防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器制造技术

本发明专利技术公开了防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器；包括能够沿轴向相对导杆段移动的套管锤击段；套管锤击段从上向下依次包括连接杆、套管和套管锤击头；连接杆与钻杆接头连接；套管壁上设有若干排水/排砂孔；套管锤击头呈竖直设置的管状，上端与套管的下端固定，下端的内径在套管下端的内径和导杆的外径之间；导杆段包括导杆、导杆螺帽和导杆锤击座；导杆螺帽的外径大于套管锤击座下端的内径；导杆锤击座呈管状，套设固定在导杆下端的外侧，下端通过锥形螺纹与取土器连接。本发明专利技术不仅具备锤击取土功能，能够有效防止钻杆或取土器连接处丝扣松动而脱落，还更易于起拔，且防止埋钻。且防止埋钻。且防止埋钻。

【技术实现步骤摘要】
防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器


[0001]本专利技术涉及岩土工程勘察和地质勘查
，特别涉及防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器。

技术介绍

[0002]在岩土工程勘察和地质勘查中，随着工程规模的不断增大、基础埋置深度的不断增加，勘探孔深度也越来越深。勘探取样时浅部土层往往采用地面重锤锤击取土，但随着勘探深度增加，地面锤击取土传递到取土器上的锤击能量越来越小，锤击效果越来越差，而且起拔时难度越来越大，易造成起钻事故。
[0003]因此，勘探孔钻至一定深度时，常常采用孔底锤击器取土，通过利用钻杆自重的冲击力，使孔底锤击器套管内上、下锤体锤击，直接在孔底锤击取土，有效解决一定深度以下取土样锤击能量不足的问题。
[0004]首先，现有常规的孔底锤击器因锤击导向杆截面一般为扁方圆形或六方形，孔底锤击器套管上口定位块中心也设置略大的扁方圆形或六方形孔，所以导向杆震动或转动会带动钻具整体旋转，虽具有在孔底锤击器锤击取土过程中拧紧钻具或取土器松动的连接丝扣的功能，但也正是由于导向杆会带动钻具整体旋转，孔底锤击时，因击振、反弹或反跳造成钻杆与钻杆、钻杆和孔底锤击器、孔底锤击器与取土器连接处丝扣松动，常出现钻具脱落的现象，打捞费时费力，且存在打捞失败、钻孔作废的风险，脱落的钻具还可能对后续地下基础的施工带来一定的困难或风险隐患。
[0005]其次，目前常规的孔底锤击器基本都是套管内锤击，套管虽有排泄孔，但套管内下端的下锤体表面往往会沉积一些较粗的土颗粒或砂砾石，锤击时会因受力不均产生反跳而形成偏心冲击力，影响锤击效果和取土质量(土样筒一侧易上移或翻卷，致使土样扰动)，且极易使孔底锤击器上、下邻近钻具的丝扣脱丝，钻具脱落。
[0006]最后，目前常规孔底锤击器在深厚砂层、粉土层中锤击采集土样时，因孔底锤击器套管直径较大，且长度较长，锤击时套管不动，在套管内通过自由活动的导向杆下端的上锤击体利用钻杆自重锤击套管内下端的下锤击体，而在锤击过程中，孔底沉积下来的粉土、砂土时常会包裹住孔底锤击器套管，发生埋钻事故；特别是水域钻探在砂土、粉土层中采用孔底锤击器取土时，更易发生埋钻事故,如水域施工时，砂土、粉土更易塌孔。处理埋钻事故时仅采用旋转钻具是不足以解决埋钻问题的，而进行反打仍然可能因为震动导向杆会带动孔底锤击器所连接的钻杆或取土器反转带来钻具脱落的巨大风险，甚至无法解决埋钻。
[0007]以上这些问题增大了勘探工作的难度和成本。
[0008]鉴于目前常孔底锤击器存在钻具易脱落、易埋钻的问题，在锤击取土时为防止钻具脱落需在孔口作业平台上不断地用管钳拧紧钻杆，以防止钻具脱落，费时费力；在砂土粉土层中采集土样时，为防止埋钻事故的发生，常采用在孔底锤击器下端连接常规钻杆的做法，且钻孔越深、砂土越厚连接的钻杆越多，钻杆下面再连接取土器，以减小孔底锤击时埋钻的风险，也减小发生埋钻事故后处理的难度，这样孔底锤击器没有真正起到孔底锤击的
功效，在处理埋钻事故反打时也需不停的在孔口作业平台上用管钳拧紧钻杆，防止反打时钻具脱落。
[0009]目前岩土工程勘察中采用常规孔底锤击器取土时为防止钻具脱落和埋钻所进行的这些操作，费时费力，同时也增大了塌孔和埋钻的风险。现有技术中仅存在一种在工程勘察领域较常用的利用钻杆自重的冲击力采集土样的孔底锤击取土器，以解决取土深度较大时地面锤击所面临的诸多问题和困难：
[0010]如公开号为CN2248241Y专利公开文本中公开的一种孔底锤击器，它包括由套管、锤体和导向杆组成的钻具，套管上端内侧装有键，定位块中心设一方孔，导向杆上端连接钻杆的锁接头，导向杆截面呈扁圆形，导向杆贯穿定位方孔，可带动钻具整体旋转，导向杆下端装有上锤体，套管下端内侧装有下锤体，靠钻杆自重的冲击力，通过套管内上、下锤体锤击，直接在孔底锤击取土器取土。该专利使用方便，总体导向性好，有效锤击长度在1.5米左右，确保了足够的锤击力量，孔越深其取土效果越佳。
[0011]通过对上述方案的分析可知：该专利虽可以解决孔深较深时地面锤击取样的不足和困难，可以做到利用钻杆自重进行孔底锤击取样，由于其导向杆为扁方形，套管上端的键也为扁方形，能始终带动钻具整体旋转，能在锤击取样过程中随时拧紧钻具，但该孔底锤击器却存在以下问题和缺陷：
