一种预钻式旁压试验的成孔钻具的制作方法

本实用新型涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种预钻式旁压试验的成孔钻具。

背景技术：

旁压仪试验是现场专控中进行的一种水平向荷载试验，现有的旁压仪器包括预钻式、自钻式和压入式三种，国内国外都是以预钻式为主。预钻式旁压仪是用钻具钻出一个符合要求的垂直钻孔，将旁压器放入钻孔内的设计标高，然后进行旁压试验。

公告号为cn102852456a的中国专利公开了一种岩心钻机，钻杆上开设有螺旋刀刃，旁压仪需要估计建设地的地基承载力时，电机驱动钻杆转动，通过螺旋刀刃的高速运转，将建设地预先钻出试验孔。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：实际操作过程中，钻具的岩芯管为能将旁压器顺利放入预钻孔内，成孔时需要反复提钻以提高成孔质量，将对孔壁土层产生扰动，影响试验数据失准。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种预钻式旁压试验的成孔钻具，麻花结构强度较高，具有的减少土层产生扰动的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种预钻式旁压试验的成孔钻具，包括钻杆,所述钻杆顶部设有活动头，所述钻杆尾部设有连接头，所述钻杆外壁沿其周向螺旋设置有麻花刀刃，所述麻花刀刃包括第一刀刃和第二刀刃，所述第一刀刃的内沿与所述第二刀刃的内沿共面，所述第一刀刃的外沿为片状，所述第二刀刃的外沿呈麻花状，所述第一刀刃的宽度是所述第二刀刃的宽度的1.2到1.5倍。

通过采用上述技术方案，建筑施工前，为安全考虑，需要检测建设地的地基承载能力，以确定建设地在荷载作用下，地基产生变形后能否恢复到弹力平衡状态，仍具有安全的承载能力。预钻式旁压检测是检测建设地地基承载能力常用的方法，预钻式旁压检测需要先通过钻具进行成孔，成孔质量对检测结果具有决定性影响。在钻杆的外壁开设麻花刀刃，麻花刀刃的特殊结构，便于建筑地成孔。麻花刀刃包括外沿为片状的第一刀刃和外沿为麻花状的第二刀刃，通过两组刀刃的设置，便于钻具在钻孔过程中扭转。第一刀刃的宽度是第二刀刃宽度的1.2倍到1.5倍，钻具钻孔时麻花刀刃的第一刀刃的外沿先接触到土地层,第一刀刃先将土块分离出一部分开口后,第二刀刃的外沿再接触到土地层,增加第一刀刃的强度,便于钻具单回次将硬质土层钻成孔,减少钻具提钻的次数,提高钻具成孔的质量。当第一刀刃不断分离土层时，先分离出的土块和没有分离的土块连接成一体，增加第一刀刃开孔的难度。第二刀刃的外沿呈麻花状，便于将已经分离的土块搅碎，方便第一刀刃继续快速分离土块。如果第一刀刃外沿为麻花状，钻具再钻孔时，容易引起土体扰动，将第一刀刃外沿设置成片状，降低土体扰动的程度，提高钻具成孔质量。

本实用新型进一步设置为，所述钻杆内设有通孔，所述通孔的中心轴与所述钻杆中心轴共线，所述活动头一端包括圆锥形的钻顶、活动杆和活塞，所述活动杆的一端与所述钻顶的底部连接，所述活动杆的另一端与所述活塞连接，所述通孔横截面为梯形，所述活动头位于所述通孔直径较短的一端，所述活塞位于所述通孔内，所述活塞的直径是所述通孔靠经活动头一端直径的1.1倍，所述活塞与所述通孔外沿抵接时，部分所述活动杆位于通孔外侧。

通过采用上述技术方案，预钻孔旁压试验需要预先成孔，土层侧壁需要保持垂直状态，才能将旁压器顺利放入孔内，对于软土地层，需采用泥浆护壁来保证土层侧壁垂直，通孔用于外接设备时，便于泥浆通过，活动头包括钻顶、活动杆和活塞，活塞位于通孔内，当钻具没有钻孔时，活塞的外沿与通孔的外沿抵接,部分活动杆位于通孔外,当钻具开始钻孔时,需要将钻顶抵接地面,活动杆和活塞朝向连接头一端移动,由于通孔横截面为梯形,且直径较短的一端靠近活动头,当活塞朝向连接头一端移动时,从活动头位置引进的泥浆可以通过活塞和通孔之间的间隙进到成孔的底部,使得孔内不会处于真空状态,保证试验数据的准确性。

