專利名稱：開鉆大口徑的深孔所用的鉆具以及用于開鉆所述孔的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于鉆大口徑深孔的鉆具組件，特別是用于打樁和挖井的鉆具，以及進行鉆孔的方法。
目前材料的清除可以采用間歇傳送方式或采用連續(xù)輸送方式來實現(xiàn)，該間歇傳送方式采用由一旋轉裝置驅動的沖擊式抓斗或一種伸縮式鉆桿，該旋轉裝置每次都必須要提升起來；該連續(xù)輸送方式借助于一種耳蝸或沖洗液循環(huán)。
沖擊式抓斗的使用限于凝聚力較小的土壤，特別限于通過套管進行材料輸送的情況。
采用帶有伸縮式鉆桿裝置的旋轉裝置有可能鉆出用于直徑較大(大到2-3米)的柱樁的孔，但是深度卻有限，通常為50-60米。這種深度的限制是由于這樣一種實際原因造成的，即切割和材料輸送工具與一系列伸縮桿的下端相連以傳遞切割力矩。由于孔的深度的增加，鉆桿的長度或所使用元件的數(shù)量必然由于上述限制困難的加強而增加。
一旦直徑增大，所述元件的阻力也必然會增大。因此，大口徑的深孔只能采用非常高大、非常重和非常昂貴的機器才能獲得，而通常這種機器卻沒有足夠的運轉空間。
采用耳蝸裝置，通常為一種在下部帶有鋒利刀具的螺管，其上部連接到以旋轉機和牽引鋼絲繩上，該旋轉機驅動旋轉運動。所述的方法要求有較高的牽引力和非常高的機器，其高度要與孔的深度相當。實際情況是，挖最大直徑為1.2-1.5米、最大深度為25-30米的孔還是有可能實現(xiàn)的。
沖洗液循環(huán)裝置需要有水泵或空壓機，這些水泵或空壓機的流量能夠隨著直徑和深度的增大而增加。所述裝置僅僅在加工直徑較小(200-300毫米)的情況下能夠達到非常高的深度。要鉆成直徑較大的孔(800-1400毫米)就需要采用較大的流量來抽升粉碎材料。
反沖洗裝置能夠鉆出大直徑的深孔，并通過壓縮空氣使得切割或粉碎的材料以在鉆桿內向上移動的水流方式被提升出來。該裝置僅僅在防水的土壤中使用，或在海上或湖上使用，或者由于外殼昂貴而需要制造防水孔時使用。
另一個目的時幾乎不會增大孔的執(zhí)行速度。
根據(jù)本發(fā)明的方法和機器方法，鉆孔鉆出的材料通過運載箱或類似裝置運送大地面，該運載箱沿著鉆桿滑動，鉆桿在以旋轉機的作用下旋轉，鉆桿與鋼絲繩相連，鋼絲繩受到絞盤的驅動，絞盤與鉆桿一起旋轉。所以鉆出的材料能快速而連續(xù)地被清除掉，而不需要提升和移動鉆桿，且不必要停止鉆孔作業(yè)。
上述目的可以按照權利要求書中所記載的內容來實現(xiàn)。
現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明進行描述，這些附圖表示出了作為一些可能實施例的例子，它們是圖1所示的是一作業(yè)中鉆具的示意的側視圖，其中運載箱正處于上升階段；圖2和圖3所示的分別為用于將運載箱勾掛到鉆桿上的裝置的側視圖和橫斷面視圖，其處于松開狀態(tài)，運載箱可以自由滑動；圖4和圖5所示的與圖2和3中的情況相同，只是該裝置處于勾掛狀態(tài)；圖6和圖7所示的是裝備有活塞式運載箱的鉆具的兩個示意性側視圖，兩者處于不同的工況階段；圖8所示的是一作業(yè)中鉆具的原理性側視圖，其上裝備有一種向下鉆孔錘并與一壓縮機相連；圖9所示的是圖1中所示的鉆具的一種變化形式，用于制造高深度和大直徑的孔。
標記6指的是鉆具，它與鉆桿7的下端相連。借助于帶有桿卡9的鉆桿，穿透力和回抽力從旋轉機的平移的油缸8傳遞給鉆具6。
