一种搅拌旋喷用钻具制造技术

本发明专利技术提供一种搅拌旋喷用钻具，包括钻杆和钻头。钻杆外表面具有钻杆搅拌翅，钻杆内部具有第一浆液通道和第一气体通道。钻头外表面具有钻头搅拌翅，钻头底端具有钻齿，钻头内部具有第二浆液通道；钻头外表面具有沿着垂直于钻头设置方向进行喷浆的侧部喷浆组件，钻头内部底端具有向下喷浆的底部喷浆组件，底部喷浆组件的喷射端高于钻齿底端。钻头固定于钻杆底端，钻头的第二浆液通道向上连通钻杆的第一浆液通道，钻头侧部喷浆组件和底部喷浆组件分别独立连通钻头的第二浆液通道和钻杆的第一气体通道。本发明专利技术通过设置钻杆搅拌翅和钻头搅拌翅，实现了快速钻进，通过独立传送高压介质和高压气体并在喷射端实现高压介质和高压气体的混合，喷射行程远。

Stirring rotary jet drilling tool

The invention provides a drilling tool for stirring rotary jet, comprising a drill rod and a drill bit. The outer surface of the drill pipe is provided with a drilling rod stirring wing, and the inside of the drill rod is provided with a first slurry passage and a first gas passage. The drill bit has the outer surface of the stirring fin, the bottom has bit drilling teeth, with second bit internal slurry channel; bit side along the outer surface has a component perpendicular to the direction of the drill set of shotcrete shotcrete, drill the inner bottom has a bottom spraying component down shotcrete, the bottom end component is higher than that of spraying jet drilling teeth at the bottom. The drill bit is fixed on the bottom of the drill pipe, drill bit to the first channel second slurry slurry channel connected pipe, a first gas channel bit side spraying components and components respectively connected at the bottom of the shotcrete independent drill drill pipe and slurry channel second. Through the drill pipe and drill stirring stirring wing wing, to achieve a rapid drilling through independent transmission medium and high pressure gas and high pressure in high pressure and high pressure gas mixing jet jet travel far end.

