专利名称：水下顶管钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于管道顶管工程的施工机具。当管线在穿越河底或地下水位较高、含水量较大的各种土层中进行顶管作业时，其难度是相当大的。主要体现在水压大，水力梯度大、土壤极容易呈流变状态。尤其遇到亚砂土、粉砂土以及带状粘土的土层，如果使用一般顶管钻头，在机头前方容易产生塌方或河床顶漏，造成工程中断。因此施工单位往往采用围堰、导流、甚至河流改道等措施，然后进行开挖。这样的施工方法耗资巨大，工期延长，影响周围环境及城市交通管理，所涉及的面较为广泛。
本实用新型的任务，主要针对上述存在的问题以及施工的需要而进行研制的。
水下顶管钻头是由刀盘(1)、刀头(2)、封板(3)、螺栓(4)、破碎体(5)、前锥形套(6)、后锥形套(7)、内套管(8)、压密螺旋(9)、输土螺旋(10)等零部件组成。其主要特征破碎体是由镶嵌硬质合金的环刀和密封盘结合而成，它与后锥形套的配合，构成破碎装置；与内套管的结合，构成密封止水装置；破碎装置、密封止水装置与刀盘、前锥形套及压密螺旋的组合，是形成锥形土塞的主体。压密螺旋的螺距与输土螺旋的螺距之比，应控制在1／2～1／3范围内。刀盘上入土口的面积是通过更换封板的形式而确定，用螺栓紧固之。
本实用新型是整个顶管设备的关键部分，它的研制成功，为管线穿越河底或地下水位高、含水量较大的土层开辟了新的施工工艺和技术手段，为施工单位提供了实用性强的顶管设备的配套机具；通过实践证明这种水下顶管钻头，具有结构合理、使用方便、操作简单、安全可靠等特点，使我国管道顶管工程的机械化施工前进了一步，并具有广阔的发展前景。
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图1〕水下顶管钻头处于破碎状态。
〔图2〕水下顶管钻头处于密封止水状态。
以下按钻头运动方式、刀盘上入土口面积的调整，破碎和密封止水过程结合实施例的附图来说明完成本实用新型任务之方式水下顶管钻头的运转方式水下顶管钻头(以下简称为钻头)是整个顶管设备的一部分，故钻头的顶进移动是依靠顶管设备两个平行且同步的顶进油缸作用而予以实现的；钻头的刀盘(1)、破碎体(5)、压密螺旋(9)和输土螺旋(10)连接为一体，它的旋转是由顶管机传递过来的，并且通过操纵机构的控制，在一定距离的范围内，能进行轴向移动。
刀盘(1)上入土口面积的调整在调整之前，必须详细的了解，并分析有关部门所提供地质勘探报告，根据报告中所提供的土质松软程度及土层含杂物粒径大小等因素，即可确定刀盘(1)上入土口的开口面积，其面积的大小，是采用更换方式，将不同规格尺寸的封板(3)用螺栓(4)紧固之。
破碎和密封止水过程当入土口的面积确定之后，启动顶管机使刀盘(1)、破碎体(5)、压密螺旋(9)、输土螺旋(10)开始转动，并且两个平行且同步的顶进油缸处于顶进推移状态，此时土壤及杂物逐渐受到钻头挤压，并通过刀头(2)的切削，土壤和杂物经入土口进入钻头前锥形套(6)部位的腔内，当土壤和杂物增多，迫使它们经破碎体(5)和后锥形套(7)之间缝隙进入内套管(8)中的压密螺栓(9)，最后由输土螺旋(10)将土壤和杂物输出；在一般情况下，挖掘下来的土壤经压密螺旋(9)时得到强行挤压，迫使在前锥形套(6)部位的土壤也进行压缩，于是就形成锥形土塞，从而与刀盘(1)前的土壤形成土压平衡，这样可有效地防止在操作过程中容易出现土壤崩塌、河底塌漏、地面塌陷等一系列的事故。在顶管过程中，若遇到大粒径的杂物时，由于破碎体(5)四周镶嵌硬质合金，杂物经挤压而破碎，被破碎了的杂物同样由输土螺旋输出；若遇到水和流砂，应及时通过操纵机构将刀盘(1)、破碎体(5)、压密螺旋(9)和输土螺旋(10)向后方向移动，使破碎体(5)与内套管(8)紧密结合并处于封闭状态，阻止了水和流砂进入。
权利要求1.一种水下顶管钻头，有刀盘(1)、刀头(2)、封板(3)、螺栓(4)、破碎体(5)、前锥形套(6)、后锥形套(7)、内套管(8)、压密螺旋(9)、输土螺旋(10)，其特征在于破碎体(5)是由镶嵌硬质合金的环刀和密封盘组合而成，它与后锥形套(7)配合，构成破碎装置，与内套管(8)结合，构成密封止水装置，钻头的破碎装置，密封止水装置与刀盘(1)、前锥形套(6)、压密螺旋(9)的组合，是形成锥形土塞的主体。
2.根据权利要求1所述的水下顶管钻头，其特征在于压密螺旋(9)的螺距与输土螺旋(10)的螺距之比，应控制在1／2～1／3范围内。
3.根据权利要求1所述的水下顶管钻头，其特征在于刀盘(1)上入土口的面积，是通过更换封板(3)的形式而确定的，用螺栓(4)紧固。
专利摘要一种顶管施工机具，主要用于管道的顶管工程，为解决管线穿越河底或地下水位较高含水量较大的土层中施工，水下顶管钻头由于采用压密螺旋，并与破碎和密封止水装置相配合形成锥形土塞，可有效防止河底塌漏或地面塌陷，为施工部门提供了实用性强的顶管设备的配套机具，开辟了新的施工工艺和技术手段；该钻头具有结构合理，使用方便，操作简单，安全可靠等特点，使我国管道顶管工程的机械化施工前进了一步，并具有广阔的发展前景。
文档编号E21B10/00GK2036569SQ88213048
公开日1989年4月26日 申请日期1988年9月9日 优先权日1988年9月9日
发明者曾平生, 辛力 申请人:北京市市政工程研究所