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CN1343281A - 开钻大口径的深孔所用的钻具以及用于开钻所述孔的方法 - Google Patents

开钻大口径的深孔所用的钻具以及用于开钻所述孔的方法 Download PDF

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CN1343281A
CN1343281A CN00804758A CN00804758A CN1343281A CN 1343281 A CN1343281 A CN 1343281A CN 00804758 A CN00804758 A CN 00804758A CN 00804758 A CN00804758 A CN 00804758A CN 1343281 A CN1343281 A CN 1343281A
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rod
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朱利奥·阿科罗尼
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Imi SpA
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Imi SpA
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Abstract

一种用于在土壤中钻大直径深孔的钻具,该钻具包括一主机(1),该主机具有一旋转机(2),旋转机上装备有卡头(9)并且借助于直线运动缸(8)旋转并轴向移动一些钻杆(7),钻杆在其自由端具有一工具(6),所述钻具的特征在于:与旋转机(2)相连的液压接头(3);至少一个与液压接头(3)相连的绞盘(4),且其上设有至少一根钢丝绳(18);一运载箱(5),其借助于钢丝绳(18)与旋转机(2)和工具(6)之间的钻杆(7)滑动连接;在钻具处于作业工况的同时,至少绞盘(4),钢丝绳(18),运载箱(5)可与旋转机(2)的钻杆(7)一起旋转。

