本发明专利技术公开了一种长螺旋液压支扩钻具，属于钻具结构技术领域。钻具包括钻杆、钻头、多路转向器、中空油缸、高压水泵和支扩器组件；钻杆由空心内管和带螺旋叶片的外管组成，带螺旋叶片的外管中下段的部分留有支扩器组件的安装空间；多路转向器和钻头分别安装在钻具的两端，高压水泵和中空油缸的管路安装在钻杆内部，支扩器组件安装在带螺旋叶片的外管与心管之间，支扩器组件在闭合状态下，其外圆周面上的螺旋片与带螺旋叶片的外管外圆周面上的螺旋片形成连续的螺旋结构，支扩器组件在张开状态下，支扩器组件在中空油缸的作用下逐渐张开，形成封闭的支扩结构。本发明专利技术实现了真正意义上的长螺旋支扩成盘工艺，并保留了原始状态下的长螺旋施工工艺。
【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及一种钻具，具体涉及一种长螺旋液压支扩钻具，属于钻具结构
技术介绍
长螺旋钻机是建筑领域常用的机械设备，目前全国长螺旋钻机的保有量近万台，但仍然沿用二十世纪30年代的钻具形式，目前使用的钻机只是机型增大了，外形及施工方法从未发生过改变，为了使长螺旋钻机从根本上实现节能、环保、高效，充分挖掘其潜在使用价值，我们研发了长螺旋液压支扩钻具。在全国长螺旋钻机的工程实践中也曾出现过类似的钻具，目前，从有关资料上查询的仅2例，①申请号200910064004.5专利技术名称长螺旋支盘桩，该专利技术的介绍它可成孔，支扩，灌注3道工序一体化完成。②申请号201510085938.2专利技术名称为一种挤扩异性桩的施工装置，它在专利技术中注明方法为微型长螺旋挤扩桩，实际工作过程为短螺旋，特点为挤扩部分只是在钻具提升过程中在状体外侧形成三道凸槽，以增加侧阻。以上两种工艺均超出了长螺旋工法范畴，只是简单的将几种桩机工法组合而成，在名称上注明为长螺旋挤扩工艺，下面分别将两种工法的缺陷及不能大面积推广的原因分析如下：长螺旋支盘桩采用的主机为长螺旋钻机，在钻具上增加了钻杆回转接头、一对挤扩臂和一对支扩油泵，其方案存在五点问题；第一：在钻具上增加了回转接头理论上是可实现的，但在实际中会经常出现致命问题，因为回转接头的回转部分是由油封，轴承组成，它不能承受压力，一旦受压就会漏油引起设备无法旋转，因为在钻机钻进过程中，每米钻杆扭矩一般是5吨，最大可达到20吨，因此该螺旋钻具根本无法正常使用；第二：在增加一对挤扩臂后，由于长螺旋施工工艺的特殊性，虚土无法排出，会在支撑臂处存大量余土，这样就造成钻具在支撑臂收回过程中无法收拢，钻具不能上提；第三：由于油缸是外置的，容易受土中的漂石，硬块挤压造成油缸损坏，另外两个外置油缸由于泵站系统的原因也会造成油缸动作不同步，挤扩位置容易发生偏移；第四：该钻具的叶片不连续，往往造成钻进过程排土不畅通，卡、堵钻具，无法上提钻具的现象会经常发生，这也是长螺旋钻具工艺本身所不允许的；第五：支撑臂泵站在钻机外安装，施工中泵站移动频繁，油泵站容易出现故障，油管容易损伤，另外该工法不易于多台设备同时施工。