[0012]1、由于导向杆能始终带动钻具整体转动，孔底锤击器导向杆带动上锤体冲击套管下部的下锤体时势必会产生击振或锤体反弹，引起钻具反转，使钻杆与钻杆、钻杆与孔底锤击器、孔底锤击器与取土器连接处丝扣松动，可能致使钻具脱落；
[0013]2、由于该专利技术采取的是套管内锤击，为排出泥砂和水、减小锤体冲击时的阻力在套管处设置若干排泄孔，但套管下端的下锤体表面往往很容易沉积一些较粗的土颗粒或砂砾石，引起钻具反跳、锤击力偏心，影响锤击效果和取土质量(土样筒一侧易上移或翻卷，造成土样作废)，且极易使孔底锤击器上、下邻近钻具反转，丝扣脱丝，钻具脱落；
[0014]3、该孔底锤击器套管虽略小于取土器，但明显大于钻杆直径，长度2.0m左右，直接和取土器连接，锤击在套管内进行，锤击时套管不动，锤击过程中孔底锤击器套管形成相对静止、表面积大的空间体，而孔底悬浮粉土、砂土易沉积下来包裹住孔底锤击器套管，导致严重的埋钻事故，故在砂土、粉土层中锤击取样时易产生埋钻的风险，特别是在深厚的砂层和水域施工的砂层中；一旦埋钻后仅靠旋转一般是无法解决埋钻事故的，而采用反打法击振会使导向杆转动，并带动钻具旋转，极易使钻具脱丝而脱落，打捞到钻具的概率很小。
[0015]因此，如何解决现有技术在孔底锤击取土时钻具脱落或埋钻事故频发的缺陷成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0016]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器，实现的目的是：解决现有孔底锤击器在锤击取土和处理埋钻事故反打时，钻具各连接处丝扣可能出现松动而脱落的问题；克服常规孔底锤击器因采用套管内锤击，锤击面上易沉积较粗的土颗粒或砂砾石，引起钻具反跳、锤击力偏心影响锤击效果和取土质量的弊病；克服常规孔底锤击器锤击时，套管段易被粉土、砂土包裹而导致埋钻的缺陷。
[0017]为实现上述目的，本专利技术公开了防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器，包括套管锤
击段和导杆段；
[0018]所述套管锤击段和所述导杆段均为圆形管状结构；
[0019]所述导杆段包括导杆，以及设置在导杆上端的导杆螺帽和设置在导杆下端的导杆锤击座；
[0020]所述导杆段的所述导杆螺帽和所述导杆设置在所述套管锤击段内，与所述套管锤击段同轴设置，使所述套管锤击段能够沿轴向相对所述导杆段移动；
[0021]所述套管锤击段从上向下依次包括连接杆、套管和套管锤击头；
[0022]所述连接杆与钻杆接头连接；
[0023]所述套管壁上设有若干排水/排砂孔；
[0024]所述套管锤击头呈竖直设置的管状，上端与所述套管的下端固定，下端的内径在所述套管下端的内径和所述导杆的外径之间；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器；其特征在于，包括套管锤击段和导杆段；所述套管锤击段和所述导杆段均为圆形管状结构；所述导杆段包括导杆(10)，以及设置在所述导杆(10)上端的导杆螺帽(6)和设置在所述导杆(10)下端的导杆锤击座(11)；所述导杆段的所述导杆螺帽(6)和所述导杆(10)设置在所述套管锤击段内，与所述套管锤击段同轴设置，使所述套管锤击段能够沿轴向相对所述导杆段移动；所述套管锤击段从上向下依次包括连接杆(2)、套管(4)和套管锤击头(8)；所述连接杆(2)与钻杆接头(1)连接；所述套管(4)壁上设有若干排水/排砂孔(5)；所述套管锤击头(8)呈竖直设置的管状，上端与所述套管(4)的下端固定，下端的内径在所述套管(4)下端的内径和所述导杆(10)的外径之间；所述导杆螺帽(6)的外径大于所述套管锤击头(8)下端的内径，约束所述导杆(10)的上端无法从所述套管(4)的下端脱出；所述导杆锤击座(11)呈管状，套设固定在所述导杆(10)下端的外侧，下端通过锥形螺纹与取土器连接。2.根据权利要求1所述的防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器，其特征在于，所述套管锤击段的长度为1.64m
±
5％；所述导杆段的长度为1.16m
±
5％；在所述套管锤击头(8)接触所述导杆锤击座(11)时，所述导杆段的顶端与所述套管锤击段的套管内腔顶部之间的距离为15cm
±
5％。3.根据权利要求1所述的防脱落和防埋钻的新型孔底锤击器，其特征在于，所述套管锤击头(8)上端与所述套管(4)的下端之间通过螺纹连接方式固定连接；所述套管锤击头(8)下端的内径和所述导杆(10)的外径之间存在6mm的间隙。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：董教社，陈洪胜，屈炜佳，罗凌云，张文卓，
申请(专利权)人：上海市城市建设设计研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：