Description

开钻大口径的深孔所用的钻具以及用于开钻所述孔的方法
技术领域
本发明涉及一种用于钻大口径深孔的钻具组件，特别是用于打桩和挖井的钻具，以及进行钻孔的方法。
背景技术
要完成用于土壤加固的柱桩通常要经过钻孔、加强筋安装以及混凝土浇铸阶段。通过切割或粉碎土壤并将分离出的材料运走可以实现钻孔。
目前材料的清除可以采用间歇传送方式或采用连续输送方式来实现，该间歇传送方式采用由一旋转装置驱动的冲击式抓斗或一种伸缩式钻杆，该旋转装置每次都必须要提升起来；该连续输送方式借助于一种耳蜗或冲洗液循环。
冲击式抓斗的使用限于凝聚力较小的土壤，特别限于通过套管进行材料输送的情况。
采用带有伸缩式钻杆装置的旋转装置有可能钻出用于直径较大(大到2-3米)的柱桩的孔，但是深度却有限，通常为50-60米。这种深度的限制是由于这样一种实际原因造成的，即切割和材料输送工具与一系列伸缩杆的下端相连以传递切割力矩。由于孔的深度的增加，钻杆的长度或所使用元件的数量必然由于上述限制困难的加强而增加。
一旦直径增大，所述元件的阻力也必然会增大。因此，大口径的深孔只能采用非常高大、非常重和非常昂贵的机器才能获得，而通常这种机器却没有足够的运转空间。
采用耳蜗装置，通常为一种在下部带有锋利刀具的螺管，其上部连接到以旋转机和牵引钢丝绳上，该旋转机驱动旋转运动。所述的方法要求有较高的牵引力和非常高的机器，其高度要与孔的深度相当。实际情况是，挖最大直径为1.2-1.5米、最大深度为25-30米的孔还是有可能实现的。
冲洗液循环装置需要有水泵或空压机，这些水泵或空压机的流量能够随着直径和深度的增大而增加。所述装置仅仅在加工直径较小(200-300毫米)的情况下能够达到非常高的深度。要钻成直径较大的孔(800-1400毫米)就需要采用较大的流量来抽升粉碎材料。
反冲洗装置能够钻出大直径的深孔，并通过压缩空气使得切割或粉碎的材料以在钻杆内向上移动的水流方式被提升出来。该装置仅仅在防水的土壤中使用，或在海上或湖上使用，或者由于外壳昂贵而需要制造防水孔时使用。
发明内容
本发明的目的时为了能钻出一种直径较大且较深的孔，用于一些打桩和挖井的场合，在该场合下该设备的高度、重量和成本受到限制，这种设备在桥梁、涵洞、靠近电缆的建筑物下都能适用，且在湖上和海上也可以适用。
另一个目的时几乎不会增大孔的执行速度。
根据本发明的方法和机器方法，钻孔钻出的材料通过运载箱或类似装置运送大地面，该运载箱沿着钻杆滑动，钻杆在以旋转机的作用下旋转，钻杆与钢丝绳相连，钢丝绳受到绞盘的驱动，绞盘与钻杆一起旋转。所以钻出的材料能快速而连续地被清除掉，而不需要提升和移动钻杆，且不必要停止钻孔作业。
上述目的可以按照权利要求书中所记载的内容来实现。
附图说明
现在参照附图对本发明进行描述，这些附图表示出了作为一些可能实施例的例子，它们是：
图1所示的是一作业中钻具的示意的侧视图，其中运载箱正处于上升阶段；
图2和图3所示的分别为用于将运载箱勾挂到钻杆上的装置的侧视图和横断面视图，其处于松开状态，运载箱可以自由滑动；
图4和图5所示的与图2和3中的情况相同，只是该装置处于勾挂状态；
图6和图7所示的是装备有活塞式运载箱的钻具的两个示意性侧视图，两者处于不同的工况阶段；
图8所示的是一作业中钻具的原理性侧视图，其上装备有一种向下钻孔锤并与一压缩机相连；
图9所示的是图1中所示的钻具的一种变化形式，用于制造高深度和大直径的孔。
具体实施方式
在图1中，标记1所指的是一个主机，它向旋转机2并且借助于液压接头3向绞盘4提供液压力，绞盘与钻杆7一起旋转，钻杆7具有一些纵向凸出的导杆19。标记5指的是运载箱，它在绞盘4的钢丝绳18的驱动下垂直运动。
标记6指的是钻具，它与钻杆7的下端相连。借助于带有杆卡9的钻杆，穿透力和回抽力从旋转机的平移的油缸8传递给钻具6。
标记10指的是一个辅助卡具，它使得钻杆在回抽阶段保持不动以便于后者的拆卸。钻杆7通过一装载机11进行装载并通过装置12进行连接。标记13指的是一个用于移动已清除的材料的传送装置。
在图2，3，4以及5中，标记5′指的是箱体5的一个内套，其上带有一些具有宽度不同的纵向槽21，这些槽形成一个台肩20。
通过与绞盘4相连的钢丝绳18的牵引，该绞盘4与钻杆一起旋转，由于运载箱5在钻杆7上滑动，钻孔材料可以不需停止钻孔也不需要将钻杆抽出就能被连续地运送到地面。
为了在装载阶段使得运载箱保持在下面，且为了在卸载阶段能脱钩，自动挂钩装置包括内套5′。纵向突出导杆19的下端能够与由纵向槽21形成的台肩21相接触。
在向下运动的末端，运载箱5会接触到由钻具6在箱体5的上升、卸载以及下行期间所铰出的泥土。为了实现箱体5和钻杆下端之间的连接，杆卡9将钻杆7卡接在旋转机2上，该旋转机借助于直线运动缸被提升，直到钢丝绳18松弛显示箱体5被钻具6适当地举起为止。旋转机2沿钻孔旋转方向转动钻杆7，使得纵向导杆19的下端覆盖在台肩20上，使得钻杆7和箱体5的内套5′之间自动连接。伴随有向下直线运动的上述旋转使得箱体底部的轴向或径向阀(这种阀时现有的，未示出)开启，从而可以收集分离出的泥土。
在箱体5借助于内套5′勾挂在钻杆7上的状态A下，箱体5与钻杆7一起旋转。箱体5上可以装备有底部钻具，该钻具由于旋转而与钻具6一起挖掘泥土，结果，孔的直径就能够被扩大得比钻具6的直径还大，并且等于箱体5的直径。
在图6和图7所示的变化形式中，运载箱5具有一内部活塞14以便于装载，该活塞在箱体5内滑动并与钢丝绳18相连。
活塞14在受到钢丝绳18牵引时会将分离出的泥土吸进箱体5内。
在这种变化形式中，钻具6的直径与箱体5的直径相同，因此箱体就不需要配备底部钻具。
在图8所示的变化方式中，标记16指的是一个将钻杆孔连接到以空压机的出口管上的接头，并且钻具6由一种向下钻孔锤或类似的破坏性工具构成。
在这种情况下，来自于压缩机的压缩空气将材料从工具齿或牙轮钻具中清除掉而避免对钻具6造成妨碍。由于材料必需能被移动且不必提升到地面，所以有压缩机输送的流量也比较低。
无论采用那种变换形式，本发明的钻具和方法都能迅速地钻出直径较大而深度较深的孔，并且也能在靠近桥梁、建筑物、电力线或其它障碍物附近工作，也可以在湖中和海内工作。
钻具的运载箱的一种变化形式具有一种结构，距离来说，该结构可以沿着图9中的开启线17打开，使得运送到地面上的材料易于排出。

