一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置及方法

1.本发明属于土质边坡及滑坡支护技术领域，具体涉及一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置及方法。


背景技术：

2.微型桩成孔目前主要依托勘探钻机和常规钻头开展，成孔与成桩是分离式的，即先成孔再成桩，由于微型桩的孔径尺寸较小，而成孔和成桩之间时间差有间隔工序，土体中成型的钻孔在微型桩的微型桩钢管置入前经常发生缩径或孔内坍塌现象，导致微型桩钢管无法下放，造成施工工序重复和延缓，不能满足快速治理滑坡灾害的需求。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置及方法，能够边成孔边置入微型桩钢管，摆脱了现有技术成孔中发生缩颈和孔内坍塌导致钢管无法下放的现象，提高了微型桩成孔成桩的效率，缩短了施工工期，达到了快速治理滑坡等灾害的目的。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置，其特征在于，包括钻杆、固定块和第三叶片；
6.所述钻杆一端密封，且侧壁对称设置有两个出水孔，另一端连接水泵；
7.所述固定块一端固定设置于出水孔上侧钻杆的侧壁，另一端沿钻杆轴心方向间隔设置有第一叶片和第二叶片；
8.所述第一叶片和第二叶片之间分别活动设置第三叶片；
9.所述第一叶片和第二叶片之间靠近第三叶片固定端的一侧均设置有活动限位面，用于约束第三叶片的旋转角度；
10.所述第三叶片分别设置于出水孔出水侧；
11.所述第一叶片和第二叶片外沿不大于第三叶片的外沿。
12.进一步，所述第三叶片通过螺钉设置于第一叶片和第二叶片之间。
13.进一步，所述第三叶片固定端靠近钻杆的一侧设置有转动圆弧。
14.进一步，所述第三叶片固定端远离钻杆的一侧设置有限位直角。
15.进一步，所述第一叶片和第二叶片均与第三叶片间隙设置。
16.进一步，所述第三叶片的厚度不小于出水孔的直径。
17.进一步，所述第三叶片自由端均为
°
的锥形角。
18.一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头方法，包括以下步骤：
19.s1：水泵向钻杆1注水增加管内水压，使第三叶片张开，并满足钻井需求，钻杆1连接钻机并在预设位置钻探；
20.s2：当到达预设钻探深度时，关闭水泵，第三叶片自动闭合，将需铺设的微型桩钢
管套设于钻杆外侧，并至第三叶片自由端；
21.s3：重复s1-s2的步骤，完成多节微型桩钢管的铺设。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
23.本发明提供一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置及方法，钻杆一端连接水泵，另一端开设出水孔，出水孔的压力带动可活动的第三叶片的开合，能够实现成孔成桩同时进行，保证钻头在微型桩钢管内的上下行，又能在钻头钻出微型桩钢管时，第三叶片张开至预设的孔径大小，钻出超过微型桩钢管直径的大孔径钻孔，满足微型桩钢管的下放，本技术能够解决现有技术中先成孔后成桩时孔壁出现的缩颈和孔壁坍塌现象，可有效提高微型桩施工工期，增强桩体成型时的完整性和连续性。
附图说明
24.图1为本发明具体实施例中一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置主视图；
25.图2为本发明具体实施例中一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置俯视图；
26.图3为本发明具体实施例中一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置侧视图；
27.图4为本发明具体实施例中第三叶片结构示意图；
28.图5为本发明具体实施例中第三叶片张开示意图。
29.图中：钻杆1，固定块2，第一叶片21，第二叶片22，第三叶片23，出水孔4。
