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1、10申请公布号CN102022076A43申请公布日20110420CN102022076ACN102022076A21申请号201010539555522申请日20101111E21B3/00200601E21B25/00200601E21B10/0620060171申请人河北建设勘察研究院有限公司地址050031河北省石家庄市建华南大街58号72发明人胡建敏张春来聂庆科王国辉代东田少坤李国辉李友东74专利代理机构石家庄新世纪专利商标事务所有限公司13100代理人董金国54发明名称旋挖钻机在硬质岩中的钻进方法及专用沉渣管牙轮取心钻头57摘要本发明公开了一种旋挖钻机在硬质岩石中的钻进方法以及该。
2、方法专用沉渣管牙轮取心钻头。钻进方法包括以下步骤1安装气水接头；2安装沉渣管牙轮取心钻头；3将空压机、气水接头、沉渣管牙轮取心钻头用送气软管连接；4将钻头放入孔内，启动空压机，向孔内送气，同时开动旋挖钻机进行钻进；5回次结束，关闭空压机，提出沉渣管牙轮取心钻头，开启沉渣管活门清除管内沉渣，然后关闭活门；6重复上述步骤，直至完成成孔。与常规方法相比，本方法所用钻头结构简单、耐用，钻具磨损小，钻进效率高，散热好，有效解决了旋挖钻机在硬质岩石中的钻进难题。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102022090A1/1页21一种旋挖钻机在硬。
3、质岩中的钻进方法，其特征在于包括以下步骤1在旋挖钻机动力头下端安装气水接头2连接专用沉渣管牙轮取心钻头3将空压机出气口用软管与气水接头入口连接4将气水接头出口用软管与专用沉渣管牙轮取心钻头管道入口连接5将钻头放入孔底6启动运行空压机送气7开动旋挖钻机入岩钻进8钻进结束，提升钻头，去除钻头中的岩心和钻渣9重复步骤18，直至完成各钻孔入岩孔段。2一种用于如权利要求1所述的钻进方法专用沉渣管牙轮取心钻头，其特征在于沉渣管牙轮取心钻头由钻头方套10、送气管接头11、销轴12、加强筋板13、钻头轴管14、活门铰链15、活门16、中间隔板17组成，钻头轴管14为一空心厚壁钢管，它的上端与钻头方套10焊连接。
4、，端口为封闭状，其下端与中间隔板17焊接，端口为开口状，气液可由此通过，在中间隔板17的中上部位开一通孔，与焊接的送气管接头11相连通，4块加强筋板13对称的与钻头方套10、钻头轴管14以及中间隔板17焊接，在相对的2块加强筋板13的边缘相对的两面分别焊有活门铰链15及销轴孔，活门16通过活门铰链15与加强筋板13铰链连接，合上活门16，销轴孔内插入销轴12，活门被锁定并形成沉渣管内腔。权利要求书CN102022076ACN102022090A1/4页3旋挖钻机在硬质岩中的钻进方法及专用沉渣管牙轮取心钻头技术领域0001本发明涉及一种桩基施工技术，具体涉及一种旋挖钻机在硬质岩中的钻进方法及专用。
5、沉渣管牙轮取心钻头，属于土木建筑工程技术领域。背景技术0002目前，很多工程项目不乏嵌岩桩设计，通常先采用旋挖钻机完成覆盖层钻孔，再由冲击钻机完成钻孔下端的嵌岩部分钻孔，这就使旋挖钻机在工程中充分发挥便捷高效的特点受到限制。同时，给施工和项目管理造成很多困难。如果使用旋挖钻机完成嵌岩部分的岩石层钻进，通常采用管形岩石钻头、短螺旋岩石钻头互补的方式钻进岩石地层。这种方法钻进效率低，残留孔底钻渣不易排除，钻具在工作中产生的高温无法消除，导致钻具材料强度极度降低而严重磨损。此外，由于旋挖钻机所用钻杆没有用作循环的气液冲洗通道，在钻进中，由于钻渣积聚于孔底而对钻头产生很大的回转摩擦阻力，使钻机产生强烈。
6、的震动，钻机容易损伤。因此，在当前技术条件下，旋挖钻机不适合在坚硬岩石地层钻进，钻进深度也受到一定程度限制。为了解决上述问题，利用空气冲洗的钻进方法解决旋挖钻机在硬质岩石层中的钻进难题成为施工选择，同时需要安装气水接头和专用沉渣管牙轮取心钻头配合这种施工方法。发明内容0003本发明的目的在于提供一种旋挖钻机在硬质岩中的钻进方法。0004本发明的目的还在于提供一种旋挖钻机在硬质岩中钻进方法专用沉渣管牙轮取心钻头。0005本发明所说的旋挖钻机在硬质岩中的钻进方法包括如下步骤00061在旋挖钻机动力头下端安装气水接头00072连接专用沉渣管牙轮取心钻头00083将空压机出气口用软管与气水接头入口连接。
