用于正循環(huán)排渣的潛水鉆機(jī)及其成孔工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種潛水鉆機(jī)，尤其涉及一種正循環(huán)潛水鉆機(jī)及其成孔工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]潛水鉆機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)，其防水電機(jī)變速機(jī)構(gòu)和鉆頭密封在一起，由粧架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔外。潛水鉆機(jī)成孔排渣有正循環(huán)排渣和栗舉反循環(huán)排渣兩種方式，其中，正循環(huán)排渣是在鉆孔過程中，旋轉(zhuǎn)的鉆頭將碎泥渣切削成漿狀后，利用泥漿栗壓送高壓泥漿，經(jīng)鉆機(jī)中心管、分叉管送入到鉆頭底部強力噴出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿孔壁向上運動，從護(hù)筒的溢流孔排出。
[0003]目前，正循環(huán)潛水鉆機(jī)鉆頭一般采用錐型鉆頭，鉆頭尖與鉆頭構(gòu)架為錐型。鉆渣清除采用泥漿正循環(huán)方式，該泥漿正循環(huán)方式存在排渣速度慢，致使成孔速度也慢，由于鉆頭尖沒有加長，因此，在錐型鉆頭鉆進(jìn)過程中容易發(fā)生偏斜，從而造成成孔垂直度不好，最終會影響到施工質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種用于正循環(huán)排渣的潛水鉆機(jī)，可以鉆成規(guī)定尺寸及垂直度符合要求的豎直圓孔。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于正循環(huán)排渣的潛水鉆機(jī)的一個基本技術(shù)方案是，該潛水鉆機(jī)方形鉆桿，所述方形鉆桿與粧基設(shè)備之間設(shè)有地上橫向約束，所述方形鉆桿的底端設(shè)有由電機(jī)驅(qū)動的變速機(jī)構(gòu)，所述變速機(jī)構(gòu)的底端連接有鉆頭桿，所述鉆頭桿的上部設(shè)有錐型鉆頭，所述鉆頭桿的底部設(shè)有鉆頭尖;所述鉆機(jī)的側(cè)面設(shè)有一氣液輸入口，自所述氣液輸入口至所述鉆頭桿的連接處設(shè)有第一管道，所述鉆頭桿內(nèi)設(shè)有軸向貫通的第二管道，所述第一管道和第二管道連通;所述鉆頭桿的外側(cè)面設(shè)有排渣槽;所述鉆頭桿底端到所述錐型鉆頭底端的長度為0.6?3.0m或是所述錐型鉆頭直徑的I?3倍。
[0006]使用上述用于正循環(huán)排渣的潛水鉆機(jī)成孔的工藝是:將鉆機(jī)的鉆頭尖對準(zhǔn)需要鉆孔的位置，調(diào)整鉆頭桿的垂直度，鉆頭尖的轉(zhuǎn)速為45?120轉(zhuǎn)/分鐘，由一氣栗向氣液輸入口輸入氣流，氣流壓力為0.5?5MPa，以克服孔內(nèi)土/泥漿壓力為準(zhǔn)，鉆頭尖旋轉(zhuǎn)破土，輸入的氣流自鉆頭尖排出后沿鉆頭桿及其上的排渣槽攜帶鉆頭尖鉆攪過程中形成的鉆渣向上運動；當(dāng)鉆頭尖入土?xí)r，由一泥漿栗將泥漿池中的泥漿向氣液輸入口灌入，泥漿的流量為50?200m3/h，泥漿沿第一管道和第二管道向鉆頭桿底部的鉆頭尖輸入泥漿，若在氣流管道上設(shè)有逆流閥時，則上述輸入氣流和泥漿灌入沒有順序要求，泥漿從鉆頭尖排出后沿鉆頭桿及其上的排渣槽向上運動，最終從鉆孔的孔口返出再進(jìn)入泥漿池，泥漿池中上層懸浮泥漿被泥漿栗再自氣液輸入口(輸入并直至鉆頭尖，泥漿循環(huán)過程中鉆渣被攜帶出孔，與此同時，所述第一管道和第二管道中流動泥漿和氣流的混合物，自鉆頭尖排出并順鉆頭桿及其上的排渣槽形成向上的氣液流向，將鉆渣攜帶出孔口，完成鉆孔后關(guān)閉泥漿栗和氣栗。