挤扩异性桩的主机也采用为长螺旋钻机，在动力头与钻杆连接处增加了三组小油缸，并与外钻杆相连，还增加了三个支撑臂和双层钻杆，其方案存在三个问题；第一：在钻具上增加了挤扩装置，只是在桩孔外侧增加了三道凸槽，对桩基的承载力提高作用不大，另外在钻具的上提过程中，如何控制速度是关键，如果上提钻具速度过快，地基土收缩变形也变快，该工艺不起任何作用；第二：由于采用了双层钻具，而且内管为内六方，它所承担的扭矩较小，从这点可认为该工艺不能施工大直径桩，因此，该钻具只能做复合地基之用，不是真正意义上的挤扩装置；第三：在钻杆顶部配备了三个小油缸，由于油泵压力小，在挤扩后上提过程中容易出现卡钻，因为该工艺是支撑后不收回直接上提钻具，在桩体周围形成凸槽，若在上升过程中遇到孤石、漂石以及坍塌空影响。该钻具在上提过程中会经常无法上拔的现象。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种长螺旋液压支扩钻具，能够解决现有长螺旋支盘钻具在钻进过程中出土不连续、支撑臂收合时夹土造成钻具无法上提以及钻机挤扩配套装置事故频发等问题。一种长螺旋液压支扩钻具，包括钻杆、钻头、多路转向器、中空油缸、高压水泵、支扩器组件和储渣器；所述钻杆由空心内管和带螺旋叶片的外管组成，带螺旋叶片的外管固定连接空心内管之上，带螺旋叶片的外管中下段的部分留有支扩器组件的安装空间；空心内管的外圆周面和螺旋外管的内圆周面之间形成环形空腔；所述多路转向器位于钻杆的上方但不与钻杆接触，钻头固定连接在钻杆的正下方；高压水泵和中空油缸的管路安装在多路转向器一端的螺旋外管与空心内管形成的空腔内，支扩器组件安装在带螺旋叶片的外管之间，支扩器组件在闭合状态下，其外圆周面上的螺旋片与带螺旋叶片的外管外圆周面上的螺旋片形成连续的螺旋结构，支扩器组件在张开状态下，支扩器组件在中空油缸的作用下逐渐张开，形成封闭的支扩结构；所述储渣器设置在钻头一端的螺旋外管与空心内管形成的空腔内。进一步的，所述支扩器组件由四组上支撑臂、下支撑臂、刮板器和一个支撑环组成，所述下支撑臂的一端与设置在钻头一端的螺旋外管顶部活动连接，所述下支撑臂的另一端与上支撑臂的一端活动连接，上支撑臂的另一端与支撑环活动连接，所述支撑环套装在空心内管上，所述支撑环与中空油缸的作动机构固定连接；所述刮板器设置在每个下支撑臂的内侧面上，每组刮板器配有独立的驱动油缸，当四组上支撑臂和下支撑臂完全支扩到位时，所述刮板器在驱动油缸的作用下展开并将上支撑臂和下支撑臂之间的空间封闭，使整个支扩器组件形成一个封闭的盘状腔体。进一步地，所述支扩器组件内部还设有高压喷水系统，所述高压喷水系统固定安装在空心内管的外圆周面上，在支扩器组件进行支扩之前，高压喷水管向周围的土层进行喷水，起到切割土体的作用，在支扩器组件支扩到位后，高压喷水管向盘状腔体内部喷水，并将进入盘状腔体内部的泥土冲入储渣器中。有益效果：1、本专利技术真正实现了长螺旋钻具钻进过程中出土的连续性，解决了成孔过程中由于叶片不连续造成的成孔卡钻问题，在本钻具专利技术中，我们将支撑臂设计成四组，收拢后可形成闭合的环状柱体，这样可将叶片合理焊接在支撑臂表面，使长螺旋在钻进过程中土的运输通道通畅，很好的解决了施工中钻进“卡钻”现象。2、本专利技术的长螺旋液压挤扩钻具将多路转向器安装在动力变速箱上部，不承受任何外部压力、扭矩，并将各种泵站都安装在钻机的不同位置上，与钻机融为一体。