專利名稱：地下工程大管棚施工用的鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地下工程特別是鐵路隧道大管棚施工用的鉆具，它屬于鐵路隧道及地下工程大管棚超前支護(hù)作業(yè)中的鉆孔設(shè)備。
在鐵路隧道及地下工程施工中，常遇到軟弱破碎的圍巖及大量涌水的地質(zhì)條件，為防止塌方、沉陷，確保施工安全，常采用大管棚配合注槳止水加固地層，提供強(qiáng)有力的臨時(shí)支擴(kuò)。
目前，國內(nèi)對需要臨時(shí)支護(hù)的地層通常采用下述方法施工用大鉆頭先鉆進(jìn)，退鉆后，套管插入或?qū)⑻坠苤苯禹斎牖虿捎迷谔坠芮岸撕笌в泻辖鹌你@頭，直接鉆進(jìn)。上述方法都有共同的缺點(diǎn)套管中泥巖不能直接排出，需要在套管中反復(fù)掏孔排碴。因此，常發(fā)生坍孔、卡鉆，鉆頭不能回收重復(fù)使用等情況，造成大管棚孔施作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，施工費(fèi)用高，安全度差等弊病。
本實(shí)用新型的目的是提供一種專供鐵路隧道及地下工程大管棚超前支護(hù)作業(yè)用的鉆具在大管棚施工中實(shí)現(xiàn)一次完成鉆管棚孔，安裝套管，回收鉆具等相關(guān)工序。
實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種同心擴(kuò)孔套管跟管鉆具，其先導(dǎo)鉆與擴(kuò)孔鉆按同心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用雙作用沖擊回轉(zhuǎn)液壓鑿巖機(jī)驅(qū)動(dòng)，并在套管內(nèi)沖擊作功。鉆進(jìn)時(shí)，套管與鉆具同步跟進(jìn)；退鉆時(shí)，鉆具與套管分離，并從套管中退出。在大管棚施工中，實(shí)現(xiàn)一次完成鉆管棚孔、安裝套管、回收鉆具等相關(guān)工序。
本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)鉆速快，工效高，其鉆孔與下管速度比常用的先成孔，后插管方法提高10-15倍；成孔率高，由于套管跟進(jìn)，不存在卡鉆、塌孔現(xiàn)象，在斷層、破碎帶及覆蓋層中施工，成孔率可達(dá)100％；操作簡便、可靠、可保證設(shè)計(jì)要求的深度及角度；施工安全和工程質(zhì)量好；特別是其比偏心擴(kuò)孔鉆具加工容易，故可降低鉆具成本；適用范圍廣，既能在斷層、破碎帶及覆蓋層施工，又可在其它基礎(chǔ)加固中使用。
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明


圖1本鉆具鉆進(jìn)狀態(tài)示意圖圖2本鉆具回收狀態(tài)示意圖圖3擴(kuò)孔鉆正視示意圖圖4擴(kuò)孔鉆側(cè)視局部剖視示意圖圖5先導(dǎo)鉆正視示意圖圖6先導(dǎo)鉆俯視示意圖本同心擴(kuò)孔套管跟管鉆具，由中心及旁側(cè)開有水孔的先導(dǎo)鉆1及與其按同心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的擴(kuò)孔鉆2，用波形螺紋順序聯(lián)接的鉆桿7、鉆桿導(dǎo)向聯(lián)接套8，易返形翼形聯(lián)接套6、導(dǎo)向器3和用矩形螺紋調(diào)節(jié)長度且焊接在管靴4上的套管5構(gòu)成；擴(kuò)孔鉆2與先導(dǎo)鉆1利用其上相互配合的滑槽及凸檔套裝在一起，且可分離開，根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度不同，先導(dǎo)鉆1超前擴(kuò)孔鉆2一個(gè)距離；導(dǎo)向器3利用其環(huán)形臺(tái)階壓在管靴4的環(huán)形臺(tái)階上，焊接在管靴4上的導(dǎo)管5的內(nèi)斜面與導(dǎo)向器3的外斜面以45°的斜面接觸；先導(dǎo)鉆1為球齒鉆頭，其基體比標(biāo)準(zhǔn)的球齒鉆頭稍長，其頸部套裝擴(kuò)孔鉆2，利用平鍵與擴(kuò)孔鉆2內(nèi)孔滑槽聯(lián)接。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，先導(dǎo)鉆1反轉(zhuǎn)可分離退出。
如設(shè)計(jì)擴(kuò)孔鉆2基體外徑96mm先導(dǎo)鉆1直徑70mm，采用89mm×4.5mm無縫管作套管5，由于擴(kuò)孔后的成孔直徑大于96mm，因此套管5能順利跟進(jìn)，先導(dǎo)鉆1亦能自由退出，即可實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)時(shí)套管5與鉆具同步跟進(jìn)，退鉆時(shí)先導(dǎo)鉆1從套管中自由退出。作業(yè)時(shí)，將該鉆具安裝在現(xiàn)有液壓鉆孔臺(tái)鉆臂上，再配備移動(dòng)式套管定位器，固定式套管定位器，接碴盤等附件，即可進(jìn)行大管棚孔施工鉆具鉆進(jìn)時(shí)，先將帶有管靴4的套管5套在由鉆桿7、易返型翼形聯(lián)接套6、導(dǎo)向器3組成的鉆具上，當(dāng)在套管5的管靴口一側(cè)看到導(dǎo)向器3后，把先導(dǎo)鉆1與導(dǎo)向器3聯(lián)接好，再將擴(kuò)孔鉆2套在先導(dǎo)鉆1上，并反時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，使擴(kuò)孔鉆2卡牢。