切削土体时，本体紧密地粘结在空心管上，避免切割头的松动，同时可以有效地避免或减少外部土体进入到空心管内。具体在本实施例中，该内倾斜面112为一锥形面，该内倾斜面112的锥度α为12°，外倾斜面251同样为一锥形面，该外倾斜面的锥度β为12°，即内倾斜面112与外倾斜面251的具有相同的倾斜度，以便形成较为紧密的配合。在其他实施例中，内倾斜面112的锥度与外倾斜面251锥度也可以为其他角度，当然，内倾斜面与外倾斜面两者的倾斜度也可不同，只要能形成较为紧密的结合即可。另外，在其他实施例中，内倾斜面与外倾斜面还可以为棱锥面或其截面呈椭圆状。

本实施例中，在空心管的切割端114的外缘上设置有一第一安装耳15，在切削头的本体21的外缘上间隔设置有两个第二安装耳23，该第一安装耳15卡设在两个第二安装耳23之间，利用销轴31将第二安装耳23和第一安装耳15连接在一起，第一安装耳15、第二安装耳23和销轴31共同形成铰接件30。

在空心管11的切割端114上设置有第一固定耳16，第一固定耳16上开设有第一销孔161，在切削头的本体21上间隔设置有两个第二固定耳24，在第二固定耳24上开设有第二销孔241，第一固定耳16能够插入到两个第二固定耳24之间并用销钉插入到第二销孔241和第一销孔161内，将切割头20固定到空心管11上，以便于运输和存储。在施工时，第一固定耳16与第二固定耳24之间无连接，以便于切割头20能够从空心管11上分离。

在空心管11的外壁上形成有螺旋片12，该螺旋片12朝向切割端114的一端沿轴向向外伸出切割端的端面后形成端面切削刀13，该端面切削刀13上开设有端面凹槽132，该端面凹槽132贯穿端面切削刀的端面刀刃131。

以下对钻杆进行说明，该钻杆包括螺旋杆200和安装在该螺旋杆200的一端的钻头100，螺旋杆200包括杆体210和环绕在该杆体210外周面上的杆体螺旋片220，杆体210具有一贯穿杆体的两端的端面的通孔230，该通孔230连通空心管11的内腔115。在杆体的上端安装有齿轮240，电机经齿轮240带动钻杆转动。

在空心管11的安装端113上安装有第一法兰14，在杆体210的下端安装有第二法兰250，钻头100经第一法兰14与第二法兰250固定连接在螺旋杆200上，形成钻杆。

当完成桩孔的钻设后，将钻杆向上提升一定距离，以使切割头能够到达打开位置，然后将锚索从杆体的通孔230远离钻头的一端201插入到通孔内，将锚索的下端抵靠在切割头上，在切割头自身的重力以及锚索的重力的作用下，使切割头由关闭位置想打开位置转动，空心管与切割头之间形成一通到，锚索从该通道内伸入到桩孔内，然后向桩孔内注入混凝土或水泥土，并同时将钻杆拔出桩孔，完成锚索的施工。在锚索的施工过程中，无需将钻杆拔出桩孔即可完成锚索安装，避免了由于桩孔的塌落而可能导致的锚索无法达到设定位置的问题。

在浇注混凝土或水泥浆的过程中，可以将由杆体的通孔230和空心管的内腔115所形成的通道作为混凝土或水泥土的浇注通道。为避免在浇注过程中，混凝土或水泥土对杆体的内壁以及空心管的内壁造成较大的磨损，影响使用寿命，可以将注浆管插入到上述由杆体的通孔230和空心管的内腔115所形成的通道内，通过注浆管将水泥浆或水泥土注入到钻孔内。