專利名稱：一種高壓水射流巖土層擴(kuò)孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及巖土工程領(lǐng)域一種鉆機(jī)，尤其是具有擴(kuò)孔功能的土層錨桿鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
土層錨桿(亦稱土錨)是一種埋入土層深處的受拉桿件，它一端與工程構(gòu)筑物相連，另一端埋入事先鉆好的孔洞中，用以承受來(lái)自工程構(gòu)筑物的拉拔力。為了提高土錨的承載力，通?？梢栽黾勇袢肷疃?，另一種辦法就是進(jìn)行土層錨桿孔擴(kuò)孔。土層錨桿孔擴(kuò)孔是將土層鉆孔直徑進(jìn)行二次擴(kuò)大或局部擴(kuò)大的巖土施工方法，它的提出是為了在不增加土錨埋入段的長(zhǎng)度和直徑的情況下，最大程度的提高土錨的承載能力。因此，在實(shí)際的施工當(dāng)中， 當(dāng)鉆機(jī)鉆孔完成之后，必須對(duì)孔洞下部進(jìn)行一次或多次旋切擴(kuò)大，形成一種深度方向上的階梯形狀。土錨擴(kuò)孔的方法大致有三種機(jī)械擴(kuò)孔法，爆破擴(kuò)孔法和水射流擴(kuò)孔法。機(jī)械擴(kuò)孔法是應(yīng)用最早、較成熟的一種土錨擴(kuò)孔方法，但其自身仍然存在著不足， 如機(jī)械擴(kuò)孔不可避免地存在著如何排出孔內(nèi)切削物的難題，而且它僅適用于密實(shí)土和粘性土層中鉆孔的擴(kuò)孔。爆破擴(kuò)孔法只適用于制作埋置較深的底端擴(kuò)大型錨桿，因?yàn)榻咏孛鏁?huì)加大周圍土體的破壞區(qū)，影響錨桿的固定強(qiáng)度。另外，爆破擴(kuò)孔法還受到其他因素的限制，如炸藥使用方面的安全可靠性、炸藥用量、孔穴尺寸的不易確定性等等。目前該技術(shù)從商業(yè)角度看，還未受到歡迎。高壓水射流技術(shù)應(yīng)用于土錨擴(kuò)孔還是近幾年來(lái)剛剛出現(xiàn)的，它是利用高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生的高壓射流作為切削工具，沖蝕、剝離孔內(nèi)土體，以達(dá)到擴(kuò)孔目的。因高壓水射流擴(kuò)孔具有柔性切割、柔性破碎兼有清洗等多種功能，克服了機(jī)械擴(kuò)孔中清渣困難、刀具易卡死等難題，因此它是一種較理想的巖土層擴(kuò)孔方法，尤其適用于含有礫石等雜質(zhì)的非均勻回填土層。但目前水射流技術(shù)在擴(kuò)孔中的應(yīng)用多是通過(guò)專用擴(kuò)孔機(jī)具來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在鉆孔完成后，需要再次向鉆孔中投入擴(kuò)孔設(shè)備，這樣一來(lái)增加操作復(fù)雜度和操作時(shí)間，二來(lái)增加了設(shè)備投資，也因此限制了水射流擴(kuò)孔方法的推廣與應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有機(jī)械擴(kuò)孔法清渣困難、爆破擴(kuò)孔法孔徑大小及形狀不容易控制、水射流擴(kuò)孔法操作復(fù)雜等不足，本實(shí)用新型提供一種水射流巖土層擴(kuò)孔裝置，該裝置無(wú)需增加專用擴(kuò)孔機(jī)具，且鉆孔和擴(kuò)孔一次完成。