此時(shí)，完成了鉆進(jìn)前的準(zhǔn)備工作。臺(tái)車鉆臂移位至布置的孔位，鉆臂頂緊裝置抵緊巖面，按鉆進(jìn)要求的旋轉(zhuǎn)方向，即可開始鉆孔。開鉆后，先導(dǎo)鉆1在前鉆導(dǎo)向孔、同時(shí)擴(kuò)孔鉆2緊隨其后擴(kuò)孔、在鉆進(jìn)過程中，套管5在導(dǎo)向器3的牽拉作用下同步跟進(jìn)。直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求的孔深為止。鉆進(jìn)中，泥碴被通過先導(dǎo)鉆1中心水孔及旁側(cè)水孔的高壓水沖洗干凈，并通過導(dǎo)向器3的沖洗槽進(jìn)入套管5，直至排出套管、再經(jīng)接碴盤流至鉆臂的兩側(cè)，這既不污染鉆臂，又不影響鉆臂的連續(xù)鉆進(jìn)，始終處于高效的工作狀態(tài)。
鉆具回收時(shí)，當(dāng)套管5到達(dá)管棚孔的設(shè)計(jì)深度后、鑿巖機(jī)停止工作、繼續(xù)沖洗套管5中的泥碴、待泥碴沖洗干凈，就可準(zhǔn)備退鉆。退鉆時(shí)，鑿巖機(jī)反向旋轉(zhuǎn)半圈(即順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度)，利用擴(kuò)孔鉆2與巖面的摩阻力、使擴(kuò)孔鉆2不動(dòng)，先導(dǎo)鉆1反轉(zhuǎn)，它使的凸檔與擴(kuò)孔鉆2的滑槽對準(zhǔn)。此時(shí)完成了退鉆前的準(zhǔn)備。啟動(dòng)鉆臂推進(jìn)機(jī)構(gòu)縮回，鉆桿7及鉆桿導(dǎo)向聯(lián)接套8、易返型翼形聯(lián)接套6、導(dǎo)向器3、先導(dǎo)鉆1一起從套管5中退出，套管5及擴(kuò)孔鉆2留在孔內(nèi)，完成了管棚孔的施作任務(wù)，先導(dǎo)鉆1得以回收，可反復(fù)使用。
權(quán)利要求1.一種地下工程大管棚施工用的同心擴(kuò)孔套管跟管鉆具，其特征在于由中心及旁側(cè)開有水孔的先導(dǎo)鉆(1)及與其按同心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的擴(kuò)孔鉆(2)，用波形螺紋順序聯(lián)接的鉆桿(7)、鉆桿導(dǎo)向聯(lián)接套(8)、易返型翼形聯(lián)接套(6)、導(dǎo)向器(3)和用矩形螺紋調(diào)節(jié)長度且焊在管靴(4)上的套管(5)構(gòu)成；擴(kuò)孔鉆(2)和先導(dǎo)鉆(1)利用其上相互配合的滑槽及凸檔套裝在一起且可分離開，根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度不同，先導(dǎo)鉆(1)超前擴(kuò)孔鉆(2)一個(gè)距離；導(dǎo)向器(3)的環(huán)形臺(tái)階壓在管靴(4)的環(huán)形臺(tái)階上，焊接在管靴(4)上的導(dǎo)管(5)其內(nèi)斜面與導(dǎo)向器(3)的外斜面以45°的斜面接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的同心擴(kuò)孔套管跟管鉆具，其特征在于使用回轉(zhuǎn)及沖擊雙作用液壓鑿巖機(jī)驅(qū)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的同心擴(kuò)孔套管跟管鉆具，其特征在于先導(dǎo)鉆采用球齒鉆頭，其基體比標(biāo)準(zhǔn)的該類鉆頭稍長，套裝擴(kuò)孔鉆(2)的頸部設(shè)有用來與擴(kuò)孔鉆(2)內(nèi)孔滑槽聯(lián)接的平鍵。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種適用于鐵路隧道等地下工程進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)加固,大管棚施工用的同心擴(kuò)孔套管跟管鉆具。主要技術(shù)特征為先導(dǎo)鉆1與擴(kuò)孔鉆2按同心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度不同確定先導(dǎo)鉆超前擴(kuò)孔鉆2的超前量。使用雙作用沖擊回轉(zhuǎn)液壓鑿巖機(jī)驅(qū)動(dòng)。鉆進(jìn)時(shí),套管與鉆具同步跟進(jìn),達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,擴(kuò)孔鉆2及套管5留在孔內(nèi),其余鉆具退出。在大管棚施工中,實(shí)現(xiàn)一次完成鉆管棚孔、套管安裝等工序。施工速度快、工效高、成孔率可達(dá)100%,操作簡便,可靠、加工容易、成本較底,適用范圍廣。
文檔編號E21B10/60GK2299147SQ9725065
公開日1998年12月2日 申請日期1997年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月14日
發(fā)明者于鼎拯 申請人:鐵道建筑研究設(shè)計(jì)院