侧向挤压钻头以及基于该钻头的松软土质钻孔方法与流程

本发明涉及一种地质钻孔工具，具体涉及一种侧向挤压钻头。

背景技术：

1、地质钻孔是指利用钻孔设备携带钻杆、钻头等钻具向地下掘进的过程。地质钻孔应用十分广泛，诸如：石油开采钻孔、建筑物打桩钻孔、地质科研钻孔等等。

2、在地质钻孔实际应用中，钻出来的孔洞质量以及钻孔的施工效率与地质环境息息相关。当施工环境为土质较为松软的地质条件时，通常会存在以下问题：1、钻出来的孔洞质量较差，具体表现为孔壁硬度不够，容易发生塌孔现象；2、钻孔施工会产生大量的废土，废土直接堆积在施工场所不仅影响环境，而且还会对其他施工造成影响。即便是利用渣土车将废土转移走，也会存在费时费力费钱的弊端。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种侧向挤压钻头，其目的在于解决松软地质钻孔所存在的孔壁硬度不够以及会产生大量渣土的问题。

2、为实现上述目的，本发明技术方案如下：

3、一种侧向挤压钻头，包括钻头主体，其关键在于：所述钻头主体具有修整段以及位于修整段下端的掘进段，其中，所述掘进段为锥形结构，所述修整段的周向设有至少一条整形刃，所述钻头主体旋转过程中，整形刃用于将孔洞旋刮成圆形孔。

4、优选的，所述修整段为正棱柱，所述整形刃由正棱柱的棱边构成；所述掘进段为正棱锥。

5、优选的，所述钻头主体内部安装有激振器，所述激振器包括箱体、转动安装在箱体内的水平转轴，以及固套在水平转轴两端的偏心块。

6、优选的，所述钻头主体的中心位置安装有驱动杆，驱动杆具有向上延伸的上连接段，上连接段用于连接钻孔动力设备；

7、所述钻头主体的旋转运动和激振器的振动运动共用驱动杆作为动力源，驱动杆与钻头主体之间设有离合结构，所述离合结构结合时，驱动杆带动钻头主体旋转，离合结构分离时，驱动杆带动激振器振动。

8、优选的，所述驱动杆具有向下延伸的下连接段，下连接段与所述激振器的水平转轴之间设有传动组件；

9、所述钻头主体的上端固设有安装座，所述驱动杆中部与安装座转动连接；所述离合结构包括圆形阵列分布在安装座下部的旋扣槽，以及圆形阵列分布在驱动杆中部旋扣片，旋扣片与旋扣槽相匹配，当旋扣片旋入所述旋扣槽的极限位置时，驱动杆带动钻头主体整体转动；相邻两组所述旋扣槽之间形成有缺口，旋扣片能够经该缺口向下脱离安装座，当旋扣片脱离安装座后，驱动杆与钻头主体动力中断，驱动杆单独带动激振器的水平转轴转动。

10、优选的，所述修整段为空心结构，其内部固定安装有上隔板和下隔板，所述箱体可上下滑动地安装在上隔板与下隔板之间，箱体顶部与上隔板之间设有上弹性缓冲组件，箱体底部与下隔板之间设有下弹性缓冲组件。

11、优选的，所述下弹性缓冲组件包括分布在下隔板上侧的四个下定位筒，以及分布在箱体底部的四个下定位柱，四个所述下定位柱一一对应地滑动套装在下定位筒内，下定位柱和下定位筒外部均套装有下部支撑弹簧；

12、所述上弹性缓冲组件包括分布在上隔板下侧的四个上定位筒，以及分布在箱体顶部的四个上定位柱，四个所述上定位柱一一对应地滑动套装在上定位筒内，上定位柱和上定位筒外部均套装有上部支撑弹簧。

