[发明专利]一种穿越卵石地层的钻进工具

说明书

对于钻头穿越富水卵石地层时易掉钻的技术难题，本发明提出了设置护壁段这种隔离装置的技术构思，通过护壁段将卵石地层与钻孔内部隔离，保护钻头继续向下钻进。进一步的，本发明设计了一种带有护壁段的可插拔钻进工具，使得钻进工具钻进至卵石地层时将护壁段滞留至此，并将动力段携带上去。护壁段设置的通孔可以作为抽取富水卵石地层内水的通道以及注浆充填的通道；护壁段设置有钻进部使其具有钻进能力，钻进卵石地层时，卵石会进入护壁段内，故设置了包含内钻杆、羽翼状刀翼、先导钻头的内部钻进系统，可以破碎护壁段内的卵石；设置的羽翼状刀翼可以起到破碎卵石的作用；且由于护壁段尺寸远大于传统钻头尺寸因此不会出现掉钻现象。

技术领域

本发明属于市政施工领域，涉及一种穿越卵石地层的钻进工具。

背景技术

市政工程一般是指在城市区规划建设范围内设置各种建筑物、构筑物，在进行施工时，其必要的条件是保证地基的稳定。地基是指建筑物下面支撑的土体或岩体，地基不属于建筑的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。地基要具有足够的承载力,地基的沉降量需控制在一定范围内，地基要有防止产生倾覆、失稳方面的能力，因此在进行地面建筑物施工之前必须先加固地基。

地基中的富水卵石地层一直是地基加固的重点、难点区域，一般而言富水卵石地层的加固方法是通过地面钻孔向其内注入充填材料，如水泥浆。但是当遇到两层富水卵石地层时，钻具需穿越上一层卵石地层以后才能对下一层卵石地层进行加固，而钻具穿越卵石地层时容易产生抱钻现象，从而无法提钻，导致钻孔报废，因此急需提供一种可以穿越富水卵石地层的钻进工具，以解决两层卵石地层的加固问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种穿越富水卵石地层的钻进工具，包括动力段和护壁段，两者同轴设置且可插拔连接；动力段包括自上而下的钻杆连接段、喇叭形过渡段、上连接段，其中上连接段的直径大于钻杆连接段的直径，钻杆连接段上部与钻杆连接，上连接段通过其下端的上连接部与护壁段上端的下连接部可插拔连接；在过渡段内部水平设置有支撑架，支撑架上固定有驱动电机，驱动电机输出轴上连接有内钻杆；延伸至护壁段内部的内钻杆上自上而下均匀设置有多层羽翼状刀片，每层均匀设置2个以上，下部连接有先导钻头；先导钻头底端高于护壁段底端；护壁段包括自上而下的下连接部、护壁筒和多个钻进部，护壁筒上均匀设置有通孔，各钻进部沿着护壁筒周向间隔、均匀设置。

优选的，在上连接段内部设置有固定内钻杆的装置，包括同轴固定在内钻杆上的轴承，固定在上连接段内壁的固定块，水平设置的支撑杆一端与轴承外圈固定连接一端与固定块固定连接。

优选的，在上连接段内部的内钻杆上自上而下均匀设置有多层羽翼状刀片，每层均匀设置2个以上。

优选的，下连接部包括与护壁筒顶端连接的连接台，连接台外圈与护壁筒连接，连接台内圈与连接筒底端连接，连接筒外壁轴向间隔设置有凸出板；上连接部的管壁上均匀、间隔切割有与凸出板匹配的连接槽，所述连接槽能够卡住凸出板，连接筒可以插入中空的上连接部内。

优选的，每个钻进部包括设置于护壁筒外周的刀翼块和设置于护壁筒内周的刀翼块；每个刀翼块外侧面沿轴向设置有两排第二钻齿，每个弧形刀翼块下端面沿其弧形中心线设置有多个第二钻齿，所有钻进部下端面的第二钻齿所在的圆与护壁筒是同心圆。

采用上述钻进工具穿越富水卵石地层的钻进方法，包括如下施工步骤：S1，采用常规钻头连接钻杆，自地面向富水卵石地层施工多个钻孔，当钻进至上部富水卵石地层后，提钻；

S2,将上述穿越富水卵石地层的钻进工具与钻杆连接，沿着原钻孔进行钻进，直至钻进至上部富水卵石地层的底板地层一定深度，此时护壁筒顶端位于上部富水卵石地层顶板地层内一定范围；

S3,启动驱动电机，与此同时，自钻杆内部抽取上部富水卵石地层中的水；

S4，提钻，下部的护壁段留在上部富水卵石地层中；