[实用新型]一种水射流机械扩孔钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及工程施工钻进领域，尤其涉及一种水射流机械扩孔钻头。

背景技术

岩土施工中,当钻机钻孔完成之后, 必须对孔洞下部进行一次或多次旋切扩大,形成一种深度方向上的阶梯形状。目前常用的扩孔方法有机械扩孔法和水射流扩孔法。

1.机械扩孔法

机械扩孔法是应用最早、较成熟的一种土锚扩孔方法,它具有简便、有效、易控制、易实现等特点。目前, 市场上该类产品较多, 如: 法国Sole tanche公司生产的一种形如取芯筒体的扩孔设备, 操作时凭旋转速度来伸长或缩回径向绞刀,该机具可以将孔切削成圆桶形孔洞。Calweld公司也有类似的扩孔机具,它可得到更大的钻孔直径。

英国Fondedile 基础公司的M /S(MultibellSystem) 多锥体扩孔设备,专门用于粘土层扩孔,可在钻孔内同时形成几个两倍或四倍于钻孔直径的扩大空穴, 其形状如圆锥形或铃形。该扩大机具由一系列绞刀组成, 操作时绞刀能连续开启,在孔中形成与所需扩孔点数相同的串联锥形,与此同时,被绞刀切削下来的废渣则通过冲洗液循环带出孔外。机械扩孔法虽然已得到广泛的应用,但自身仍然存在着不足,如机械扩孔不可避免地存在着如何排出孔内切削物的难题,而且它仅适用于密实土和粘性土层中钻孔的扩孔。因此, 机械扩孔的机具和工艺仍需进一步的研究和完善。

2.水射流扩孔法

水射流技术是利用水在高压发生装置的作用下,获得巨大的能量后,从一定形式的喷嘴, 以很高的速度喷射出来,当高速的水流冲击岩土时, 可以起到对岩土的清洗、磨削、粉碎和切割的作用。水射流扩孔原理是利用高压水作为切削工具,当钻机钻杆在旋转推进到所需的深度后,通过钻头前端的射水孔射出高压水流冲削土体,使前端土体破坏形成一个扩大环,被高压水冲削掉的土体形成泥浆,从套管与钻杆之间空隙排出。如需要进行多环扩孔,可以给进钻杆, 使其继续向前推进到下一个扩大环所在的位置, 重复上面的步骤,即可形成下一个扩大环。

申请号为89210660.3的实用新型专利，利用铰接的四肢伞状扩孔机构实现扩孔目的，但由于使用了较多的铰接和伞状撑杆，受力复杂，难以在较硬地层使用和使用寿命较短。申请号为200510115919.6的中国发明专利公开了“机械扩孔锚杆施工方法”；介绍了一种机械扩孔器，包括滑动套装的中心筒和空心的中心轴，其中在中心筒的上端至少串接一个副扩孔器，副扩孔器包括滑动套装的中心筒和空心的中心轴，三个均匀安置的由长臂和短臂相互铰接组成的伸缩臂的两端分别与中心筒上端和中心轴下端通过连接耳铰接，端部扩孔器的中心筒和其上的副扩孔器的中心轴之间，以及各副扩孔器的中心筒和其上的副扩孔器的中心轴之间通过连接管同轴固定连接。这种扩孔器虽然能实现机械扩孔的目的，但由于使用了较多的铰接和伞状撑杆，使得扩孔器受力复杂，其使用的地层和使用寿命收到较大的限制，施工过程也较为繁琐，很难进行推广和钻头维护。ZL97221000.8的实用新型专利“锚杆扩底钻头”，其特征利用齿条齿轮机构和传扭套使扩底刀翼在孔底可随时张开和收缩，使扩底和钻进一次完成，并能实现多级扩底。该装置可以实现扩孔要求，但扩孔结构仍较复杂，难以进行推广和维护，使用寿命也受到限制。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，结合机械扩孔原理和水射流扩孔原理，提供一种水射流机械扩孔钻头，利用机械部分确保扩孔基本尺寸，利用水射流辅助扩孔切削和减少扩孔阻力，促进扩孔碎屑排除孔外。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水射流机械扩孔钻头，其包括具有中空通道的钻杆、套筒、扩孔杆、钻头和定位件；所述钻头固设于所述钻杆前端；所述套筒套设于所述钻杆并可沿钻杆长度方向移动；所述扩孔杆为二段式连杆结构，一端与所述钻头铰接，另一端与所述套筒铰接，所述扩孔杆可随套筒前进向外扩张；所述钻杆还设有螺纹段和旋喷段，所述螺纹段至少部分与所述套筒重合，所述旋喷段设有若干与所述中空通道相通的侧向喷嘴；所述定位件设置在所述套筒后端并与所述螺纹段形成可拆卸的固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述钻杆的圆周方向上均匀分布有3个所述扩孔杆。

作为上述技术方案的改进，所述扩孔杆由两根长度相等的连杆铰接组成。

作为上述技术方案的改进，所述旋喷段外径小于所述套筒外径。

作为上述技术方案的改进，所述螺纹段长度大于所述套筒的可移动距离。

优选的，所述定位件为螺母或卡簧。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：