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌旋喷用钻具
本专利技术涉及搅拌旋喷
，具体地说是一种搅拌旋喷用钻具。
技术介绍
高层建筑对地基的承载能力要求越来越高，随之越来越多的地基处理技术应用，搅拌旋喷技术是在高压旋喷基础上发展起来的地基处理新技术，搅拌旋喷技术采用大流量泵送水泥浆，搅拌成桩，在保证施工质量的同时提高了施工效率。在现有搅拌旋喷施工中，水泥土桩成桩直径小、桩身搅拌不均匀、需要引孔设备配合施工，以解决施工效率低、返浆量大的特点。而常用的施工设备有单管法、二重管法、三重管法。一般需要用钻探机械预先成孔，在孔内置入高喷管进行旋喷施工，施工中冒浆需要用污水泵及时吸收。查看既有水泥土桩施工钻具，深层搅拌设备普遍存在功率大，扭矩小，施工深度浅，在密实砂层和硬黏性土中施工效率低，且单一搅拌轴成桩直径小等缺点。再加上，高压旋喷设备本身不具备自钻功能，需要其他设备配合成孔，且施工效率较低，成桩直径较小，劳动力占用多，经济性差。基于此，设计一种搅拌旋喷用钻具，旨在解决高压旋喷设备因不具备自钻孔而施工效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种搅拌旋喷用钻具。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种搅拌旋喷用钻具，其结构包括钻杆和钻头。其中：钻杆外表面具有钻杆搅拌翅，钻杆内部具有第一浆液通道和第一气体通道。钻头外表面具有钻头搅拌翅，钻头底端具有钻齿，钻头内部具有第二浆液通道；钻头外表面还具有沿着垂直于钻头设置方向进行喷浆的侧部喷浆组件，钻头内部底端具有向下喷浆的底部喷浆组件，侧部喷浆组件和底部喷浆组件分别具有一个喷射端和两个不连通的进口端，侧部喷浆组件和底部喷浆组件的其中一个进口端分别连通第二浆液通道，底部喷浆组件的喷射端高于钻齿的底端。钻头固定连接于钻杆底端，钻头的第二浆液通道向上连通钻杆的第一浆液通道，钻头侧部喷浆组件的另一个进口端向上连通钻杆的第一气体通道，钻头底部喷浆组件的另一个进口端向上间接或直接连通钻杆的第一气体通道。在钻具的工作过程中，通过钻杆具有的钻杆搅拌翅和钻头具有的钻头搅拌翅和钻齿，实现了快速钻进，同时，钻杆接入外部高压介质的第一浆液通道连通钻头的第二浆液通道，第二浆液通道连通侧部喷浆组件或底部喷浆组件的其中一个进口端，钻杆接入外部高压气体的第一气体通道连通钻头的侧部喷浆组件或底部喷浆组件的另一个进口端，在侧部喷浆组件或底部喷浆组件的喷射端，高压介质和高压气体同时向外喷出，喷射力度强，成桩效果优。在上述结构的基础上，所涉及钻杆具体结构包括接入外部高压介质的内管、套设于内管外侧的外管、以及对称或环形连接于外管外表面的钻杆搅拌翅，内管的内腔为第一浆液通道，外管与内管之间形成连通外部高压气体的第一气体通道。钻杆的结构还包括上法兰和下法兰，上法兰向下密封接触于上述内管和外管的上端面，下法兰向上密封接触于上述内管和外管的下端面，且上法兰和下法兰上分别开设有连通上述第一气体通道的气孔以及连通第一浆液通道的浆液孔。进一步的，为了保证搅拌旋喷技术中钻杆的钻进深度，所涉及钻杆的数量为至少两个，至少两个钻杆上下排列呈一条直线，且相邻钻杆之间，处于较上方钻杆的下法兰和处于较下方钻杆的上法兰之间止口对接并环形或对称连接有传扭键，以更好的传递提升或加压工况下的轴向力。传扭键本身开设有孔，螺栓依次穿过处于较上方钻杆的下法兰、传扭键的孔、处于较下方钻杆的上法兰，并紧固连接有螺母；处于较上方钻杆下法兰的气孔和浆液孔正对处于较下方钻杆上法兰的气孔和浆液孔。