一種高壓水射流巖土層擴(kuò)孔裝置，包括鉆具機(jī)頭3、桿間聯(lián)接器4、鉆頭5、螺旋鉆桿7，鉆具機(jī)頭通過(guò)螺旋鉆桿中的桿間聯(lián)接器與鉆頭相連，其特征是擴(kuò)孔裝置增加了一個(gè)高壓泵組，并在鉆具機(jī)頭上增設(shè)高壓水接入口，在鉆頭上安裝了噴嘴12，噴嘴的安裝位置緊靠鉆頭刀具，采用錐螺紋與鉆桿聯(lián)接。螺旋鉆桿由外螺紋端頭8、0形圈9、密封環(huán)10、內(nèi)螺紋端頭11組成。外螺紋端頭和內(nèi)螺紋端頭之間通過(guò)波形錐螺紋聯(lián)接，內(nèi)外螺紋端頭的另一端與鉆桿或鉆頭焊接。此外在噴嘴與鉆桿中心孔相連通的地方設(shè)有濾網(wǎng)13。[0008]本實(shí)用新型在不影響鉆孔機(jī)具原有使用功能的基礎(chǔ)上，對(duì)鉆具進(jìn)行了合理的改進(jìn)，使其兼具有射流擴(kuò)孔功能。


圖1為YTM87型土錨鉆機(jī)改進(jìn)后的擴(kuò)孔裝置示意圖。水射流由鉆機(jī)本身所帶的泵站或錨桿注漿機(jī)提供，產(chǎn)生的高壓水通過(guò)高壓軟管接入鉆具機(jī)頭， 由螺旋鉆桿中心孔輸送到改進(jìn)后的鉆頭噴嘴處。鉆孔時(shí)，水射流閥門關(guān)閉；需要擴(kuò)孔時(shí)，水射流閥門打開，壓力水通過(guò)噴嘴高速噴出，并隨鉆桿旋轉(zhuǎn)，對(duì)周圍巖土層進(jìn)行切削，直至孔體擴(kuò)大到所需直徑。在整個(gè)水射流系統(tǒng)中，工作壓力很高，為了保證密封設(shè)計(jì)了中間聯(lián)接器，圖2、圖3 分別為鉆桿和鉆桿之間、鉆桿和鉆頭之間聯(lián)接器構(gòu)造圖，除了波形錐螺紋起到一定的密封作用之外，密封環(huán)10是保證密封性能的重要部件。兩道0形密封圈配合密封環(huán)進(jìn)一步加強(qiáng)了系統(tǒng)的密封性能。為了提高水射流的切削效果，采用了角型空化噴嘴。角型空化噴嘴由于其具有空化作用，在淹沒(méi)狀態(tài)下，可比普通噴嘴的切削效率高出數(shù)倍。本實(shí)用新型的有益效果是(1)通過(guò)對(duì)原鉆機(jī)進(jìn)行部分改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)水射流擴(kuò)孔，鉆孔和擴(kuò)孔可以一次完成， 操作方便、輔助時(shí)間少、成本低、工作效率高。(2)適用于所有巖土層，對(duì)擴(kuò)孔難度較大的含有礫石等雜質(zhì)的非均勻回填土層更有優(yōu)勢(shì)。(3)可以沿鉆孔軸向形成多個(gè)擴(kuò)大環(huán)，而其它擴(kuò)孔方法難以實(shí)現(xiàn)。以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為YTM87型土錨鉆機(jī)改進(jìn)后的擴(kuò)孔裝置示意圖
圖1中，1—高壓泵組，2——高壓軟管，3——鉆具機(jī)頭，4——桿間聯(lián)接器，5—— 噴嘴與鉆頭，6——鉆孔，7——螺旋鉆桿圖2為螺旋鉆桿桿間聯(lián)接器構(gòu)造圖。圖中，8——外螺紋端頭，9——0形圈，10—— 密封環(huán)，11—內(nèi)螺紋端頭圖3為螺旋鉆桿與鉆頭聯(lián)接方式和噴嘴構(gòu)造圖，圖中，8——外螺紋端頭，9——0 形圈，10—密封環(huán)，11—內(nèi)螺紋端頭，12——噴嘴，13——濾網(wǎng)。
具體實(shí)施方式