Claims (15)

1.一种用于在土壤中钻大直径深孔的钻具，该钻具包括一主机(1)，该主机具有一装设有卡头(9)的旋转机(2)，并且借助于直线运动缸(8)旋转并轴向移动一系列钻杆(7)，钻杆在其自由端具有一工具(6)，其特征在于，包括有：
与旋转机(2)相连的液压接头(3)；
至少一个与液压接头(3)相连的绞盘(4)，且其上设有至少一根钢丝绳(18)；
一运载箱(5)，其借助于所述钢丝绳(18)与旋转机(2)和刀具(6)之间的钻杆(7)滑动连接；
在钻具处于作业工况的同时，至少一绞盘(4)，一钢丝绳(18)，一运载箱(5)与旋转机(2)的钻杆(7)一起旋转。
2.如权利要求1所述的钻具，其特征在于，钻杆(7)具有至少一个纵向突出导杆(19)，该导杆在距离工具(6)一预定距离的地方具有一下部自由端；运载箱(5)具有一轴向内套(5′)，该内套具有至少一个内槽(21)，相关的导杆(19)随着运载箱(5)沿着钻杆(7)的轴向运动而在内槽内滑动，在相应于运载箱(5)勾挂在一系列钻杆(7)的情况(A)下，每一个具有一横向台肩(20)的所述槽(21)用于阻挡导杆(19)的相应自由端。
3.如权利要求1所述的钻具，其特征在于，运载箱(5)的底部上设有钻具齿(22)。
4.如权利要求1所述的钻具，其特征在于，运载箱(5)上设有一开启线(17)，用于实现同一箱体(5)的开启。
5.如权利要求1所述的钻具，其特征在于，它还包括一传送装置(13)，其位于主机(1)的附近，用于传送运载箱(5)运送来的材料。
6.如权利要求1所述的钻具，其特征在于，它还包括一位于绞盘(4)下方的用于拆卸钻杆(7)的辅助卡头(10)。
7.如权利要求1所述的钻具，其特征在于，还包括钻杆(7)的一装载机(11)，用于将钻杆输送给钻杆连接装置(12)。
8.如权利要求1所述的钻具，其特征在于，运载箱(5)含有一内部活塞(14)，该活塞与钢丝绳(18)相连，以便于将材料装载到同一个箱体(5)中。
9.如权利要求1所述的钻具，其特征在于，刀具(6)由向下钻孔锤构成，空气射流经接头(16)从压缩机(15)流出流经该钻孔锤。
10.一种用于在土壤中钻大直径深孔的方法，其特征在于，该方法包括：
运载箱(5)沿着钻杆(7)一直向下滑动直到接触到位于孔底的被铰出的材料为止；
运载箱(5)转动将其压在孔底，以便将材料转移到运载箱(5)中；提升运载箱(5)直到其到达地面上；
对运载箱(5)进行卸载。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在下行、装载以及卸载的同时，工具(6)和钻杆(7)一直处于活动状态。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在上升同时，工具(6)和钻杆(7)处于活动状态。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在运载箱(5)旋转的同时，后者也钻孔。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，它包括，在运载箱(5)下行到孔底上之后，钻杆(7)停止旋转，钻杆(7)的提升到刀具(6)与运载箱的底部相接触，随着钻杆与运载箱(5)一勾挂在一起，钻杆就启动旋转。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在运载箱(5)上升之前，钻杆停止旋转，钻杆(7)的反转使得运载箱(5)从钻杆(7)上被释放下来。
CN00804758A 1999-03-11 2000-03-11 开钻大口径的深孔所用的钻具以及用于开钻所述孔的方法 Pending CN1343281A (zh)

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