在实际使用中，要想提高钻杆在使用过程中的强度，在外管和上法兰、下法兰之间分别连接法兰筋板也是一种解决方式，其中，法兰筋板环形或对称布置于外管外表面。优选，法兰筋板包括长筋板和短筋板，当法兰筋板环形布置时，长筋板和短筋板交叉设置。针对钻杆结构中的钻杆搅拌翅，其可以是翼板型搅拌翅，也可以是螺旋型搅拌翅，还可以是翼板型搅拌翅和螺旋型搅拌翅的组合。其中，螺旋型搅拌翅分段焊接或连续焊接于同一根钻杆的外管外表面，或者，翼板型搅拌翅和螺旋型搅拌翅交叉焊接于同一根钻杆的外管外表面。在上述结构的基础上，所涉及钻头的结构包括钻头外管、布置于钻头外管外表面的钻头搅拌翅、对称或环形布置于钻头外管外表面的侧部喷浆组件、布置于钻头外管内部的底部喷浆组件、以及连接于钻头外管底部的钻齿。钻头外管的内腔作为第二浆液通道，钻头外管的顶端固定有连接法兰，连接法兰上开设连通第二浆液通道的法兰浆液孔和连通第一气体通道的法兰气孔；当钻头外管通过连接法兰与钻杆的下法兰连接止口对接并螺栓固定时，连接法兰的法兰浆液孔和法兰气孔正对下法兰的浆液孔和气孔。侧部喷浆组件的个数为至少两个，至少两个侧部喷浆组件对称或环形排列于至少一个平面内；底部喷浆组件的个数为至少一个，至少一个底部喷浆组件重合、对称或环形排列于钻头外管的中心线，且底部喷浆组件的喷射端高于钻头外管的底端端口。具体的，侧部喷浆组件和所述底部喷浆组件的结构相同，分别包括输浆管、套管、喷嘴和第一通气管；输浆管的其中一端作为进口端，其垂直于钻头外管并连通第二浆液通道；套管套设于输浆管外侧并与输浆管形成不连通第二浆液通道的第二气体通道，套管的其中一端连接于钻头外管，套管的另一端连接有堵头，该堵头上开设有通孔；喷嘴连接于输浆管的另一端，也就是输浆管的喷射端，且喷嘴间隙穿过所述堵头的通孔；第一通气管位于套管外侧，第一通气管作为喷浆组件的另一个进口端，第一通气管一端连通连接法兰的法兰气孔，第一通气管另一端连通套管与输浆管形成的第二气体通道，在钻杆中高压气体经法兰气孔依次进入第一通气管和第二气体通路后，高压气体由喷嘴与堵头之间的间隙向外喷出。在套管端部设置堵头的结构基础上，为了进一步避免外部高压介质由钻头外管进入输浆管的压力过高而回流进入套管与输浆管形成的第二气体通道，输浆管外表面具有台肩，台肩位于第一通气管和堵头之间，输浆管通过台肩与套管内壁接触；输浆管的台肩上开设有台肩通孔，输浆管外表面滑动连接有挡盖，该挡盖在外部高压介质通入钻头外管或外部高压气体接入第一通气管时沿着输浆管滑动以遮挡或不遮挡上述台肩通孔。为了实现更好的喷浆效果，同时提高喷浆效率，侧部喷浆组件的数量不小于四个且为偶数个，偶数个侧部喷浆组件均分成至少两组且上下一一相对，上下相对且相邻的两个侧部喷浆组件之间布置有第二通气管，第二通气管向上连通处于较上方喷浆组件的环形气体通道，第二通气管向下连通处于较下方喷浆组件的环形气体通道；当钻头搅拌翅位于上下相对布置的两个侧部喷浆组件之间时，第二通气管垂直穿过该钻头搅拌翅。针对钻头外管外表面布置的钻头搅拌翅，其可以是翼板型搅拌翅，也可以是分段或连续排列的螺旋型搅拌翅，还可以是交叉布置的翼板型搅拌翅和螺旋型搅拌翅。本专利技术的一种搅拌旋喷用钻具与现有技术相比所产生的有益效果是：1）本专利技术尤其适用于典型黄河流域的地层，基于钻杆和钻头分别具有搅拌翅，实现了钻具在使用过程中的快速进给，提高了施工效率，再加上，钻头中第二浆液通道与钻杆中第一浆液通道的连通，钻头中喷浆组件与第二浆液通道和钻杆中第一气体通道的独立连通，以及接入喷浆组件中外部高压介质和高压气体在喷浆组件喷射端的混合喷射，提高了喷射的距离，解决了现有光圆钻具和具有搅拌翅的钻具在密实砂层中钻进困难及不返浆气的问题；2）本