本实用新型进一步设置为，所述连接头远离活动头的一端设有连接管，所述连接管上开设有若干圆孔。

通过采用上述技术方案，为配合外接设备，连接头位置处设有便于泥浆进入的连接管，连接管通过管壁上的圆孔控制泥浆进入通孔的流量。

本实用新型进一步设置为，所述钻杆长度为150厘米到160厘米，所述麻花刀刃的螺距为10厘米到12厘米。

通过采用上述技术方案，麻花刀刃接触土层，并同时进行转动，麻花刀刃的螺距越小，被分离的土块越碎，且越容易成孔，当麻花刀刃的螺距较小时，钻孔过程中土层容易产生扰动，从而影响试验数据。当麻花刀刃的螺距大于12厘米，钻具单回次难以达到预定深度，需多个回次，同样会影响成孔的质量。

本实用新型进一步设置为，所述第一刀刃和所述第二刀刃的横截面均为三角形，所述第一刀刃与所述第二刀刃的内沿的总厚度为3厘米到4厘米。

通过采用上述技术方案，第一刀刃和第二刀刃的横截面均为三角形，通过该设置，使得第一刀刃和第二刀刃背离钻杆外壁逐渐变薄，第一刀刃和第二刀刃靠近钻杆外壁的位置的总厚度为3厘米到4厘米，使得麻花刀刃的强度较高。第一刀刃和第二刀刃的的外沿较薄，便于钻具能够将土层快速分离。

本实用新型进一步设置为，所述第二刀刃位于第一刀刃远离地面的上方。

通过采用上述技术方案，第二刀刃位于第一刀刃靠近地面的下方,第一刀刃对土块进行砖孔时,第二刀刃对孔外的土块继续进行搅碎,容易引起土体扰动，降低钻具成孔质量。

本实用新型进一步设置为，所述第一刀刃上设有若干容屑孔，所述容屑孔靠近所述第一刀刃内沿位置处。

通过采用上述技术方案，第一刀刃和第二刀刃的内沿共面，第一刀刃和第二刀刃的横切面均为三角形，第一刀刃和第二刀刃越靠近内沿位置的间距越短，当钻具进行钻孔时，与土层分离的土块聚集在第一刀刃和第二刀刃之间的间隙内，当第一刀刃和第二刀刃之间的间隙内聚集的土块较多时，第二刀刃外沿被覆盖，第二刀刃无法发挥作用，在第一刀刃靠近内沿位置处设置容屑孔，第一刀刃和第二刀刃之间的间隙内的土块聚集到容屑孔位置时，土块可以通过容屑孔位移到第一刀刃远离第二刀刃的一侧。

本实用新型进一步设置为，所述麻花刀刃材质为硬质合金。

通过采用上述技术方案，由于土层的性质的区别，土层的硬度也并不相同，麻花刀刃的材质采用硬度较强的硬质合金，使得钻具可以较少的回次内完成钻孔工作。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过第一刀刃和第二刀刃的设置，先通过第一刀刃将土块初步与土层分离，在通过第二刀刃辅助第一刀刃将土块与土层完全分离，形成钻孔，能够起到快速成孔的效果；

2.通过活动头和通孔的设置，通孔的横截面为梯形，活动头的活塞与通孔抵接时，活动杆部分位于通孔内，当钻具钻孔时，将钻顶抵接地面，活塞朝向连接头方向移动，能够起到方便外接设备内的泥浆进入孔内的效果；

3.通过容屑孔的设置，当第一刀刃和第二刀刃间的土块聚集到容屑孔位置时，能够通过容屑孔将土块位移到第一刀刃远离第二刀刃的一侧，减少第二刀刃外沿被土块覆盖的现象，能够起到持续使用第二刀刃的效果。