具体实施方式
30.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
31.本发明提供了一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置及方法，能够边成孔边置入微型桩钢管，摆脱了现有技术中成孔后发生缩颈和孔内坍塌导致钢管无法下放的现象，提高了微型桩成孔成桩的效率，缩短了施工工期，达到了快速治理滑坡等灾害的目的。
32.本发明提供一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头装置，如图1、图2和图3所示，包括钻杆1、固定块2和第三叶片23；
33.所述钻杆1一端密封，且侧壁对称设置有两个出水孔4，另一端连接水泵，具体的，钻杆1可选内径范围在40mm～50mm，外径范围在50mm～60mm，优选内径40mm，外径50mm，钻杆壁厚5mm的尺寸，进一步的，出水孔4可选直径为9～14mm，优选直径为9mm，；
34.所述固定块2一端固定设置于出水孔4上侧钻杆1的侧壁，另一端沿钻杆1轴心方向间隔设置有第一叶片21和第二叶片22；具体的，固定块2为两个分别焊接于出水孔4的上侧，其焊接于出水孔4一侧的端部可以为梯形体结构，其优选采用高25mm，长边35mm，短边7mm，厚度15mm的尺寸，由于在本装置进行钻探的过程中会产生大量的泥水，梯形体结构便于本装置从微型桩钢管内抽出的过程中降低受到泥水的阻力，同时梯形体结构下端面较大，易于连接第一叶片21和第二叶片22；
35.所述第一叶片21和第二叶片22之间分别活动设置第三叶片23；
36.所述第一叶片21和第二叶片22之间靠近第三叶片23固定端的一侧均设置有活动限位面，用于约束第三叶片23的旋转角度，具体的，所述活动限位面可以为固定块2梯形体的下端面；
37.所述第三叶片23分别设置于出水孔4出水侧，便于通过水压来控制第三叶片23的展开或闭合；进一步的，如图5所示，第三叶片23的优选总长为153mm，叶身长度为101mm，当第三叶片23处于展开状态时，叶片自由端宽度为130mm，根据实际需求可调整展开时自由端宽度范围在130mm～150mm；
38.所述第一叶片21和第二叶片22外沿不大于第三叶片23的外沿，用于避免影响第三叶片23开合钻探的过程，具体的，第一叶片21和第二叶片22的厚度不大于10mm。
39.本发明提供的一种优选实施为，所述第三叶片23通过螺钉3设置于第一叶片21和第二叶片22之间，具体的，螺钉3形成一个固定轴，第三叶片23可绕螺钉3旋转；进一步的，螺钉3的圆心至活动限位面的距离不小于15mm，螺钉3的圆心至固定块2顶端的距离不小于50mm。
40.本发明提供的另一种优选实施为，所述第三叶片23固定端靠近钻杆1的一侧设置有转动圆弧；同时，所述第三叶片23固定端远离钻杆1的一侧设置有限位直角；具体的，如图4所示，当出水孔4的水压将第三叶片23打开时，其限位直角受活动限位面的限位，仅能打开一定预设的角度，即本领域技术人员可以根据实际情况，对第三叶片23的开合角度进行预设，进而用于不同直径的探井。
41.进一步的，所述第一叶片21和第二叶片22均与第三叶片23间隙设置，易于第三叶片23的开合。
42.进一步的，所述第三叶片23的厚度不小于出水孔4的直径，便于第三叶片23能够受到足够的水压，进而在钻探的过程中保持开合状态。
43.本发明提供的另一种优选实施为，所述第三叶片23自由端均为40
°
的锥形角，在钻孔时阻力小，速度快。
44.本发明提供一种用于土地层的微型桩成孔成桩一体化钻头方法，包括以下步骤：
45.s1：水泵向钻杆1注水增加管内水压，使第三叶片23张开，并满足钻井需求，钻杆1连接钻机并在预设位置钻探；
46.s2：当到达预设钻探深度时，关闭水泵，第三叶片23自动闭合，将需铺设的微型桩钢管套设于钻杆1外侧，并至第三叶片23自由端；
47.s3：重复s1-s2的步骤，完成多节微型桩钢管的铺设；进一步的，抽出本装置后，向微型桩钢管内注浆，形成微型桩桩体。