[发明专利]新型柔底式斗型钻头

说明书

本发明涉及工程施工用钻头技术领域，具体地说，涉及一种新型柔底式斗型钻头。其包括钻头本体，钻头本体包括储石部，储石部上端设有用于与钻杆配合的连接部，储石部下端设有钻头部；储石部包括两端开口的筒状储石部主体，储石部主体内设有储石腔；储石腔下端内壁在周向上均匀间隔地设有多根钢丝绳，钢丝绳沿储石腔径向设置；钻头部包括在周向上均匀间隔设置的至少2个拔片，所述至少2个拔片的下端相互连接并形成锥角，拔片上端与储石部主体下端连接。本发明能够对多种粒径的卵石进行清除，适用范围广，且制作成本低，施工效率高。

技术领域

本发明涉及工程施工用钻头技术领域，具体地说，涉及一种新型柔底式斗型钻头。

背景技术

对于如江南平原等复杂的地质，因其地质中存在着大量因洪水冲刷形成的卵石，故会对工程灌注桩施工造成极大的困难。这是由于，卵石层属于松散底层，具有孔隙大、透水性强、压缩性低及抗剪强度大等特点，且卵石层填充物多为细沙故无粘性，而且地下水的存在也在一定程度上起到了润滑的作用，这就会给钻头在钻进过程中的压实和携渣造成极大的困难，严重影响施工效率。另外，对于如江南平原等地貌，其卵石层不仅粒径大(粒径最大可达500mm)且厚度大(最大厚度可达8米)，故如何穿越卵石层成为了工程灌注桩施工的主要难点。并且，现有技术中出于工程经济性设计的考虑，桩体设计通常采用小桩径，群桩直径在0.8m～1m，这就进一步地加大了工程灌注桩穿越卵石层的施工难度。

目前工程实践中所用的灌注桩钻头多达几十种，但能够较佳适用于卵石层施工的钻头仅有嵌岩双底捞砂斗、嵌岩筒钻及螺旋钻头3种类型。其中，嵌岩双底捞砂斗是常规双底捞砂钻斗的改进型，其在钻门附近加装了若干个截齿以适宜岩石的破碎，是一种适用于对卵石层、碎石层、中等风化等类土质软岩进行施工的高强度钻头。其中，嵌岩筒钻是一种常见的灌注桩钻头，根据地质条件可采用嵌岩筒钻、双层筒钻或三层筒钻；双层筒钻是一种适用于卵石层施工的常见钻头，其采用一种全新的钻进思想——挤，即将大小不一的碎、卵石在筒内挤密后带出孔外，其相对于嵌岩双底捞砂斗的优点就在于其无筒底，所以其适用的范围也增大，适用卵石粒径达到200～500mm；其在设计使用时，需要根据成桩孔径设计外筒直径，根据卵石的平均粒径设计内筒直径，内筒比外筒高，此钻具已在国内得到广泛应用，钻进效率及钻齿损耗方面，明显优于其它钻具。其中，螺旋钻头适用于孔内漂石、孤石硬质岩层的破碎，对于部分胶泥地层及中等密实程度的卵石土质，在选用嵌岩双底捞砂斗无法钻进时，可采用螺旋钻头进行钻进；其优势在于，钻头高度最大可达4m，单次进尺量大，而且能有效地避免如其它钻头在施工中卸渣困难的问题。

目前，在实际的灌注桩施工中，遇到卵石层时的处理方法通常是：在碎石地层，可使用嵌岩双底捞砂斗清除小直径颗粒；在中等颗粒卵石层，通过嵌岩筒钻及螺旋钻头的配合钻进，可以发挥很好的效果；在遇到大粒径卵石时，可用螺旋松动后带出，或配合使用嵌岩筒钻带出。但上述方法的缺点也比较明显：

1、嵌岩双底捞砂斗的捞石能力取决于斗底开门的大小，而斗底开门的大小受限于整个钻斗的直径大小，当遇到小直径桩体时，斗底开门也会变小，经过测算，当桩体只有800mm时，斗底开门大小仅有25mm，当卵石粒径大于斗底开门大小时，卵石即无法进入斗内，故其适用范围受桩体直径影响较大；

2、双层筒钻的缺点也是来源于钻筒的结构缺陷，一方面其内层钻筒需要进行单独设计，其设计时需要预先估算好卵石的粒径大小，当实际地质中粒径大于预先估算大小时则无法取出卵石；另一方面其内层钻筒的大小受制于外层钻筒的直径，一般内层钻筒直径为外层钻筒直径的1/2，因此当遇到小直径钻桩时，其取石能力也收到了限制；再者因其增加了内层钻筒，其成本也相应增大，钻齿的损耗也增大，经济性较差；

3、螺旋钻头在应用于卵石层施工时也存在着一些缺点，一方面，其仅能适用于小桩径、内聚力较大的粘土层，因其导向性能及抗压、抗扭能力较差，故不适合对易塌孔、易掰齿的卵石地层进行钻进；另一方面，螺旋钻头也受限于叶片的大小及其与芯轴管的空间大小，当卵石大小超过其空间大小后，卵石便无法进入叶片中，从而无法通过钻头将卵石取出。

发明内容