專利名稱：地下工程大管棚施工用的鉆具的制作方法
技術領域：
本實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作業(yè)中的鉆孔設備。
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，提供強有力的臨時支擴。
目前，國內對需要臨時支護的地層通常采用下述方法施工用大鉆頭先鉆進，退鉆后，套管插入或將套管直接頂入或采用在套管前端焊帶有合金片的鉆頭，直接鉆進。上述方法都有共同的缺點套管中泥巖不能直接排出，需要在套管中反復掏孔排碴。因此，常發(fā)生坍孔、卡鉆，鉆頭不能回收重復使用等情況，造成大管棚孔施作費時費力，效率低，施工費用高，安全度差等弊病。
本實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作業(yè)用的鉆具在大管棚施工中實現(xiàn)一次完成鉆管棚孔，安裝套管，回收鉆具等相關工序。
實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術方案是設計一種同心擴孔套管跟管鉆具，其先導鉆與擴孔鉆按同心結構設計，使用雙作用沖擊回轉液壓鑿巖機驅動，并在套管內沖擊作功。鉆進時，套管與鉆具同步跟進；退鉆時，鉆具與套管分離，并從套管中退出。在大管棚施工中，實現(xiàn)一次完成鉆管棚孔、安裝套管、回收鉆具等相關工序。
本實用新型有如下優(yōu)點鉆速快，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，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100％；操作簡便、可靠、可保證設計要求的深度及角度；施工安全和工程質量好；特別是其比偏心擴孔鉆具加工容易，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，又可在其它基礎加固中使用。
下面結合實施例及其附圖對本實用新型作進一步詳細說明


圖1本鉆具鉆進狀態(tài)示意圖圖2本鉆具回收狀態(tài)示意圖圖3擴孔鉆正視示意圖圖4擴孔鉆側視局部剖視示意圖圖5先導鉆正視示意圖圖6先導鉆俯視示意圖本同心擴孔套管跟管鉆具，由中心及旁側開有水孔的先導鉆1及與其按同心結構設計的擴孔鉆2，用波形螺紋順序聯(lián)接的鉆桿7、鉆桿導向聯(lián)接套8，易返形翼形聯(lián)接套6、導向器3和用矩形螺紋調節(jié)長度且焊接在管靴4上的套管5構成；擴孔鉆2與先導鉆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)巖石抗壓強度不同，先導鉆1超前擴孔鉆2一個距離；導向器3利用其環(huán)形臺階壓在管靴4的環(huán)形臺階上，焊接在管靴4上的導管5的內斜面與導向器3的外斜面以45°的斜面接觸；先導鉆1為球齒鉆頭，其基體比標準的球齒鉆頭稍長，其頸部套裝擴孔鉆2，利用平鍵與擴孔鉆2內孔滑槽聯(lián)接。鉆孔達到設計深度后，先導鉆1反轉可分離退出。
如設計擴孔鉆2基體外徑96mm先導鉆1直徑70mm，采用89mm×4.5mm無縫管作套管5，由于擴孔后的成孔直徑大于96mm，因此套管5能順利跟進，先導鉆1亦能自由退出，即可實現(xiàn)鉆進時套管5與鉆具同步跟進，退鉆時先導鉆1從套管中自由退出。作業(yè)時，將該鉆具安裝在現(xiàn)有液壓鉆孔臺鉆臂上，再配備移動式套管定位器，固定式套管定位器，接碴盤等附件，即可進行大管棚孔施工鉆具鉆進時，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、導向器3組成的鉆具上，當在套管5的管靴口一側看到導向器3后，把先導鉆1與導向器3聯(lián)接好，再將擴孔鉆2套在先導鉆1上，并反時針旋轉90度，使擴孔鉆2卡牢。此時，完成了鉆進前的準備工作。臺車鉆臂移位至布置的孔位，鉆臂頂緊裝置抵緊巖面，按鉆進要求的旋轉方向，即可開始鉆孔。開鉆后，先導鉆1在前鉆導向孔、同時擴孔鉆2緊隨其后擴孔、在鉆進過程中，套管5在導向器3的牽拉作用下同步跟進。直到達到設計要求的孔深為止。鉆進中，泥碴被通過先導鉆1中心水孔及旁側水孔的高壓水沖洗干凈，并通過導向器3的沖洗槽進入套管5，直至排出套管、再經接碴盤流至鉆臂的兩側，這既不污染鉆臂，又不影響鉆臂的連續(xù)鉆進，始終處于高效的工作狀態(tài)。
鉆具回收時，當套管5到達管棚孔的設計深度后、鑿巖機停止工作、繼續(xù)沖洗套管5中的泥碴、待泥碴沖洗干凈，就可準備退鉆。退鉆時，鑿巖機反向旋轉半圈(即順時針旋轉90度)，利用擴孔鉆2與巖面的摩阻力、使擴孔鉆2不動，先導鉆1反轉，它使的凸檔與擴孔鉆2的滑槽對準。此時完成了退鉆前的準備。啟動鉆臂推進機構縮回，鉆桿7及鉆桿導向聯(lián)接套8、易返型翼形聯(lián)接套6、導向器3、先導鉆1一起從套管5中退出，套管5及擴孔鉆2留在孔內，完成了管棚孔的施作任務，先導鉆1得以回收，可反復使用。
權利要求1.一種地下工程大管棚施工用的同心擴孔套管跟管鉆具，其特征在于由中心及旁側開有水孔的先導鉆(1)及與其按同心結構設計的擴孔鉆(2)，用波形螺紋順序聯(lián)接的鉆桿(7)、鉆桿導向聯(lián)接套(8)、易返型翼形聯(lián)接套(6)、導向器(3)和用矩形螺紋調節(jié)長度且焊在管靴(4)上的套管(5)構成；擴孔鉆(2)和先導鉆(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)巖石抗壓強度不同，先導鉆(1)超前擴孔鉆(2)一個距離；導向器(3)的環(huán)形臺階壓在管靴(4)的環(huán)形臺階上，焊接在管靴(4)上的導管(5)其內斜面與導向器(3)的外斜面以45°的斜面接觸。
2.如權利要求1所述的同心擴孔套管跟管鉆具，其特征在于使用回轉及沖擊雙作用液壓鑿巖機驅動。
3.如權利要求1所述的同心擴孔套管跟管鉆具，其特征在于先導鉆采用球齒鉆頭，其基體比標準的該類鉆頭稍長，套裝擴孔鉆(2)的頸部設有用來與擴孔鉆(2)內孔滑槽聯(lián)接的平鍵。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于鐵路隧道等地下工程進行超前預支護加固,大管棚施工用的同心擴孔套管跟管鉆具。主要技術特征為先導鉆1與擴孔鉆2按同心結構設計,并根據(jù)巖石抗壓強度不同確定先導鉆超前擴孔鉆2的超前量。使用雙作用沖擊回轉液壓鑿巖機驅動。鉆進時,套管與鉆具同步跟進,達到設計深度后,擴孔鉆2及套管5留在孔內,其余鉆具退出。在大管棚施工中,實現(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)先權日1997年8月14日
發(fā)明者于鼎拯 申請人:鐵道建筑研究設計院