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种搅拌旋喷用钻具，其结构包括钻杆和钻头，其特征在于，所述钻杆外表面具有钻杆搅拌翅，钻杆内部具有第一浆液通道和第一气体通道；所述钻头外表面具有钻头搅拌翅，钻头底端具有钻齿，钻头内部具有第二浆液通道；所述钻头外表面还具有沿着垂直于钻头设置方向进行喷浆的侧部喷浆组件，钻头内部底端具有向下喷浆的底部喷浆组件，所述侧部喷浆组件和底部喷浆组件分别具有一个喷射端和两个不连通的进口端，侧部喷浆组件和底部喷浆组件的其中一个进口端分别连通第二浆液通道，底部喷浆组件的喷射端高于钻齿的底端；所述钻头固定连接于钻杆底端，钻头的第二浆液通道向上连通钻杆的第一浆液通道，钻头侧部喷浆组件的另一个进口端向上连通钻杆的第一气体通道，钻头底部喷浆组件的另一个进口端向上间接或直接连通钻杆的第一气体通道。

【技术特征摘要】
1.一种搅拌旋喷用钻具，其结构包括钻杆和钻头，其特征在于，所述钻杆外表面具有钻杆搅拌翅，钻杆内部具有第一浆液通道和第一气体通道；所述钻头外表面具有钻头搅拌翅，钻头底端具有钻齿，钻头内部具有第二浆液通道；所述钻头外表面还具有沿着垂直于钻头设置方向进行喷浆的侧部喷浆组件，钻头内部底端具有向下喷浆的底部喷浆组件，所述侧部喷浆组件和底部喷浆组件分别具有一个喷射端和两个不连通的进口端，侧部喷浆组件和底部喷浆组件的其中一个进口端分别连通第二浆液通道，底部喷浆组件的喷射端高于钻齿的底端；所述钻头固定连接于钻杆底端，钻头的第二浆液通道向上连通钻杆的第一浆液通道，钻头侧部喷浆组件的另一个进口端向上连通钻杆的第一气体通道，钻头底部喷浆组件的另一个进口端向上间接或直接连通钻杆的第一气体通道。2.根据权利要求1所述的一种搅拌旋喷用钻具，其特征在于,所述钻杆的结构包括接入外部高压介质的内管、套设于内管外侧的外管、以及对称或环形连接于外管外表面的钻杆搅拌翅，所述内管的内腔为第一浆液通道，所述外管与内管之间形成连通外部高压气体的第一气体通道；所述钻杆的结构还包括上法兰和下法兰，所述上法兰向下密封接触于上述内管和外管的上端面，所述下法兰向上密封接触于上述内管和外管的下端面，且上法兰和下法兰上分别开设有连通上述第一气体通道的气孔以及连通第一浆液通道的浆液孔。3.根据权利要求2所述的一种搅拌旋喷用钻具，其特征在于,所述钻杆的数量为至少两个，至少两个钻杆上下排列呈一条直线，且相邻钻杆之间，处于较上方钻杆的下法兰和处于较下方钻杆的上法兰之间止口对接并环形或对称连接有传扭键，传扭键本身开设有孔，螺栓依次穿过处于较上方钻杆的下法兰、传扭键的孔、处于较下方钻杆的上法兰，并紧固连接有螺母；处于较上方钻杆下法兰的气孔和浆液孔正对处于较下方钻杆上法兰的气孔和浆液孔。4.根据权利要求2所述的一种搅拌旋喷用钻具，其特征在于,所述外管与上法兰、下法兰之间分别连接有法兰筋板，所述法兰筋板对称或环形布置于外管外表面。5.根据权利要求2所述的一种搅拌旋喷用钻具，其特征在于,所述钻杆搅拌翅包括翼板型搅拌翅和螺旋型搅拌翅中的至少一种，所述螺旋型搅拌翅分段焊接或连续焊接、翼板型搅拌翅和螺旋型搅拌翅交叉焊接于同一根钻杆的外管外表面。6.根据权利要求2或3或4或5所述的一种搅拌旋喷用钻具，其特征在于,所述钻头的结构包括钻头外管、布置于钻头外管外表面的钻头搅拌翅、对称或环形布置于钻头外管外表面的侧部喷浆组件、布置于钻头...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋义仲，冯少春，朱锋，侯庆国，刘彬，薛磊，米春荣，苗雨顺，周洋，张学军，房启林，刘珂，韩国梁，
申请(专利权)人：山东省建筑科学研究院，山东省地质探矿机械厂，
类型：发明
国别省市：山东,37