整個(gè)系統(tǒng)在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)高壓泵組，并在鉆具機(jī)頭上增設(shè)高壓水接入口，在鉆頭上安裝了噴嘴12。噴嘴的安裝位置緊靠鉆頭刀具，采用錐螺紋與鉆桿聯(lián)接，此外在噴嘴與鉆桿中心孔相連通的地方設(shè)有濾網(wǎng)13，以防噴嘴堵塞。高壓泵組用來(lái)產(chǎn)生高壓水 (如果鉆機(jī)本身所帶的泵站能夠提供足夠壓力和流量的高壓水，可以不設(shè)專門的泵組)。產(chǎn)生的高壓水通過(guò)高壓軟管接入鉆具機(jī)頭，由螺旋鉆桿中心孔輸送到鉆頭噴嘴處。鉆孔時(shí)，鉆具機(jī)頭給進(jìn)螺旋鉆桿，高壓水路閥門關(guān)閉，水射流系統(tǒng)不工作；當(dāng)螺旋鉆桿給進(jìn)到一定深度后若要進(jìn)行擴(kuò)孔，即可打開高壓水路閥門，高壓水通過(guò)噴嘴高速噴出，并在螺旋鉆桿的旋轉(zhuǎn)作用下，對(duì)周圍土體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削，從而達(dá)到擴(kuò)孔的目的。
權(quán)利要求1.一種高壓水射流巖土層擴(kuò)孔裝置，包括鉆具機(jī)頭(3)、桿間聯(lián)接器(4)、鉆頭(5)、螺旋鉆桿(7)，鉆具機(jī)頭通過(guò)螺旋鉆桿中的桿間聯(lián)接器與鉆頭相連，其特征是擴(kuò)孔裝置增加了一個(gè)高壓泵組(1 )，并在鉆具機(jī)頭上增設(shè)高壓水接入口，在鉆頭上安裝了噴嘴(12)，噴嘴的安裝位置緊靠鉆頭刀具，采用錐螺紋與鉆桿聯(lián)接。
2.如權(quán)利要求1所述一種高壓水射流巖土層擴(kuò)孔裝置，其特征是螺旋鉆桿(7)由外螺紋端頭(8)、0形圈(9)、密封環(huán)(10)、內(nèi)螺紋端頭(11)組成；外螺紋端頭和內(nèi)螺紋端頭之間通過(guò)波形錐螺紋聯(lián)接，內(nèi)外螺紋端頭的另一端與鉆桿或鉆頭焊接。
3.如權(quán)利要求1所述一種高壓水射流巖土層擴(kuò)孔裝置，其特征是在噴嘴與鉆桿中心孔相連通的地方設(shè)有濾網(wǎng)(13)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于巖土工程領(lǐng)域，涉及一種具有擴(kuò)孔功能的土層錨桿鉆機(jī)。包括鉆具機(jī)頭(3)、桿間聯(lián)接器(4)、鉆頭(5)、螺旋鉆桿(7)，鉆具機(jī)頭通過(guò)螺旋鉆桿中的桿間聯(lián)接器與鉆頭相連，其特征是擴(kuò)孔裝置增加了一個(gè)高壓泵組(1)，并在鉆具機(jī)頭上增設(shè)高壓水接入口，在鉆頭上安裝了噴嘴(12)，噴嘴的安裝位置緊靠鉆頭刀具，采用錐螺紋與鉆桿聯(lián)接。通過(guò)對(duì)原鉆機(jī)進(jìn)行部分改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)水射流擴(kuò)孔，鉆孔和擴(kuò)孔可以一次完成，操作方便、輔助時(shí)間少、成本低、工作效率高。適用于所有巖土層，對(duì)擴(kuò)孔難度較大的含有礫石等雜質(zhì)的非均勻回填土層更有優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)E21B17/22GK202055754SQ20112009565
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者李勇, 柳靖, 趙磊, 馬飛 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)