3、本专利技术的支撑臂设计为钻具横段面环周四等分支撑结构，解决了多次旋转成盘的问题，本钻具只需一次旋转45度，同时打开上下刮板器，即可完成成腔工序，另外最重要的环节是类似工法均无法解决的支撑臂合拢问题，施工中常常因支撑臂无法合拢钻具无法上提，支撑臂的空腔很难成形，塌方严重等问题，许多案例证明，承力盘成型不完整是承载力不能满足设计要求的直接原因，这也是上述两种工法无法逾越的障碍，本专利技术在支撑臂内部设置了高压喷水系统，在支扩成腔和支撑臂合拢过程中不断地通过高压水对支扩腔内虚土进行冲切，使之变成泥浆并流入支撑臂下方钻具的储渣器中，从而保证了支撑臂的合拢及钻具顺利上提。4、本专利技术能够简化形成承力盘的施工步骤，钻孔完成后提钻的过程即可实现支扩以及混凝土本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种长螺旋液压支扩钻具，其特征在于，包括钻杆、钻头、多路转向器(1)、中空油缸(2)、高压水泵、支扩器组件(3)和储渣器(4)；所述钻杆由空心内管和带螺旋叶片的外管组成，带螺旋叶片的外管固定连接在空心内管之上，带螺旋叶片的外管中下段的部分留有支扩器组件(3)的安装空间；空心内管的外圆周面和螺旋外管的内圆周面之间形成环形空腔；所述多路转向器位(1)于钻杆的上方但不与钻杆接触，钻头固定连接在钻杆的正下方；高压水泵和中空油缸(2)的管路安装在多路转向器(1)一端的螺旋外管与空心内管形成的空腔内，支扩器组件安装在带螺旋叶片的外管与空心内管之间，支扩器组件(3)在闭合状态下，其外圆周面上的螺旋片与带螺旋叶片的外管外圆周面上的螺旋片形成连续的螺旋结构，支扩器组件(3)在张开状态下，支扩器组件在中空油缸(2)的作用下逐渐张开，形成封闭的支扩结构；所述储渣器(4)设置在钻头一端的螺旋外管与空心内管形成的空腔内。
【技术特征摘要】
1.一种长螺旋液压支扩钻具，其特征在于，包括钻杆、钻头、多路转向器
(1)、中空油缸(2)、高压水泵、支扩器组件(3)和储渣器(4)；
所述钻杆由空心内管和带螺旋叶片的外管组成，带螺旋叶片的外管固定连
接在空心内管之上，带螺旋叶片的外管中下段的部分留有支扩器组件(3)的安
装空间；空心内管的外圆周面和螺旋外管的内圆周面之间形成环形空腔；
所述多路转向器位(1)于钻杆的上方但不与钻杆接触，钻头固定连接在钻
杆的正下方；高压水泵和中空油缸(2)的管路安装在多路转向器(1)一端的
螺旋外管与空心内管形成的空腔内，支扩器组件安装在带螺旋叶片的外管与空
心内管之间，支扩器组件(3)在闭合状态下，其外圆周面上的螺旋片与带螺旋
叶片的外管外圆周面上的螺旋片形成连续的螺旋结构，支扩器组件(3)在张开
状态下，支扩器组件在中空油缸(2)的作用下逐渐张开，形成封闭的支扩结构；
所述储渣器(4)设置在钻头一端的螺旋外管与空心内管形成的空腔内。
2.如权利要求1所述的长螺旋液压支扩钻具，其特征在于，所述支扩器组
件(3)由四组上支撑臂(5)、下支撑臂(6)、刮板器(7)和一个支撑环组成，
所述下支撑臂(6)的一端与设置在钻头一端的螺旋外管顶部活动连接，所述下
支撑臂(6)的另一端与上支撑臂(5)的一端活动连接，上支撑臂(5)的另一
端与支撑环活动连接，所述支撑环套装在空心内管上，所述支撑环与中空油缸
的作动机构固定连接；所述刮板器(7)设置在...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕金领，彭健，
申请(专利权)人：滕金领，
类型：发明
国别省市：河北;13
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