[发明专利]一次性成孔非开挖钻头与非开挖方法

说明书

本发明涉及一种一次性成孔定向穿越施工方法及装置的钻头。它能方便地对地层进行开挖和对岩屑的收集，掘进过程中钻头只是对地层进行粗略破碎，大多数大颗粒岩屑通过钻头的收集最后排除孔外。其技术方案：钻头掘进过程中通过切削齿和高压泥浆联合破岩；钻头周向开有楔形槽，楔形槽内部安装楔形块，楔形块可以在楔形槽内滑动；外界压力推动法兰将力通过连杆传到楔形块，楔形块沿径向伸出，达到超径切削的目的；如果切削钻头失效，外部力取消，弹簧的推挤法兰向后移动，楔形块收回，便于将非开挖钻头退出孔外。本发明对地层适应性强，克服了传统非开挖钻头在地层切削过程中遇到的难题。

技术领域

本发明涉及一次性成孔非开挖钻头与非开挖方法，用于非开挖施工过程中对土体、岩层进行切削；在施工过程中，对岩土层做少量破碎，大部分岩屑是以颗粒岩块的形式通过一次性成孔非开挖钻头的收集进入螺旋传输装置排出孔外。

背景技术

非开挖施工技术具有施工便捷、污染小、精度高、适应性强等优点受到施工单位的广泛使用。目前大多数的非开挖施工技术都是通过对地层进行切削，切削后的岩屑通过泥浆循环或人工排土措施将岩屑排除孔外。但穿越施工过程中由于地层的不均匀性，可能会遇到各种各样的地层。特别是对于砾石层的穿越，如果遇到卵砾石层，传统的穿越施工方法(定向钻施工、顶管施工、夯管施工、盾构施工技术等)很难完成施工，会遇到卡钻、钻头损坏、地层垮塌等工程事故。针对目前砾石层穿越施工过程事故频发，作者曾提出了一种一次性成孔定向穿越施工方法及装置，针对该施工装置，还没有一个适合于该装置的钻头，在一次性成孔定向穿越施工方法及装置基础之上提出了一种适合于该穿越施工方法及装置的钻头很有必要。

传统的非开挖钻头都是通过对土层和岩层进行切削，最终将这些岩屑通过泥浆循环或者人工排土的方式排除孔外。对于一次性成孔定向穿越施工方法及装置，如果将传统的扩孔钻头强行用于该装置上，很难发挥一次性成孔定向穿越施工方法及装置的优势，并且还会面临传统非开挖施工遇到的问题。因此研制适用于一次性成孔定向穿越施工方法及装置的钻头，对于非开挖施工技术的发展具有广泛的前景和现实意义。

针对传统非开挖钻头穿越过程中存在的问题，提出了一种利用泥浆喷射和切削齿切削联合方式破岩。该钻头通过前端的导向钻杆导向，泥浆喷射和切削齿对地层进行切削，由于切削齿较少，一次性成孔非开挖钻头只是对岩层做一个少量粗略的破碎，破碎后的块状岩块或砾石颗粒通过钻头的收集进入排屑槽，随后进入后端的螺旋传输装置排除孔外。在钻孔过程中，由于外界压力的推挤法兰，可以控制楔形块上的超径切削齿和轴向切削齿分别沿径向和刀盘掘进方向伸出，钻孔直径扩大，在孔的径向形成一定的超挖量，保证后端套管的顺利顶进。如果切削钻头失效，螺旋传输装置继续原地旋转，一次性成孔非开挖钻头在向前移动，外部力取消，弹簧的推挤法兰向后移动，楔形块上的超径切削齿和轴向切削齿收回，最终将非开挖钻头退出孔外，便于非开挖钻头的更换。

发明内容

本发明的目的：为了开发一种适合于一次性成孔定向穿越施工方法及装置的钻头，克服当前砾石、卵石地层难以穿越的施工的问题，提供一种既能用于岩层或土层的开挖，又能用于鹅卵石地层开挖的非开挖施工钻头。