7、00094将气水接头出口用软管与专用沉渣管牙轮取心钻头管道入口连接00105将钻头放入孔底00116启动运行空压机送气00127开动旋挖钻机入岩钻进00138钻进结束，提升钻头，去除钻头中的岩心和钻渣00149重复步骤18，直至完成各钻孔入岩孔段。0015本发明的钻进方法具体描述如下00161安装气水接头00172安装沉渣管牙轮取心钻头00183连接送气管路，并将钻头放入孔底说明书CN102022076ACN102022090A2/4页40019A、地上部分用地面软管18将空压机19供气口与气水接头入口3相连接；0020B、孔内部分用孔内软管20将气水接头出口6与沉渣管牙轮取心钻头送气管接头1。
8、1相连接。0021C、将钻头放入孔底。00224启动空压机，向孔内送入空气。并启动旋挖钻机开始钻进。00235钻进结束，关闭空压机，提出钻头，打开沉渣管活门16，将沉渣管内的钻渣清除。00246重复上述步骤，直至完成各钻孔入岩孔段。0025本发明的旋挖钻机在硬质岩中的钻进方法专用沉渣管牙轮取心钻头的结构是这样的0026沉渣管牙轮取心钻头由钻头方套10、送气管接头11、销轴12、加强筋板13、钻头轴管14、活门铰链15、活门16、中间隔板17等组成。钻头轴管14为一空心厚壁钢管，它的上端与钻头方套10焊连接，端口为封闭状，其下端与中间隔板17焊连接，端口为开放状，气液可由此通过。在中间隔板17的。
9、中上部位开一通孔，与焊连接的送气管接头11相连通。4块加强筋板13对称的与钻头方套10、钻头轴管14以及中间隔板17焊连接，起组件增强作用。在相对的2块加强筋板13的边缘相对的两面分别焊有活门铰链15及销轴孔。活门铰链15用来安装活门16，使活门水平方向开合，销轴孔用来合上活门后插入销轴12锁定活门形成沉渣管内腔。0027施工时，钻头方套10接受来自钻杆的机械力并传递给钻头轴管14以及中间隔板17，进而再传递给岩芯管、破岩刀具、沉渣管等。由地面送来的空气经送气管接头11送至钻头轴管，再经岩芯管送至破岩刀具位置。地面送来的空气在破岩刀具和岩芯管外侧较狭窄的通道内形成高速气流，在高速气流作用下，破。
10、岩刀具切削下来的岩石碎屑被向上举升至沉渣管口，由于沉渣管口处通道骤然增大，致使气流速度大幅度降低，岩石碎屑失去足够的举升力便向下沉降落至沉渣管中。0028本发明取得的有益效果如下0029本发明采用了旋挖钻机入岩空气冲洗钻进，实现了排除孔底钻渣，消除了孔底钻渣对钻头阻力，增强了钻头散热效果，从而改变了旋挖钻机在硬质岩中工作的受力状态和高温环境，提高了钻进速度，降低施工成本，提高工程质量。若与旋挖钻机成孔至岩面，再由冲击钻机入岩12米工序比较，可提高工效1倍以上。所用钻头结构简单、耐用，易于加工。附图说明0030图1是气水接头结构示意图。0031图1中的标号代表的含义是00321、动力头下端2、连。
11、接铰链3、气水入口4、静止部分5、旋挖钻杆6、气水出口7、同步转动部分8、连杆9、平衡调整螺栓。0033图2是沉渣管牙轮取心钻头结构示意图。0034图2中的标号代表的含义是003510、钻头方套11、送气管接头12、销轴13、加强筋板14、钻头轴管15、活门说明书CN102022076ACN102022090A3/4页5铰链16、活门17、中间隔板。0036图3是系统连接示意图。0037图3中的标号代表的含义是003817、气水接头18、地面软管19、空气压缩机20、孔内软管21、沉渣管牙轮取心钻头。具体实施方式0039以下实施例用以说明本发明。0040实施例0041参见图1、图2、图3，旋挖。
12、钻机在硬质岩中的钻进方法包括以下步骤00421安装气水接头1700432安装沉渣管牙轮取心钻头210044安装沉渣管牙轮取心钻头与常用旋挖钻头安装方式相同。00453连接送气管路，并将钻头下放入孔底0046A、地上部分用地面软管18将空压机19供气口与气水接头入口3相连接；0047B、孔内部分用孔内软管20将气水接头出口6与沉渣管牙轮取心钻头送气管接头11相连接；0048C、将钻头放入孔底。00494启动空压机，向孔内送入空气。并启动旋挖钻机开始钻进。00505钻进结束，关闭空压机，提出钻头，打开沉渣管活门16，将钻头沉渣管内腔13中的钻渣清除。00516重复上述步骤，直至完成钻孔。0052本。