標記10指的是一個輔助卡具，它使得鉆桿在回抽階段保持不動以便于后者的拆卸。鉆桿7通過一裝載機11進行裝載并通過裝置12進行連接。標記13指的是一個用于移動已清除的材料的傳送裝置。
在圖2，3，4以及5中，標記5′指的是箱體5的一個內套，其上帶有一些具有寬度不同的縱向槽21，這些槽形成一個臺肩20。
通過與絞盤4相連的鋼絲繩18的牽引，該絞盤4與鉆桿一起旋轉，由于運載箱5在鉆桿7上滑動，鉆孔材料可以不需停止鉆孔也不需要將鉆桿抽出就能被連續(xù)地運送到地面。
為了在裝載階段使得運載箱保持在下面，且為了在卸載階段能脫鉤，自動掛鉤裝置包括內套5′。縱向突出導桿19的下端能夠與由縱向槽21形成的臺肩21相接觸。
在向下運動的末端，運載箱5會接觸到由鉆具6在箱體5的上升、卸載以及下行期間所鉸出的泥土。為了實現(xiàn)箱體5和鉆桿下端之間的連接，桿卡9將鉆桿7卡接在旋轉機2上，該旋轉機借助于直線運動缸被提升，直到鋼絲繩18松弛顯示箱體5被鉆具6適當?shù)嘏e起為止。旋轉機2沿鉆孔旋轉方向轉動鉆桿7，使得縱向導桿19的下端覆蓋在臺肩20上，使得鉆桿7和箱體5的內套5′之間自動連接。伴隨有向下直線運動的上述旋轉使得箱體底部的軸向或徑向閥(這種閥時現(xiàn)有的，未示出)開啟，從而可以收集分離出的泥土。
在箱體5借助于內套5′勾掛在鉆桿7上的狀態(tài)A下，箱體5與鉆桿7一起旋轉。箱體5上可以裝備有底部鉆具，該鉆具由于旋轉而與鉆具6一起挖掘泥土，結果，孔的直徑就能夠被擴大得比鉆具6的直徑還大，并且等于箱體5的直徑。
在圖6和圖7所示的變化形式中，運載箱5具有一內部活塞14以便于裝載，該活塞在箱體5內滑動并與鋼絲繩18相連。
活塞14在受到鋼絲繩18牽引時會將分離出的泥土吸進箱體5內。
在這種變化形式中，鉆具6的直徑與箱體5的直徑相同，因此箱體就不需要配備底部鉆具。
在圖8所示的變化方式中，標記16指的是一個將鉆桿孔連接到以空壓機的出口管上的接頭，并且鉆具6由一種向下鉆孔錘或類似的破壞性工具構成。
在這種情況下，來自于壓縮機的壓縮空氣將材料從工具齒或牙輪鉆具中清除掉而避免對鉆具6造成妨礙。由于材料必需能被移動且不必提升到地面，所以有壓縮機輸送的流量也比較低。
無論采用那種變換形式，本發(fā)明的鉆具和方法都能迅速地鉆出直徑較大而深度較深的孔，并且也能在靠近橋梁、建筑物、電力線或其它障礙物附近工作，也可以在湖中和海內工作。
鉆具的運載箱的一種變化形式具有一種結構，距離來說，該結構可以沿著圖9中的開啟線17打開，使得運送到地面上的材料易于排出。
權利要求
1.一種用于在土壤中鉆大直徑深孔的鉆具，該鉆具包括一主機(1)，該主機具有一裝設有卡頭(9)的旋轉機(2)，并且借助于直線運動缸(8)旋轉并軸向移動一系列鉆桿(7)，鉆桿在其自由端具有一工具(6)，其特征在于，包括有與旋轉機(2)相連的液壓接頭(3)；至少一個與液壓接頭(3)相連的絞盤(4)，且其上設有至少一根鋼絲繩(18)；一運載箱(5)，其借助于所述鋼絲繩(18)與旋轉機(2)和刀具(6)之間的鉆桿(7)滑動連接；在鉆具處于作業(yè)工況的同時，至少一絞盤(4)，一鋼絲繩(18)，一運載箱(5)與旋轉機(2)的鉆桿(7)一起旋轉。