附图说明

图1是本实用新型的钻具整体结构的示意图。

图2是本实用新型的钻具的剖视结构示意图。

图中，1、钻杆；11、通孔；2、麻花刀刃；21、第一刀刃；22、第二刀刃；3、活动头；31、钻顶；32、活动杆；33、活塞；4、连接头；41、连接管；42、圆孔；43、容屑孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：本实用新型公开的一种预钻式旁压试验的成孔钻具，参照图1，包括钻杆1，钻杆1外开设有麻花刀刃2，麻花刀刃2包括第一刀刃21和第二刀刃22，本实施例中，第一刀刃21宽度是第二刀刃22宽度的1.5倍，当钻具进行钻孔时，第一刀刃21形成的孔径大于第二刀刃22形成的孔径，第一刀刃21将成孔的土块与土层分离时，第二刀刃22将土块搅碎，便于第一刀刃21继续下移，对深处的土块进行分离。当没有设置第二刀刃22时，钻具通过转动和第一刀刃21整体的麻花结构，以递进的方式将分离的土块搅碎，在越靠近活动头3的位置的土块越完整，遇到硬度较强的土层时，钻具的扭转力不够，可能需要多次回提，将建筑地成孔，钻具多次回提，使得土层容易产生扰动，旁压仪检测的数据容易受到影响。第一刀刃21与第二刀刃22内沿共面，第一刀刃21外沿呈片状，片状容易快速将土层分离出钻孔的土块，再进一步将钻孔加深后土层硬度较强时，容易卡住，无法扭转。如果直接设置成细麻花状时，容易使得土层产生扰动，而影响旁压试验的结果。第二刀刃22的外沿呈麻花状，作为辅助刀刃，解决第一刀刃21扭转力不够的问题，在第一刀刃21将土块与土层分离时，可以直接将土块搅碎，以便钻具能够实现单回次成孔的效果。

参照图1，第一刀刃21和第二刀刃22的横截面均为三角形，第一刀刃21和第二刀刃22背离钻杆1外壁逐渐变薄，第一刀刃21和第二刀刃22的外沿较薄，方便钻具成孔，第一刀刃21和第二刀刃22的内沿加厚，增加钻具的强度。同时麻花刀刃2材质为硬质合金，进一步增加钻具的硬度。第一刀刃21上靠近内沿的位置设有若干容屑孔43，在钻孔过程中，第一刀刃21和第二刀刃22之间的间隙会聚集土块，土块聚集较多时，容易将第二刀刃22覆盖，使得第二刀刃22无法产生作用，第一刀刃21靠近内沿的位置设有容屑孔43，当土块聚集到容屑孔43的位置时，土块通过容屑孔43将土块位移到第一刀刃21远离第二刀刃22的一侧，以便第二刀刃22在钻孔过程中持续工作。

参照图2，钻杆1的连接头4用以连接提供泥浆的外部设备，当对软土层进行钻孔时，成孔后将钻具取出时，软土层底部形成真空状态，孔径容易收缩，影响旁压器顺利放入孔内。在连接头4远离活动头3的一端设有连接管41，连接管41上设有若干圆孔42，外接设备，连接到连接头4上时，连接管41位移外接设备接口内，通过连接孔上圆孔42的数量，可以控制泥浆的流量，符合使用的标准。钻杆1内设有通孔11，通过连接管41引入的泥浆引进通孔11内，再通过活动头3进入孔内，通孔11横截面为梯形，通孔11直径较大的一端靠近连接头4，通孔11直径较小的一端靠近活动头3。活动头3包括钻顶31、活动杆32和活塞33，活塞33位于通孔11内，活塞33与活动感的一端连接，本实施例中，当活塞33外沿与通孔11外沿抵接时，活动杆32的一半长度部分位于通孔11内，活动杆32的一半长度另一部分位于通孔11外，位于通孔11外侧的活动杆32的另一端于钻顶31连接，钻顶31上设有便于泥浆流出的开口。钻具的钻杆1总长为150厘米到160厘米，本实施例中钻杆1长度为150厘米，平衡土层扰动和方便开凿两各方面因素，位于钻杆1外壁的麻花刀刃2的螺距设置为10厘米，减少土层产生扰动的同时，能够通过钻具较少回次成孔，提高钻具成孔质量。

上述实施例的具体实施方式为：当需要检测建筑地土层的地基承载力时，使用到预钻式旁压仪试验，需要先使用钻具对土层钻孔，钻具钻孔时，钻具先连接外接设备，再将活动头3位置抵接准备检测的地面，再通过旋转方式凿孔，凿孔时第一刀刃21为主刀刃，形成较大直径的孔，第二刀刃22对第一刀刃21分离的土层进行再次分离，便于第一刀刃21继续向深处开凿，形成旁压仪试验需要的深度的孔，再通过旁压仪伸入孔内，检测土层的地基承载力。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。