13、发明的旋挖钻机在硬质岩中的钻进方法专用沉渣管牙轮取心钻头的结构是这样的0053参见图2所示，沉渣管牙轮取心钻头由钻头方套10、送气管接头11、销轴12、加强筋板13、钻头轴管14、活门铰链15、活门16、中间隔板17等组成。0054沉渣管牙轮取心钻头由钻头方套10、送气管接头11、销轴12、加强筋板13、钻头轴管14、活门铰链15、活门16、中间隔板17等组成。钻头轴管14为一空心厚壁钢管，它的上端与钻头方套10焊连接，端口为封闭状，其下端与中间隔板17焊连接，端口为开放状，气液可由此通过。在中间隔板17的中上部位开一通孔，与焊连接的送气管接头11相连通。4块加强筋板13对称的与钻头方套10、。
14、钻头轴管14以及中间隔板17焊连接，起组件增强作用。在相对的2块加强筋板13的边缘相对的两面分别焊有活门铰链15及销轴孔。活门铰链15用来安装活门16，使活门水平方向开合，销轴孔用来合上活门后插入销轴12锁定活门，活门被锁定并形成沉渣管内腔。0055施工时，钻头方套10接受来自钻杆的机械力并传递给钻头轴管14以及中间隔板17，进而再传递给岩芯管、破岩刀具、沉渣管等。由地面送来的空气经送气管接头11送至钻头轴管，再经岩芯管送至破岩刀具位置。地面送来的空气在破岩刀具和岩芯管外侧较狭窄的通道内形成高速气流，在高速气流作用下，破岩刀具切削下来的岩石碎屑被向上举升至沉渣管口，由于沉渣管口处通道骤然增大，。
15、致使气流速度大幅度降低，岩石碎说明书CN102022076ACN102022090A4/4页6屑失去足够的举升力便向下沉降落至沉渣管中。0056本实施例中旋挖钻机在硬质基岩中的钻进方法详细描述如下00571如图1所示，气水接头由连接铰链2安装于动力头下端的圆盘1的底部，由平衡调整螺栓9调整使其与圆盘底面平行并同轴。其静止部分4是相对动力头而言的，它通过连杆8与动力头支架连接限制其回转运动。而同步转动部分7则随着动力头一同转动。静止部分4与同步转动部分7由轴承和密封件实现回转支撑和密封，并使气水入口3和气水出口6实现静一动通道，动通道可随动力头同步旋转，避免孔内软管与钻杆缠绕。00582见图2，。
16、沉渣管牙轮取心钻头。钻进和取心部分与普通钻头相同，不同之处是在钻头上部增加了带活门16的沉渣管，目的是便于清除钻渣。另外，钻头的中心管14顶部是封闭的，只是从中心管的一侧开一圆孔并用小直径的钢管将通道引至沉渣管为送气管接头11，以便与孔内软管20连接。00593见图3，本方法应用时送气管路的连接示意图。具体描述为0060将地面软管18两端分别连接于空压机19排气口和气水接头入口3，空压机的压缩空气经软管输送至气水接头内部。0061按照钻头深度位置到气水接头的距离配置相应长度的孔内软管20，并将胶管两端分别连接于气水接头入口3和钻头送气管接头11。0062做完两项，从空压机至钻头形成完整通道。0。
17、063启动空压机和旋挖钻机钻进。空压机排出的压缩空气经地上软管送至气水接头入口3，再由气水接头出口6经孔内软管送至钻头送气管接头11，然后经钻头轴管14，将压缩空气送至钻头底部，最后进入钻孔与大气相通，实现空气循环冲洗钻进。0064钻进中，在钻头与孔壁间窄小的环状断面中形成相对高的空气流速，在气流的作用下，被钻头切削下来的岩渣被携带至钻头上部。岩渣被携带至钻头上部后，由于气流断面增大、流速骤然降低而失去对岩渣的举升力，岩渣侧沉落于沉渣管内。同时，在气流流动过程中，钻头因摩擦而产生的大部分热量被空气带出。0065本发明经过在工程中应用，达到了预想效果。工程桩桩径10米，桩孔深度925米，要求入岩13米，岩石为平均单轴抗压强度60MP，最高90MP的砂岩，使用10M3/MIN空压机供气，平均钻速M/60MIN。而常规方法则平均M/129MIN，钻进效率提高1倍以上，有效解决了旋挖钻机在基岩中的钻进难题，具有显著的经济和社会效益。说明书CN102022076ACN102022090A1/3页7图1说明书附图CN102022076ACN102022090A2/3页8图2说明书附图CN102022076ACN102022090A3/3页9图3说明书附图CN102022076A。