2.如權利要求1所述的鉆具，其特征在于，鉆桿(7)具有至少一個縱向突出導桿(19)，該導桿在距離工具(6)一預定距離的地方具有一下部自由端；運載箱(5)具有一軸向內套(5′)，該內套具有至少一個內槽(21)，相關的導桿(19)隨著運載箱(5)沿著鉆桿(7)的軸向運動而在內槽內滑動，在相應于運載箱(5)勾掛在一系列鉆桿(7)的情況(A)下，每一個具有一橫向臺肩(20)的所述槽(21)用于阻擋導桿(19)的相應自由端。
3.如權利要求1所述的鉆具，其特征在于，運載箱(5)的底部上設有鉆具齒(22)。
4.如權利要求1所述的鉆具，其特征在于，運載箱(5)上設有一開啟線(17)，用于實現(xiàn)同一箱體(5)的開啟。
5.如權利要求1所述的鉆具，其特征在于，它還包括一傳送裝置(13)，其位于主機(1)的附近，用于傳送運載箱(5)運送來的材料。
6.如權利要求1所述的鉆具，其特征在于，它還包括一位于絞盤(4)下方的用于拆卸鉆桿(7)的輔助卡頭(10)。
7.如權利要求1所述的鉆具，其特征在于，還包括鉆桿(7)的一裝載機(11)，用于將鉆桿輸送給鉆桿連接裝置(12)。
8.如權利要求1所述的鉆具，其特征在于，運載箱(5)含有一內部活塞(14)，該活塞與鋼絲繩(18)相連，以便于將材料裝載到同一個箱體(5)中。
9.如權利要求1所述的鉆具，其特征在于，刀具(6)由向下鉆孔錘構成，空氣射流經(jīng)接頭(16)從壓縮機(15)流出流經(jīng)該鉆孔錘。
10.一種用于在土壤中鉆大直徑深孔的方法，其特征在于，該方法包括運載箱(5)沿著鉆桿(7)一直向下滑動直到接觸到位于孔底的被鉸出的材料為止；運載箱(5)轉動將其壓在孔底，以便將材料轉移到運載箱(5)中；提升運載箱(5)直到其到達地面上；對運載箱(5)進行卸載。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，在下行、裝載以及卸載的同時，工具(6)和鉆桿(7)一直處于活動狀態(tài)。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，在上升同時，工具(6)和鉆桿(7)處于活動狀態(tài)。
13.如權利要求10所述的方法，其特征在于，在運載箱(5)旋轉的同時，后者也鉆孔。
14.如權利要求10所述的方法，其特征在于，它包括，在運載箱(5)下行到孔底上之后，鉆桿(7)停止旋轉，鉆桿(7)的提升到刀具(6)與運載箱的底部相接觸，隨著鉆桿與運載箱(5)一勾掛在一起，鉆桿就啟動旋轉。
15.如權利要求10所述的方法，其特征在于，在運載箱(5)上升之前，鉆桿停止旋轉，鉆桿(7)的反轉使得運載箱(5)從鉆桿(7)上被釋放下來。
全文摘要
一種用于在土壤中鉆大直徑深孔的鉆具,該鉆具包括一主機(1),該主機具有一旋轉機(2),旋轉機上裝備有卡頭(9)并且借助于直線運動缸(8)旋轉并軸向移動一些鉆桿(7),鉆桿在其自由端具有一工具(6),所述鉆具的特征在于:與旋轉機(2)相連的液壓接頭(3);至少一個與液壓接頭(3)相連的絞盤(4),且其上設有至少一根鋼絲繩(18);一運載箱(5),其借助于鋼絲繩(18)與旋轉機(2)和工具(6)之間的鉆桿(7)滑動連接;在鉆具處于作業(yè)工況的同時,至少絞盤(4),鋼絲繩(18),運載箱(5)可與旋轉機(2)的鉆桿(7)一起旋轉。
文檔編號E21B7/00GK1343281SQ00804758
公開日2002年4月3日 申請日期2000年3月11日 優(yōu)先權日1999年3月11日
發(fā)明者朱利奧·阿科羅尼 申請人:I.M.T.有限公司