[0007]本發(fā)明用于正循環(huán)排渣的潛水鉆機(jī)的另一種技術(shù)方案是在上述基本技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，將其中的氣液輸入口改為專供進(jìn)氣的輸氣口，同時，在鉆機(jī)旁設(shè)有輸液管道，所述輸液管道的頂部為進(jìn)液口，所述輸液管道的出液口自上而下的指向所述錐型鉆頭的上方；使用該用于正循環(huán)排渣的潛水鉆機(jī)成孔的工藝是:將鉆機(jī)的鉆頭尖對準(zhǔn)需要鉆孔的位置，調(diào)整鉆頭桿的垂直度，鉆頭尖的轉(zhuǎn)速為45?120轉(zhuǎn)/分鐘；由一氣栗向輸氣口輸入氣流，氣流壓力為0.5?5Mpa，以克服孔內(nèi)土/泥漿壓力為準(zhǔn);鉆頭尖旋轉(zhuǎn)破土;在鉆頭尖的鉆入過程中，當(dāng)鉆頭桿完全埋入土中時，由一泥漿栗將泥漿池中的泥漿向輸液管道的頂部的進(jìn)液口灌入，泥漿的流量為50?200m3/h，泥漿向由錐型鉆頭形成的孔內(nèi)輸入，順鉆頭桿及其上的排渣槽流至鉆頭尖孔底;在鉆頭尖鉆入過程中，通過輸氣口輸入的氣流沿第一管道和第二管道直至從鉆頭尖排出，并與通過輸液管道的進(jìn)液口輸送至鉆頭尖的泥漿形成氣液混合物，在壓力作用下順鉆頭桿上的排渣槽形成向上的氣液流向，攜帶鉆頭尖及錐型鉆頭鉆攪的鉆渣從孔口返出進(jìn)入泥漿池，泥漿池中上層懸浮泥漿被泥漿栗再輸入輸液管道直至孔底，在泥漿循環(huán)過程中鉆渣被攜帶出孔，完成鉆孔后關(guān)閉泥漿栗和氣栗。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0009]本發(fā)明用于正循環(huán)排渣的潛水鉆機(jī)，通過在地面上的方形鉆桿與粧機(jī)設(shè)備之間設(shè)置橫向約束及加長鉆頭桿，使得錐型鉆頭受地下開鑿的豎直小孔的聯(lián)合作用下，在上下兩個橫向約束下回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動并向下鉆進(jìn)，從而保證成孔的垂直度。鉆頭在氣流、水/泥漿循環(huán)流作用下不斷將土(石)鉆攪成可以通過氣流和水/泥漿循環(huán)流攜帶出孔口的鉆渣，最終鉆成規(guī)定尺寸及垂直度符合要求的豎直圓孔。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例1實現(xiàn)氣、水/泥漿合一工藝的鉆鉆機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明實施例2實現(xiàn)氣、水/泥漿分供工藝的鉆機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1-方形鉆桿，2-地上橫向約束，3-電機(jī)，4-變速機(jī)構(gòu)，5-第二管道，6_錐型鉆頭，7-排渣槽，8-氣液流向，9-鉆頭尖，I O-混合物，10 ’ -氣流，11-鉆頭桿，12-輸液管道，13-進(jìn)液口，14-第一管道，15-氣液輸入口，15 ’ -輸氣口，16-孔口。