13、优选的，所述钻头主体内设有弹性元件，所述激振器振动运动时，弹性元件对钻头主体施加有向下运动的拉力或压力。

14、优选的，所述激振器采用电力系统或气压系统或液压系统作为水平转轴的驱动力。

15、本发明还提供了一种松软土质钻孔方法，钻孔动力设备的钻杆下端固定连接有上述侧向挤压钻头，其要点在于，包括以下步骤：

16、s1：钻杆携带下端的侧向挤压钻头向下旋转掘进；

17、s2：向上提起侧向挤压钻头，然后钻杆带动侧向挤压钻头的修整段往复正反旋转，将孔壁修整成圆形孔；

18、s3：钻杆携带下端的侧向挤压钻头向下移动，直至所述掘进段与孔底接触，然后以振动方式向下夯锤所述侧向挤压钻头，使孔底的渣土向孔壁方向挤压：

19、s4：不断重复步骤s2和s3，直至钻孔完毕。

20、本发明的有益效果是：

21、采用本发明提供的侧向挤压钻头，通过掘进段夯锤和修整段旋转挤压交替进行的方式钻孔，能够将钻孔产生的渣土以挤压方式转移至孔壁内，一方面提升了孔壁结实程度，另一方面也大量减少了废土产生。完美解决了松软地质钻孔会产生大量废土和孔壁强度不够的问题。

技术特征：

1.一种侧向挤压钻头，包括钻头主体(1)，其特征在于：所述钻头主体(1)具有修整段(1a)以及位于修整段(1a)下端的掘进段(1b)，其中，所述掘进段(1b)为锥形结构，所述修整段(1a)的周向设有至少一条整形刃(1a1)，所述钻头主体(1)旋转过程中，整形刃(1a1)用于将孔洞旋刮成圆形孔。

2.根据权利要求1所述的侧向挤压钻头，其特征在于：所述修整段(1a)为正棱柱，所述整形刃(1a1)由正棱柱的棱边构成；所述掘进段(1b)为正棱锥。

3.根据权利要求1所述的侧向挤压钻头，其特征在于：所述钻头主体(1)内部安装有激振器(2)，所述激振器(2)包括箱体(2c)、转动安装在箱体(2c)内的水平转轴(2a)，以及固套在水平转轴(2a)两端的偏心块(2b)。

4.根据权利要求3所述的侧向挤压钻头，其特征在于：所述钻头主体(1)的中心位置安装有驱动杆(3)，驱动杆(3)具有向上延伸的上连接段(3a)，上连接段(3a)用于连接钻孔动力设备；

5.根据权利要求4所述的侧向挤压钻头，其特征在于：所述驱动杆(3)具有向下延伸的下连接段(3b)，下连接段(3b)与所述激振器(2)的水平转轴(2a)之间设有传动组件(5)；

6.根据权利要求3所述的侧向挤压钻头，其特征在于：所述修整段(1a)为空心结构，其内部固定安装有上隔板(a)和下隔板(b)，所述箱体(2c)可上下滑动地安装在上隔板(a)与下隔板(b)之间，箱体(2c)顶部与上隔板(a)之间设有上弹性缓冲组件(6)，箱体(2c)底部与下隔板(b)之间设有下弹性缓冲组件(7)。

7.根据权利要求6所述的侧向挤压钻头，其特征在于：所述下弹性缓冲组件(7)包括分布在下隔板(b)上侧的四个下定位筒(7a)，以及分布在箱体(2c)底部的四个下定位柱(7b)，四个所述下定位柱(7b)一一对应地滑动套装在下定位筒(7a)内，下定位柱(7b)和下定位筒(7a)外部均套装有下部支撑弹簧(7c)；

8.根据权利要求3所述的侧向挤压钻头，其特征在于：所述钻头主体(1)内设有弹性元件(8)，所述激振器(2)振动运动时，弹性元件(8)对钻头主体(1)施加有向下运动的拉力或压力。

9.根据权利要求3所述的侧向挤压钻头，其特征在于：所述激振器(2)采用电力系统或气压系统或液压系统作为水平转轴(2a)的驱动力。

10.一种松软土质钻孔方法，钻孔动力设备的钻杆下端固定连接有权利要求1至9中任一项所述的侧向挤压钻头，其方法在于，包括步骤：

技术总结
本发明公开了一种侧向挤压钻头以及基于该钻头的松软土质钻孔方法，包括钻头主体，钻头主体具有修整段以及位于修整段下端的掘进段，其中，所述掘进段为锥形结构，所述修整段的周向设有至少一条整形刃，所述钻头主体旋转过程中，整形刃用于将孔洞旋刮成圆形孔。本发明的有益效果是：能够将钻孔产生的渣土以挤压方式转移至孔壁内，一方面提升了孔壁结实程度，另一方面也大量减少了废土产生。

技术研发人员：张太明
受保护的技术使用者：张太明
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11