[发明专利]一种长螺旋液压支扩钻具

说明书

技术领域

发明涉及一种钻具，具体涉及一种长螺旋液压支扩钻具，属于钻具结构技术领域。

背景技术

长螺旋钻机是建筑领域常用的机械设备，目前全国长螺旋钻机的保有量近万台，但仍然沿用二十世纪30年代的钻具形式，目前使用的钻机只是机型增大了，外形及施工方法从未发生过改变，为了使长螺旋钻机从根本上实现节能、环保、高效，充分挖掘其潜在使用价值，我们研发了长螺旋液压支扩钻具。

在全国长螺旋钻机的工程实践中也曾出现过类似的钻具，目前，从有关资料上查询的仅2例，①申请号200910064004.5发明名称长螺旋支盘桩，该发明的介绍它可成孔，支扩，灌注3道工序一体化完成。②申请号201510085938.2发明名称为一种挤扩异性桩的施工装置，它在发明中注明方法为微型长螺旋挤扩桩，实际工作过程为短螺旋，特点为挤扩部分只是在钻具提升过程中在状体外侧形成三道凸槽，以增加侧阻。

以上两种工艺均超出了长螺旋工法范畴，只是简单的将几种桩机工法组合而成，在名称上注明为长螺旋挤扩工艺，下面分别将两种工法的缺陷及不能大面积推广的原因分析如下：

长螺旋支盘桩采用的主机为长螺旋钻机，在钻具上增加了钻杆回转接头、一对挤扩臂和一对支扩油泵，其方案存在五点问题；第一：在钻具上增加了回转接头理论上是可实现的，但在实际中会经常出现致命问题，因为回转接头的回转部分是由油封，轴承组成，它不能承受压力，一旦受压就会漏油引起设备无法旋转，因为在钻机钻进过程中，每米钻杆扭矩一般是5吨，最大可达到20吨，因此该螺旋钻具根本无法正常使用；第二：在增加一对挤扩臂后，由于长螺旋施工工艺的特殊性，虚土无法排出，会在支撑臂处存大量余土，这样就造成钻具在支撑臂收回过程中无法收拢，钻具不能上提；第三：由于油缸是外置的，容易受土中的漂石，硬块挤压造成油缸损坏，另外两个外置油缸由于泵站系统的原因也会造成油缸动作不同步，挤扩位置容易发生偏移；第四：该钻具的叶片不连续，往往造成钻进过程排土不畅通，卡、堵钻具，无法上提钻具的现象会经常发生，这也是长螺旋钻具工艺本身所不允许的；第五：支撑臂泵站在钻机外安装，施工中泵站移动频繁，油泵站容易出现故障，油管容易损伤，另外该工法不易于多台设备同时施工。

挤扩异性桩的主机也采用为长螺旋钻机，在动力头与钻杆连接处增加了三组小油缸，并与外钻杆相连，还增加了三个支撑臂和双层钻杆，其方案存在三个问题；第一：在钻具上增加了挤扩装置，只是在桩孔外侧增加了三道凸槽，对桩基的承载力提高作用不大，另外在钻具的上提过程中，如何控制速度是关键，如果上提钻具速度过快，地基土收缩变形也变快，该工艺不起任何作用；第二：由于采用了双层钻具，而且内管为内六方，它所承担的扭矩较小，从这点可认为该工艺不能施工大直径桩，因此，该钻具只能做复合地基之用，不是真正意义上的挤扩装置；第三：在钻杆顶部配备了三个小油缸，由于油泵压力小，在挤扩后上提过程中容易出现卡钻，因为该工艺是支撑后不收回直接上提钻具，在桩体周围形成凸槽，若在上升过程中遇到孤石、漂石以及坍塌空影响。该钻具在上提过程中会经常无法上拔的现象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种长螺旋液压支扩钻具，能够解决现有长螺旋支盘钻具在钻进过程中出土不连续、支撑臂收合时夹土造成钻具无法上提以及钻机挤扩配套装置事故频发等问题。

一种长螺旋液压支扩钻具，包括钻杆、钻头、多路转向器、中空油缸、高压水泵、支扩器组件和储渣器；

所述钻杆由空心内管和带螺旋叶片的外管组成，带螺旋叶片的外管固定连接空心内管之上，带螺旋叶片的外管中下段的部分留有支扩器组件的安装空间；空心内管的外圆周面和螺旋外管的内圆周面之间形成环形空腔；

所述多路转向器位于钻杆的上方但不与钻杆接触，钻头固定连接在钻杆的正下方；高压水泵和中空油缸的管路安装在多路转向器一端的螺旋外管与空心内管形成的空腔内，支扩器组件安装在带螺旋叶片的外管之间，支扩器组件在闭合状态下，其外圆周面上的螺旋片与带螺旋叶片的外管外圆周面上的螺旋片形成连续的螺旋结构，支扩器组件在张开状态下，支扩器组件在中空油缸的作用下逐渐张开，形成封闭的支扩结构；所述储渣器设置在钻头一端的螺旋外管与空心内管形成的空腔内。