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0014]實施例1:如圖1所示，本發(fā)明一種用于正循環(huán)排渣的潛水鉆機(jī)，包括方形鉆桿I，所述方形鉆桿I與粧基設(shè)備之間設(shè)有地上橫向約束2，所述方形鉆桿I的底端設(shè)有由電機(jī)3驅(qū)動的變速機(jī)構(gòu)4，所述變速機(jī)構(gòu)4的底端連接有鉆頭桿11，所述鉆頭桿11的上部設(shè)有錐型鉆頭6，所述鉆頭桿11的底部設(shè)有鉆頭尖9;所述鉆頭桿11底端到所述錐型鉆頭6底端的長度為
0.6?3.0m或是所述錐型鉆頭6直徑的I?3倍;所述鉆機(jī)的側(cè)面設(shè)有一氣液輸入口 15，自所述氣液輸入口 15至所述鉆頭桿11的連接處設(shè)有第一管道14，所述鉆頭桿11內(nèi)設(shè)有軸向貫通的第二管道5，所述第一管道14和第二管道5連通;所述鉆頭桿11的外側(cè)面設(shè)有排渣槽7。
[0015]實施例1可以實現(xiàn)氣-液(水/泥漿)合一工藝流程:
[0016]將鉆機(jī)的鉆頭尖9對準(zhǔn)需要鉆孔的位置，調(diào)整鉆頭桿11的垂直度，變速機(jī)構(gòu)4在電機(jī)3的驅(qū)動下以45?120轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動并帶動鉆頭尖9，由一氣栗并通過設(shè)置在鉆機(jī)側(cè)面的氣液輸入口 15先輸入氣流，氣流壓力0.5?5MPa，以克服孔內(nèi)土/泥漿壓力為準(zhǔn)，鉆頭尖9旋轉(zhuǎn)破土，輸入的氣流自鉆頭尖9排出沿鉆頭桿11及其上的排渣槽7攜帶鉆頭尖9鉆攪形成的鉆渣向上運動，開啟泥漿栗(一般為3PN，4PN)，流量50?200m3/h(上述壓力和流量的選擇屬于本技術(shù)領(lǐng)域的公知常識，在此不再贅述)，當(dāng)鉆頭尖9入土?xí)r，由該泥漿栗將泥漿池中的泥漿向氣液輸入口 15灌入，泥漿通過氣液輸入口 15后沿第一管道14和第二管道5向鉆頭桿11底部的鉆頭尖9輸入泥漿，若在氣流管道上設(shè)有逆流閥時，則上述輸入氣流和泥漿灌入則沒有順序要求，灌入的泥漿從鉆頭尖9排出沿鉆頭桿11及其上的排渣槽7向上運動并自鉆孔的孔口 16返出，再進(jìn)入泥漿池，泥漿池中上層懸浮泥漿被泥漿栗再自氣液輸入口 15輸入并直至鉆頭尖9，泥漿循環(huán)過程中鉆渣被攜帶出孔，與此同時，所述第一管道14和第二管道5中流動著泥漿和氣流的混合物10，自鉆頭尖9排出并順著鉆頭桿11及其上的排渣槽7形成向上的氣液流向8，將鉆渣攜帶出孔口 16，直至完成鉆孔，完成鉆孔后關(guān)閉泥漿栗和氣栗。在排渣過程中，氣流起到破碎鉆渣、協(xié)助泥漿向上排渣的作用。鉆頭尖9處形成的鉆渣順鉆頭桿11及其上的排渣槽7在氣流和水/泥漿吹排作用下向上排至錐型鉆頭6處，再隨錐型鉆頭6鉆削下的鉆渣被循環(huán)泥漿及氣流作用下攜帶出孔。本發(fā)明鉆機(jī)通過加長了鉆頭桿的鉆頭尖9在鉆進(jìn)過程中利用鉆頭尖9首先開鑿一個直徑與鉆頭桿11相當(dāng)?shù)呢Q直小孔，因加長了鉆頭桿的鉆頭尖9開鑿的孔徑較小，其與土層摩擦阻力就小，在地面上提升設(shè)備的提吊下鉆進(jìn)垂直